Sistema de gestión y de control de paneles fotovoltaicos.

Módulo de control local de un panel fotovoltaico que comprende:

- unos terminales primero y segundo (B1, B2) de puesta en serie por un conductor único (13) con unos móduloshomólogos;

- un primer terminal (A1) de conexión del panel fotovoltaico, conectado con el primer terminal (B1) de puesta enserie;

- un conmutador (S) conectado entre el segundo terminal (B2) de puesta en serie y un segundo terminal (A2) deconexión del panel;

- un diodo (DO) conectado entre los terminales primero y segundo (B1, B2) de puesta en serie; y

- un convertidor (70) previsto para alimentar el módulo a partir de la tensión desarrollada por el panel entre losterminales primero y segundo (A1, A2) de conexión del panel;

caracterizado por el hecho de que comprende:

- un sensor (R3) para medir la corriente que circula en el conductor único (13); y

- medios (60, 62) para cerrar el conmutador cuando la corriente que circula en el conductor único sobrepasa unumbral.

Sistema de gestión y de control de paneles fotovoltaicos

Sector técnico de la invención [0001] La invención se refiere a la gestión de un parque de paneles fotovoltaicos.

Estado de la técnica

Un panel fotovoltaico clásico comprende varias asociaciones paralelo/ serie de células fotovoltaicas y proporciona en sus bornes una tensión continua de unos cuarenta voltios en condiciones de iluminación nominales. En una instalación mínima, se conecta en serie una decena de paneles para producir una tensión continua, del orden de 400 V, que es explotable con un buen rendimiento por un ondulador para transferir la energía producida a la red.

Una ventaja de la conexión en serie de los paneles es que las conexiones son reducidas en dos bornes de conexión por panel, más un borne de masa, lo cual facilita la instalación. Los paneles están así dotados de cajas de unión normalizadas que comprenden los bornes requeridos.

Sin embargo, la conexión en serie puede presentar un determinado número de problemas.

La corriente producida por una cadena serie de paneles está determinada por el eslabón más reducido, es decir el panel que genera la corriente más reducida. Este panel puede simplemente ser un panel que se encuentra en la sombra. En esta situación, hay que establecer un camino que corto-circuita el panel, de manera que los paneles que funcionan en condiciones normales puedan proporcionar su corriente nominal. Para ello, los paneles están provistos de diodos llamados de « bypass », conectados entre los bornes del panel, en el sentido de la corriente, que resulta ser el sentido bloqueado de los diodos con respecto a la tensión generada por el panel. Cuando un panel deja de generar más tensión, la corriente de la cadena pasa por sus diodos de « bypass ».

Sin embargo, cuando un panel está parcialmente en la sombra, producirá una tensión inferior a su tensión nominal, pero suficiente para evitar la puesta en función de los diodos de « bypass ».

Para gestionar esta situación de manera más inteligente, se ha previsto dotar a cada panel fotovoltaico de un módulo de control alimentado eléctricamente por el panel, tal como se describe en las solicitudes de patente WO 01/80321 A, EP 2 141 746 A2 y más especialmente en la patente US7602080.

La figura 1 representa esquemáticamente un módulo de control local 10 (LCU) asociado a un panel 12, tal como se describe en la patente mencionada. El módulo de control LCU está conectado con el panel 12 por dos bornes de conexión A1 y A2, estando el borne A1 conectado al « + » del panel, y el borne A2 al « -». El módulo comprende dos bornes B1 y B2 de puesta en serie por un conductor único 13 a unos módulos homólogos. Un diodo de « bypass » D1 en su cátodo conectado con el borne B1 y su ánodo conectado con el borne B2. El sentido de la corriente serie en el conductor 13 es así del borne B2 hacia el borne B1. Un conmutador S, controlado por un circuito 14, está conectado entre los bornes A1 y B1. Un condensador C1 está conectado entre los bornes A1 y A2.El circuito de control 14 está alimentado por el panel 12, entre los bornes A1 y A2. Se comunica con una central común situada al nivel del ondulador por un enlace COM. Este enlace, para evitar multiplicar el número de conexiones entre paneles, puede hacerse por corrientes portadoras en el conductor de enlace serie o por comunicación inalámbrica.

El objetivo de este sistema de gestión es controlar en modo troceado el conmutador S de un módulo asociado a un panel débilmente iluminado para optimizar la transferencia de energía.

Tal como se ha indicado, los módulos de control LCU están alimentados por el panel 12 asociado. Si la producción eléctrica del panel es insuficiente, el módulo deja de funcionar. En este caso, el módulo es incapaz de comunicarse con la central de gestión, en especial para indicar el estado fuera de servicio, permanente o temporal, del panel.

El sistema descrito en la patente mencionada utiliza medios complejos de comunicación entre los módulos y la central de gestión. Cada módulo debe integrar un microcontrolador y un modem por corrientes portadoras o de comunicación inalámbrica. Estos medios son demasiado costosos para instalaciones de gama baja en las cuales se desea integrar sin embargo determinadas funciones de base.

Un parque de paneles fotovoltaicos presenta un peligro de electrocución durante el montaje. Efectivamente, un panel iluminado, incluso desconectado, empieza a producir electricidad. A medida que se van conectando los paneles en serie, la diferencia de potencial presente entre los bornes extremos de los paneles montados aumenta, alcanzando esta diferencia de potencial unos 400 V en el momento en que hay que conectar el último panel.

