ES2844379T3 - Aparato de compensación de tensión para sistema fotovoltaico y sistema fotovoltaico - Google Patents
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Abstract
Aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico, aplicado al sistema fotovoltaico, en el que el sistema fotovoltaico comprende: un arreglo fotovoltaico, un convertidor (100) y un transformador (200); un terminal de salida del convertidor (100) está conectado con un lado primario del transformador (200), un terminal de entrada del convertidor (100) está conectado con el arreglo fotovoltaico; caracterizado porque el aparato de compensación de tensión comprende al menos un módulo de limitación de sentido de corriente (300); el módulo de limitación de sentido de corriente (300) está configurado para conducir una corriente en un sentido; y el aparato de compensación de tensión está conectado entre al menos una fase del terminal de salida del convertidor (100) y la tierra.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato de compensación de tensión para sistema fotovoltaico y sistema fotovoltaico
Campo técnico
La presente divulgación se refiere al campo de la tecnología fotovoltaica, y en particular a un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico y un sistema fotovoltaico.
Antecedentes
La degradación inducida por potencial (PID) se refiere a una degradación de característica de salida de determinados tipos de paneles PV debido a una inducción por potencial bajo una tensión específica con respecto a la tierra. El efecto de PID dará como resultado una potencia de salida rebajada del sistema fotovoltaico.
Por tanto, con el fin de impedir o reducir el efecto de PID, es necesario compensar la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra, de modo que las tensiones de polarización de los paneles fotovoltaicos con respecto a la tierra estén en un intervalo libre del efecto de PID.
En la técnica convencional, se añade un aparato de compensación de tensión en un lado de corriente continua del sistema fotovoltaico. Para el sistema fotovoltaico con múltiples inversores PV conectados en paralelo en el lado de corriente alterna del sistema fotovoltaico, es necesario que el lado directo de cada uno de los inversores fotovoltaicos se añada con un aparato de este tipo, dando como resultado un coste alto. Además, puede existir una corriente de circulación entre los múltiples aparatos de compensación de tensión, lo que afecta a la fiabilidad del sistema fotovoltaico.
Por tanto, en el campo se desea proporcionar un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico que pueda impedir o reducir el efecto de PID de paneles fotovoltaicos. El documento EP 2364522 A1 se refiere a una planta PV que tiene una fuente de tensión de equilibrio 14. La fuente de tensión de equilibrio 14 está conectada eléctricamente entre la tierra 15 y un terminal neutro 13 en un lado primario de un transformador de aislamiento trifásico 10.
Sumario
Con el fin de resolver el efecto de PID de paneles fotovoltaicos en la técnica convencional, la presente divulgación proporciona un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico y un sistema fotovoltaico que puede impedir o reducir el efecto de PID de los paneles fotovoltaicos.
Realizaciones de la presente divulgación proporcionan un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico que se aplica al sistema fotovoltaico, incluyendo el sistema fotovoltaico: un arreglo fotovoltaico, un convertidor y un transformador; en el que un terminal de salida del convertidor está conectado con un lado primario del transformador, un terminal de entrada del convertidor está conectado con el arreglo fotovoltaico.
El aparato de compensación de tensión incluye: al menos un módulo de limitación de sentido de corriente;
en el que el módulo de limitación de sentido de corriente está configurado para conducir una corriente en un sentido; y
el aparato de compensación de tensión está conectado entre al menos una fase del terminal de salida del convertidor y la tierra.
Preferiblemente, el aparato de compensación de tensión incluye además una fuente de alimentación de compensación conectada en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente,
el aparato de compensación de tensión incluye un módulo de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación conectados en serie, en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema monofásico;
al menos una fase está conectada con el aparato de compensación de tensión en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico;
el aparato de compensación de tensión incluye un módulo de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación conectados en serie, en un caso en que está conectada una fase con el aparato de compensación de tensión;
el aparato de compensación de tensión incluye dos módulos de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación compartida por los dos módulos de limitación de sentido de corriente o incluye dos módulos de limitación de sentido de corriente y dos fuentes de alimentación de compensación correspondientes, en un caso en que están conectadas dos fases con el aparato de compensación de tensión;
el aparato de compensación de tensión incluye tres módulos de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación compartida por los tres módulos de limitación de sentido de corriente o incluye tres módulos de limitación de sentido de corriente y tres fuentes de alimentación de compensación, en un caso en que están conectadas tres fases con el aparato de compensación de tensión.
