ES2834305T3 - Recuperación de panel fotovoltaico degradado - Google Patents

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Thiago Batista Soeiro
Mario Schweizer
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Abstract

Un sistema inversor (14) para un panel fotovoltaico (12), comprendiendo el sistema inversor (14): un inversor (24) adaptado para transformar una tensión de CC procedente del panel fotovoltaico (12) en una tensión de CA para ser suministrada a una red eléctrica (16); un enlace (22) de CC interconectado con el inversor (24) y que proporciona una salida positiva (20a) de enlace de CC que puede ser conectada a un polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) y una salida negativa (20b) de enlace de CC que puede ser conectada a un polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12); un interruptor (30) para desconectar el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) del enlace (22) de CC; un controlador (28) para controlar el inversor (24) y el interruptor (30); en el que el controlador (28) está adaptado para abrir el interruptor (30), de tal manera que el panel fotovoltaico (12) puede ser alimentado únicamente por la salida positiva (20a) del enlace de CC; en el que el controlador (28) está adaptado para determinar, cuándo una tensión producida por el panel fotovoltaico (12) cae por debajo de una tensión umbral, caracterizado por que la determinación de si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión, está basada en tiempo real, y en el que el controlador (28) está adaptado para determinar un período nocturno y para cambiar a una operación de recuperación, cuando se ha determinado el período nocturno, en el que el controlador está adaptado para abrir el interruptor (30) durante la operación de recuperación, de tal manera que el polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) es alimentado con una tensión positiva procedente del enlace (22) de CC, en el que el controlador (28) está adaptado para mantener una tensión de enlace de CC durante la operación de recuperación cuando se abre el interruptor (30); en el que el controlador está adaptado para determinar un período diurno y para cambiar a una operación normal, cuando se determina un período diurno, en el que el controlador está adaptado para cerrar el interruptor (30) durante la operación normal para conectar el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) con la salida negativa (20b) de un enlace (22) de CC.

Description

DESCRIPCIÓN
Recuperación de panel fotovoltaico degradado
Campo de la invención
La invención se refiere al campo de los paneles fotovoltaicos. En particular, la invención se refiere a un sistema inversor, a un sistema de panel fotovoltaico y a un método para operar el sistema de panel fotovoltaico.
Antecedentes de la invención
La degradación potencial inducida (PID) es un fenómeno que causa una reducción significativa en la capacidad de generación de energía de los paneles fotovoltaicos. La exposición de un panel fotovoltaico a un alto potencial negativo es la principal causa de la PID, que puede reducir gradualmente la energía de salida nominal de un panel fotovoltaico después de unos pocos años de servicio.
En el caso de un sistema inversor aislado galvánicamente, que se utiliza para transformar la tensión de CC del panel fotovoltaico en una tensión de CA que ha de ser suministrada a la red, el problema de la PID se puede resolver fácilmente conectando a tierra el polo negativo del panel fotovoltaico. Por otro lado, los típicos inversores sin transformador, que normalmente aplican un potencial negativo al polo negativo del panel fotovoltaico, no permiten conectar el polo negativo directamente a tierra ya que esto provocaría un cortocircuito a tierra.
Un tipo de solución de la PID para un panel fotovoltaico interconectado con un inversor sin transformador se basa en una topología especial que permite la conexión directa del polo negativo del panel fotovoltaico a tierra. Por ejemplo, el documento US 2011 235384 A1 muestra un sistema de panel fotovoltaico con un inversor que permite conectar el polo negativo del panel fotovoltaico a tierra. Un inconveniente de tal solución puede ser que el rendimiento de la topología especial no sea óptimo en términos de eficiencia, costo y complejidad.
Otras soluciones aprovechan que la PID puede corregirse aplicando un potencial positivo al panel fotovoltaico. Por ejemplo, un corrector de la PID, que aplica una tensión positiva al panel fotovoltaico durante la noche, puede conectarse al panel fotovoltaico. Dicho corrector solo se puede utilizar cuando el inversor sin transformador está desconectado de la red, cuando el corrector está en funcionamiento. Es decir, los servicios auxiliares pueden no estar disponibles durante el funcionamiento del corrector.
El documento EP 2773036 A1 describe las características del preámbulo de la reivindicación 1 y se refiere a un método de conversión de CC-CA para paneles fotovoltaicos, en el que cada panel fotovoltaico está conectado con sus salidas con un convertidor. El convertidor tiene un enlace de CC y un interruptor para desconectar una salida negativa del enlace de CC.
