ES2868138T3 - Aparato de detección de fallos - Google Patents

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Eiichi Ikawa
Naoki Fujiwara
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Abstract

Una caja de conexiones (2) que conecta en paralelo células fotovoltaicas (1) como fuentes de potencia de corriente continua (1) conectadas a un lado de entrada y conecta las fuentes de potencia de corriente continua a un circuito en un lado de carga conectado a un lado de salida, estando la caja de conexiones estando caracterizada por comprender: una pluralidad de medios de apertura/cierre (21) para abrir/cerrar respectivamente los trayectos eléctricos, estando cada uno de los medios de apertura/cierre (21) en cada uno de los trayectos eléctricos situados entre las fuentes de potencia de corriente continua y un punto de conexión en paralelo que conecta las fuentes de potencia de corriente continua en paralelo; medios de detección de corriente inversa (621) para detectar una corriente inversa que circula por el trayecto eléctrico desde el lado de salida hasta el lado de entrada; medios de detección de sobrecorriente (622) para detectar una sobrecorriente que recorre el trayecto eléctrico; y medios de apertura para abrir los medios de apertura/cierre que abren/cierran el trayecto eléctrico donde se detecta la corriente inversa o la sobrecorriente, cuando la corriente inversa o la sobrecorriente es detectada por los medios de detección de corriente inversa o de sobrecorriente .

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de detección de fallos
Campo técnico
La invención se refiere a un aparato de detección de fallos que detecta un fallo de corriente.
Técnica anterior
En general, es conocido conectar una pluralidad de baterías en paralelo para obtener una gran cantidad de energía eléctrica. Por ejemplo, un gran número de células fotovoltaicas (FV) se conectan en serie y en paralelo en un sistema de generación de energía solar a gran escala (matriz de FV). En el sistema de generación de energía solar, se puede utilizar un fusible para evitar una sobrecorriente causada por un cortocircuito o un fallo a tierra. También es conocido la medición de un valor de tensión o de un valor de corriente para evaluar el rendimiento de una batería solar (por ejemplo, véase el Documento de Patente 1).
Sin embargo, cuando se utiliza la energía natural para generar energía, como en el sistema de generación de energía solar, no siempre se genera una cantidad fija de energía debido a las condiciones del entorno natural, como la luz solar. Por lo tanto, es posible que no se produzca una sobrecorriente aunque se produzca un fallo, como un cortocircuito o un fallo a tierra. En este caso, aunque se detecte un fallo como un cortocircuito por la detección de la sobrecorriente, no se puede detectar el fallo. Incluso si se proporciona un fusible, es posible que éste no se funda, y el funcionamiento puede realizarse en condiciones de fallo.
Documentos del estado de la técnica
Documentos de patente
Documento de patente 1: Jpn. Pat. Appln. Publicación KOKAI No. 2004-77309
El documento US 5726505 divulga una caja de conexiones que conecta en paralelo células fotovoltaicas como fuentes de potencia de corriente continua conectadas a un lado de entrada y conecta las fuentes de potencia de corriente continua a un circuito en un lado de carga conectado a un lado de salida, por lo que la caja de conexiones comprende una pluralidad de medios de apertura/cierre para abrir/cerrar respectivamente trayectos eléctricos, estando cada uno de los medios de apertura/cierre en cada uno de los trayectos eléctricos situados entre las fuentes de potencia de corriente continua y un punto de conexión en paralelo que conecta las fuentes de potencia de corriente continua en paralelo. El objetivo es evitar una corriente antirretorno y una sobretensión en los trayectos eléctricos.
Divulgación de la invención
Un objeto de la invención es proporcionar un aparato de detección de fallos capaz de detectar un fallo que incluya el no flujo de una sobrecorriente.
Un aparato de detección de fallos según un aspecto de la presente invención incluye medios de apertura/cierre para abrir/cerrar un trayecto eléctrico para hacer pasar una corriente continua hacia delante; medios de detección de corriente inversa para detectar una corriente inversa que circula por el trayecto eléctrico a la inversa; y medios de apertura para abrir los medios de apertura/cierre cuando la corriente inversa es detectada por los medios de detección de corriente inversa.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar al que se aplica una caja de conexiones según una primera realización de la invención.
