Un sistema fotovoltaico para la generación de una tensión de salida que no esté esencialmente influenciada por la radiación variable,

comprendiendo el sistema fotovoltaico una fuente fotovoltaica (1) que tiene un terminal negativo (2) y un terminal positivo (3), en el que el sistema fotovoltaico comprende una disposición de adición de tensión (4) que comprende un primer terminal negativo (5) y un terminal positivo (6), la disposición de adición de tensión (4) se conecta en serie con la fuente fotovoltaica (1) y en que un primer recorrido (7) comprende una fuente de tensión recargable (9, 9') y un segundo recorrido (8) constituye una derivación de la fuente de tensión que se extiende entre dicho primer terminal negativo (5) y dicho terminal positivo (6) de la disposición de adición de tensión (4), pudiendo activarse alternativamente dicho primer y segundo recorridos, caracterizado por que la disposición de adición de tensión (4) comprende además un interruptor del cargador (17) y un dispositivo cargador (14, 14') conectado a la fuente de tensión (9, 9') del primer recorrido (7), comprendiendo el dispositivo cargador (14, 14') un primer terminal de entrada (15) y un segundo terminal de entrada (16), estando conectado al menos uno de los cuales al interruptor del cargador (17) por medio del que el dispositivo de carga (14, 14') se puede conectar a la fuente fotovoltaica (1) o a una fuente de potencia externa (20) para cargar la fuente de tensión (9, 9').

Un sistema fotovoltaico

5 Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere en general al campo de los sistemas fotovoltaicos. El uso de sistemas fotovoltaicos para generar energía se está consolidando por sí misma crecientemente en todo el globo. Los sistemas fotovoltaicos, también conocidos como sistemas de paneles solares, son fáciles de instalar, no cuestan mucho en su operación y pueden usarse prácticamente en cualquier sitio en el que esté disponible luz solar. Las diversas posibilidades varían desde pequeños sistemas fijos para uso doméstico hasta grandes parques solares con módulos solares móviles que siguen la posición del sol. La presente invención se refiere específicamente al campo de los grandes parques solares.

El sistema fotovoltaico comprende una fuente fotovoltaica que tiene un terminal de entrada y un terminal de salida, en el que el sistema fotovoltaico comprende una disposición de adición de tensión que comprende un primer terminal de entrada y un terminal de salida, conectándose en serie la disposición de adición de tensión con la fuente fotovoltaica y en el que un primer recorrido comprende una fuente de tensión y un segundo recorrido constituye una derivación de la fuente de tensión que se extiende entre dicho primer terminal de entrada y dicho terminal de salida de la disposición de adición de tensión, pudiendo activarse dichos primero y segundo recorridos alternativamente, estando dispuesto dicho sistema fotovoltaico para generar una tensión de salida que no esté esencialmente influida por la radiación/tiempo atmosférico variable, es decir nubes que cubran la fuente fotovoltaica.

Antecedentes de la invención

Una fuente fotovoltaica, tal como un módulo fotovoltaico que comprende varias células fotovoltaicas o una pluralidad de módulos fotovoltaicos, necesita para su funcionamiento óptimo una radiación no disminuida procedente del sol y la tensión de salida depende directamente del grado de radiación instantánea. Por ello, cuando una nube cubre la fuente fotovoltaica, la tensión de salida del sistema fotovoltaico desciende. La correlación directa entre la radiación instantánea y la tensión de salida es un problema fundamental en las localizaciones que tienen un grado variable de radiación.

La red eléctrica, a la que la fuente fotovoltaica se dispone a alimentar con electricidad, requiere una corriente alterna a un nivel de tensión específico. Para satisfacer estos requisitos, se dispone un convertidor c.c./c.a. entre la fuente fotovoltaica y la red eléctrica, convertidor que se debe disponer para funcionar en un intervalo de tensión de entrada tan amplio como sea posible para manejar una tensión de salida variable de la fuente fotovoltaica. Un convertidor que gestione un intervalo de tensión de entrada amplio es proporcionalmente más caro dado que normalmente está compuesto de más de una etapa. Una forma convencional de manejar una tensión de entrada ampliamente variable es usar un convertidor c.c./c.c. de refuerzo para proporcionar una tensión de entrada razonable a dicho convertidor c.c./c.a. El uso de un convertidor c.c./c.c. de refuerzo en esta etapa reduce la eficiencia del sistema fotovoltaico.

