Sistema de suministro de potencia.

Un sistema de suministro de potencia eléctrica, que comprende:



una línea (10) de bus de CC que conecta entre sí un generador de CC (3), una carga (5) y la potencia del sistema (1);

un convertidor de CC/CC (4) conectado entre el generador de CC (3) y la línea (10) de bus de CC, configurado para controlar una tensión de salida a la línea (10) de bus de CC, a una tensión de V1;

un inversor (6) conectado entre la potencia del sistema (1) y la línea (10) de bus de CC, configurado para manejar un control en respuesta a una tensión de entrada V2 procedente de la línea (10) de bus de CC; y

un convertidor de CA/CC (2) conectado entre la potencia del sistema (1) y la línea (10) de bus de CC, que tiene una tensión de salida V3 para la tensión de salida V3 a la línea (10) de bus de CC, y

una batería de almacenamiento (11) conectada a la línea (10) de bus de CC,

caracterizado porque cuando la tensión a plena carga de la batería de almacenamiento (11) es V4 y la tensión en vacío de la batería de almacenamiento (11) es V5, las tensiones respectivas se configuran como V1>V2>V4>V3>V5, y el orden en que se suministra potencia a la línea (10) de bus de CC se decide automáticamente mediante dicha configuración de tensiones, de tal modo que cuando la tensión de la batería de almacenamiento (11) es mayor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC (2), el primero es el generador de CC (3), la segunda es la batería de almacenamiento (11) y la tercera es la potencia del sistema (1), y cuando la tensión de la batería de almacenamiento (11) es menor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC (2), el primero es el generador de CC (3), la segunda es la potencia del sistema (1) y la tercera es la batería de almacenamiento (11).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2008/071322.

Solicitante: SHARP KABUSHIKI KAISHA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 22-22, NAGAIKE-CHO, ABENO-KU OSAKA-SHI, OSAKA 545-8522 JAPON.

Inventor/es: MATSUI,RYOJI, NISHIMURA,KAZUHITO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02J1/10 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 1/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente continua. › Funcionamiento de fuentes de corriente continua en paralelo (incluyendo baterías H02J 7/34).
  • H02J3/38 H02J […] › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores.
  • H02J7/35 H02J […] › 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-2532282_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema de suministro de potencia SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un sistema de suministro de potencia eléctrica para alimentar potencia eléctrica a una carga utilizando un generador de CC y potencia del sistema, y asimismo a un sistema de suministro de potencia eléctrica para alimentar potencia eléctrica a una carga utilizando un generador de CC, una batería de almacenamiento y potencia del sistema.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Se han desarrollado muchas técnicas para manejar de manera efectiva un sistema de suministro de potencia eléctrica utilizando un generador de CC y potencia del sistema.

Por ejemplo, el documento de patente 1 muestra un sistema de suministro de potencia eléctrica para alimentar potencia eléctrica a una carga utilizando un transformador eléctrico que funciona normalmente con una eficiencia de funcionamiento casi del 100% combinando potencia de energía natural y potencia nocturna. Más en particular, la tensión de la potencia nominal de un generador de potencia eólica, un generador fotovoltaico y una pila de combustible es coincidente con la tensión nominal de una batería de almacenamiento para construir una fuente de potencia de CC. Hasta que la batería de almacenamiento está totalmente cargada mediante la fuente de potencia de CC, se suministra potencia de CA a la carga desde la fuente de potencia de CA comercial. Cuando la batería de almacenamiento está totalmente cargada o la fuente de potencia de CA comercial acusa un fallo de potencia, se suministra potencia de CC desde la fuente de potencia de CC y la batería de almacenamiento. Mientras la batería de almacenamiento está descargando potencia eléctrica, la energía de potencia se complementa desde la pila de combustible. Durante el suministro de potencia diurna o el suministro de potencia nocturna, se suministra potencia de CA a la carga desde la fuente de potencia de CA comercial.

El documento de patente 2 muestra asimismo una construcción en la que una salida de un generador de CC, tal como una pila de combustible, está conectada una salida de CC de un inversor de potencia CC-CA bidireccional, a cuya conexión está acoplada una salida de CC a través de un dispositivo de conversión de potencia de CC. La potencia del sistema de CA y la carga de CA están acopladas a un terminal de CA del inversor de potencia CC-CA bidireccional.