La FIG. 2 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de una unidad de detección de fallos según la primera realización.
La FIG. 3 es un gráfico característico que muestra las características de la potencia generada por una matriz fotovoltaica según la primera realización.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar al que se aplica una caja colectora según una segunda realización de la invención.
La FIG. 5 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar al que se aplica un inversor según una tercera realización de la invención.
Modo de realización de la invención En lo sucesivo, se describirán realizaciones de la invención con referencia a los dibujos.
(Primera realización)
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar 10 al que se aplica una caja de conexiones 2 según la primera realización de la invención. Las mismas partes en los dibujos se denotan con los mismos signos de referencia y no se describirán en detalle. Se describen principalmente diferentes partes. Tampoco se dan explicaciones repetidas en las siguientes realizaciones.
El sistema de generación de energía solar 10 incluye células FV1, la caja de conexiones 2, un inversor 3, un transformador de interconexión 4, un sistema de alimentación de potencia de corriente alterna (red) 5 y un monitor de nivel superior 7.
Las células FV1 son una batería para generar energía mediante la luz solar. Las células FV1 constituyen una matriz fotovoltaica para aumentar el volumen de energía generada.
La caja de conexiones 2 es un aparato para conectar las células FV1 al inversor 3. En el lado de entrada de la caja de conexiones 2 hay partes de conexión para conectar las células FV1. Cuando las células FV1 se conectan al lado de entrada de la caja de conexiones 2, las células FV1 se conectan en paralelo. Como resultado, se constituye la matriz fotovoltaica. El lado de salida de la caja de conexiones 2 está conectado al lado de corriente continua del inversor 3. De este modo, las células FV1 (matriz FV) conectadas en paralelo se conectan al lado de corriente continua del inversor 3.
Un monitor interno 6 está montado en la caja de conexiones 2. El monitor interno 6 supervisa el interior de la caja de conexiones 2. Por ejemplo, el monitor interno 6 mide las corrientes Ia a Id emitidas por las respectivas células FV1. Es decir, el monitor interno 6 tiene la función de supervisar las corrientes. El monitor interno 6 supervisa el estado de la caja de conexiones 2. Cuando detecta las anomalías de las corrientes Ia a Id emitidas por las células FV1, el monitor interno 6 opera para desconectar en paralelo las células FV1 en las que se detectan las corrientes anormales. El monitor interno 6 envía, al monitor de nivel superior 7, varios tipos de información para la supervisión, incluidas las mediciones de las corrientes Ia a Id.
El inversor 3 convierte la energía de corriente continua generada por las células FV1 en energía de corriente alterna que se sincroniza con el sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5. El inversor 3 suministra la potencia de corriente alterna resultante de la conversión al sistema de potencia de corriente alterna 5 a través del transformador de interconexión 4. De este modo, el sistema de generación de energía solar 10 está interconectado con el sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5.
El transformador de interconexión 4 transforma la tensión de corriente alterna recibida del inversor 3 en una tensión de corriente alterna adecuada al sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5.
El monitor de nivel superior 7 está conectado mediante una línea de comunicación para enviar información al monitor interno 6 o recibirla del mismo. El monitor de nivel superior 7 supervisa el sistema de generación de energía solar 10 basándose en los distintos tipos de información recibida del monitor interno 6 de la caja de conexiones 2. Al detectar las anomalías de las corrientes Ia a Id, el monitor de nivel superior 7 emite, al monitor interno 6, una orden para desconectar en paralelo las células FV1 en las que se detectan las corrientes anormales.
Ahora se describirá la estructura de la caja de conexiones 2.
La caja de conexiones 2 incluye disyuntores (interruptores) 21a a 21d, sensores de corriente 22a a 22d, y el monitor interno 6.
Cada uno de los disyuntores 21a a 21d se proporciona en un trayecto eléctrico entre cada una de las porciones de conexión para conectar las células FV1 y un punto de conexión que conecta las células FV1 en paralelo. Si los disyuntores 21a a 21d se abren, las células fV 1 correspondientes a los disyuntores 21a a 21d se desconectan en paralelo de la matriz FV. Los disyuntores 21a a 21d envían señales que indican el estado de apertura/cierre al monitor interno 6.