Preferiblemente, el aparato de compensación de tensión incluye además un módulo de limitación de corriente conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente; y
el módulo de limitación de sentido de corriente incluye al menos uno de un resistor y un inductor.
Preferiblemente, el módulo de limitación de sentido de corriente es uno cualquiera de:
un diodo, un diodo de cuerpo de un transistor de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico (MOSFET), un diodo antiparalelo de un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un tiristor y un diodo zener. Preferiblemente, el aparato de compensación de tensión incluye además un módulo de estabilización de tensión. El módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con el módulo de limitación de sentido de corriente; o
el módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con la rama en serie del módulo de limitación de sentido de corriente y la fuente de alimentación de compensación.
Preferiblemente, el módulo de estabilización de tensión incluye un condensador.
Preferiblemente, en un caso en que el módulo de limitación de sentido de corriente es un diodo,
un ánodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un cátodo del diodo está conectado con la fuente de alimentación de compensación; o
un cátodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un ánodo del diodo está conectado con la fuente de alimentación de compensación.
Preferiblemente, en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico que tiene tres fases conectadas con dos aparatos de compensación de tensión: un primer aparato de compensación de tensión que incluye un primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente y un segundo aparato de compensación de tensión que incluye un segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente,
el primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente incluye tres primeros diodos, y cada uno de los primeros diodos tiene un ánodo conectado con una línea de alimentación de fase correspondiente, y un cátodo conectado con la fuente de alimentación de compensación; y
el segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente incluye tres segundos diodos, y cada uno del segundo diodo tiene un cátodo conectado con una línea de alimentación de fase correspondiente, y un ánodo conectado con la fuente de alimentación de compensación.
Preferiblemente, en un caso en que el módulo de limitación de corriente está en forma de resistor, el módulo de limitación de corriente incluye un primer resistor de limitación de corriente y un segundo resistor de limitación de corriente.
El primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través del primer resistor de limitación de corriente; y
el segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través del segundo resistor de limitación de corriente.
Preferiblemente, el aparato de compensación de tensión incluye además un circuito de protección contra sobretensiones.
El circuito de protección contra sobretensiones está conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente; o
el circuito de protección contra sobretensiones está conectado entre el terminal de salida del convertidor y un terminal de entrada del transformador.
La presente divulgación proporciona además un sistema fotovoltaico, que incluye: un arreglo fotovoltaico, un convertidor, un transformador y el aparato de compensación de tensión descrito.
Un terminal de salida del convertidor está conectado con un lado primario del transformador, un terminal de entrada del convertidor está conectado con el arreglo fotovoltaico; y
el aparato de compensación de tensión está configurado para aumentar o disminuir la tensión en el terminal de salida del convertidor.
La presente divulgación tiene al menos las siguientes ventajas frente la técnica convencional.
El terminal de salida del convertidor está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través del dispositivo de limitación que conduce una corriente en un único sentido. El dispositivo de limitación sólo permite la corriente en el sentido permitido, y no permite corriente en el sentido contrario. Por tanto, con el dispositivo de limitación, el valor más bajo o más alto de la tensión de salida del convertidor puede fijarse a la tensión de la fuente de alimentación de compensación o fijarse a la tierra. La presente divulgación utiliza eficazmente la función de fijación del dispositivo de limitación que conduce una corriente en un único sentido, para aumentar o disminuir la tensión de salida del convertidor para compensar la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra, lo que puede impedir el efecto de PID.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos usados en la descripción de las realizaciones o la tecnología convencional se describirán brevemente tal como sigue, de modo que las soluciones técnicas según las realizaciones de la presente divulgación o la tecnología convencional resultarán más evidentes. Está claro que los dibujos adjuntos en la siguiente descripción son sólo algunas realizaciones de la presente divulgación. Para los expertos en la técnica, pueden obtenerse otros dibujos según estos dibujos adjuntos sin ningún trabajo creativo.
La figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico trifásico según la presente divulgación;
la figura 2 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico monofásico según la presente divulgación;
la figura 3 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una segunda realización de la presente divulgación;
la figura 4 es otro diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la segunda realización de la presente divulgación;
la figura 5 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una tercera realización de la presente divulgación;
la figura 6 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una cuarta realización de la presente divulgación;
la figura 7 es otro diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la cuarta realización de la presente divulgación;
la figura 8 es un primer diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una quinta realización de la presente divulgación;
la figura 9 es un segundo diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la quinta realización de la presente divulgación;
la figura 10 es un tercer diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la quinta realización de la presente divulgación;
la figura 11 es un cuarto diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la quinta realización de la presente divulgación;
la figura 12 es un quinto diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la quinta realización de la presente divulgación;
la figura 13 es un sexto diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la quinta realización de la presente divulgación;
la figura 14 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una sexta realización de la presente divulgación;
la figura 15a es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una séptima realización de la presente divulgación;
la figura 15b es otro diagrama esquemático del aparato de compensación de tensión según la séptima realización de la presente divulgación;
la figura 16 es un diagrama esquemático de una octava realización de un aparato de compensación de tensión según la presente divulgación; y
la figura 17 es un diagrama esquemático de un sistema fotovoltaico según una realización de la presente divulgación.
Descripción detallada de las realizaciones
Para una mejor comprensión de la presente divulgación por parte de los expertos en la técnica, las soluciones técnicas según las realizaciones de la presente divulgación se describirán con detalles junto con los dibujos. Está claro que las realizaciones dadas a conocer son unas pocas realizaciones de la presente divulgación, en vez de todas las realizaciones. Otras realizaciones obtenidas por los expertos en la técnica basándose en las realizaciones de la presente divulgación sin trabajo creativo se encuentran dentro del alcance de la presente divulgación.
Primera realización
La figura 1 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico trifásico según la presente divulgación.
La presente realización proporciona un aparato de compensación de tensión que se aplica a un sistema fotovoltaico. El sistema fotovoltaico incluye: un arreglo fotovoltaico PV, un convertidor 100 y un transformador 200. Un terminal de salida del convertidor 100 está conectado con un lado primario del transformador 200, y un terminal de entrada del convertidor 100 está conectado con el arreglo fotovoltaico.
El aparato de compensación de tensión incluye: un módulo de limitación de sentido de corriente 300 y una fuente de alimentación de compensación 400 conectados en serie. Alternativamente, el aparato de compensación de tensión incluye sólo un módulo de limitación de sentido de corriente 300.
Lógicamente, en un caso en que el aparato de compensación de tensión incluye el módulo de limitación de sentido de corriente 300 y la fuente de alimentación compensadora 400, un potencial de una tensión preestablecida, que se proporciona por la fuente de alimentación de compensación 400, existe entre el terminal de salida del convertidor 100 y la tierra.
El módulo de limitación de sentido de corriente 300 incluye al menos un dispositivo de limitación configurado para conducir una corriente en un único sentido.
El aparato de compensación de tensión está conectado entre el terminal de salida del convertidor 100 y la tierra PE. Debe indicarse que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico en la figura 1. La solución técnica según la presente realización puede aplicarse además a un sistema fotovoltaico monofásico tal como se muestra en la figura 2.
Tal como se muestra en la figura 1, el sistema fotovoltaico incluye un convertidor y, lógicamente, el sistema fotovoltaico también puede incluir múltiples convertidores que tienen terminales de salida conectados en paralelo. El terminal de entrada de cada uno de los convertidores está conectado con un arreglo fotovoltaico independiente. El arreglo fotovoltaico incluye múltiples cadenas de paneles fotovoltaicos conectadas en serie-paralelo.
En el sistema fotovoltaico trifásico tal como se muestra en la figura 1, el aparato de compensación de tensión está conectado con al menos una fase, es decir, el aparato de compensación de tensión puede conectarse con una fase, o dos fases o tres fases. En la figura 1, el aparato de compensación de tensión está conectado con una fase.
Con el aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la presente divulgación, el terminal de salida del convertidor está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través de un dispositivo de limitación que conduce una corriente en un único sentido. El dispositivo de limitación sólo permite la corriente en el sentido permitido, y no permite corriente en el sentido contrario. Por tanto, con el dispositivo de limitación, el valor más bajo o más alto de la tensión de salida del convertidor puede fijarse a la tensión de la fuente de alimentación de compensación o fijarse a la tierra. La función de fijación del dispositivo de limitación que conduce una corriente en un único sentido se utiliza eficazmente en la presente divulgación, para aumentar o disminuir la tensión de salida del convertidor para compensar la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra, lo que puede impedir el efecto de PID.
Además, el aparato de compensación de tensión según la presente divulgación no tiene ningún requisito para la estructura de transformador del sistema fotovoltaico. El transformador puede ser un transformador con o sin una toma central.
