ES2346105T3 - Disposicion de circuito con un rele biestable entre una red y un ondulador. - Google Patents
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Abstract
Disposición de circuito con un relé (K1; K12) que comprende una bobina de excitación (E) así como un contacto de conmutación (1a, 1b), en la que el contacto de conmutación (1a, 1b) está dispuesto como punto de conmutación entre una red, en especial, una red de suministro eléctrico (N) y un ondulador (WR) alimentado por una fuente de corriente continua, en especial, por un generador fotovoltaico (PVG), caracterizada porque el relé (K1; K12) está realizado como un relé biestable, porque la bobina de excitación (E) está conectada en serie con, como mínimo, un interruptor o conmutador (S; SC1 y S1; SC2) y un condensador (C1; C12), de manera que al conectar el al menos un interruptor (S; SC1 y S1; SC2) el condensador (C1; C12) se carga, porque paralelamente a la bobina de excitación (E) está dispuesta una ruta de corriente de carga para cargar el condensador (C1; C12), y porque un segundo interruptor (S3; S32) está dispuesto en la ruta de corriente de carga para interrumpir ésta cuando el condensador (C1; C12) está cargado a un valor definido.
Description
Disposición de circuito con un relé biestable
entre una red y un ondulador.
La invención se refiere a una disposición de
circuito con un relé que comprende una bobina de excitación así
como contactos de conmutación, en la que los contactos de
conmutación están dispuestos como puntos de conmutación entre una
red, en especial una red de suministro eléctrico y un ondulador
alimentado por una fuente de tensión continua, en especial por un
generador fotovoltaico.
Se conocen onduladores especialmente diseñados
para instalaciones fotovoltaicas con un puente semiconductor para
alimentar la red de suministro eléctrico con la energía producida
por generadores fotovoltaicos. Esta red de suministro eléctrico
puede ser la red pública o bien una red aislada. El ondulador
fotovoltaico se encarga de que la corriente continua de la fuente
sea convertida en una corriente alterna compatible con la red. En
estos onduladores se intenta conseguir un muy alto rendimiento.
Los onduladores de este tipo para la
alimentación de la red de suministro eléctrico están sometidos a
requisitos especiales. Han de cumplir las normas de seguridad que
pueden variar de país en país. En casi todos los países es muy
relevante para la seguridad la desconexión de la red de la
instalación fotovoltaica, incluido el generador y el ondulador.
En ambas líneas de CA se insertan habitualmente
conmutadores. Debido al nivel de la corriente a conmutar y a la
separación galvánica, se utilizan componentes de conmutación con
contactos, en especial, relés.
En el documento WO 2007/031356 A1 se describe y
se muestra una disposición de circuito con un relé que comprende
una bobina de excitación así como un contacto de conmutación, en la
que el contacto de conmutación está dispuesto como punto de
conmutación entre una red y un generador fotovoltaico.
Resulta problemático que los contactos de
conmutación de los relés pueden quedar soldados o pegados en
determinadas circunstancias, por ejemplo, debido a fallos de red. A
efectos de reducir el riesgo para la seguridad, se conoce la
utilización de dos relés en lugar de uno solo, de manera que sus
contactos de conmutación están conectados en serie. Este circuito
en serie se muestra en la figura 2.
Mientras que las dimensiones y el peso de los
onduladores fotovoltaicos se han mantenido más o menos iguales a lo
largo de los años, las posibles capacidades de alimentación de los
onduladores aumentan, en parte, de forma considerable. Esto
significa que se exigen nuevos requisitos a los componentes
utilizados en el ondulador. Los relés utilizados en los puntos de
desconexión han de ser pequeños, es decir, necesitar poco espacio y
gastar poca ener-
gía.
gía.
En onduladores convencionales se utilizan
típicamente relés monoestables para los puntos de desconexión
mencionados.
Estos relés disponen en el estado no excitado de
una posición de conmutación exacta, fijamente definida. Por
ejemplo, en el tipo NA de cierre el contacto siempre está abierto
mientras no circula corriente por la bobina del relé. El cierre
requiere, en este caso, un suministro de energía permanente. Si el
conmutador está mayoritariamente cerrado, resulta ventajoso
utilizar un tipo NC de apertura.
