Control de sistemas dinámicos mediante medición de corriente de cortocircuito de un generador fotovoltaico.

Proceso para controlar, en función de la luz solar, un sistema dinámico (2) que un equipo dinámico (1) comporta y que comporta también al menos un generador fotovoltaico (3),

al menos una batería (4) para el almacenamiento de la energía eléctrica suministrada por el generador fotovoltaico (3) y para la alimentación con energía eléctrica de un sistema dinámico (2) y al menos un dispositivo (5) para controlar este equipo dinámico (1), este proceso consiste en que:

- se aísla eléctricamente el generador fotovoltaico (3) respecto a la batería (4);

- se mide la corriente de cortocircuito (Icc) del generador fotovoltaico (3) aislado;

- a partir de al menos una medición de corriente de cortocircuito (Icc), se determina un valor numérico (Ipv) que corresponde a esta o estas mediciones de corriente de cortocircuito (Icc) y se compara este valor numérico (Ipv) determinado con al menos un valor de umbral de referencia (Iseuil1; Iseuil2);

- cuando este valor numérico (Ipv) determinado corresponde a una gama de valores limitada por al menos un tal valor de umbral de referencia (Iseuil1; Iseuil2), se controla el sistema dinámico (2) para conferirle una configuración que corresponde a esta gama de valores.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2011/052535.

Solicitante: BUBENDORFF.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 24, RUE DE PARIS 68220 ATTENSCHWILLER FRANCIA.

Inventor/es: PERICHON, PIERRE, DELPY,VINCENT, CHAINTREUIL,NICOLAS, RENZI,VIRGINIE.

Fecha de Publicación: 10 de Diciembre de 2014.

Clasificación Internacional de Patentes:

E06B9/68 CONSTRUCCIONES FIJAS. › E06 PUERTAS, VENTANAS, POSTIGOS O CORTINAS METALICAS ENROLLABLES, EN GENERAL; ESCALERAS. › E06B CIERRES FIJOS O MOVILES PARA LA ABERTURA DE LOS EDIFICIOS, VEHICULOS, EMPALIZADAS O CERCADOS SIMILARES EN GENERAL, p. ej. PUERTAS, VENTANAS, CORTINAS, PORTICOS (persianas de cierre o similares A01G 9/22; cortinas A47H; capós o tapas para vehículos B62D 25/10; claraboyas, lumbreras E04B 7/18; sombrillas, toldos E04F 10/00). › E06B 9/00 Pantallas o dispositivos de protección para aberturas, con o sin dispositivos de maniobra o fijación; Cerraduras de la misma estructura (E06B 5/10 tiene prioridad; batientes para puertas o ventanas unidas por sus bordes E06B 3/48; equipo accesorio interior de puertas y ventanas, no formando parte propiamente del trabajo de acabado del edificio, p. ej. telones, A47H; rejas como elementos de construcción E04C 2/42; cerraduras, sus accesorios E05B; pestillos o dispositivos de inmovilización para batientes E05C; mecanismos de control para batientes en general E05F). › Dispositivos o mecanismos de maniobra, p. ej. con mando eléctrico.
G05B19/02 FISICA. › G05 CONTROL; REGULACION. › G05B SISTEMAS DE CONTROL O DE REGULACION EN GENERAL; ELEMENTOS FUNCIONALES DE TALES SISTEMAS; DISPOSITIVOS DE MONITORIZACION O ENSAYOS DE TALES SISTEMAS O ELEMENTOS (dispositivos de maniobra por presión de fluido o sistemas que funcionan por medio de fluidos en general F15B; dispositivos obturadores en sí F16K; caracterizados por particularidades mecánicas solamente G05G; elementos sensibles, ver las subclases apropiadas, p. ej. G12B, las subclases de G01, H01; elementos de corrección, ver las subclases apropiadas, p. ej. H02K). › G05B 19/00 Sistemas de control por programa (aplicaciones específicas, ver los lugares apropiados, p. ej. A47L 15/46; relojes que implican medios anejos o incorporados que permiten hacer funcionar un dispositivo cualquiera en un momento elegido de antemano o después de un intervalo de tiempo predeterminado G04C 23/00; marcado o lectura de soportes de registro con una información digital G06K; registro de información G11; interruptores horarios o de programa horario que se paran automáticamente cuando el programa se ha realizado H01H 43/00). › eléctricos.
H01L31/042 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicas (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00).
H02J7/35 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA. › H02J 7/00 Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías. › con células sensibles a la luz.