Las siguientes realizaciones se describen con un ejemplo en el que el aparato de compensación de tensión incluye un módulo de limitación de sentido de corriente 300 y una fuente de alimentación de compensación 400 conectados en serie. El aparato de compensación de tensión incluye un módulo de limitación de sentido de corriente y una
fuente de alimentación de compensación conectados en serie en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema monofásico.
Al menos una fase está conectada con el aparato de compensación de tensión en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico.
El aparato de compensación de tensión incluye un módulo de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación conectados en serie, en un caso en que está conectada una fase con el aparato de compensación de tensión.
El aparato de compensación de tensión incluye dos módulos de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación compartida por los dos módulos de limitación de sentido de corriente o incluye dos módulos de limitación de sentido de corriente y dos fuentes de alimentación de compensación correspondientes, en un caso en que están conectadas dos fases con el aparato de compensación de tensión.
Lógicamente, pueden ahorrarse fuentes de alimentación en un caso en que se comparte una fuente de alimentación de compensación.
El aparato de compensación de tensión incluye tres módulos de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación compartida por los tres módulos de limitación de sentido de corriente, o incluye tres módulos de limitación de sentido de corriente y tres fuentes de alimentación de compensación en un caso en que están conectadas tres fases con el aparato de compensación de tensión.
Segunda realización
A continuación en el presente documento, se toma como ejemplo para ilustración un sistema fotovoltaico trifásico. Lógicamente, el caso del aparato de compensación de tensión en un sistema fotovoltaico monofásico es igual que el caso del aparato de compensación de tensión conectado con sólo una fase de un sistema fotovoltaico trifásico y, por tanto, el caso del sistema fotovoltaico monofásico no se describe por separado en el presente documento.
Debe indicarse que el módulo de limitación de sentido de corriente es uno cualquiera de un diodo, un diodo de cuerpo de un transistor de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico (MOSFET), un diodo antiparalelo de un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un tiristor y un diodo zener.
A continuación en el presente documento, se toma como ejemplo para ilustración un caso en que el módulo de limitación de sentido de corriente es un diodo. Lógicamente, el diodo tiene una característica de conducción en un único sentido.
La figura 3 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según la segunda realización de la presente divulgación.
Tal como se muestra en la figura 3, el aparato de compensación de tensión se aplica a un sistema fotovoltaico trifásico, y sólo una fase en el sistema fotovoltaico trifásico está conectada con el aparato de compensación de tensión.
Tal como puede observarse, un cátodo del diodo D está conectado con una línea de alimentación de fase W y un ánodo del diodo D está conectado a tierra a través de la fuente de alimentación de compensación 400. Mediante una función de fijación del diodo, una tensión de salida de fase W mínima del convertidor no es menor que la tensión de salida de la fuente de alimentación de compensación 400, realizándose por tanto la función de cambiar la tensión de todo el sistema fotovoltaico con respecto a la tierra. Como aplicación típica, esta realización es adecuada para situaciones de aumento de la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra. La tensión de salida de fuente de alimentación de compensación es positiva. La tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra se aumenta en una magnitud de (una tensión de salida de la fuente de alimentación de compensación una tensión de fase de cresta de la corriente alterna) debido a la función de fijación del diodo.
De manera correspondiente, tal como se muestra en la figura 4, el ánodo del diodo está conectado con la línea de alimentación de fase W y el cátodo del diodo D está conectado a tierra a través de la fuente de alimentación de compensación 400. Con la función de fijación del diodo, una tensión de salida de fase W máxima del convertidor no es mayor que la tensión de salida de la fuente de alimentación de compensación 400, realizándose por tanto la función de cambiar la tensión de todo el sistema fotovoltaico con respecto a la tierra. Como aplicación típica, esta realización es adecuada para situaciones de disminución de la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra. La tensión de salida de fuente de alimentación de compensación es negativa. La tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra se disminuye en una magnitud de (una tensión de salida de la fuente de alimentación de compensación - una tensión de fase de cresta de la corriente alterna) debido a la función de fijación del diodo.
Tercera realización
La figura 5 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una tercera realización
de la presente divulgación.
El aparato de compensación de tensión según la presente realización incluye además: un módulo de limitación de corriente conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente.
El módulo de limitación de sentido de corriente incluye al menos uno de un resistor y un inductor.