En el tipo NC de apertura el contacto está
cerrado mientras no pase corriente por la bobina del relé. Esto
tiene el inconveniente de que en el estado abierto ha de ser
alimentado permanentemente con electricidad. De esta manera, en el
tipo NC de apertura existe un riesgo de seguridad. En el caso de que
se produzca un fallo en el suministro eléctrico, la instalación
fotovoltaica no podrá ser desconectada de la red.
Además, los relés monoestables presentan otro
inconveniente. Para uno de los dos estados de conmutación, es decir
contactos abiertos o cerrados, se requiere un suministro permanente
de electricidad. Para ello hace falta una bobina
correspondientemente grande. El relé resulta, por lo tanto, muy
grande y caro.
Esto resulta inoportuno para onduladores
fotovoltaicos destinados a alimentar una red de suministro
eléctrico. Estos onduladores han de ser económicos, pequeños y
seguros, y deben presentar un consumo de energía reducido para su
propia alimentación para que el rendimiento de la instalación sea lo
más alto posible.
Por otro lado, estos relés también tienen
ventajas. Presentan una mecánica sencilla, son económicos y
facilitan un estado básico definido del relé. Además, son muy
fáciles de controlar. Por ejemplo, cuando fluye una corriente
nominal por la bobina de excitación, el relé se conecta. Cuando no
fluye ninguna corriente por la bobina, el relé se desconecta.
Se conocen relés biestables.
Los relés biestables cumplen en principio los
requisitos de necesitar poco espacio y consumir poca energía. Los
relés biestables necesitan solamente un impulso eléctrico limitado
en el tiempo para cambiar el estado de conmutación en el que
permanecerán luego. Sólo se requiere energía para el impulso de
conmutación. Por lo tanto consumen considerablemente menos energía
que los relés monoestables. Al contrario del relé monoestable no es
necesario que pase una corriente constantemente por la bobina para
mantener el relé en una posición abierta o cerrada. Dado que no hay
ningún flujo de corriente permanente, la bobina no se calienta. Sólo
se necesita una bobina pequeña, por lo cual el relé en sí también
es pequeño.
Por la patente DE 2747607C3 se conoce un
circuito de control para poder aprovechar también para los
interruptores monoestables las ventajas de los relés biestables
tales como, por ejemplo, reducida potencia de excitación y
eliminación del calentamiento innecesario, reducida tensión térmica,
aumento de la fiabilidad, incluso de componentes adyacentes, y una
compensación térmica de la tensión de excitación. En la figura 3 se
muestra una disposición conocida.
Mediante la conexión adicional de una tensión de
excitación (U) se excita el relé biestable (Rls) y simultáneamente
se carga un condensador (C1). Entonces se conecta el relé (Rls).
Cuando el condensador (C1) está cargado, no fluye más corriente
eléctrica. Debido a su carácter biestable, el relé (Rls) permanece,
sin embargo, en su posición de conmutación. Para volver a la
posición anterior mediante desconexión de la tensión de excitación
(U), el condensador (C1) se descarga mediante un transistor (T1) a
través de un tramo semiconductor montado en paralelo al relé. El
relé (Rls) es excitado en sentido contrario y vuelve a su posición
de reposo como un relé monoestable. De este modo, es posible operar
el relé (Rls) con un mínimo de energía de control.
La presente invención tiene como objetivo dar a
conocer un punto de conmutación que requiere poco espacio y poca
energía, en especial, para un ondulador fotovoltaico que utiliza un
relé. Esta solución mejorada deberá presentar pocos componentes. El
relé ha de desconectarse de forma segura y, concretamente, también
de forma automática en caso de error.
Este objetivo se consigue porque el relé está
realizado como un relé biestable, estando la bobina de excitación
montada en serie con, como mínimo, un interruptor y un condensador,
de manera que al conectar el al menos un interruptor el condensador
es cargado.
De acuerdo con la invención, está dispuesta en
paralelo a la bobina de excitación una ruta para la corriente de
carga para cargar el condensador.