Objetivo de la invención

La presente invención se dirige a la eliminación de las desventajas anteriormente mencionadas de los sistemas 45 fotovoltaicos conocidos previamente y a proporcionar un sistema fotovoltaico mejorado. Un objetivo principal de la presente invención es proporcionar un sistema fotovoltaico mejorado del tipo definido inicialmente que se dispone para generar una tensión de salida que no esté esencialmente influenciada por la radiación variable, es decir por una nube que ensombrezca la fuente fotovoltaica o si una fuente fotovoltaica específica está funcionando defectuosamente.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un sistema fotovoltaico que añada una tensión a la tensión de salida de la fuente fotovoltaica cuando esta última esté por debajo de un valor de umbral predeterminado. Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un sistema fotovoltaico, que pueda almacenar cualquier excedente de tensión de salida para ser autosuficiente con relación a la necesidad ocasional de una tensión añadida. Es aún otro 55 objetivo de la presente invención proporcionar un sistema fotovoltaico capaz de proporcionar una potencia de salida día y noche. Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un sistema fotovoltaico que se disponga para generar una tensión de salida que no esté esencialmente influenciada por la radiación variable.

Sumario de la invención

De acuerdo con la invención al menos el objetivo primario se consigue por medio del sistema fotovoltaico definido inicialmente que tenga las características definidas en la reivindicación independiente. Las realizaciones preferidas de la presente invención se definen adicionalmente en las reivindicaciones dependientes.

65 De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema fotovoltaico del tipo definido inicialmente, que se caracteriza porque la disposición de adición de tensión comprende un dispositivo cargador conectado a la fuente de tensión del primer recorrido, comprendiendo el dispositivo cargador un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada, estando conectado al menos uno de ellos a un interruptor del cargador.

Por ello, la presente invención se basa en la comprensión de que una fuente de tensión conectada en serie con la fuente fotovoltaica añade una tensión cuando ocasionalmente se necesite para obtener una tensión de salida menos variable del sistema fotovoltaico, incluso en una localización que tenga un grado variable de radiación instantánea, o se puede usar para obtener una potencia de salida que se corresponda con la necesidad instantánea.

La fuente de tensión puede ser una fuente de tensión fija o una fuente de tensión regulada y en una realización preferida de la presente invención, la fuente de tensión comprende al menos dos baterías, que se pueden conectar individualmente en serie con el primer recorrido y entre sí. Esto significa que la tensión añadida de la fuente de tensión se puede añadir en una forma en etapas para obtener una tensión de salida del sistema fotovoltaico tan invariable como sea posible.

De acuerdo con una realización preferida, el dispositivo cargador está constituido por un convertidor c.c./c.c., cuyo primer terminal de entrada se conecta, directa o indirectamente, a un terminal de entrada de la fuente fotovoltaica y el segundo terminal de entrada del mismo se conecta, directa o indirectamente, a un terminal de salida de la fuente fotovoltaica. De ese modo, el cargador usa la tensión de salida de la fuente fotovoltaica para cargar la fuente de tensión y de ese modo el sistema fotovoltaico es autosuficiente con relación a la necesidad ocasional de tensión añadida.

De acuerdo con otra realización preferida, la fuente de tensión regulada de la disposición de adición de tensión comprende un convertidor c.c./c.c. bidireccional y una fuente de tensión, que se conecta a un primer terminal de entrada y un segundo terminal de entrada del convertidor c.c./c.c. bidireccional, estando conectado el primer terminal 25 de salida del convertidor c.c./c.c. bidireccional al primer terminal de entrada de la disposición de adición de tensión y estando conectado un segundo terminal de salida del convertidor c.c./c.c. bidireccional al primer recorrido en el lado opuesto del conmutador de recorridos que el terminal de salida de la disposición de adición de tensión y estando conectado por medio del interruptor del cargador, directa o indirectamente, al terminal de salida de la fuente fotovoltaica. De ese modo la cantidad de tensión añadida al sistema fotovoltaico es regulable, lo que da como resultado en que la cantidad de tensión añadida en teoría varía desde 0% a 100% del nivel de tensión máxima de la fuente de tensión o incluso mayor del 100% si el regulador es de un tipo de convertidor de refuerzo adecuado.