Los sensores de corriente 22a a 22d son sensores para detectar los valores de corriente (valores de corriente emitidos por las células FV1) Ia a Id que circulan entre las células FV1 y el punto de conexión que conecta las células FV1 en paralelo. Los sensores de corriente 22a a 22d detectan la dirección del flujo desde las células FV1 hasta el inversor 3 como una dirección positiva (dirección directa). Los sensores de corriente 22a a 22d envían los valores de corriente detectados Ia a Id al monitor interno 6.
El monitor interno 6 incluye una unidad de recepción de datos 61, una unidad de detección de fallos 62, y una unidad de comando de operación 63.
La unidad de recepción de datos 61 recibe los valores de corriente Ia a Id respectivamente detectados por los sensores de corriente 22a a 22d. La unidad de recepción de datos 61 recibe las señales que indican el estado de apertura/cierre de los disyuntores 21a a 21d. La unidad de recepción de datos 61 envía, al monitor de nivel superior 7, información relativa a los valores de corriente Ia a Id y varios tipos de información, como las señales que indican el estado de apertura/cierre de los disyuntores 21a a 21d. La unidad de recepción de datos 61 también envía, a la unidad de detección de fallos 62, los valores de corriente Ia a Id recibidos de los sensores de corriente 22a a 22d.
La unidad de detección de fallos 62 detecta un fallo, como un cortocircuito o un fallo a tierra, basándose en los valores de corriente Ia a Id recibidos de la unidad de recepción de datos 61. Cuando se detecta un fallo, la unidad de detección de fallos 62 emite, a la unidad de comando de operación 63, una señal de detección de fallos que indica la detección del fallo.
Al recibir la señal de detección de fallos de la unidad de detección de fallos 62, la unidad de comando de operación 63 abre los disyuntores de circuito 21a a 21d a través de los cuales las corrientes detectadas de fallos Ia a Id están circulando. Al mismo tiempo, la unidad de comando de operación 63 puede abrir todos los disyuntores 21a a 21d de la caja de conexiones 2. Como resultado, las células FV1 asociadas con el fallo se desconectan en paralelo de la conexión en paralelo. La unidad de comando de operación 63 también abre o cierra los disyuntores 21a a 21d basándose en una salida de comando de operación del monitor de nivel superior 7.
La FIG. 2 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de la unidad de detección de fallos 62 según la presente realización.
La unidad de detección de fallos 62 incluye una unidad de detección de corriente inversa 621, una unidad de detección de sobrecorriente 622, una unidad de detección de corriente anormal 623 y un circuito OR 624.
La unidad de recepción de datos 61 incluye una unidad de medición de corriente continua 611. La unidad de medición de corriente continua 611 mide la dirección y magnitud de los valores de corriente Ia a Id. La unidad de recepción de datos 61 envía los valores de corriente medidos Ia a Id a la unidad de detección de corriente inversa 621, a la unidad de detección de sobrecorriente 622 y a la unidad de detección de corriente anormal 623.
La unidad de detección de corriente inversa 621 detecta los valores de corriente negativos Ia a Id que van en dirección inversa (la dirección de flujo desde el inversor 3 a las células FV1), entre los valores de corriente Ia a Id medidos por la unidad de recepción de datos 61. Al detectar los valores de corriente negativos Ia a Id, la unidad de detección de corriente inversa 621 determina cuales de los valores de corriente detectados Ia a Id son corrientes de fallo. Cuando se determina que los valores de corriente detectados Ia a Id son corrientes de fallo, la unidad de detección de corriente inversa 621 emite una señal de detección de fallo al circuito OR 624.
