WO2009153360A1 - Metodo de control para estructura de conversion de corriente continua a corriente alterna - Google Patents

Metodo de control para estructura de conversion de corriente continua a corriente alterna Download PDF

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Javier Coloma Calahorra
Roberto Gonzalez Senosian
Francisco Javier Ancin Jimenez
Luis Marroyo Palomo
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Ingeteam Energy, S.A.
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    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the invention provides a control method applicable to dc / ac conversion structures (direct current / alternating current), especially designed for photovoltaic systems, which aims to improve the performance of the conversion structure.
  • the invention may also be applicable in other fields of energy generation, such as the generation of energy by electrochemical cells or wind energy.
  • FIG. 1 schematically shows a photovoltaic converter formed by the union of a dc / dc stage and another dc / ac stage.
  • the dc / dc stage controls the input voltage of the converter to extract the maximum power from the photovoltaic field, while the dc / ac stage regulates the bus voltage by controlling the amplitude of the current injected into the network.
  • the dc / dc stage regulates the bus voltage and the dc / ac stage controls the output voltage provided by the converter to the loads.
  • the respective control loops will determine the setpoints that are introduced to the modulator of each stage to establish the on and off orders of the different transistors that constitute the stage.
  • the modulators used are usually of the PWM type (Pulse Width Modulation) or vector.
  • the value of the bus voltage required is determined by: the type of dc / ac conversion structure used, the value of the mains voltage or output sinusoidal voltage in the case of isolated systems, and the voltage that falls into the inductance of the converter.
  • the minimum voltage applied by the inverter dc / ac stage at its output (Vi nVi ⁇ i i n ) must be greater than the sum of the peak value of the grid voltage (or sinusoidal output voltage in isolated systems) (V network ), and the voltage that falls into the inductance of the converter (V L) , as can be seen in Figure 2.
  • the voltage applied to the output of the dc / ac stage depends on the topology used.
  • V sref bU, min can be expressed as:
  • V 'busref min - ⁇ / JC v .
  • V busrefM ⁇ K ⁇ V network 2 + V 2
  • the bus voltage decreases when working with low mains voltages, which reduces the switching losses of the semiconductors.
  • the reference value of the bus voltage is usually increased with respect to the minimum value indicated in the previous cases.
  • a margin of maneuver is allowed during possible transients and at the same time the quality of the current injected into the network is improved.
  • the quality of the current injected into the network is evaluated by the THD (Total Harmonic Distortion), a factor that measures the amplitude of the harmonics against the fundamental.
  • Figure 4 shows, by way of example, the evolution of the current in the coil (L / 2) and the output voltage of a single-phase dc / ac stage of H-bridge, operating according to the prior art method explained above. , for a bus voltage reference of 10% higher than the peak value of the mains voltage.
  • Losses associated with control electronics This group includes losses of the source of power supply and losses of the control circuitry (integrated circuits, resistors, microprocessors ).
  • a dc / ac structure commonly used in photovoltaic converters is the H-bridge (figure 3) with unipolar PWM modulation, a structure that has demonstrated a good performance-complexity ratio.
  • H-bridge figure 3
  • dc / ac conversion topologies have been developed that have lower losses, such as those described in EP1369985, US2005286281, or WO2008015298A1. These topologies improve the performance of the dc / ac structure, but increase the complexity of the conversion structure.
  • the present invention corresponds to a control method applicable to dc / ac conversion structures, especially applicable to electronic converters for photovoltaic systems, and more specifically to conversion structures formed by the combination of one or more dc / dc stages. with one or several stages dc / ac.
  • the proposed control method allows to reduce the switching losses of the semiconductors, improving the performance of the conversion structure.
  • the invention may also be applicable in other fields of energy generation in which dc / ac conversion structures are used, such as the generation of energy by electrochemical cells or wind energy.
  • the present invention proposes to implement a new control method in the electronic converter formed by at least one dc / ac stage with their respective loops of control.