PDF original: ES-2532228_T3.pdf

Fragmento de la descripción:

Control de sistemas dinámicos mediante medición de corriente de cortocircuito de un generador fotovoltaico

La presente invención se refiere a un proceso para controlar un sistema dinámico que comporta un equipo dinámico en función de la luz solar.

Esta invención se refiere también a un equipo dinámico que comporta un equipo dinámico, un generador fotovoltaico así como un dispositivo para controlar este equipo dinámico en función de la luz solar.

Esta invención está relacionada con el ámbito de la fabricación de los equipos dinámicos autónomos en energía y que comportan un sistema dinámico, un generador fotovoltaico así como una batería alimentada con energía eléctrica por el generador fotovoltaico y que alimenta el sistema dinámico con energía eléctrica.

Ya se conocen equipos dinámicos de este tipo y que adoptan la forma de un dispositivo de ocultación tal como un toldo o similar.

En particular, en el documento US-5.675.487 es descrito un dispositivo para controlar la energía a través de una ventana. Este dispositivo comporta un toldo que constituye un sistema dinámico, generadores fotovoltaicos, una batería así como sensores de luminosidad diseñados para detectar la luz solar y que suministra una información en base a la cual el sistema dinámico es controlado.

También es conocido el documento FR-2.74.825 que se refiere a una instalación de control de elementos de protección solar. Tal instalación comporta elementos de protección solar así como medios para accionar estos elementos. Esta instalación comporta también un sistema automático de control de la sombra. Este sistema comporta un sensor, desplazado respecto a los actuadores, y provisto de medios de medición de la intensidad de la radiación solar y de medios de medición de al menos otro fenómeno meteorológico. Este sistema comporta también medios de alimentación del sensor con energía eléctrica, estando estos medios de alimentación en particular constituidos por un generador fotovoltaico.

En el documento W21/7947 es descrito un proceso de funcionamiento de una instalación domótica de protección solar motorizada. Esta instalación comporta un toldo, un generador fotovoltaico que sirve de sensor de energía, una batería así como un sensor solar desplazado que, en caso de detección de una luz solar directa, controla el despliegue del toldo.

El documento DE 348396 muestra un equipo según el preámbulo de la reivindicación 1. En este equipo el generador fotovoltaico es utilizado como sensor de luz solar.

De todos modos, los equipos dinámicos del estado de la técnica comportan, por un lado, un generador fotovoltaico usualmente utilizado para cargar con energía eléctrica una batería destinada a la alimentación de un sistema dinámico que comporta tal elemento dinámico y, por otro lado, un sensor solar diseñado para detectar una radiación solar con el fin de controlar el sistema dinámico, que se añade además al generador fotovoltaico y es desplazado respecto al sistema dinámico.

Además de que tal sensor solar constituye un elemento adicional del equipo dinámico, este puede ser desplazado respecto al sistema dinámico y entonces ser posicionado en un lugar no representativo de las condiciones de los alrededores de este sistema dinámico, en particular en una zona de sombra. Además, tal sensor es generalmente alejado del sistema dinámico a controlar, de modo que conviene asegurar la transmisión de la información detectada por este sensor a este sistema dinámico. Tal transmisión puede ser realizada o bien mediante una conexión por cable que requiere un cable eléctrico, poco práctico de colocar, incluso antiestético, o bien mediante una conexión por radio o wifi que requiere al menos un receptor al nivel del sistema dinámico y que representa una solución más cara que la conexión por cable.

La presente invención pretende ser capaz de eliminar los inconvenientes de los equipos dinámicos del estado de la técnica.