La unidad de detección de sobrecorriente 622 detecta los valores de corriente Ia a Id que son mayores que un valor de corriente dado preestablecido entre los valores de corriente Ia a Id medidos por la unidad de recepción de datos 61. Cuando se detectan los valores de corriente Ia a Id que son mayores que el valor de corriente dado, la unidad de detección de sobrecorriente 622 determina que los valores de corriente detectados Ia a Id son corrientes de fallo. Cuando se determina que los valores de corriente detectados Ia a Id son corrientes de fallo, la unidad de detección de sobrecorriente 622 emite una señal de detección de fallo al circuito OR 624.
La unidad de detección de corriente anormal 623 detecta algunos de los valores de corriente Ia a Id medidos por la unidad de recepción de datos 61 que son muy diferentes de los otros valores de corriente Ia a Id. Por ejemplo, la unidad de detección de corriente anormal 623 detecta un valor de corriente que es mayor que el promedio de los valores de corriente Ia a Id por un estándar dado (un valor predeterminado o una relación predeterminada) o más, o detecta un valor de corriente que es menor que el promedio de los valores de corriente Ia a Id por el estándar dado o más. Cuando se detectan los valores de corriente Ia a Id que son muy diferentes de los otros valores de corriente Ia a Id, la unidad de detección de corriente anormal 623 determina que los valores de corriente anormal detectados Ia a Id son corrientes de fallo. Cuando se determina que los valores de corriente detectados Ia a Id son corrientes de fallo, la unidad de detección de corriente anormal 623 emite una señal de detección de fallo al circuito OR 624.
Cuando se recibe la señal de detección de fallo de una o más de las unidades de detección de corriente inversa 621, la unidad de detección de sobrecorriente 622 y la unidad de detección de corriente anormal 623, el circuito OR 624 emite la señal de detección de fallo a la unidad de comando de operación 63 para abrir los disyuntores de circuito 21a a 21d por los que pasan las corrientes de fallo.
Al recibir la señal de detección de fallo del circuito OR 624, la unidad de comando de operación 63 emite un comando de apertura para abrir los disyuntores de circuito 21a a 21d a través de los cuales circulan las corrientes de fallo. Al mismo tiempo, la unidad de comando de operación 63 puede emitir el comando de apertura a todos los disyuntores 21a a 21d. Los disyuntores 21a a 21d que han recibido la orden de apertura se abren, y las células FV1 conectadas a los circuitos eléctricos en los que se han producido los fallos se desconectan en paralelo en consecuencia.
La FIG. 3 es un gráfico característico que muestra las características de la potencia generada por la matriz fotovoltaica según la presente realización. La matriz fotovoltaica tiene una estructura en la que las células FV1 están conectadas en serie o en paralelo.
Las curvas C1iv, C2iv, C3iv, C4iv, C5iv, C6iv y C7iv muestran la relación entre las corrientes y las tensiones producidas por la generación de energía del campo fotovoltaico. Las curvas C1pv, C2pv, C3pv, C4pv, C5pv, C6pv y C7pv muestran la relación entre las tensiones y las potencias generadas por el campo fotovoltaico. Las curvas C1iv y C1pv representan las características a una capacidad de generación de energía de 0,1 kW/m2 Las curvas C2iv y C2pv representan las características con una capacidad de generación de energía de 0,2 kW/m2. Las curvas C3iv y C3pv representan las características con una capacidad de generación de energía de 0,4 kW/m2. Las curvas C4iv y C4pv representan las características a una capacidad de generación de energía de 0,6 kW/m2. Las curvas C5iv y C5pv representan las características a una capacidad de generación de energía de 0,8 kW/m2. Las curvas C6iv y C6pv representan las características a una capacidad de generación de energía de 1,0 kW/m2. Las curvas C7iv y C7pv representan las características a una capacidad de generación de energía de 1,1 kW/m2.
Como se muestra en la FIG. 3, en la matriz fotovoltaica, la magnitud de una corriente de matriz incluso durante un cortocircuito (una tensión de la matriz de 0 [V]) no es muy diferente de la magnitud de una corriente de la matriz durante el funcionamiento normal (una tensión de la matriz de 200 a 300 [V]). La corriente de salida fluctúa debido a las condiciones de la luz solar. Por lo tanto, es difícil detectar todos los fallos, como los cortocircuitos, detectando únicamente una sobrecorriente. En consecuencia, la unidad de detección de fallos 62 no sólo detecta la sobrecorriente, sino que también detecta, como fallo, una corriente que circula en dirección inversa y que no circula en momentos normales o una corriente que es muy diferente de las corrientes que circulan por otros trayectos eléctricos.