  • Said control method comprises the following phases:
  • this new loop will cause the modulator to enter controlled saturation during the mains voltage maximum.
  • the transistors of the dc / ac structure stop switching during the moments in which the current is maximum, significantly reducing the switching losses.
  • the saturation input of the modulator produces a deformation of the output current and therefore an increase of the THD of current with respect to the state of the art.
  • the value of the THD is controlled, guaranteeing a preset value at all times.
  • the relationship between the current THD and the time the modulator remains saturated makes it possible to calculate the reference value of the bus voltage, by means of a regulator that controls the saturation time of each dc / ac stage during a certain period of weather. This period of time can be a multiple or submultiple of the grid voltage.
  • a voltage control loop determines the amplitude of the output current of each dc / ac stage. Subsequently, at least one current control loop of each dc / ac stage determines the reference that is introduced to the modulator of each dc / ac stage.
  • the invention contemplates the case in which there is at least one dc / dc stage at the input, controlling the bus voltage through said stage.
  • a voltage control loop determines the amplitude of the current of the dc / dc stages.
  • at least one current control loop of each dc / dc stage determines the reference that is introduced to the modulator of each dc / ac stage.
  • the dc / ac stages referred to above may be of the single-phase or three-phase type. In addition, they may be of the multilevel type. The invention may also be applicable in other fields of energy generation, such as the generation of energy by electrochemical cells or wind energy.
  • Figure 1 shows a scheme of a generic photovoltaic converter of the prior art.
  • Figure 2 shows the relationship between the voltage applied by the inverter dc / ac stage at its output (V inV / m i n ), the peak value of the mains voltage (V mains ) and the voltage that falls into the inductance of the converter (V L ).
  • Figure 3 shows a stage dc / ac inverter of bridge in H of the state of the art.
  • Figure 4 shows the evolution of the current in the coil and the output voltage of a single-phase dc / ac stage of the H-bridge of the previous figure, and operating according to the state of the art method explained above, for a reference voltage of 350V bus and a mains voltage of 230V.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of the proposed invention.
  • Figure 6 shows a second preferred embodiment of the proposed invention.
  • Figure 7 shows by way of example the evolution of the current in the coil and the output voltage of a single phase dc / ac stage of H-bridge with unipolar PWM modulation after applying the proposed control method.
  • Figure 5 shows a preferred embodiment of the proposed control method.
  • V bUs ref the reference value of the bus voltage
  • the THD error is calculated from a reference THD value (THD ref ) and the measured current THD (THD).
  • the reference value of the bus voltage (V bu3 ref ) is obtained from a regulator (Reg) that controls the saturation time of the modulator per network period, taking into account the error in saturation times and the value of the mains voltage (V bus ref ), for this: -
  • the saturation time error of the modulator is calculated from a reference value (t sat re ⁇ / * and the measured saturation time (t sat ) - Said saturation time error is introduced to the ⁇ Reg) regulator.
  • the output value of the regulator (Reg) is subtracted from the peak value of the mains voltage (V mains ) thus obtaining the reference bus voltage (V £, us ref) •
  • Figure 7 shows by way of example the evolution of the current I (L) in the coil (L) and the output voltage (VAB) of a single phase dc / ac stage of H-bridge with unipolar PWM modulation after applying the method of proposed control.
  • the proposed control method allows to improve the performance of the converter thanks to the reduction of the bus voltage and the suppression of commutations.
  • a bus voltage control loop is incorporated which determines the amplitude of each output current of each dc / ac stage.
  • Another preferred embodiment is characterized by incorporating at least one current control loop that determines each reference that is introduced to the modulator.

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Abstract

La presente invención corresponde a un método de control aplicable a estructuras de conversión corriente continua/corriente alterna, dc/ac, especialmente diseñado para sistemas fotovoltaicos. El método de control propuesto permite reducir las pérdidas de conmutación de los semiconductores, mejorando el rendimiento de la estructura de conversión. La invención también puede ser aplicable en otros campos de energía, como la generación de energía mediante células electroquímicas o la energía eólica.