En los parques actuales, es difícil localizar el emplazamiento de un corte accidental del conductor de enlace serie. Efectivamente, el corte del conductor serie anula la corriente en este. La anulación de la corriente es vista par todos los módulos de los paneles al mismo tiempo, de manera que un módulo, incluso dotado de inteligencia, no puede determinar que el corte ocurre en su nivel para avisar de este.

Resumen de la invención [0014] La invención se refiere a un módulo de control local de un panel fotovoltaico según la reivindicación 1.

Así, se puede desear que un módulo de control local de un panel fotovoltaico pueda ser alimentado eléctricamente incluso si el panel no produce electricidad, y ello sin utilizar más enlaces que el conductor de enlace serie de los paneles.

Para satisfacer esta necesidad, se prevé un módulo de control local de un panel fotovoltaico que comprende unos terminales primero y segundo de puesta en serie con unos módulos homólogos por un conductor único, y medios para alimentar el módulo en electricidad a partir de la corriente que circula en el conductor único.

Un modo de realización de central de gestión de un conjunto de módulos de este tipo comprende un sensor para medir la corriente que circula en el conductor único y medios para inyectar en el conductor único una corriente suficiente para alimentar los módulos cuando la corriente medida es inferior a un umbral.

Se puede desear por otro lado que el módulo incorpore una inteligencia mínima, en especial para controlar un dispositivo de seguridad que limite el riesgo de electrocución, sin por ello prever unos medios de comunicación complejos.

Para satisfacer esta necesidad, se prevé un módulo de control local de un panel fotovoltaico que comprende unos terminales primero y segundo de puesta en serie por un conductor único con unos módulos homólogos; un primer terminal de conexión del panel fotovoltaico, conectado con el primer terminal de puesta en serie; un conmutador conectado entre el segundo terminal de puesta en serie y un segundo terminal de conexión del panel; un diodo conectado entre los terminales primero y segundo de puesta en serie; un convertidor previsto para alimentar el módulo a partir de la tensión desarrollada por el panel entre los terminales primero y segundo de conexión del panel; un sensor para medir la corriente que circula en el conductor único; y medios para cerrar el conmutador cuando la corriente que circula en el conductor único sobrepasa un umbral.

Un modo de realización de central de gestión de un conjunto de módulos de este tipo comprende medios para determinar una puesta en tensión del conjunto de los módulos; y medios para inyectar en el conductor único una corriente superior al umbral cuando se determina la puesta en tensión, lo cual provoca el cierre de los conmutadores de los módulos asociados a unos paneles que suministran electricidad.

Se desea finalmente poder localizar de manera simple el emplazamiento de un corte del conductor de enlace serie de los paneles.

Para satisfacer esta necesidad, se prevé un módulo de control local de un panel fotovoltaico que comprende unos terminales primero y segundo de puesta en serie con unos módulos homólogos por un conductor único; un elemento de diodo que permite la circulación de corriente entre los terminales primero y segundo de puesta en serie cuando el panel fotovoltaico no produce electricidad; un borne de conexión a tierra; y una fuente de corriente constante conectada entre el borne de conexión a tierra y el conductor único.

Un modo de realización de central de gestión de un conjunto de módulos de este tipo comprende unos terminales primero y segundo de entrada, de conexión a los extremos del conductor único, estando uno de los bornes de entrada conectado a tierra; un sensor para medir la corriente que circula en el conductor único; y medios para, a partir... [Seguir leyendo]

1. Módulo de control local de un panel fotovoltaico que comprende:

- unos terminales primero y segundo (B1, B2) de puesta en serie por un conductor único (13) con unos módulos homólogos;

- un primer terminal (A1) de conexión del panel fotovoltaico, conectado con el primer terminal (B1) de puesta en serie;

- un conmutador (S) conectado entre el segundo terminal (B2) de puesta en serie y un segundo terminal (A2) de conexión del panel;

- un diodo (DO) conectado entre los terminales primero y segundo (B1, B2) de puesta en serie; y

- un convertidor (70) previsto para alimentar el módulo a partir de la tensión desarrollada por el panel entre los terminales primero y segundo (A1, A2) de conexión del panel;

caracterizado por el hecho de que comprende:

- un sensor (R3) para medir la corriente que circula en el conductor único (13) ; y

- medios (60, 62) para cerrar el conmutador cuando la corriente que circula en el conductor único sobrepasa un umbral.

2. Módulo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el conmutador (S) está abierto en ausencia de alimentación eléctrica, por lo que el conmutador se abre y permanece abierto cuando el panel fotovoltaico suministra una tensión insuficiente para alimentar el módulo.

3. Central de gestión de un conjunto de módulos según la reivindicación 1 conectados en serie por un conductor único (13) , caracterizada por el hecho de que comprende:

- medios (28) para determinar una puesta en tensión del conjunto de los módulos; y

- medios (26) para inyectar en el conductor único una corriente superior a dicho umbral cuando se determina la puesta en tensión, lo cual provoca el cierre de los conmutadores (S) de los módulos asociados a unos paneles que suministran electricidad.