De acuerdo con la presente realización, una corriente inversa o anormal se detecta como un fallo (avería), de modo que los fallos que no pueden ser detectados por la detección de la sobrecorriente puedan ser detectados. En consecuencia, se pueden detectar varios tipos de fallos.
Los disyuntores 21a a 21d que desconectan las células FV1 se encuentran en la caja de conexiones 2, y los disyuntores 21a a 21d correspondientes (o todos) se abren al detectar el fallo. De este modo, la caja de conexiones 2 puede gestionar el fallo por sí sola.
Cuando un gran número de células FV1 (baterías) están conectadas en paralelo como en la matriz FV, la influencia de algunas de las células FV1 que se han roto es limitada si la cantidad de generación de energía de las células FV1 rotas es pequeña en comparación con la cantidad de generación de energía global. En este caso, es posible que el fallo no se encuentre ni siquiera mediante la medición de la corriente. Además, en la práctica es difícil medir las corrientes en todos los trayectos eléctricos en el sistema de generación de energía solar a gran escala 10 constituido por un gran número de células FV1. Para resolver estos problemas, la caja de conexiones 2 en la que está montado el monitor interno 6 puede utilizarse para detectar eficazmente un fallo en el sistema de generación de energía 10.
Además, si la información recogida por el monitor interno 6 se envía al monitor de nivel superior 7, este último puede supervisar externamente el estado de funcionamiento del sistema de generación de energía solar 10. Por ejemplo, el monitor de nivel superior 7 puede supervisar constantemente las corrientes Ia a Id que circulan por la caja de conexiones 2 recibiendo los valores de corriente Ia a Id medidos por la unidad de recepción de datos 61. Por lo tanto, el monitor de nivel superior 7 puede servir como monitor de corriente. El monitor de nivel superior 7 puede supervisar las corrientes Ia a Id que circulan por la caja de conexiones 2 para detectar fallos que no pueden ser detectados por el monitor interno 6. Cuando se detecta un fallo, el monitor de nivel superior 7 puede abrir los disyuntores 21a a 21d a través del monitor interno 6 para tratar el fallo detectado.
(Segunda realización)
La FIG. 4 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar 10A al que se aplica una caja colectora 2a según la segunda realización de la invención.
El sistema de generación de energía solar 10A incluye las células FV1, las cajas de conexiones 8, la caja colectora 2A, el inversor 3, el transformador de interconexión 4, el sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5 y el monitor de nivel superior 7.
Las cajas de conexiones 8 son dispositivos para conectar las células FV1 en paralelo. En los lados de entrada de las cajas de conexiones 8 hay porciones de conexión para conectar las células fV1. Cuando las células FV1 se conectan a las cajas de conexiones 8, las células FV1 se conectan en paralelo. Como resultado, se constituye la matriz FV unidad en cadena. Los lados de salida de las cajas de conexiones 8 están conectados al lado de entrada de la caja colectora 2A.
Las cajas de conexiones 8 incluyen disyuntores 21 y diodos 23.
Cada uno de los disyuntores 21 está provisto de un trayecto eléctrico entre cada una de las porciones de conexión para conectar las células FV1 y un punto de conexión que conecta las células FV1 en paralelo. Si los disyuntores 21 se abren, las células FV1 correspondientes a los disyuntores 21 se desconectan en paralelo de la matriz FV unidad en cadena.
Cada uno de los diodos 23 está conectado en serie al lado de salida de cada uno de los disyuntores 21. Esto evita que la corriente fluya en dirección inversa desde la caja colectora 2A hacia las células FV1.