Description

MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN
DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención proporciona un método de control aplicable a estructuras de conversión dc/ac (corriente continua / corriente alterna) , especialmente diseñado para sistemas fotovoltaicos, que tiene por objeto mejorar el rendimiento de la estructura de conversión. La invención también puede ser aplicable en otros campos de generación de energía, como la generación de energía mediante células electroquímicas o la energía eólica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas fotovoltaicos gozan hoy en día de un amplio reconocimiento en nuestra sociedad. Se trata de instalaciones formadas por un conjunto de paneles fotovoltaicos (campo fotovoltaico) y un convertidor electrónico, que acondiciona la energía producida por los paneles para su inyección a la red eléctrica o para alimentación de cargas, según se trate de instalaciones conectadas a la red eléctrica o de sistemas aislados.
Los diferentes paneles fotovoltaicos disponibles en el mercado y las características particulares de cada instalación hacen que, para una misma potencia, las tensiones del campo fotovoltaico resultante tomen valores muy diferentes. Por ello, resulta interesante el uso de convertidores que presenten un amplio rango de tensión de entrada. Debido al carácter reductor de las estructuras de conversión dc/ac, habitualmente a la entrada de los convertidores fotovoltaicos se incluyen una o varias etapas dc/dc elevadoras. La figura 1 muestra de manera esquemática un convertidor fotovoltaico formado por la unión de una etapa dc/dc y otra dc/ac. Entre ambas etapas, en el denominado bus de continua, se coloca una capacidad (CbUs) / para estabilizar la tensión de salida de la etapa dc/dc. A dicha tensión se denomina tensión de bus (Vbus) . Tanto la etapa dc/dc como la dc/ac son controladas por lazos de control cuyo funcionamiento varía según se trate de una instalación aislada o conectada a red:
- En instalaciones de conexión a red, la etapa dc/dc controla la tensión de entrada del convertidor para extraer la máxima potencia del campo fotovoltaico, mientras que la etapa dc/ac regula la tensión de bus por medio del control de la amplitud de la corriente inyectada a la red. - En instalaciones aisladas la etapa dc/dc regula la tensión de bus y la etapa dc/ac se encarga del control de la tensión de salida proporcionada por el convertidor a las cargas .
En ambos casos los respectivos lazos de control, determinarán las consignas que se introducen al modulador de cada etapa para establecer las órdenes de encendido y apagado de los diferentes transistores que constituyen la etapa. Los moduladores utilizados suelen ser del tipo PWM (Pulse Width Modulation / Modulación por ancho de pulsos) o vectorial.
El valor de la tensión de bus requerida queda determinada por: el tipo de estructura de conversión dc/ac utilizada, el valor de la tensión de red o tensión senoidal de salida en el caso de sistemas aislados, y la tensión que cae en la inductancia del convertidor. Para un correcto funcionamiento, la tensión mínima aplicada por la etapa dc/ac inversora a su salida (VinViπiin) debe ser superior a la suma del valor de pico de la tensión de red (o tensión senoidal de salida en sistemas aislados) ( Vred ) , y la tensión que cae en la inductancia del convertidor (VL) , tal y como puede verse en la figura 2. La tensión aplicada a la salida de la etapa dc/ac depende de la topología utilizada.
Así, por ejemplo, para una etapa dc/ac de puente en H
(figura 3), la tensión aplicada por la etapa dc/ac coincide con la tensión de bus. En este caso: V busref, min = V íπv.min = J V v red 2 A- V L2
De forma genérica la tensión de bus de referencia mínima (VbUsref,min) se puede expresar como:
"busref,min ~ ^ "V *>e</ + * L Donde K es una constante que depende de la topología de conversión utilizada. Así, para etapas dc/ac del tipo puente en H K=I y para etapas dc/ac de la familia del medio puente K=2.