Los documentos EP 2234264 A1 y US 2014/0139031 A1 muestran paneles fotovoltaicos interconectados mediante un convertidor con una red eléctrica.
Descripción de la invención
Es un objetivo de la invención proporcionar una solución de recuperación de la PID simple sin la necesidad de restringirse a topologías específicas para el sistema inversor.
Este objetivo se consigue mediante el objeto de las reivindicaciones independientes. Otras realizaciones ejemplares son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y de la siguiente descripción.
Un aspecto de la invención se refiere a un sistema inversor para un panel fotovoltaico. El sistema inversor se utiliza para convertir la tensión eléctrica de CC producida por el panel fotovoltaico en una tensión de CA que se ha de suministrar a una red eléctrica. En general, el sistema inversor puede comprender un inversor con interruptores semiconductores que son controlados por un controlador para generar la tensión de CA.
Según una realización de la invención, el sistema inversor comprende un inversor adaptado para transformar una tensión de CC desde el panel fotovoltaico en una tensión de CA que ha de ser suministrada a una red eléctrica; un enlace de CC interconectado con el inversor y que proporciona una salida positiva de enlace de CC que se puede conectar a un polo positivo del panel fotovoltaico y una salida negativa de enlace de CC que se puede conectar a un polo negativo del panel fotovoltaico; un interruptor, que puede colocarse entre el polo negativo y la salida negativa del enlace de CC, para desconectar el polo negativo del panel fotovoltaico del enlace de CC; y un controlador para controlar el inversor y el interruptor. El controlador está adaptado para abrir el interruptor, de modo que el panel fotovoltaico es alimentado únicamente por la salida positiva del enlace de CC.
Por ejemplo, el inversor, que puede verse como el inversor principal del sistema inversor, puede comprender una entrada trifásica o monofásica en el lado de CA, que puede estar interconectada con la red eléctrica. En el lado de CC, el inversor puede estar interconectado con un enlace de CC, que puede comprender un condensador. A este enlace de CC, que proporciona la salida positiva y negativa del enlace de CC, se puede conectar el panel fotovoltaico.
Durante el funcionamiento normal del inversor y del panel fotovoltaico, cuando el sol brilla sobre el panel fotovoltaico, el polo positivo del panel fotovoltaico está en potencial positivo (tal como Vcc/2, donde Vcc es la tensión del enlace de CC) y el polo negativo está en potencial negativo (tal como -Vcc/2). Debe tenerse en cuenta que todas las tensiones mencionadas en este documento pueden determinarse a partir de tierra, es decir, el potencial de tierra puede tener una tensión de 0 V. Por lo tanto, durante el funcionamiento normal, puede tener lugar la PID.
Para la operación de recuperación del panel fotovoltaico, por ejemplo, durante el período nocturno, el sistema inversor comprende un interruptor que se coloca en la salida negativa y/o que puede ser abierto por el controlador. Por ejemplo, el interruptor puede ser un relé mecánico o un interruptor semiconductor. Cuando se abre el interruptor, el polo negativo del panel fotovoltaico se desconecta de la salida negativa del enlace de CC. El polo positivo del panel fotovoltaico permanece en el potencial de la salida positiva del enlace de CC. Como durante la noche, cuando puede tener lugar la operación de recuperación, el panel fotovoltaico no genera tensión o casi ninguna tensión entre su polo positivo y negativo, también el polo negativo se desplaza (o casi se desplaza) al potencial de la salida positiva del enlace de CC. Por tanto, el efecto de la PID puede invertirse durante la operación de recuperación.
No es necesaria una topología especial para el inversor. El inversor puede permanecer conectado a la red eléctrica y/o también puede permanecer en funcionamiento una fuente de alimentación auxiliar del sistema inversor alimentada por el enlace de CC. Por lo tanto, el rendimiento del inversor no se ve afectado, mientras que la conexión de los inversores a la red eléctrica aún se permite durante la operación de recuperación, por ejemplo, durante el período nocturno para realizar servicios auxiliares. Además, la solución se puede implementar e integrar en un inversor, sin la necesidad de un complicado sistema adicional.
Según una realización de la invención, el controlador está adaptado para determinar, cuando una tensión producida por el panel fotovoltaico cae por debajo de una tensión umbral y luego abrir el interruptor. El interruptor puede ser abierto y cerrado automáticamente por el controlador. La determinación de si el panel fotovoltaico puede ser recuperado, es decir, no producir tensión o casi ninguna tensión, puede realizarse directa o indirectamente.