La caja colectora 2A es un dispositivo para conectar las matrices unidades en cadena (las células FV1 conectadas en paralelo por las cajas de conexiones 8) al inversor 3. En el lado de entrada de la caja colectora 2A se proporcionan porciones de conexión para conectar las cajas de conexiones 8. Cuando los lados de salida de las cajas de conexiones 8 se conectan al lado de entrada de la caja colectora 2A, las matrices unidades en cadena se conectan en paralelo. Como resultado, se constituyen matrices FV unidades en grupo. El lado de salida de la caja colectora 2A está conectado al lado de corriente continua del inversor 3. El lado de salida de la caja colectora 2A está conectado al lado de corriente continua del inversor 3. Como resultado, las matrices FV unidades en grupo están conectadas al lado de corriente continua del inversor 3.
La caja colectora 2A está configurada para conectar no las células FV1 sino las cajas de conexiones 8 (matrices FV) al lado de entrada en la caja de conexiones 2 según la primera realización mostrada en la FIG. 1. En otros aspectos, la segunda forma de realización es similar a la primera forma de realización.
Ahora se describe el funcionamiento del monitor interno 6 de la caja colectora 2A.
Supongamos que se acaba de producir un cortocircuito entre la caja de conexiones 8 conectada al lado de entrada del disyuntor 21a de la caja colectora 2A y el lado de entrada de la caja colectora 2A.
En este caso, las corrientes Ib a Id que circulan a través de los disyuntores 21b a 21d distintos del disyuntor 21a circulan en dirección positiva. Una corriente Ia que circula por el disyuntor 21a circula hacia un punto de cortocircuito debido a las corrientes de fuga de las corrientes Ib a Id que circulan por los otros disyuntores 21b a 21d. Por lo tanto, la corriente Ia circula en dirección inversa (dirección negativa).
Por lo tanto, el monitor interno 6 detecta una corriente inversa de la corriente Ia mediante un sensor de corriente 22a, y luego abre el disyuntor 21a. Cuando se abre el disyuntor 21a, la matriz FV unidad en cadena conectada al lado de entrada del disyuntor 21a se desconecta en paralelo de la matriz fotovoltaica de grupo. En consecuencia, la parte cortocircuitada en el circuito eléctrico se separa de la matriz FV unidad en grupo.
Según la presente realización, el monitor interno 6 está montado en la caja colectora 2A, y de este modo es posible obtener efectos ventajosos similares a los efectos ventajosos según la primera realización.
(Tercera realización)
La FIG. 5 es un diagrama de bloques que muestra la estructura de un sistema de generación de energía solar 10B al que se aplica un inversor 3B según la tercera realización de la invención.
El sistema de generación de energía solar 10B incluye las células FV1, un inversor 3B, el transformador de interconexión 4, el sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5 y el monitor de nivel superior 7.
El inversor 3B tiene una estructura en la que una unidad funcional de caja colectora 2B que tiene una función equivalente a la de la caja de conexiones 2 (o la caja colectora 2A según la segunda realización) y un monitor interno 6B están montados en el inversor 3 en la primera realización. El lado de entrada del inversor 3B está conectado a las células FV1. El lado de salida del inversor 3B está conectado al sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5 a través del transformador de interconexión 4. El monitor de nivel superior 7 está conectado mediante una línea de comunicación para enviar información al monitor interno 6B o recibirla del mismo.
El inversor 3B incluye la unidad funcional de la caja colectora 2B, el monitor interno 6B, un circuito de conversión de potencia 31, un condensador de filtración 32, una reactancia 33, un condensador 34, un fusible 35 y los contactores 91 y 92.
El condensador de filtración 32 filtra la potencia de corriente continua suministrada al circuito de conversión de potencia 31.
El circuito de conversión de potencia 31 convierte la potencia de corriente continua filtrada por el condensador de filtración 32 en potencia de corriente alterna que se sincroniza con el sistema de potencia de corriente alterna 5. El circuito de conversión de potencia 31 suministra la potencia de corriente alterna resultante de la conversión al sistema de potencia de corriente alterna 5 a través del transformador de interconexión 4.
El reactor 33 y el condensador 34 se proporcionan en el lado de salida del circuito de conversión de potencia 31. El reactor 33 y el condensador 34 constituyen un filtro de corriente alterna. El filtro de corriente alterna suprime una corriente armónica que circula desde el inversor 3B hacia el sistema de alimentación de potencia de corriente alterna 5.