Además, el documento de patente 3 incluye un inversor de potencia de CC para invertir tensión de CC generada por un generador de pila de combustible, y un convertidor de potencia de CA-CC para convertir potencia de CA en potencia de CC. Una carga de CC y un terminal de salida de CC del convertidor de potencia de CA-CC están conectados a un terminal de salida del inversor de potencia de CC, y la potencia del sistema de CA y una carga de CA están conectadas a un terminal de entrada de CA del convertidor de potencia de CA-CC.

Documento de patente 1: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 2006-254694

Documento de patente 2: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 2003-204682

Documento de patente 3: publicación de solicitud de patente japonesa no examinada número 2007-124830

El documento US 2006/192435 A1 da a conocer que un medio de almacenamiento de energía de respuesta rápida permite la creación de un bus de CC de múltiples puertos en un UPS, permitiendo que el bus de CC de múltiples puertos se acople a una serie de fuentes de CC intermitentes y cargas de CC intermitentes. La descripción del documento US 2006/192435 A1 incluye sistemas de potencia de energía renovable con un UPS que tiene un bus de CC de múltiples puertos y un medio sensible de almacenamiento de energía, acoplado eléctricamente al bus de CC de múltiples puertos. Un aspecto del documento US 2006/192435 A1 incluye un sistema de potencia de energía renovable con un UPS que tiene un bus de CC de múltiples puertos con, por lo menos, un acoplamiento además del mínimo de tres requerido para que un UPS funcione. El acoplamiento adicional está adaptado para acoplar ya sea una carga de CC o una fuente de CC al bus de CC de múltiples puertos. Un medio de almacenamiento de energía sensible está acoplado para suministrar potencia al bus de CC de múltiples puertos y puede funcionar para mantener un nivel de potencia sustancialmente constante en el bus de CC de múltiples puertos.

CARACTERÃ?STICAS DE LA INVENCIÓN

PROBLEMAS A RESOLVER MEDIANTE LA INVENCIÓN

Sin embargo, en la técnica convencional, es necesario controlar un inversor, un convertidor de CA/CC y un convertidor de CC/CC en respuesta a variaciones de salida del generador de CC, a variaciones de la carga y al fallo de potencia de la fuente de potencia de CA comercial (sistema de potencia de CA) . Es necesario un controlador para este control, pero el controlador necesita un cronómetro y un sensor, tal como un voltímetro, para controlar el inversor, el convertidor de CA/CC y el convertidor de CC/CC, y además es necesario construir un sistema que funcione para efectuar un control en respuesta a la salida del cronómetro y del sensor.

Para resolver los problemas anteriores, el objetivo de la presente invención es dar a conocer un sistema de suministro de potencia eléctrica para alimentar una salida de una fuente de potencia de CC a una carga, a eficiencia elevada y, sin un control complicado, a efectos de permitir el intercambio de potencia eléctrica entre un sistema de potencia de CA, una fuente de potencia de CC y una carga, o entre un sistema de potencia de CA, una fuente de potencia de cable CA, una carga y una batería de almacenamiento.

MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS

Los objetivos anteriores se consiguen mediante la materia reivindicada de acuerdo con las reivindicaciones independientes.

Para resolver los problemas anteriores, el sistema de suministro de potencia eléctrica de la presente invención incluye una línea de bus de CC para conectar entre sí un generador de CC, una carga y la potencia del sistema; un convertidor de CC/CC conectado entre el generador de CC y la línea de bus de CC para controlar una tensión de salida a la línea de bus de CC, a una tensión V1; un inversor conectado entre la potencia del sistema y la línea de bus de CC para manejar un control en respuesta a una tensión de entrada V2 procedente de la línea de bus de CC; y un convertidor de CA/CC conectado entre la potencia del sistema y la línea de bus de CC para controlar una tensión de salida a la línea de bus de CC, a una tensión V3, en el que las respectivas tensiones se configuran como V1>V2>V3.

Además, está dispuesta una batería de almacenamiento que está conectada a la línea de bus de CC. Cuando la tensión a plena carga de la batería de almacenamiento es V4 y la tensión en vacío de la misma es V5, las tensiones respectivas se configuran como V1>V2>V4>V3>V5.

De acuerdo con esta construcción, el valor de tensión de la línea de bus de CC decide si el generador de CC o la potencia del sistema pueden o no suministrar potencia a la línea de bus de CC, o la potencia del sistema puede recibir potencia desde la línea de bus de CC. Además, el valor de la tensión de la línea de bus de CC decide si el generador de CC, la batería de almacenamiento o la potencia del sistema pueden o no suministrar potencia a la línea de bus de CC, o la potencia del sistema puede recibir potencia desde la línea de bus de CC.