Por ejemplo, indirectamente, la determinación puede basarse en un reloj del controlador, es decir, se puede suponer que durante un intervalo de tiempo específico (que puede llamarse noche), el sol se ha puesto y, por lo tanto, no incide luz sobre el panel fotovoltaico. Por ejemplo, directamente, que el controlador recibe valores de medición procedentes del sistema inversor, sobre los cuales se puede determinar la tensión real del panel fotovoltaico.
Según una realización de la invención, el controlador está adaptado para mantener una tensión de enlace de CC cuando se abre el interruptor. Durante la operación de recuperación, el inversor puede suministrar tensión al enlace de CC desde la red eléctrica para mantener la tensión en la salida positiva del enlace de CC.
Según una realización de la invención, el sistema inversor comprende además una fuente de alimentación adicional para generar una tensión de CC adicional; y un segundo interruptor, que puede estar interconectado entre el polo positivo y la salida positiva del enlace de CC, para interconectar el panel fotovoltaico con la fuente de alimentación adicional, de modo que la tensión de CC adicional de la fuente de alimentación adicional se suma a una tensión positiva del enlace de Cc . Por ejemplo, el segundo interruptor puede estar conectado en paralelo a la fuente de alimentación adicional y durante la recuperación, el controlador puede abrir el interruptor, de modo que la fuente de alimentación adicional se conecte en serie con el enlace de CC. La fuente de alimentación adicional se puede alimentar con energía eléctrica de la red eléctrica.
Dado que el período diurno suele ser más largo que el nocturno, el tiempo de exposición del panel fotovoltaico al potencial negativo de la salida negativa del enlace de CC puede ser mayor que al potencial positivo de la salida positiva del enlace de CC durante la operación de recuperación de la PID. La tensión más alta producida por la fuente de alimentación adicional puede usarse para recuperarse completamente de la PID durante un corto período de tiempo.
Alternativa o adicionalmente, se puede aumentar una tensión de enlace de CC durante la operación de recuperación mediante el control correspondiente del controlador.
Según una realización de la invención, la tensión de CC adicional es superior a 100 V, por ejemplo, más de 1.000 V. Debe tenerse en cuenta que, para una recuperación eficaz de la PID, pueden ser necesarias tensiones más altas que las proporcionadas por el enlace de CC. Con la fuente de alimentación adicional, que puede tener menor potencia que el inversor principal, se pueden alcanzar estas altas tensiones.
Según una realización de la invención, el sistema inversor comprende además una fuente de alimentación auxiliar para suministrar energía al controlador. Por lo general, cada sistema inversor tiene una fuente de alimentación auxiliar, que se utiliza para suministrar energía a los componentes electrónicos del sistema y/o que produce una tensión bastante baja (por ejemplo, por debajo de 20 V). Dicha fuente de alimentación auxiliar puede ser alimentada por el enlace de CC del inversor o directamente por la red eléctrica.
Según una realización de la invención, la fuente de alimentación adicional tiene un transformador común con la fuente de alimentación auxiliar. La fuente de alimentación adicional y la fuente de alimentación auxiliar pueden integrarse entre sí. Ambos pueden ser convertidores de retorno con devanados en un núcleo común.
Según una realización de la invención, la fuente de alimentación adicional es alimentada por la fuente de alimentación auxiliar. Por otro lado, la fuente de alimentación adicional puede conectarse a una salida de la fuente de alimentación auxiliar y puede transformar la tensión de la fuente de alimentación auxiliar en una tensión más alta.
Según una realización de la invención, el inversor es un inversor sin transformador, de manera que el panel fotovoltaico está conectado galvánicamente con la red eléctrica durante la operación normal del sistema inversor. Dado que el polo negativo del panel fotovoltaico está desconectado galvánicamente del sistema inversor durante la operación de recuperación, no hay necesidad de un sistema inversor de separación galvánica, que generalmente se realiza con un transformador.
Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de panel fotovoltaico, que comprende un sistema inversor como se describe en lo anterior y en lo siguiente y un panel fotovoltaico conectado al sistema convertidor.
Según una realización de la invención, el polo negativo del panel fotovoltaico es flotante, cuando se abre el interruptor en la salida negativa del enlace de CC. En otras palabras, el polo negativo del panel fotovoltaico puede estar completamente desconectado de un potencial y/o solo puede conectarse a través del panel fotovoltaico con la salida positiva del enlace de CC.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método para recuperar un panel fotovoltaico degradado. Por ejemplo, el método puede ser realizado por el controlador del sistema de panel fotovoltaico.