La invención está basada en la idea de separar
la carga del condensador de la excitación del relé. A tal efecto,
un interruptor está dispuesto en serie con respecto a la bobina de
excitación del relé. Paralelamente al circuito en serie de bobina
de excitación e interruptor se encuentra la ruta para la corriente
eléctrica o corriente de carga a través de la que se carga el
condensador. Debido a ello es posible que el condensador sea cargado
a una tensión predeterminada, conectándose entonces el interruptor
dispuesto delante del relé. De esta forma la corriente fluye a
través de la bobina de excitación del relé y el relé conmuta. Este
proceso tiene lugar cuando se cierra el relé y, por lo tanto, el
punto de conmutación entre el ondulador para alimentar la red de
suministro eléctrico y la red eléctrica.
Del modo descrito se asegura que, incluso antes
de que el relé cierre, en el condensador haya suficiente energía
almacenada para volver a conmutar el relé, es decir, desconectarlo
y, de esta manera, separar el ondulador de la red de suministro
eléctrico. Esto constituye un aspecto de seguridad importante para
la aplicación del relé en el punto de conmutación.
Durante el proceso de apertura, el condensador
se descarga de manera que una corriente puede fluir a través de la
bobina de excitación y, por ejemplo, a través de un diodo
antiparalelo del interruptor montado en serie con la bobina de
excitación. La corriente de descarga es contraria a la corriente de
carga, de manera que la armadura del relé se
inclina.
inclina.
De acuerdo con la invención, se prevé que un
segundo interruptor esté dispuesto en la ruta de la corriente de
carga, que interrumpe la misma cuando el condensador ya está cargado
a un valor definido. El interruptor de la ruta de la corriente de
carga es preferentemente un interruptor semiconductor, en especial,
un MOSFET. Mediante un control muy sencillo y de pocas pérdidas del
MOSFET dispuesto en la ruta de la corriente de carga, es posible
una desconexión definida de la corriente de carga del condensador.
Debido a ello una cantidad de energía necesaria para abrir el relé
puede ser definida exactamente y se puede evitar una sobrecarga de
la componente.
La invención utiliza el principio explicado en
la patente DE 2747607C3 y le añade importantes funciones relevantes
para la seguridad de la técnica fotovoltaica.
El circuito de control, según la invención, para
el relé tiene las siguientes ventajas.
La excitación del relé sólo se lleva a cabo una
vez se haya almacenado de forma fiable en el búfer una carga
suficientemente alta para el proceso de desconexión.
Una limitación de la corriente de carga es
posible de forma fiable, de manera que se evita una sobrecarga del
componente.
El relé puede abrir cuando se produce una caída
de la tensión de alimentación.
La apertura segura durante un fallo repentino de
un componente es posible.
Según la invención, se carga un condensador
dispuesto en serie con respecto a la bobina de excitación del
relé.
Otras realizaciones ventajosas de la invención
están caracterizadas en las reivindicaciones dependientes.
Puede estar dispuesta una resistencia en la ruta
de la corriente de carga. Durante la fase de carga esta resistencia
actúa limitando la corriente, de manera que a través del valor de la
resistencia se puede ajustar el nivel de la corriente de carga.
Resulta ventajoso un circuito de control para el
interruptor o MOSFET dispuesto en la ruta de la corriente de carga
que está realizado de tal manera que una señal de control está
aplicada en el interruptor, de manera que el interruptor dispuesto
en serie con respecto a la bobina de excitación sólo se conecta
cuando el condensador está cargado a un valor definido. La señal de
control puede estar formada también por componentes sencillos tales
como resistencias y diodos. La conexión del interruptor dispuesto en
serie con respecto a la bobina de excitación provoca que el relé se
cierre al alcanzar una tensión definida.
En especial, se consigue una tensión definida
del condensador cuando existe al menos un diodo Zener conectado con
otro interruptor para controlar el proceso de carga. Eligiendo los
diodos Zener apropiados y el nivel de tensión adecuado del diodo
Zener se puede determinar la tensión del condensador de modo
sencillo.