A tal fin, la invención se refiere a un proceso para controlar, en función de la luz solar, un sistema dinámico que un equipo dinámico comporta y que comporta también al menos un generador fotovoltaico, al menos una batería para el almacenamiento de la energía eléctrica suministrada por el generador fotovoltaico y para la alimentación con energía eléctrica de un sistema dinámico y al menos un dispositivo para controlar este equipo dinámico.

Este proceso consiste en que:

- se aísla eléctricamente el generador fotovoltaico respecto a la batería;

- se mide la corriente de cortocircuito lee del generador fotovoltaico aislado;

- a partir de al menos una medición de la corriente de cortocircuito lee, se determina un valor numérico Ipv que corresponde a esta o estas mediciones de corriente de cortocircuito lee medida y se compara este valor numérico Ipv determinado con al menos un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2);

- cuando este valor numérico Ipv determinado corresponde a una gama de valores limitada por al menos un tal valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseull2), se controla el sistema dinámico para conferirle una configuración que corresponde a esta gama de valores.

Además, el proceso consiste también en que, antes de controlar el sistema dinámico:

- se aísla eléctricamente el generador fotovoltalco respecto a la batería;

- se mide la tensión de circuito abierto Vo del generador fotovoltalco aislado;

- a partir de la tensión de circuito abierto Vo se determina un valor numérico Vpv que corresponde a esta tensión de circuito abierto Vo;

- y, cuando se controla el sistema dinámico, se controla este sistema dinámico para conferirle una configuración determinada en función de al menos uno de los valores numéricos determinados Ipv y/o Ipv e Vpv.

La invención se refiere también a un equipo dinámico, en particular para la implementación del proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comporta un sistema dinámico, un generador fotovoltaico, una batería alimentada con energía eléctrica por el generador fotovoltaico y que alimenta el sistema dinámico con energía eléctrica, y al menos un dispositivo para controlar el equipo dinámico en función de la luz solar.

Este equipo dinámico es caracterizado por que el dispositivo para controlar el equipo dinámico comporta al menos:

- un medio para aislar eléctricamente el generador fotovoltaico respecto a la batería; un medio para medir la corriente de cortocircuito lee del generador fotovoltaico;

- un medio para determinar un valor numérico Ipv que corresponde al menos a una medición de corriente de cortocircuito lee;

- un medio para comparar este valor numérico determinado Ipv con al menos un valor de umbral de referencia (Iseuil 1; Iseuil2);

- un medio para controlar al menos dicho medio para aislar, dicho medio para determinar un valor numérico Ipv así como dicho medio para comparar;

- un medio para controlar el sistema dinámico en función del resultado de la comparación entre este valor numérico determinado Ipv y al menos un tal valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2).

Además, este equipo dinámico comporta también:

- otro medio para aislar eléctricamente el generador fotovoltaico respecto a la batería;

- un medio para medir la tensión de circuito abierto Vo del generador fotovoltaico;

- un medio para determinar un valor numérico Vvp que corresponde a esta tensión una de circuito abierto Vo;

- un medio para comparar dicho valor numérico determinado Vpv con al menos un valor de umbral de referencia (VseuiH; Vseuil2);

- un medio para controlar al menos el medio para aislar eléctricamente, el medio para determinar un valor numérico Vpv así como el medio para comparar;

- un medio para controlar el sistema dinámico en función del resultado de la comparación entre este valor numérico determinado Vpv y al menos un tal valor de umbral de referencia (VseuiH; Vseuil2).

La presente invención consiste en medir al menos una corriente de cortocircuito del generador fotovoltaico y, a partir de al menos una medición de cortocircuito, en controlar el equipo dinámico, en particular el sistema dinámico que este equipo dinámico comporta. Esta invención consiste entonces, ventajosamente, en aprovecharse de una magnitud eléctrica suministrada directamente por el generador fotovoltaico para controlar este equipo dinámico y ya no, como en el estado de la técnica, tener que recurrir a un sensor adicional que se encuentra más desplazado para asegurar tal control.