Según una realización de la invención, el método comprende: durante la operación normal, convertir una tensión de CC del panel fotovoltaico con un inversor en una tensión de CA suministrada a una red eléctrica, en donde el panel fotovoltaico está conectado con un polo positivo y un polo negativo a un enlace de CC del inversor; y durante la operación de recuperación, desconectar el polo negativo del panel fotovoltaico del enlace de CC del inversor y alimentar el polo positivo del panel fotovoltaico con una tensión positiva del enlace de CC. Cuando se inicia la operación de recuperación, el controlador puede simplemente abrir el interruptor.
Según una realización de la invención, el método comprende, además: cerrar un interruptor para conectar el polo negativo del panel fotovoltaico con una salida negativa del enlace de CC durante la operación normal; abrir el interruptor para desconectar el polo negativo del panel fotovoltaico de la salida negativa del enlace de CC durante la operación de recuperación.
Según una realización de la invención, el método comprende, además: mantener una tensión de enlace de CC en el enlace de CC durante la operación de recuperación.
Según una realización de la invención, el método comprende, además: interconectar una fuente de alimentación adicional entre el polo positivo del panel fotovoltaico y una salida positiva del enlace de CC, para elevar una tensión suministrada al polo positivo del panel fotovoltaico. Esto se puede hacer con un segundo interruptor adicional en la salida positiva del enlace de CC, que es controlado por el controlador.
Según una realización de la invención, el método comprende, además: determinar si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión (por ejemplo superior a un umbral) entre su polo positivo y negativo. Como se mencionó anteriormente, esta determinación se puede realizar directamente, es decir, a través de la medición en el sistema de panel fotovoltaico o indirectamente, con un reloj. En este último caso, se puede suponer que durante el período nocturno, que puede definirse como un intervalo de tiempo en el controlador, no brilla el sol y el panel fotovoltaico no produce tensión entre su polo positivo y negativo.
Cuando se determina el período nocturno, el controlador puede cambiar a la operación de recuperación. Cuando se determina el período diurno, es decir, lo opuesto al período nocturno, el controlador puede cambiar a la operación normal.
Según una realización de la invención, la determinación de si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión, se basa en un tiempo real, que puede ser proporcionado por un reloj del controlador. También puede ser posible que la determinación, si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión, se base en una medición de tensión.
Debe entenderse que las características del método como se ha descrito anteriormente y posteriormente pueden ser características del sistema inversor y/o del sistema de panel fotovoltaico como se describe en lo anterior y en lo siguiente, y viceversa.
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes y se aclararán con referencia a las realizaciones descritas a continuación.
Breve descripción de los dibujos
El objeto de la invención se explicará con más detalle en el siguiente texto con referencia a realizaciones ejemplares que se ilustran en los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de panel fotovoltaico según una realización de la invención.
La figura 2 muestra esquemáticamente un sistema de panel fotovoltaico según otra realización de la invención.
La figura 3 muestra esquemáticamente una realización de una fuente de alimentación adicional para el sistema de panel fotovoltaico de la figura 2.
La figura 4 muestra esquemáticamente una realización adicional de una fuente de alimentación adicional para el sistema de panel fotovoltaico de la figura 2.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo de un método para recuperar un panel fotovoltaico según una realización de la invención.
La figura 6 muestra un diagrama con una tensión en el polo negativo de un panel fotovoltaico producida con el método de la figura 5.
La figura 7 muestra un diagrama con una tensión en el polo negativo de un panel fotovoltaico producida con el método de la figura 5.
Los símbolos de referencia utilizados en los dibujos y sus significados se enumeran de forma resumida en la lista de símbolos de referencia. En principio, las piezas idénticas se han provisto de los mismos símbolos de referencia en las figuras.
Descripción detallada de realizaciones ejemplares
La figura 1 muestra un sistema 10 de panel fotovoltaico que comprende un panel fotovoltaico 12, que está interconectado mediante un sistema inversor 14 con una red eléctrica 16.
El panel fotovoltaico 12 tiene un polo positivo 18a y un polo negativo 18b. Cuando la luz (normalmente la luz del sol) incide sobre el panel fotovoltaico 12, el panel fotovoltaico 12 genera una tensión positiva Vpv entre el polo positivo 18a y el polo negativo 18b. Cuando no hay luz o casi ninguna luz que incida sobre el panel fotovoltaico, la tensión Vpv entre los polos 18a, 18b es sustancialmente cero.