Según otra forma de realización preferente de la
invención, se dispone otro interruptor en forma de conmutador para
conmutar entre tensión de alimentación y masa en serie con respecto
al interruptor, la bobina de excitación y el condensador. En la
posición de reposo del interruptor la disposición del circuito está
conectada a la masa. Al conmutar este interruptor se aplica tensión
a la disposición de circuito.
Resulta favorable que el conmutador esté
integrado en un elemento de excitación de circuito integrado. En un
elemento de excitación de circuito integrado también pueden
integrarse otros elementos constructivos, de manera que se consigue
un circuito muy compacto.
Para mejorar más todavía el rendimiento del
circuito, resulta oportuno que el interruptor dispuesto en serie
con la bobina de excitación sea un interruptor semiconductor, en
especial, un MOSFET.
Un control muy sencillo se puede llevar a cabo
con pocos elementos constructivos, cuando un circuito en serie que
consta de una resistencia, otro interruptor y un diodo está
conectado paralelamente al interruptor dispuesto en la ruta de la
corriente de la bobina del relé y dicha bobina de excitación.
Según una solución preferente de la disposición
de circuito de la invención se prevé de modo ventajoso que el
interruptor conectado en el diodo Zener mencionado es un interruptor
semiconductor, preferentemente, un MOSFET, estando el drenaje y
puerta de este interruptor conectados entre sí a través de una
resistencia y estando dispuesto un diodo Zener entre puerta y
fuente, de tal manera que su cátodo está conectado con la puerta y
su ánodo con la fuente. Debido a ello, se puede conseguir asimismo
una tensión definida del condensador que es importante para el
proceso de desconexión. El control del interruptor dispuesto en la
ruta del relé se lleva a cabo de forma separada mediante otro
interruptor, en especial, un transistor npn de manera que el
interruptor puede ser controlado a través de un interruptor
semiconductor, en especial el transistor npn que puede ser
controlado a través de otro diodo Zener, estando este diodo Zener
conectado con una puerta de un interruptor dispuesto en la ruta de
la corriente de carga. En este caso, resulta favorable que el
interruptor directo de la bobina del relé sea un MOSFET de canal
p.
Según una variante de la disposición de
circuito, según la invención, circula una corriente de descarga del
condensador a través de un circuito Darlington complementario que
consta de dos interruptores. El circuito Darlington tiene pocas
pérdidas y consigue un alto rendimiento. En este caso, un control
sencillo se puede llevar a cabo porque en una tensión de
alimentación se conecta una resistencia en serie con un diodo y la
bobina de excitación, estando el cátodo del diodo conectado con el
colector del primer interruptor del circuito Darlington.
En lugar de conectar el interruptor dispuesto en
la ruta del relé con un lado positivo directamente en serie con la
bobina de excitación, alternativamente también es posible que este
interruptor del condensador esté dispuesto entre el condensador y
la tierra. Una apertura segura del contacto del relé también es
posible, gracias a ello.
El objetivo de la invención asimismo es un
ondulador con una disposición de circuito del tipo descrito
anteriormente.
En relación con el dibujo se explicará más
detalladamente un ejemplo de realización, y se describirán otros
desarrollos ventajosos de la invención y ventajas de los mismos.
En el mismo se muestra:
En la figura 1, un esquema básico de un
ondulador fotovoltaico que está conectado con un generador
fotovoltaico y puede ser conectado a una red de suministro
eléctrico a través de contactos de relé;
En la figura 2, una representación de una
disposición comparable a la de la figura 1 en la que, sin embargo,
varios contactos de conmutación están conectados en serie;
En la figura 3, una disposición de circuito,
según el estado de la técnica;
En la figura 4, un primer ejemplo de realización
de la disposición de circuito, según la invención; y
En la figura 5, un segundo ejemplo de
realización de la disposición de circuito, según la invención.
En las figuras los mismos componentes están
señalados con las mismas referencias o referencias similares. En la
figura 5, por ejemplo, las referencias que son comparables con las
de la figura 4 están dotadas adicionalmente del índice "2". La
resistencia (R2) de la figura 4, por ejemplo, corresponde a la
resistencia (R22) de la figu-
ra 5.
ra 5.