En el caso particular de un equipo dinámico constituido por un dispositivo de... [Seguir leyendo]

Reivindicaciones:

1. Proceso para controlar, en función de la luz solar, un sistema dinámico (2) que un equipo dinámico (1) comporta y que comporta también al menos un generador fotovoltaico (3), al menos una batería (4) para el almacenamiento de la energía eléctrica suministrada por el generador fotovoltaico (3) y para la alimentación con energía eléctrica de un sistema dinámico (2) y al menos un dispositivo (5) para controlar este equipo dinámico (1), este proceso consiste en que:

- se aísla eléctricamente el generador fotovoltaico (3) respecto a la batería (4);

- se mide la corriente de cortocircuito (lee) del generador fotovoltaico (3) aislado;

- a partir de al menos una medición de corriente de cortocircuito (lee), se determina un valor numérico (Ipv) que corresponde a esta o estas mediciones de corriente de cortocircuito (lee) y se compara este valor numérico (Ipv) determinado con al menos un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2);

- cuando este valor numérico (Ipv) determinado corresponde a una gama de valores limitada por al menos un tal valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2), se controla el sistema dinámico (2) para conferirle una configuración que corresponde a esta gama de valores.

2. Proceso de control según la reivindicación 1, caracterizado porque :

- se procede, de modo espaciado en el tiempo, a varias mediciones de corriente de cortocircuito (lee) en los bornes del generador fotovoltaico (3) aislado;

- para cada medición de corriente de cortocircuito (Ice) se determina un valor numérico intermedio (Ipv) que corresponde a tal medición de corriente de cortocircuito (Ice);

- se determina un valor numérico (Ipv) calculando la media de los valores numéricos intermedios (Ipv) que corresponden a una pluralidad de estas mediciones de corriente de cortocircuito (lee);

- se compara este valor numérico determinado (Ipv) con al menos un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2);

- se controla el sistema dinámico (2) en función del resultado de esta comparación.

3. Proceso de control según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, cuando se determina un valor numérico (Ipv), respectivamente un valor numérico intermedio (Ipv1), que corresponde a una medición de corriente de cortocircuito (lee), primero se convierte la corriente de cortocircuito (lee) medida en una tensión (Vcc) y a continuación se convierte en un valor numérico (Ipv), respectivamente en un valor numérico intermedio (Ipv1), que corresponde a esta tensión (Vcc) y a esta corriente de cortocircuito (lee) medida, esta tensión (Vcc) o una amplificación de esta tensión (Vcc).

4. Proceso de control según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, antes de comparar el valor numérico determinado (Ipv) con al menos un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2), se parametriza tal valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2), o bien ajustando un potenciómetro ajustable, o bien grabando un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2) en una memoria.

5. Proceso de control según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, cuando se mide la corriente de cortocircuito (lee) del generador fotovoltaico (3) aislado, se mide también la temperatura del dispositivo de control (5) y, o bien se permite el controla del sistema dinámico (2) cuando esta temperatura es superior a una temperatura de umbral (Ts), o bien se inhibe el control de este sistema dinámico (2) cuando esta temperatura es inferior a esta temperatura de umbral (Ts).

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, antes de aislar eléctricamente el generador fotovoltaico (3), se asegura la protección del medio (56) para aislar eléctricamente el generador fotovoltaico (3) y/o de al menos una parte del medio (57) para determinar un valor numérico (Ipv) que corresponde al menos a una medición de corriente de cortocircuito (lee), cuando la corriente de cortocircuito (lee) es superior a un valor de consigna definido.

7. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, cuando el valor numérico determinado (Ipv) es inferior a un primer valor de umbral de referencia (IseuiH), se controla el sistema dinámico (2) para conferirle una primera configuración.

8. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que, cuando el valor numérico determinado (Ipv) es superior a un primer valor de umbral de referencia (IseuiH):

- o bien se controla el sistema dinámico (2) para conferirle una segunda configuración cuando el valor numérico determinado (Ipv) es superior a un segundo valor de umbral de referencia (Iseuil2);

- o bien se controla el sistema dinámico (2) para conferirle una tercera configuración cuando el valor numérico determinado (Ipv) es inferior al segundo valor de umbral de referencia (Iseuil2).