El panel fotovoltaico está conectado con su polo positivo 18a con una salida positiva 20a de enlace de CC del sistema inversor 14 y con su polo negativo 18b con una salida negativa 20b de enlace de CC del sistema inversor 14. Las salidas 20a, 20b son proporcionadas por un enlace 22 de CC, que están interconectadas con un inversor principal 24 del sistema inversor. El inversor 24 puede ser un inversor de fuente de tensión, por ejemplo, un convertidor de dos o más niveles basado en semi puentes. El enlace de CC puede comprender un condensador interconectado entre las salidas 20a, 20b.
En el lado de CA, el inversor 24 puede estar conectado a través de un filtro 26 con la red eléctrica 16. La red 16 puede ser una red trifásica o monofásica y/o el inversor 24 puede ser un inversor 24 monofásico o trifásico. Puede ser posible que un relé esté situado entre el filtro 26 y la red 16, que puede ser usado para desconectar el sistema inversor 14 de la red 16. Ha de observarse que el sistema inversor 14 puede ser sin transformador, es decir, puede no contener un transformador que desacople galvánicamente el panel fotovoltaico 12 de la red eléctrica 16.
Además, el sistema inversor 14 comprende un controlador 28, que está adaptado para controlar el inversor 24. Durante una operación normal del sistema 10, el panel fotovoltaico produce una tensión Vpv que se suministra al enlace de CC, que luego tiene la misma tensión Vcc. La tensión positiva Vpv+ en el polo positivo 18a es igual a la tensión positiva Vcc+ del enlace de CC, que tiene un valor de Vcc/2 con respecto a tierra. La tensión negativa Vpv- en el polo negativo 18b es igual a la tensión negativa Vcc- del enlace de CC, que tiene un valor de -Vcc/2 con respecto a tierra. El inversor 24, bajo el control del controlador 28, convierte la tensión Vcc de enlace de CC en la tensión Vg monofásica o trifásica suministrada a la red eléctrica 16.
Dado que la tensión negativa Vpv- es negativa con respecto a tierra, la degradación inducida potencial (PID) tiene lugar durante la operación normal.
Para mitigar o contrarrestar esta PID, el sistema inversor 14 comprende un interruptor 30 en la salida negativa 20b del enlace de CC, que está adaptado para desconectar el polo 18b negativo del panel fotovoltaico 12 del enlace negativo 20b de CC. El interruptor 30 puede ser abierto y cerrado por el controlador 28.
Cuando se abre el interruptor 30, el polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12 se desconecta del potencial proporcionado por la salida negativa 20b del enlace 22 de CC y por lo tanto puede flotar libremente, cuando este es el único punto de conexión del polo negativo 18b con el sistema 10. Por lo tanto, la tensión en el polo negativo 18b es la tensión del polo positivo 18a, que, en la figura 1, es el potencial de la salida positiva 20a del enlace de CC, es decir, Vcc/2, menos la tensión Vpv generada por el panel fotovoltaico 12. En el período nocturno, la tensión Vpv es sustancialmente cero y el polo negativo 18b se ajusta aproximadamente a la tensión proporcionada por la salida positiva 20a del enlace 22 de Cc .
Por tanto, cuando se abre el interruptor 30 durante el período nocturno en un modo de operación de recuperación, la PID del panel fotovoltaico 30 puede invertirse.
El efecto de la recuperación depende de la altura de la tensión positiva aplicada al panel fotovoltaico 12. Por ejemplo, la tensión en la salida positiva 20a del enlace de CC puede elevarse haciendo funcionar el inversor 24 de una forma correspondiente.
Como se muestra en la Fig. 2, una alternativa (o adición) a esto es una fuente 32 de alimentación adicional, que proporciona una tensión Vaux que se suma a la tensión proporcionada por la salida positiva 20a. Por ejemplo, la fuente 32 de alimentación adicional se puede conectar entre el polo positivo 18a y la salida positiva 20a del enlace 22 de CC. Se puede abrir otro interruptor 34 conectado en paralelo a la fuente 32 de alimentación adicional para conectar la fuente 32 de alimentación adicional al polo positivo 18a y se puede cerrar para desconectarla. Además, el otro interruptor 34 puede ser controlado por el controlador 28.
Durante el período diurno normal, ambos interruptores 30, 34 están cerrados. Durante el período nocturno, para la operación de recuperación, se pueden abrir ambos interruptores y se aplica la tensión adicional Vaux entre el panel fotovoltaico 12 y el enlace 22 de CC. En este caso, el potencial del polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12 puede alcanzar el suma de Vcc/2 y Vaux, es decir, el potencial es aumentado en Vaux, lo que acelera la recuperación de la PID.