En la figura 1 se muestra un ondulador
fotovoltaico (WR) que está conectado con un generador fotovoltaico
(PVG) y puede ser conectado a una red de suministro eléctrico (N) a
través de contactos de relé o de conmutación (1a, 1b) de un relé
biestable.
El relé biestable está unido con un circuito de
control. Los contactos (1a, 1b) constituyen un punto de conmutación
del ondulador (WR) para alimentar la red de suministro eléctrico (N)
con la energía generada por el generador fotovoltaico. El ondulador
fotovoltaico (WR) convierte la tensión DC del generador (PVG) en una
corriente alterna de, por ejemplo, 50 Hz ó 60 Hz, compatible con la
red. En lugar de una red de suministro eléctrico también puede
existir una red aislada.
El punto de conmutación es, en especial, un
punto de conmutación del lado de la red entre el ondulador (WR) y
la red. Los contactos (1a, 1b) están dispuestos entre el ondulador
(WR) y la red (N). Alternativamente, los contactos (1a, 1b) pueden
estar dispuestos entre el ondulador y el generador fotovoltaico
(PVG).
Debido a este punto de conmutación, es posible
la separación de la instalación fotovoltaica de manera que se
pueden cumplir las normas de seguridad.
En ambas líneas de CA se utilizan contactos de
conmutación (1a, 1b), de manera que es posible una separación
galvánica.
Tal como se muestra en la figura 2, es posible
llevar a cabo la disposición de circuito con cuatro relés, con dos
relés que comprenden, como mínimo, dos contactos de conmutación cada
uno, o bien con un relé que comprende, como mínimo, cuatro
contactos de conmutación. Dos y dos contactos de conmutación están
dispuestos en serie, respectivamente, de manera que se asegurará
una separación galvánica incluso si un contacto queda pegado.
En la figura 4 se muestra un primer ejemplo de
realización de la disposición de circuito, según la invención. Este
circuito de control hace posible la utilización de un relé
biestable. Esto es una variante preferente. La disposición de
circuito comprende una bobina de excitación (E). Ésta está conectada
en serie con un interruptor (S1) y un condensador (C1), de manera
que al conectar el interruptor (S1) el condensador (C1) es cargado a
través de la bobina de excitación (E).
Según la forma de realización preferente de la
figura 4, un conmutador (SC1) conmuta entre la tensión de
alimentación (Vcc) y la masa. En la posición de reposo el
conmutador (SC1) está conectado a la masa. Al conmutar el SC1 se
aplica la tensión de alimentación (Vcc) a una primera ruta con un
circuito en serie formado por las resistencias (R1, R4) y un
interruptor (S2). Otra ruta paralela que tiene aplicada la tensión
de alimentación está formada por las resistencias (R2, R3), el
diodo Zener (D4), el diodo (D5) y la resistencia (R5). En otra ruta
paralela que tiene aplicada la tensión de alimentación (Vcc) se
encuentra el circuito en serie formado por el interruptor (S1), la
bobina de excitación (E) y el condensador (C1), estando dispuesto un
diodo (D6) en una ruta de carga del condensador (C1). La entrada de
control del interruptor (S2) está aplicada en el punto de enlace del
diodo (D5) con la resistencia (R5). Un interruptor (S3) está
conectado entre el diodo (D6) y la resistencia (R2). Además, está
dispuesto un diodo antiparalelo (D1) en el interruptor (S1).
A través del conmutador (SC1) dispuesto en serie
se puede conmutar entre la tensión de alimentación (Vcc) y la masa,
y viceversa. El conmutador (SC1) también puede estar integrado en un
elemento de excitación, preferentemente de circuito integrado, y
consta preferentemente de interruptores semiconductores, en
especial, MOSFETs.
Paralelamente al interruptor (S1) y la bobina de
excitación (E) del relé biestable (K1) está dispuesto el circuito
en serie formado por una resistencia (R2), un interruptor (S3) y el
diodo (D6).
A continuación, se describirá el cierre del relé
(K1).
El condensador (C1) primero no está cargado. Si
se aplica la tensión de alimentación (Vcc) al conmutar el
conmutador (SC1), el interruptor (S3) deja pasar corriente.