Lógicamente, el módulo de limitación de corriente puede ser sólo un resistor, o sólo un inductor, o un resistor y un inductor conectados en serie, o un resistor y un inductor conectados en paralelo, o resistores y un inductores conectados en serie-paralelo.
En esta realización, el módulo de limitación de corriente proporcionado puede suprimir la corriente de fuga del sistema fotovoltaico a través del aparato de compensación de tensión, y también puede suprimir una sobrecorriente transitoria en caso de que el aparato de compensación de tensión se acabe de conectar al sistema fotovoltaico, o impedir una corriente de salida excesiva de la fuente de alimentación de compensación en caso de que la impedancia del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra sea demasiado baja.
Además, el aparato de compensación de tensión según la realización de la presente divulgación puede incluir además un interruptor o un fusible. El interruptor o fusible está configurado para efectuar una protección en caso de accidente. El interruptor o fusible está conectado en serie con el diodo y la fuente de alimentación de compensación. Por ejemplo, el fusible puede fundirse en caso de sobrecorriente, desempeñando por tanto un papel protector con el tiempo. El interruptor está configurado para activarse en caso de que la corriente sea elevada, o para desconectar el aparato de compensación de tensión del sistema fotovoltaico antes de que el aparato de compensación de tensión se encienda.
Tal como se muestra en la figura 5, en un caso en que el módulo de limitación de corriente es un resistor R, el cátodo del diodo D está conectado con la línea de alimentación de fase W y el ánodo del diodo D está conectado a tierra a través del resistor R y la fuente de alimentación de compensación 400, que están conectados en serie. Cuarta realización
La figura 6 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico según una cuarta realización de la presente divulgación;
El aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la presente realización incluye además un módulo de estabilización de tensión, que está configurado para mejorar la estabilidad de la tensión compensada para el sistema fotovoltaico.
El módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con el módulo de limitación de sentido de corriente.
Alternativamente, el módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con la rama en serie del módulo de limitación de sentido de corriente y la fuente de alimentación de compensación.
El módulo de estabilización de tensión incluye un condensador.
Debe indicarse que el número de los condensadores puede ser igual que o diferente del número de los dispositivos de limitación configurados para conducir una corriente en un único sentido.
Tal como se muestra en la figura 6, se facilita una descripción a modo de ejemplo en que el módulo de limitación de sentido de corriente es un diodo y el módulo de estabilización de tensión es un condensador. Un condensador C está conectado en paralelo con un diodo D (es decir, en paralelo con el módulo de limitación de sentido de corriente).
Además, como otra implementación tal como se muestra en la figura 7, el condensador C está conectado en paralelo con todo el aparato de compensación de tensión, es decir, el condensador C está conectado en paralelo con la rama en serie del diodo D y la fuente de alimentación de compensación 400.
Debe indicarse que el condensador C proporcionado en el aparato de compensación de tensión de la presente divulgación puede reducir una ondulación de tensión del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra. Sin embargo, si la propia capacitancia Y del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra es suficiente, el condensador C en la figura 6 puede omitirse.
Lógicamente, este condensador C también puede reemplazarse por el condensador (denominado habitualmente condensador Y) del sistema fotovoltaico con respecto a la tierra.
La figuras 3 a 7 ilustran todas ellas un sistema fotovoltaico trifásico que tiene una fase conectada con el aparato de compensación de tensión. La implementación de tres fases conectadas con el aparato de compensación de tensión
se describe a continuación en el presente documento.
Quinta realización
La figura 8 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión según una quinta realización de la presente divulgación.
Tal como se muestra en la figura 8, un cátodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un ánodo del diodo está conectado a tierra a través de la fuente de alimentación de compensación 400. Es decir, D1 está conectado con la línea de alimentación de fase U, D2 está conectado con la línea de alimentación de fase V y D3 está conectado con la línea de alimentación de fase W. La figura 8 muestra una situación en la que se aumenta la tensión de salida del convertidor en el sistema fotovoltaico con respecto a la tierra.
De manera similar, tal como se muestra en la figura 9, un ánodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un cátodo del diodo está conectado a tierra a través de la fuente de alimentación de compensación 400. La figura 9 muestra una situación en la que se disminuye la tensión de salida del convertidor en el sistema fotovoltaico con respecto a la tierra.