La figura 3 muestra una forma de realización de una fuente 32 de alimentación adicional, que está integrada en una fuente 36 de alimentación auxiliar del sistema inversor 14. La fuente 36 de alimentación auxiliar, que generalmente se utiliza para alimentar la energía de la electrónica, controladores de puerta, ventiladores en el interior el inversor 24, y en particular el controlador 28, puede ser alimentada por el enlace 22 de CC y/o puede ser un convertidor de retorno como se muestra en la figura 3.
La fuente 36 de alimentación auxiliar y la fuente 32 de alimentación adicional comparten un transformador 38 con un devanado primario. Un primer devanado secundario del transformador 38, que forma parte de un primer convertidor de retorno, puede generar la tensión de alimentación auxiliar V0. Un segundo devanado secundario del transformador 38, que forma parte de un segundo convertidor de retorno para la fuente 32 de alimentación adicional, genera la tensión adicional Vaux.
Con un interruptor 40, la fuente 32 de alimentación adicional puede desconectarse del polo negativo 18a y de la salida negativa 20 (véase la figura 2). Este interruptor 40, bajo el control del controlador 28, puede cerrarse durante la operación de recuperación y abrirse durante la operación normal. Por tanto, Vaux se puede generar prolongando el devanado secundario del transformador 38 de la fuente 36 de alimentación auxiliar.
La figura 4 muestra una realización alternativa para una fuente 32 de alimentación adicional, que puede comprender un convertidor separado, que es alimentado por la fuente 36 de alimentación auxiliar. La fuente 36 de alimentación auxiliar puede diseñarse como en la figura 3.
En la figura 4, la fuente 32 de alimentación adicional está conectada a la salida de la fuente 36 de alimentación auxiliar. En este caso, no se requiere ninguna modificación de una fuente 36 de alimentación auxiliar existente y la fuente de alimentación adicional puede necesitar sólo un pequeño aislamiento. Dado que la fuente 32 de alimentación adicional sólo necesita mantener la tensión específica Vaux sin alimentar energía, puede ser factible una implementación de muy baja potencia y/o bajo costo.
La figura 5 ilustra un método para recuperar un panel fotovoltaico 12 degradado, que puede ser realizado por el sistema 10 bajo el control del controlador 28.
En la etapa S10, el sistema 10 está en operación normal 42 (véanse la figura 6 y la figura 7). Durante la operación normal 42, el sistema 10 convierte la tensión Vpv de CC del panel fotovoltaico 12 con el inversor 24 en la tensión Vg de CA, que se suministra a la red eléctrica 16.
La operación normal 42 se realiza normalmente durante el día, cuando la tensión Vpc producida por el panel fotovoltaico 12 es sustancialmente diferente de 0.
En la etapa S12, el sistema 10 está en la operación 44 de recuperación. Durante la operación 44 de recuperación, el polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12 se desconecta de la salida negativa 20b del enlace de CC del sistema inversor 14. Solo se suministra una tensión positiva desde el sistema inversor 10 al polo positivo 18a del panel fotovoltaico 12. Puede ser que la tensión Vcc de enlace de CC en el enlace 22 de CC se mantenga durante la operación de recuperación 44 conmutando el inversor 24 de manera correspondiente. La energía para mantener la tensión Vcc del enlace de CC puede ser suministrada por la red 16.
La operación de recuperación 42 se realiza normalmente durante el período nocturno, cuando la tensión Vpc producida por el panel fotovoltaico 12 es sustancialmente 0.
Las figuras 6 y 7 muestran diagramas con la tensión Vpv- del polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12. Durante la operación normal 42, la tensión Vpv- es igual a la tensión negativa Vcc- del enlace de CC, ya que el polo negativo 18b está conectado a través del conmutador 30 con la salida negativa 20b del enlace de CC.
Cuando el sistema 10 está en operación normal 42 (y también en operación de recuperación), el controlador 10 determina, por ejemplo de forma continua y/o repetida, si el panel fotovoltaico 12 está produciendo una tensión Vpv entre su polo positivo 18a y su polo negativo 18b. La determinación, de si el panel fotovoltaico 12 está produciendo una tensión, puede basarse en un tiempo real y/o una medición de tensión.