El interruptor (S3) es preferentemente un
MOSFET, tal como se muestra asimismo en la figura 4. Drenaje y
puerta del interruptor (S3) están conectados entre sí a través de
la resistencia (R3). Entre la puerta y la fuente está conectado un
diodo Zener (D9), de tal manera que el cátodo está conectado con la
puerta y el ánodo con la fuente. Debida a esta conexión, al
conectar la tensión de alimentación y no estando cargado el
condensador (C1), se mantiene abierta la puerta del interruptor
(S3).
Si la tensión de alimentación (Vcc) está
conectada, fluye corriente por el circuito en serie que consta de
la resistencia (R2), el interruptor (S3), el diodo (D6) y el
condensador (C1). El condensador (C1) se carga. La tensión máxima a
través de (C1) corresponde, en este caso, aproximadamente al nivel
del tramo de diodo Zener del diodo, (D4) más la tensión de flujo
del diodo (D5), menos la tensión de umbral
puerta-fuente del interruptor (S3) y de la tensión
de flujo del diodo (D6). La tensión de diodo Zener del diodo (D4) se
elige, a tal efecto, tan alta que la carga en (C1) es suficiente
para el proceso de desconexión.
Cuando el condensador (C1) está cargado,
entonces la tensión de puerta en el interruptor (S3) será tan baja
que el interruptor (S3) se bloquea. Simultáneamente, el interruptor
(S2), preferentemente un transistor npn, se mantiene abierto a
través del diodo Zener (D4). Debido a ello, la tensión en la puerta
de S1 se vuelve negativa y el interruptor (S1) deja pasar
corriente. El interruptor (S1) es preferentemente un MOSFET de canal
p. De esta forma fluye una corriente a través de la bobina del relé
(K1), de manera que el relé puede conectar.
Durante la fase de carga la resistencia (R2)
actúa limitando la corriente, es decir, a través de la resistencia
(R2) se puede ajustar el nivel de la corriente de carga.
El diodo (D6) está conectado en serie entre la
fuente del interruptor (S3) y el condensador (C1), concretamente de
tal manera que el cátodo está conectado con el condensador (C1). El
diodo (D6) impide que la corriente fluya en la ruta de carga
durante la descarga del condensador. La ruta de carga está, por lo
tanto, desacoplada de la ruta de descarga.
A continuación, se describirá la apertura del
relé (K1).
Cuando el conmutador vuelve a conmutar de la
tensión de alimentación (Vcc) a la masa, el condensador (C1) se
descarga. La corriente de descarga fluye a través de la bobina de
excitación (E) del relé (K1) y el diodo antiparalelo (D1) del
interruptor (S1). El flujo de corriente es contrario al de la
corriente de carga. Debido a ello, el relé biestable (K1) conmuta a
la posición inicial.
Preferentemente, la disposición descrita es
operada con un elemento de excitación o circuito integrado. De esta
manera la corriente de descarga circula en un circuito de descarga
interna.
La apertura del relé (K1) se realiza, por
ejemplo, cuando hay un fallo en la red de suministro eléctrico, en
la tensión de alimentación o cuando se ha de realizar un
mantenimiento del ondulador. Supervisiones adecuadas o
configuraciones manuales provocan una señal que hace que el
conmutador (SC1) conmute a masa. Del modo descrito, los contactos
del relé (1a, 1b) vuelven a abrirse. De esta manera el ondulador
(WR) está separado de la red eléctrica (N).
En la figura 5 se muestra otra realización de la
disposición de circuito o del circuito de control, según la
invención, para el relé biestable.
También según la segunda realización, la bobina
de excitación (E) del relé (K12), un condensador (C12) y un
interruptor (SC2) están conectados en serie.
La disposición, según la figura 5, se diferencia
de la realización preferente de la figura 4 esencialmente por la
realización del interruptor (SC2) y la ruta de corriente para la
corriente de descarga del condensador (C12). El interruptor (SC2)
está dispuesto entre el condensador (C12) y la tierra. La corriente
de descarga del condensador (C12) fluye a través del circuito
Darlington complementario y consta de dos interruptores (S4) y
(S5). El interruptor (S32) de la ruta de la corriente de carga es,
en especial, un MOSFET de canal N.