El fusible 35 se proporciona en el lado de salida del filtro de corriente alterna constituido por el reactor 33 y el condensador 34. El fusible 35 evita una sobrecorriente que se dirige hacia el circuito de conversión de potencia 31 desde el sistema de potencia de corriente alterna 5 hacia un punto de fallo en caso de fallo en el lado de corriente continua del circuito de conversión de potencia 31. El fusible 35 también impide una salida de sobrecorriente del circuito de conversión de potencia 31.
El contactor 91 se proporciona en el lado de entrada del circuito de conversión de potencia 31. El contactor 91 conecta o desconecta el circuito de conversión de potencia 31 y la unidad funcional de la caja colectora 2B.
El contactor 92 está previsto en el lado de salida del fusible 35. El contactor 92 conecta o desconecta el circuito de conversión de potencia 31 y el transformador de interconexión 4.
Ahora se describe la estructura de la unidad funcional 2B de la caja colectora.
La unidad funcional de caja colectora 2B es un circuito para conectar las células FV1 al circuito de conversión de potencia 31. La unidad funcional de caja colectora 2B se proporciona en el lado de entrada del inversor 3B. En el lado de entrada del inversor 3B hay porciones de conexión para conectar las células FV1. Cuando las células FV1 se conectan al lado de entrada del inversor 3B, las células FV1 se conectan al lado de entrada de la unidad funcional de caja colectora 2B. Cuando las células FV1 se conectan al lado de entrada de la unidad funcional de la caja colectora 2B, las células FV1 se conectan en paralelo. Como resultado, se constituye una matriz fotovoltaica. Las células FV1 (matriz FV) conectadas en paralelo se conectan al lado de corriente continua del circuito de conversión de potencia 31.
La unidad funcional de la caja colectora 2B incluye disyuntores 21, sensores de corriente 22 y fusibles 24.
Los disyuntores 21 se proporcionan en dos puntos de cada una de las células FV1: un polo positivo y un polo negativo. Cada uno de los disyuntores 21 está provisto de un trayecto eléctrico entre cada una de las porciones de conexión para conectar las células FV1 y un punto de conexión que conecta las células FV1 en paralelo. Si los disyuntores 21 se abren, las células FV1 correspondientes a los disyuntores 21 se desconectan en paralelo de la matriz FV. Los disyuntores 21 envían señales que indican el estado de apertura/cierre al monitor interno 6B.
El fusible 24 se proporciona en el lado de salida del disyuntor 21 de cada polo positivo. El fusible 24 evita que una sobrecorriente se dirija desde el circuito de conversión de potencia 31 hacia un punto de fallo en el lado de las células FV1. Por ejemplo, el condensador de alisado 32 se carga durante el funcionamiento normal. Por lo tanto, en el caso de un fallo en el lado de las células FV1, la carga almacenada en el condensador de alisado 32 provoca una sobrecorriente desde el condensador de alisado 32 hacia el punto de fallo. Durante el funcionamiento, los contactores 91 y 92 están cerrados. Por lo tanto, una sobrecorriente circula desde el sistema de potencia de corriente alterna 5 hacia el punto de fallo a través del circuito de conversión de potencia 31. En consecuencia, el fusible 24 evita estas sobrecorrientes.
El sensor de corriente 22 está previsto en el lado positivo de cada uno de los fusibles 24. Los sensores de corriente 22 son sensores para detectar los valores de corriente en el lado del polo positivo que discurre entre las células FV1 y el punto de conexión que conecta las células FV1 en paralelo. Los sensores de corriente 22 detectan la dirección del flujo desde las células FV1 hasta el circuito de conversión de potencia 31 como una dirección positiva (dirección directa). Los sensores de corriente 22 envían los valores de corriente detectados al monitor interno 6B.
El monitor interno 6B tiene una estructura en la que se añade una unidad de monitorización de corriente continua 64 en el monitor interno 6 según la primera realización mostrada en la FIG. 1. En otros aspectos, el monitor interno 6B es similar a la primera realización.