Por ejemplo, un temporizador en el controlador 28 puede determinar que la operación de recuperación 44 debe iniciarse, cuando se ha alcanzado una hora específica del día, es decir, ha comenzado el período nocturno. También puede ser posible que el controlador reciba valores de medición, a partir de los cuales se puede determinar la tensión Vpc y cambie a la operación de recuperación 44, cuando la tensión Vpc cae por debajo de un valor umbral.
Para iniciar la operación de recuperación 44, el controlador 28 desconecta el polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12 del enlace 22 de CC del inversor 24 y alimenta solo el polo positivo 18a del panel fotovoltaico 12 con al menos la tensión positiva Vcc+ (es decir, Vcc/2) procedente del enlace 22 de CC. El interruptor 30 se mantiene abierto durante la operación 44 de recuperación.
Para el sistema 10 de la Fig. 1, durante la operación de recuperación 44, la tensión Vpv- puede ser igual a la tensión positiva Vcc+ del enlace de CC como se muestra en la figura 6.
Con el sistema 10 de la figura 2 también puede ser posible que el controlador 28 interconecte la fuente 32 de alimentación adicional entre el polo positivo 18a del panel fotovoltaico 12 y la salida positiva 20a del enlace 22 de CC. Esto se puede hacer abriendo el interruptor 34 y cerrando el interruptor 40. Ambos interruptores pueden permanecer en esta posición durante toda la operación de recuperación 44.
Por lo tanto, la tensión Vpv+ en el polo positivo 18a y, como se muestra en la Fig.7, la tensión Vpv- en el polo negativo 18b pueden elevarse hasta Vcc+ Vaux (es decir, Vcc/2 Vaux), la suma de la tensión positiva Vcc+ del enlace de CC y la tensión adicional Vaux. En general, la tensión Vpv- es Vpv+ menos Vpc, que sin embargo, se puede suponer que es 0 durante el período nocturno.
En ambos casos (figura 6 y figura 7), tiene lugar una recuperación del panel fotovoltaico 12 durante la operación de recuperación 44, que está completamente en potencial positivo.
Cuando el controlador 28 determina que la operación de recuperación debe finalizar y/o debe iniciarse la operación normal 42, que nuevamente puede basarse en un tiempo real y/o mediciones, el interruptor 30 se cierra para conectar el polo negativo 18b del panel fotovoltaico 12 con la salida negativa 20b del enlace 22 de CC. Durante la operación normal, el interruptor 30 permanece cerrado. Además, para la realización de la figura 2, el interruptor 34 puede estar cerrado y el interruptor 40 puede abrirse.
Aunque la invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y en la descripción anterior, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invención no se limita a las realizaciones descritas. Los expertos en la técnica pueden comprender y realizar otras variaciones de las realizaciones descritas y poner en práctica la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la exposición y las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, el término "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un", “uno”, o "una" no excluye una pluralidad. Un solo procesador o controlador u otra unidad puede cumplir las funciones de varios elementos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que se mencionen determinadas medidas en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse ventajosamente. Cualesquiera signos de referencia en las reivindicaciones no debe considerarse como una limitación del alcance.
Lista de símbolos de referencia
10 sistema de panel fotovoltaico 12 panel fotovoltaico
14 sistema inversor
16 red eléctrica
18a polo positivo
18b polo negativo
20a salida positiva
20b salida negativa
22 enlace de CC
24 inversor
26 filtro
28 controlador
30 interruptor
32 fuente de alimentación adicional 34 interruptor
36 fuente de alimentación auxiliar 38 transformador
40 interruptor
42 operación normal
44 operación de recuperación

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema inversor (14) para un panel fotovoltaico (12), comprendiendo el sistema inversor (14):
un inversor (24) adaptado para transformar una tensión de CC procedente del panel fotovoltaico (12) en una tensión de CA para ser suministrada a una red eléctrica (16);
un enlace (22) de CC interconectado con el inversor (24) y que proporciona una salida positiva (20a) de enlace de CC que puede ser conectada a un polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) y una salida negativa (20b) de enlace de CC que puede ser conectada a un polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12);
un interruptor (30) para desconectar el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) del enlace (22) de CC; un controlador (28) para controlar el inversor (24) y el interruptor (30);
en el que el controlador (28) está adaptado para abrir el interruptor (30), de tal manera que el panel fotovoltaico (12) puede ser alimentado únicamente por la salida positiva (20a) del enlace de CC;
en el que el controlador (28) está adaptado para determinar, cuándo una tensión producida por el panel fotovoltaico (12) cae por debajo de una tensión umbral, caracterizado por que la determinación de si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión, está basada en tiempo real, y
en el que el controlador (28) está adaptado para determinar un período nocturno y para cambiar a una operación de recuperación, cuando se ha determinado el período nocturno, en el que el controlador está adaptado para abrir el interruptor (30) durante la operación de recuperación, de tal manera que el polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) es alimentado con una tensión positiva procedente del enlace (22) de CC, en el que el controlador (28) está adaptado para mantener una tensión de enlace de CC durante la operación de recuperación cuando se abre el interruptor (30);
en el que el controlador está adaptado para determinar un período diurno y para cambiar a una operación normal, cuando se determina un período diurno, en el que el controlador está adaptado para cerrar el interruptor (30) durante la operación normal para conectar el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) con la salida negativa (20b) de un enlace (22) de CC.