A continuación, se describirá el cierre del relé
(K12).
La tensión de alimentación (Vcc) es conectada a
través del interruptor (SC2). El interruptor (SC2) es
preferentemente un MOSFET. Cuando el interruptor (SC2) está cerrado
fluye una corriente por la resistencia (R22) y el interruptor
(S32), de manera que el condensador (C12) se carga. Un diodo (D8) y
un diodo (62) también están conectados en serie con la resistencia
(R22), el interruptor (S32), el condensador (C12) y el interruptor
(SC2).
El diodo (D8) está conectada a través de su
ánodo con la resistencia (R22). El cátodo está enlazado con el
colector del interruptor (S4). El diodo (D8) impide durante el
proceso de descarga del condensador (C12) un flujo de corriente por
la resistencia (R22) y por el diodo (D7) para asegurar que el
circuito Darlington se mantenga abierto de forma limpia.
El diodo (62) está conectado en serie entre la
fuente del interruptor (S32) y el condensador (C12), concretamente
de tal manera que el cátodo está conectado al condensador (C12). El
diodo (D62) impide que la corriente fluya durante la descarga del
condensador en la ruta de carga. La ruta de carga está, por lo
tanto, desacoplada de la ruta de descarga.
Durante la fase de carga la resistencia (R22)
actúa asimismo limitando la corriente, es decir, que a través de la
R22 se puede ajustar el nivel de la corriente de carga.
El nivel de la tensión del condensador, que
queda ajustado con el proceso de carga, depende del nivel elegido
del diodo Zener (D42) más la tensión de flujo de D52. El condensador
(C12) se carga primero a ese nivel, menos la tensión de umbral
puerta - fuente del interruptor (S32) y la tensión de flujo del D62;
a continuación, el interruptor (S32) se bloquea automáticamente. El
interruptor (S32) es preferentemente un MOSFET.
Cuando el interruptor (S32) se bloquea, fluye
una corriente a través de la bobina de excitación de K12 y la
armadura se inclina. El relé esta cerrado.
A continuación, se describirá la apertura del
relé (K12).
Cuando el interruptor (SC2) está abierto,
entonces el circuito de corriente de carga está interrumpido. La
base del transistor PNP (S4) adopta a través de las resistencias
(R6) y (R7) el nivel de emisor. El circuito Darlington
complementario que consta de los interruptores (S4) y (S5) deja
pasar corriente. Debido a ello el condensador (C12) se descarga a
través de la bobina de excitación de (K12). La armadura del relé se
inclina y el relé está abierto.
Tras una precarga definida, la carga del
condensador (C1) ó (C12) es suficiente en cualquier caso para abrir
los contactos (1a, 1b) del relé durante una separación deseada o
necesaria de la red.
La invención no está limitada a estos ejemplos.
Así, el interruptor (SC2) también puede estar dispuesto entre la
tensión de alimentación (Vcc) y la resistencia (R22). También se
pueden combinar características del circuito de la figura 4 con las
características del circuito, según la figura 5. Por ejemplo, el
interruptor (SC2) dispuesto delante de la resistencia (R22) puede
estar realizado como conmutador entre la tensión de alimentación
(VCC) y la masa.
Por relé se entienden también instrumentos o
componentes de conmutación comparables a contactos de conmutación
tales como, por ejemplo, un contactor.