La unidad de monitorización de corriente continua 64 está configurada para tener una función de monitorización de corriente continua del monitor de nivel superior 7. La unidad de monitorización de corriente continua 64 recibe un valor de corriente medido por la unidad de recepción de datos 61. La unidad de monitorización de corriente continua 64 muestra el valor de corriente medido en una pantalla. La unidad de monitorización de corriente continua 64 tiene una función intermedia entre el monitor interno 6B y el monitor de nivel superior 7. La función de intermediación permite al monitor de nivel superior 7 enviar información al monitor interno 6B o recibir información de éste.
De acuerdo con la presente realización, el inversor 3B en el que están montadas la unidad funcional de la caja colectora 2B y el monitor interno 6B constituye el sistema de generación de energía solar 10B, y por lo tanto es posible obtener efectos ventajosos similares a los efectos ventajosos de acuerdo con la primera realización.
Además, el monitor interno 6B está montado en el inversor 3B, y el inversor 3B puede servir así de monitor de corriente continua.
En cada una de las realizaciones, se puede proporcionar un fusible en lugar de la estructura que detecta una sobrecorriente y luego abre el disyuntor 21. Estas estructuras pueden combinarse.
Aunque las células FV1 están conectadas al lado de entrada del inversor 3B en la tercera realización, la matriz fotovoltaica constituida por las cajas de conexiones 8 y otras puede estar conectado al mismo.
Cabe señalar que la presente invención no se limita a las realizaciones anteriores, y los elementos constitutivos pueden modificarse y cambiarse de forma sin apartarse del alcance de la invención en una etapa de realización. Además, se pueden formar varias invenciones combinando adecuadamente una pluralidad de elementos constitutivos divulgados en las realizaciones anteriores. Por ejemplo, varios elementos constitutivos pueden ser eliminados de todos los elementos constitutivos divulgados en las realizaciones. Además, los elementos constitutivos de las diferentes realizaciones pueden combinarse adecuadamente.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la invención, es posible proporcionar un aparato de detección de fallos capaz de detectar un fallo que incluya la ausencia de flujo de una sobrecorriente.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Una caja de conexiones (2) que conecta en paralelo células fotovoltaicas (1) como fuentes de potencia de corriente continua (1 ) conectadas a un lado de entrada y conecta las fuentes de potencia de corriente continua a un circuito en un lado de carga conectado a un lado de salida, estando la caja de conexiones estando caracterizada por comprender:
una pluralidad de medios de apertura/cierre (21 ) para abrir/cerrar respectivamente los trayectos eléctricos, estando cada uno de los medios de apertura/cierre (21 ) en cada uno de los trayectos eléctricos situados entre las fuentes de potencia de corriente continua y un punto de conexión en paralelo que conecta las fuentes de potencia de corriente continua en paralelo;
medios de detección de corriente inversa (621) para detectar una corriente inversa que circula por el trayecto eléctrico desde el lado de salida hasta el lado de entrada;
medios de detección de sobrecorriente (622) para detectar una sobrecorriente que recorre el trayecto eléctrico; y
medios de apertura para abrir los medios de apertura/cierre que abren/cierran el trayecto eléctrico donde se detecta la corriente inversa o la sobrecorriente, cuando la corriente inversa o la sobrecorriente es detectada por los medios de detección de corriente inversa o de sobrecorriente .
2. Un convertidor de potencia que conecta en paralelo fuentes de potencia de corriente continua conectadas a un lado de entrada para suministrar potencia de corriente alterna a un circuito en un lado de carga conectado a un lado de salida, estando el convertidor de potencia caracterizado por comprender:
la caja de conexiones (2 ) según la reivindicación 1 ;
un circuito de conversión de potencia (31) que convierte la potencia de corriente continua suministrada por las fuentes de potencia de corriente continua conectadas en paralelo en potencia de corriente alterna a suministrar al circuito en el lado de la carga; en el que la caja de conexiones (2 ) se proporciona en el lado de entrada del convertidor de potencia.
3. Un sistema de generación de potencia (10B) caracterizado por comprender:
células fotovoltaicas (1 ) como fuentes de potencia de corriente continua conectadas en paralelo; y el convertidor de potencia según la reivindicación 2.
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