Además, haciendo referencia a la figura 10, que es similar a la figura 5, en el caso en que están conectadas tres fases con el aparato de compensación de tensión, tres diodos pueden corresponder al mismo resistor R y el resistor R realiza la función de limitación de corriente. De manera similar, tres diodos también corresponden a la misma fuente de alimentación de compensación. Lógicamente, cada uno de los tres diodos puede conectarse con un resistor respectivamente en serie tal como se muestra en la figura 11, mientras que los tres diodos en la figura 11 corresponden a la misma fuente de alimentación de compensación. Lógicamente, cada uno de los tres diodos puede conectarse en serie con una fuente de alimentación compensadora respectivamente. Debe indicarse que, con el fin de aumentar mejor la tensión, las tensiones de las fuentes de alimentación de compensación conectadas en serie con los tres diodos respectivamente son preferiblemente iguales entre sí.
Además, en la figura 12 con referencia a la figura 6, un condensador (el módulo de estabilización de tensión) está conectado en paralelo con cada diodo (el módulo de limitación de sentido de corriente) correspondiente a una fase. Haciendo referencia a la figura 13 con referencia a la figura 7, un terminal del condensador está conectado con una línea de alimentación de fase, el otro terminal del condensador está conectado a tierra (el diodo y la fuente de alimentación de compensación se conectan en serie y luego se conectan en paralelo con el condensador).
Sexta realización
La figura 14 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico según una sexta realización de la presente divulgación.
La realización anterior incluye sólo un conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente, mientras que en la presente realización se proporcionan dos conjuntos de módulos de limitación de sentido de corriente, para ampliar el intervalo de tensión ajustable.
Tal como se muestra en la figura 14, en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico que tiene tres fases conectadas con dos aparatos de compensación de tensión: un primer aparato de compensación de tensión que incluye un primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D11 y un segundo aparato de compensación de tensión que incluye un segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D22. El primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D11 incluye tres primeros diodos. Cada uno de los primeros diodos tiene un ánodo conectado con una línea de alimentación de fase correspondiente, y un cátodo conectado con la fuente de alimentación de compensación 400.
El segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D22 incluye tres segundos diodos. Cada uno del segundo diodo tiene un cátodo conectado con una línea de alimentación de fase correspondiente, y un ánodo conectado con la fuente de alimentación de compensación.
En un caso en que el módulo de limitación de corriente está en forma de resistor, el módulo de limitación de corriente incluye un primer resistor de limitación de corriente R1 y un segundo resistor de limitación de corriente R2. El primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D11 está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través del primer resistor de limitación de corriente R1.
El segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente D22 está conectado con la fuente de alimentación de compensación a través del segundo resistor de limitación de corriente R2.
D22 está configurado para una situación de aumento de la tensión, y D11 está configurado para una situación de disminución de la tensión. La combinación de los dos puede configurarse para una situación seleccionable de aumento o disminución de la tensión. D11 y D22 también están conectados con módulos de limitación de corriente, es decir resistores, tal como se muestra en la figura 14. La razón de las resistencias de los dos resistores R1 y R2
puede ajustarse para aumentar o disminuir la tensión con respecto a la tierra.
Además, si D11 y D22 también están conectados con un interruptor en serie, el interruptor correspondiente al panel fotovoltaico usado en realidad en el sistema fotovoltaico puede controlarse para que esté encendido mientras que el otro interruptor se controla para que esté apagado, para seleccionar un aumento o una disminución de la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a tierra.
Debe indicarse que el conjunto de diodos están todos conectados en serie con el mismo resistor en la figura 14. Además, cada diodo puede conectarse en serie con un resistor respectivamente, es decir, el primer conjunto de módulo de limitación de sentido de corriente corresponde a tres resistores y el segundo conjunto de módulo de limitación de sentido de corriente corresponde a tres resistores, lo que no se ilustra específicamente en el presente documento.
Debe indicarse que R1 y R2 son necesarios en el caso tal como se muestra en la figura 14, de lo contrario la red trifásica se cortocircuitaría a través de los diodos en los D11 y D22.
Séptima realización
La figuras 15a y 15b son diagramas esquemáticos de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico según una séptima realización de la presente divulgación.
El aparato de compensación de tensión según la presente realización incluye además un circuito de protección contra sobretensiones 500. Como el aparato de compensación de tensión está cerca de la red, teniendo en cuenta el impacto de las sobretensiones del lado de la red eléctrica, está dispuesto el circuito de protección contra sobretensiones.