- PVG
- Generador fotovoltaico
- WR
- Ondulador
- N
- Red
- S
- Interruptor
- T
- Transistor
- R
- Resistencias
- Rls
- Relé (estado de la técnica)
- C
- Condensador
- D
- Diodos
- K
- Relé
- E
- Bobina de excitación
- Vcc
- Tensión de alimentación
- 1a
- Primer contacto de conmutación
- 1b
- Segundo contacto de conmutación
Claims (14)
1. Disposición de circuito con un relé (K1; K12)
que comprende una bobina de excitación (E) así como un contacto de
conmutación (1a, 1b), en la que el contacto de conmutación (1a, 1b)
está dispuesto como punto de conmutación entre una red, en
especial, una red de suministro eléctrico (N) y un ondulador (WR)
alimentado por una fuente de corriente continua, en especial, por
un generador fotovoltaico (PVG), caracterizada porque el relé
(K1; K12) está realizado como un relé biestable, porque la bobina
de excitación (E) está conectada en serie con, como mínimo, un
interruptor o conmutador (S; SC1 y S1; SC2) y un condensador (C1;
C12), de manera que al conectar el al menos un interruptor (S; SC1
y S1; SC2) el condensador (C1; C12) se carga, porque paralelamente a
la bobina de excitación (E) está dispuesta una ruta de corriente de
carga para cargar el condensador (C1; C12), y porque un segundo
interruptor (S3; S32) está dispuesto en la ruta de corriente de
carga para interrumpir ésta cuando el condensador (C1; C12) está
cargado a un valor definido.
2. Disposición de circuito, según la
reivindicación 1, caracterizada por un circuito de control
que está realizado de tal manera que contiene, como mínimo, un
diodo Zener (D4, D9; D92, D42) conectado a otro interruptor (S3,
S32) para controlar el proceso de carga del condensador (C1;
C12).
3. Disposición de circuito, según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada por un circuito de
control que está realizado de tal manera que una señal de control
es aplicada al interruptor (S1), de manera que el interruptor (S1)
que está dispuesto en serie con la bobina de excitación (E) sólo se
conecta cuando el condensador (C1) está cargado al valor
definido.
4. Disposición de circuito, según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque un conmutador
(SC1) está dispuesto en serie con el interruptor (S1), la bobina de
excitación (E) y el condensador (C1) para conmutar entre una
tensión de alimentación (Vcc) y la masa.
5. Disposición de circuito, según la
reivindicación 4, caracterizada porque el conmutador (SC1)
dispuesto en serie con la bobina de excitación (E) está integrado
en un elemento de excitación de circuito integrado.
6. Disposición de circuito, según una de las
reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque paralelamente al
interruptor (S1) y a la bobina de excitación (E) está conectado un
circuito en serie que comprende una resistencia (R2), otro
interruptor (S3) y un diodo (D6).
7. Disposición de circuito, según las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizada porque el interruptor
(S1) puede ser controlado a través de un interruptor semiconductor,
en especial, un transistor npn (S2), que puede ser controlado por
otro diodo Zener (D4), estando este diodo Zener (D4) conectado con
una puerta del interruptor (S3) dispuesta en la ruta de la
corriente de carga.
8. Disposición de circuito, según las
reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque el interruptor
(S1) es un MOSFET de canal p.
9. Disposición de circuito, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
interruptor (SC2) conectado en serie con la bobina de excitación
(E) es un interruptor semiconductor, en especial, un MOSFET.
10. Disposición de circuito, según la
reivindicación 9, caracterizada porque paralelamente a la
bobina de excitación (E) está conectado un circuito en serie que
comprende otro interruptor (S32) y un diodo (D62).
11. Disposición de circuito, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada por una
realización de tal manera que una corriente de descarga del
condensador (C12) circula a través de un circuito Darlington
complementario que consta de dos interruptores (S4, S5).
12. Disposición de circuito, según la
reivindicación 11, caracterizada porque en una tensión de
alimentación (Vcc) una resistencia (R22) está conectada en serie
con un diodo (D8) y la bobina de excitación (K12), estando el
cátodo del diodo (D8) conectado con el colector del primer
interruptor (S4) del circuito Darlington.
13. Disposición de circuito, según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
interruptor (S3; S32) conectado en el diodo Zener (D6; D62) es un
interruptor semiconductor, preferentemente un MOSFET, estando
drenaje y puerta de este interruptor (S3; S32) conectados entre sí a
través de una resistencia (R3; R32) y estando conectado un diodo
Zener (D9; D92) entre puerta y fuente, concretamente de tal manera
que su cátodo está conectado con la puerta y su ánodo con la
fuente.
14. Ondulador, caracterizado por una
disposición de circuito de acuerdo con una o varias de las
reivindicaciones anteriores.
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