2. El sistema inversor (14) de la reivindicación 1, que comprende además:
una fuente (32) de alimentación adicional para generar una tensión de CC adicional;
un segundo interruptor (34) para interconectar el panel fotovoltaico (12) con la fuente (32) de alimentación adicional, de manera que la tensión CC adicional procedente de la fuente (32) de alimentación adicional se sume a una tensión positiva de enlace de CC.
3. El sistema inversor (14) de la reivindicación 2,
en el que la tensión de CC adicional es superior a 100 V.
4. El sistema inversor (14) de la reivindicación 2 o 3, que comprende además:
una fuente (36) de alimentación auxiliar para suministrar energía al controlador (28);
en el que la fuente (32) de alimentación adicional tiene un transformador común (38) con la fuente (36) de alimentación auxiliar.
5. El sistema inversor (14) de la reivindicación 2 o 3, que comprende además:
una fuente (36) de alimentación auxiliar para suministrar energía al controlador (28);
en el que la fuente (32) de alimentación adicional es alimentada por la fuente (36) de alimentación auxiliar.
6. El sistema inversor (14) de una de las reivindicaciones anteriores,
en el que el inversor (24) es un inversor sin transformador, de manera que el panel fotovoltaico (12) está conectado galvánicamente con la red eléctrica (16) durante el funcionamiento del sistema inversor (14).
7. Un sistema (10) de panel fotovoltaico, que comprende:
un sistema inversor (14) según una de las reivindicaciones anteriores; y
un panel fotovoltaico (12) conectado al sistema convertidor;
en el que, cuando se abre el interruptor (30) en la entrada negativa (20b) de CC, el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) está flotando.
8. Un método para recuperar un panel fotovoltaico (12) degradado, comprendiendo el método:
determinar, cuando una tensión producida por el panel fotovoltaico (12) cae por debajo de una tensión umbral, en el que la determinación de si el panel fotovoltaico está produciendo una tensión, está basada en un tiempo real;
cambiar a una operación de recuperación, cuando se ha determinado un período nocturno, y cambiar a una operación normal, cuando se ha determinado un período diurno;
durante la operación normal, cerrar un interruptor (30) para conectar un polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) con una salida negativa (20b) de un enlace (22) de CC;
durante la operación normal, convertir una tensión (Vpv) de CC procedente del panel fotovoltaico (12) con un inversor (24) en una tensión (Vg) de CA suministrada a una red eléctrica (16), en la que se conecta el panel fotovoltaico (12) con un polo positivo (18a) y el polo negativo (18b) al enlace (22) de CC del inversor (24); durante la operación de recuperación, abrir el interruptor (30) para desconectar el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) de la salida negativa (20b) del enlace (22) de CC, cuando la tensión cae por debajo de la tensión umbral;
durante la operación de recuperación, cuando el polo negativo (18b) del panel fotovoltaico (12) se desconecta del enlace (22) de CC del inversor (24), alimentar el polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) con una tensión positiva (Vcc+) del enlace (22) de CC;
durante la operación de recuperación, mantener una tensión (Vcc) de enlace de CC en el enlace (22) de CC.
9. El método de la reivindicación 8, que además comprende:
interconectar una fuente (32) de alimentación adicional entre el polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12) y una salida positiva (20a) del enlace (22) de CC, para elevar una tensión suministrada al polo positivo (18a) del panel fotovoltaico (12).
10. El método de una de las reivindicaciones 8 o 9, que además comprende:
determinar si el panel fotovoltaico (12) está produciendo una tensión (Vpv) entre su polo positivo (18a) y su polo negativo (18b);
cambiar a operación de recuperación y operación normal en base a esta determinación.
11. El método de la reivindicación 10,
en el que la determinación de si el panel fotovoltaico (12) está produciendo una tensión se basa en una medición de tensión.
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