El circuito de protección contra sobretensiones 500 está conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente 300 tal como se muestra en la figura 15a.
Alternativamente, el circuito de protección contra sobretensiones 500 está conectado entre un terminal de salida del convertidor 100 y un terminal de entrada del transformador 200, tal como se muestra en la figura 15b. En este caso el circuito de protección contra sobretensiones puede reemplazarse por un circuito de protección contra sobretensiones del convertidor.
Lógicamente, la estructura interna del circuito de protección contra sobretensiones puede realizarse como cualquier circuito que tenga una función de protección contra sobretensiones en la técnica convencional.
Debe indicarse que el aparato de compensación de tensión según la presente divulgación puede incluir sólo un módulo de limitación de sentido de corriente y una fuente de alimentación de compensación. Otros módulos, tales como el módulo de limitación de corriente, el módulo de estabilización de tensión, el circuito de protección contra sobretensiones, o similares, pueden seleccionarse y añadirse según se requiera.
Octava realización
La figura 16 es un diagrama esquemático de un aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico según la octava realización de la presente divulgación.
El aparato de compensación de tensión según esta realización sólo incluye un módulo de limitación de sentido de corriente. El terminal de salida del convertidor está conectado a tierra directamente a través del módulo de limitación de sentido de corriente, es decir, no se incluye ninguna fuente de alimentación de compensación. Este aparato de compensación de tensión que no incluye una fuente de alimentación de compensación es adecuado para sistemas fotovoltaicos con una potencia relativamente baja.
Lógicamente, el módulo de limitación de corriente y el módulo de estabilización de tensión en la realización anterior también pueden aplicarse al caso en que no se incluye la fuente de alimentación de compensación tal como se muestra en la figura 16, que no se describe con detalle en el presente documento.
Además, la figura 16 corresponde a una situación de aumento de la tensión del sistema fotovoltaico con respecto a tierra.
Realización para un sistema
La figura 17 es un diagrama esquemático de un sistema fotovoltaico según una realización de la presente divulgación.
El sistema fotovoltaico según la presente realización incluye: un arreglo fotovoltaico PV, un convertidor 100, un transformador 200 y el aparato de compensación de tensión.
Un terminal de salida del convertidor está conectado con un lado primario del transformador, y un terminal de
entrada del convertidor está conectado con el arreglo fotovoltaico.
El aparato de compensación de tensión está configurado para aumentar o disminuir la tensión en el terminal de salida del convertidor.
Tal como se muestra en la figura 17, el aparato de compensación de tensión incluye un aparato de limitación de sentido de corriente 300 y una fuente de alimentación de compensación 400 conectada en serie.
Lógicamente, el aparato de compensación de tensión también puede incluir sólo el aparato de limitación de sentido de corriente 300 sin la fuente de alimentación de compensación 400.
Debe indicarse que todas las implementaciones del aparato de compensación de tensión en las realizaciones anteriores pueden aplicarse al sistema fotovoltaico, que no se describirá con detalle en el presente documento. Además, tal como se muestra en la figura 17, el sistema fotovoltaico es un sistema fotovoltaico en el que los terminales de salida de múltiples convertidores están conectados en paralelo y un terminal de entrada de cada uno de los convertidores está conectado con un arreglo fotovoltaico independiente. Los arreglos fotovoltaicos para algunos convertidores no se muestran en la figura 17. Lógicamente, el sistema fotovoltaico también puede incluir sólo un convertidor.
Claims (11)
- REIVINDICACIONESi. Aparato de compensación de tensión para un sistema fotovoltaico, aplicado al sistema fotovoltaico, en el queel sistema fotovoltaico comprende: un arreglo fotovoltaico, un convertidor (100) y un transformador (200); un terminal de salida del convertidor (100) está conectado con un lado primario del transformador (200), un terminal de entrada del convertidor (100) está conectado con el arreglo fotovoltaico;caracterizado porqueel aparato de compensación de tensión comprende al menos un módulo de limitación de sentido de corriente (300);el módulo de limitación de sentido de corriente (300) está configurado para conducir una corriente en un sentido; yel aparato de compensación de tensión está conectado entre al menos una fase del terminal de salida del convertidor (100) y la tierra.