Cuando las tensiones respectivas están configuradas como V1>V2>V4>V3>V5, el orden en que suministrar a la línea de bus de CC se decide automáticamente como sigue. (1) Cuando la tensión de la batería de almacenamiento es mayor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC, el primero es el generador de CC, la segunda es la batería de almacenamiento y la tercera es la potencia del sistema. (2) Cuando la tensión de la batería de almacenamiento es menor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC, el primero es el generador de CC, la segunda es la potencia del sistema y la tercera es la batería de almacenamiento.

Por lo tanto, no es necesario ningún dispositivo de control para controlar el convertidor de CC/CC, el inversor y el convertidor de CA/CC.

De este modo, la anterior configuración de tensiones permite que la potencia generada por el generador de CC se suministre a la línea de bus de CC con mayor prioridad que la potencia del sistema.

Además, la anterior configuración de tensiones permite que la potencia generada por el generador de CC fluya automáticamente e invertida desde la potencia del sistema cuando la potencia generada es mayor que la cantidad consumida por la carga. Sin embargo, la potencia no fluye... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de suministro de potencia eléctrica, que comprende:

una línea (10) de bus de CC que conecta entre sí un generador de CC (3) , una carga (5) y la potencia del sistema (1) ;

un convertidor de CC/CC (4) conectado entre el generador de CC (3) y la línea (10) de bus de CC, configurado para controlar una tensión de salida a la línea (10) de bus de CC, a una tensión de V1;

un inversor (6) conectado entre la potencia del sistema (1) y la línea (10) de bus de CC, configurado para manejar un control en respuesta a una tensión de entrada V2 procedente de la línea (10) de bus de CC; y un convertidor de CA/CC (2) conectado entre la potencia del sistema (1) y la línea (10) de bus de CC, que tiene una tensión de salida V3 para la tensión de salida V3 a la línea (10) de bus de CC, y una batería de almacenamiento (11) conectada a la línea (10) de bus de CC, caracterizado porque cuando la tensión a plena carga de la batería de almacenamiento (11) es V4 y la tensión en vacío de la batería de almacenamiento (11) es V5, las tensiones respectivas se configuran como V1>V2>V4>V3>V5, y el orden en que se suministra potencia a la línea (10) de bus de CC se decide automáticamente mediante dicha configuración de tensiones, de tal modo que cuando la tensión de la batería de almacenamiento (11) es mayor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC (2) , el primero es el generador de CC (3) , la segunda es la batería de almacenamiento (11) y la tercera es la potencia del sistema (1) , y cuando la tensión de la batería de almacenamiento (11) es menor que la tensión de salida del convertidor de CA/CC (2) , el primero es el generador de CC (3) , la segunda es la potencia del sistema (1) y la tercera es la batería de almacenamiento (11) .

2. El sistema de suministro de potencia eléctrica acorde con la reivindicación 1, en el que cuando la tensión de salida del convertidor de CC/CC (4) es menor que la tensión V1, el convertidor de CC/CC (4) funciona para aumentar la salida del mismo, y cuando la tensión de salida del convertidor de CC/CC (4) es mayor que la tensión V1, el convertidor de CC/CC (4) funciona para reducir la salida del mismo.

3. El sistema de suministro de potencia eléctrica acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que cuando la tensión de entrada del inversor (6) es mayor que la tensión V2, el inversor (6) funciona para aumentar la salida del mismo, y cuando la tensión de entrada del inversor (6) es menor que la tensión V2, el inversor (6) funciona para reducir la salida del mismo.

4. El sistema de suministro de potencia eléctrica acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el inversor (6) y el convertidor de CA/CC (2) comprenden un inversor bidireccional (7) .

5. El sistema de suministro de potencia eléctrica acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la carga (5) es una lámpara, una televisión, un ordenador personal, un dispositivo de grabación/reproducción, un equipo de audio, un acondicionador de aire, una lavadora, un refrigerador, una máquina limpiadora, un alumbrado público, un equipo de oficina, una máquina de fabrica o similares.

6. El sistema de suministro de potencia eléctrica acorde con la reivindicación 1, en el que un segundo convertidor de CA/CC (13) está conectado además entre la potencia del sistema (1) y la batería de almacenamiento (11) , y el segundo convertidor de CA/CC (13) se hace funcionar solamente durante el tiempo de potencia nocturna de la potencia del sistema comercial establecida por la compañía de potencia eléctrica, de tal modo que el segundo convertidor de CA/CC (13) carga la batería de almacenamiento (11) durante el tiempo de la potencia nocturna.

 

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