Aclaración adicional de la técnica anterior

El documento DE 26 46 715 describe un sistema fotovoltaico para la recarga de una fuente de energía/acumulador, sistema fotovoltaico que tiene una tensión de salida que no está esencialmente influenciada por la radiación variable. El sistema fotovoltaico descrito comprende dos generadores, uno de los cuales puede ser una fuente fotovoltaica y el otro puede ser un elemento que puede ser comparable con la disposición de adición de tensión de... [Seguir leyendo]

1. Un sistema fotovoltaico para la generación de una tensión de salida que no esté esencialmente influenciada por la radiación variable, comprendiendo el sistema fotovoltaico una fuente fotovoltaica (1) que tiene un terminal negativo 5 (2) y un terminal positivo (3) , en el que el sistema fotovoltaico comprende una disposición de adición de tensión (4) que comprende un primer terminal negativo (5) y un terminal positivo (6) , la disposición de adición de tensión (4) se conecta en serie con la fuente fotovoltaica (1) y en que un primer recorrido (7) comprende una fuente de tensión recargable (9, 9') y un segundo recorrido (8) constituye una derivación de la fuente de tensión que se extiende entre dicho primer terminal negativo (5) y dicho terminal positivo (6) de la disposición de adición de tensión (4) , pudiendo activarse alternativamente dicho primer y segundo recorridos, caracterizado por que la disposición de adición de tensión (4) comprende además un interruptor del cargador (17) y un dispositivo cargador (14, 14') conectado a la fuente de tensión (9, 9') del primer recorrido (7) , comprendiendo el dispositivo cargador (14, 14') un primer terminal de entrada (15) y un segundo terminal de entrada (16) , estando conectado al menos uno de los cuales al interruptor del cargador (17) por medio del que el dispositivo de carga (14, 14') se puede conectar a la fuente fotovoltaica (1) o a una fuente de potencia externa (20) para cargar la fuente de tensión (9, 9') .

2. El sistema fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la fuente fotovoltaica (1) está constituida por un módulo fotovoltaico o una pluralidad de módulos fotovoltaicos.

3. El sistema fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que la disposición de adición de tensión (4) comprende un conmutador de recorrido común (10) para el primer recorrido (7) y el segundo recorrido (8) .

4. El sistema fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el primer recorrido (7) y el segundo

recorrido (8) de la disposición de adición de tensión (4) comprenden interruptores de recorrido separados. 25

5. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la fuente de tensión (9, 9') está constituida por una fuente de tensión fija o una fuente de tensión regulada.

6. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la fuente de tensión (9) está constituida por al menos una batería.

7. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la fuente de tensión (9) comprende al menos dos baterías (11a, 11b, 11c, 11d) , que se pueden conectar individualmente en serie con el primer recorrido (7) y entre sí.

8. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el dispositivo cargador (14) tiene un modo inactivo cuando el interruptor del cargador (17) está abierto y un modo de carga cuando el segundo recorrido (8) de la disposición de adición de tensión (4) está activo y el interruptor del cargador (17) está cerrado.

9. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el dispositivo cargador (14) está constituido por un convertidor c.c./c.c., cuyo primer terminal de entrada (15) se conecta, directa e indirectamente, al terminal de entrada (2) de la fuente fotovoltaica (1) y cuyo segundo terminal de entrada (16) se conecta, directa o indirectamente, al terminal de salida (3) de la fuente fotovoltaica (2) .

45 10. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el dispositivo cargador (14) está constituido por un convertidor c.a./c.c. o un convertidor c.c./c.c., cuyo primer terminal de entrada (15) se conecta a un segundo terminal entrada (18) de la disposición de adición de tensión (4) y cuyo segundo terminal de entrada (16) se conecta a un tercer terminal de entrada (19) de la disposición de adición de tensión (4) , pudiendo conectarse dicho segundo y tercer terminal de entrada de la disposición de adición de tensión (4) a una fuente de potencia externa (20) .

11. El sistema fotovoltaico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la disposición de adición de tensión (4) comprende una fuente de tensión regulada (9') , que comprende una fuente de tensión (9) y un dispositivo cargador (14') , dispositivo cargador (14') que está constituido por un convertidor c.c./c.c. bidireccional, 55 estando conectada la fuente de tensión (9) a un primer terminal de entrada (21) y a un segundo terminal de entrada

(22) del convertidor c.c./c.c. bidireccional (14') , estando conectado un primer terminal de salida (23) del convertidor c.c./c.c. bidireccional (14') al primer terminal de entrada (5) de la disposición de adición de tensión (4) y estando conectado un segundo terminal de salida (24) del convertidor c.c./c.c. bidireccional (14') al primer recorrido (7) en el lado opuesto del interruptor del recorrido (10) que el del terminal de salida (6) de la disposición de adición de tensión

(4) y estando conectado por medio de un interruptor del cargador (17) , directa o indirectamente, al terminal de salida

(3) de la fuente fotovoltaica (1) .

12. El sistema fotovoltaico de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el convertidor c.c./c.c. (14') bidireccional tiene un modo regulador cuando el primer recorrido (7) de la disposición de adición de tensión (4) está activo y el 65 interruptor del cargador (17) está abierto y de un modo de carga cuando el segundo recorrido (8) de la disposición de adición de tensión (4) está activo y el interruptor del cargador (17) está cerrado.