- 2. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 1, en el que el aparato de compensación de tensión comprende además una fuente de alimentación de compensación (400) conectada en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente (300),el aparato de compensación de tensión comprende un módulo de limitación de sentido de corriente (300) y una fuente de alimentación de compensación (400) conectados en serie, en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema monofásico;al menos una fase está conectada con el aparato de compensación de tensión en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico;el aparato de compensación de tensión comprende un módulo de limitación de sentido de corriente (300) y una fuente de alimentación de compensación (400) conectados en serie, en un caso en que está conectada una fase con el aparato de compensación de tensión;el aparato de compensación de tensión comprende dos módulos de limitación de sentido de corriente (300) y una fuente de alimentación de compensación (400) compartida por los dos módulos de limitación de sentido de corriente o comprende dos módulos de limitación de sentido de corriente y dos fuentes de alimentación de compensación correspondientes, en un caso en que están conectadas dos fases con el aparato de compensación de tensión;el aparato de compensación de tensión comprende tres módulos de limitación de sentido de corriente (300) y una fuente de alimentación de compensación (400) compartida por los tres módulos de limitación de sentido de corriente (300) o comprende tres módulos de limitación de sentido de corriente (300) y tres fuentes de alimentación de compensación, en un caso en que están conectadas tres fases con el aparato de compensación de tensión.
- 3. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 2, en el que el aparato de compensación de tensión comprende además un módulo de limitación de corriente conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente (300); yel módulo de limitación de sentido de corriente (300) comprende al menos uno de un resistor y un inductor.
- 4. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 2, en el que el módulo de limitación de sentido de corriente (300) es uno cualquiera de un diodo, un diodo de cuerpo de un transistor de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico (MOSFET), un diodo antiparalelo de un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), un tiristor y un diodo zener.
- 5. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el aparato de compensación de tensión comprende además un módulo de estabilización de tensión;el módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con el módulo de limitación de sentido de corriente (300); oel módulo de estabilización de tensión está conectado en paralelo con la rama en serie del módulo de limitación de sentido de corriente (300) y la fuente de alimentación de compensación (400).
- 6. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 5, en el que el módulo de estabilización de tensión comprende un condensador.
- 7. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 6, en el que en un caso en que el módulo de limitación de sentido de corriente (300) es un diodo,un ánodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un cátodo del diodo está conectado con la fuente de alimentación de compensación (400); oun cátodo del diodo está conectado con una línea de alimentación de fase, y un ánodo del diodo está conectado con la fuente de alimentación de compensación (400).
- 8. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 3, en el que en un caso en que el sistema fotovoltaico es un sistema trifásico que tiene tres fases conectadas con dos aparatos de compensación de tensión: un primer aparato de compensación de tensión que comprende un primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300) y un segundo aparato de compensación de tensión que comprende un segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300),el primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300) comprende tres primeros diodos, teniendo cada uno de los primeros diodos un ánodo conectado con una líneas de alimentación de fase correspondiente, y un cátodo conectado con la fuente de alimentación de compensación (400); y el segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300) comprende tres segundos diodos, teniendo cada uno del segundo diodo un cátodo conectado con una línea de alimentación de fase correspondiente, y un ánodo conectado con la fuente de alimentación de compensación (400).
- 9. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 8, en el que en un caso en que el módulo de limitación de corriente está en forma de resistor, el módulo de limitación de corriente comprende un primer resistor de limitación de corriente y un segundo resistor de limitación de corriente;el primer conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300) está conectado con la fuente de alimentación de compensación (400) a través del primer resistor de limitación de corriente; yel segundo conjunto de módulos de limitación de sentido de corriente (300) está conectado con la fuente de alimentación de compensación (400) a través del segundo resistor de limitación de corriente.
- 10. Aparato de compensación de tensión para el sistema fotovoltaico según la reivindicación 1, en el que el aparato de compensación de tensión comprende además un circuito de protección contra sobretensiones (500);el circuito de protección contra sobretensiones (500) está conectado en serie con el módulo de limitación de sentido de corriente (300); oel circuito de protección contra sobretensiones (500) está conectado entre el terminal de salida del convertidor (100) y un terminal de entrada del transformador (200).
- 11. Sistema fotovoltaico, que comprende:un arreglo fotovoltaico,un convertidor (100),un transformador (200), yel aparato de compensación de tensión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que un terminal de salida del convertidor (100) está conectado con un lado primario del transformador (200), un terminal de entrada del convertidor (100) está conectado con el arreglo fotovoltaico; y el aparato de compensación de tensión está configurado para aumentar o disminuir la tensión en el terminal de salida del convertidor (100).
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