9. Equipo dinámico (1), en particular para la implementación del proceso según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comporta un sistema dinámico (2), un generador fotovoltaico (3), una batería (4) alimentada con energía eléctrica por el generador fotovoltaico (3) y que alimenta el sistema de dinámico (2) con energía eléctrica, y al menos un dispositivo (5) para controlar este equipo dinámico (1) en función de la luz solar, caracterizado por que el dispositivo (5) para controlar el equipo dinámico (1) comporta al menos:

- un medio (5) para aislar eléctricamente el generador fotovoltaico (3) respecto a la batería (4);

- un medio para medir la corriente de cortocircuito (lee) del generador fotovoltaico (3);

- un medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv) que corresponde al menos a una medición de corriente de cortocircuito (Ico);

- un medio (52) para comparar este valor numérico determinado (Ipv) con al menos un valor de umbral de referencia (Iseull 1; Iseuil2);

- un medio (53) para controlar al menos dicho medio (5) para aislar, dicho medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv) así como dicho medio (52) para comparar;

- un medio para controlar el sistema dinámico (2) en función del resultado de la comparación entre este valor numérico determinado (Ipv) y al menos un tal valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseuil2).

1. Equipo dinámico (1) según la reivindicación 9, caracterizado por que el medio (5) para aislar

eléctricamente el generador fotovoltaico (3) está constituido al menos en parte por un relé electromecánico interpuesto entre el generador fotovoltaico (3) y la batería (4) y que comporta un contacto reposo así como una bobina alimentada por la batería (4).

11. Equipo dinámico (1) según la reivindicación 9, caracterizado por que el medio (5) para aislar

eléctricamente el generador fotovoltaico (3) comporta, por un lado, un diodo de muy baja corriente de fuga interpuesto entre el generador fotovoltaica (3) y la batería (4) y, por otro lado, un transistor de conmutación Implantado a monte de dicho diodo.

12. Equipo dinámico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que el medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv) que corresponde a esta medición de corriente de cortocircuito (lee) comporta, por un lado, al menos un medio (51) para convertir la corriente de cortocircuito (lee) medida en una tensión (Vcc) y, por otro lado, al menos un medio (511) para convertir la señal analógica de tal tensión (Vcc) en un valor numérico (Ipv) que corresponde a esta tensión (Vcc).

13. Equipo dinámico (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que el medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv) que corresponde a una pluralidad de mediciones de corriente de cortocircuito (Ico) comporta, por un lado, al menos un medio (51) para convertir cada corriente de cortocircuito (lee) medida en una tensión (Vcc) y, por otro lado, al menos un medio (511) para convertir la señal analógica de tal tensión (Vcc) en un valor numérico intermedio (Ipv) que corresponde a esta tensión (Vcc) y, también por otro lado, un medio para calcular la media de los valores numéricos Intermedios (Ipv1) para obtener el valor numérico (Ipv) que corresponde a la pluralidad de mediciones de corriente de cortocircuito (lee).

14. Equipo dinámico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por que comporta al menos un medio (54) para parametrizar al menos un valor de umbral de referencia (IseulU; Iseull2) constituido o bien por un potenciómetro ajustable o similar, o bien por una memoria que Incorpora al menos un valor de umbral de referencia parametrizable (IseuiH; Iseuil2).

15. Equipo dinámico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado por que comporta un microcontrolador (6) que integra al menos una parte del medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv) que corresponde al menos a una medición de corriente de cortocircuito (lee) y/o el medio (52) para comparar este valor numérico determinado (Ipv) con al menos un valor de umbral de referencia (IseuiH; Iseull2), Incluso y según el caso, el medio para controlar (53) y/o la memoria que Incorpora al menos un valor de umbral de referencia configurable (IseulU; Iseuil2) y/o el amplificador (512).

16. Equipo dinámico (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado por que comporta un medio (7) para proteger el medio (5) para aislar eléctricamente el generador fotovoltaico (3) y/o el medio (51) para determinar un valor numérico (Ipv), cuando la corriente de cortocircuito (lee) es superior a un valor de consigna definido.

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