En el caso de instalaciones conectadas a red, la variación del valor eficaz de la tensión de red en el tiempo plantea dos opciones a la hora de determinar el valor de referencia de la tensión de bus:
1. Utilizar un valor constante, calculado a partir del valor de pico de la máxima tensión de red admisible (^w) .
V ' busref, min — ~ /JCv .
Figure imgf000005_0001
2. Variar el valor de la referencia de la tensión de bus en función del valor de pico de la tensión de red en cada instante. VbusrefMΩ = K ^Vred 2 + V 2
En esta última técnica del estado del arte, la tensión de bus disminuye cuando se trabaja con tensiones de red bajas, lo que reduce las pérdidas de conmutación de los semiconductores . En el estado del arte, el valor de referencia de la tensión de bus se suele incrementar respecto al valor mínimo señalado en los casos anteriores. Así, se permite un margen de maniobra durante posibles transitorios y se mejora al mismo tiempo la calidad de la corriente inyectada a la red. La calidad de la corriente inyectada a la red se evalúa mediante el THD (Total Harmonic Distorsión) , factor que mide la amplitud de los armónicos frente al fundamental .
Figure imgf000006_0001
Según lo anterior, los convertidores del estado del arte permiten obtener valores de THD de corriente muy inferiores a los limites marcados por las diferentes normativas. La figura 4 muestra, a modo de ejemplo, la evolución de la corriente en la bobina (L/2) y la tensión de salida de una etapa dc/ac monofásica de puente en H, funcionando según el método del estado del arte explicado anteriormente, para una referencia de tensión de bus de un 10% superior al valor de pico de la tensión de red.
Si la tensión de bus es menor que VbUsref,min# el modulador entra en saturación, perdiéndose el control de la corriente en los máximos de la tensión de red, lo que conllevará un aumento en el THD de corriente. Por ello, los convertidores del estado del arte evitan esta saturación.
Por otra parte, la importancia de maximizar la energía producida por la instalación requiere el uso de elementos de gran rendimiento. Para mejorar el rendimiento del convertidor, es necesario reducir las pérdidas del mismo. Las pérdidas de un convertidor electrónico pueden agruparse en tres grandes grupos :
1. Pérdidas asociadas a los semiconductores de potencia. Estas pérdidas se dividen a su vez en:
— Pérdidas de conducción: proporcionales a la corriente y a la tensión de saturación de los semiconductores.
— Pérdidas de conmutación: proporcionales a la corriente, la tensión que soportan los semiconductores en corte y la frecuencia de conmutación.
2. Pérdidas en los componentes inductivos. Son las pérdidas que aparecen en elementos como las bobinas o el transformador de salida del convertidor.
3. Pérdidas asociadas a la electrónica de control. En este grupo se engloban las pérdidas de la fuente de alimentación y pérdidas de la circuitería de control (circuitos integrados, resistencias, microprocesadores...) .
El uso de componentes más eficientes mejora el rendimiento del convertidor. Sin embargo, se debe llegar a un compromiso eficiencia-precio, que limita el rendimiento del convertidor.
Las pérdidas asociadas a los semiconductores y a las bobinas, dependen de la topología de conversión utilizada. Una estructura dc/ac comúnmente utilizada en convertidores fotovoltaicos es el puente en H (figura 3) con modulación PWM unipolar, estructura que ha demostrado una buena relación rendimiento-complejidad. Sin embargo, con el fin de mejorar las prestaciones del puente en H, se han desarrollado topologías de conversión dc/ac que presentan menores pérdidas, como las descritas en EP1369985, US2005286281, ó WO2008015298A1. Estas topologías mejoran el rendimiento de la estructura dc/ac, pero aumentan la complejidad de la estructura de conversión.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención corresponde a un método de control aplicable a estructuras de conversión dc/ac, especialmente aplicable a convertidores electrónicos para sistemas fotovoltaicos, y más concretamente a estructuras de conversión formadas por la combinación de una o varias etapas dc/dc con una o varias etapas dc/ac. El método de control propuesto permite reducir las pérdidas de conmutación de los semiconductores, mejorando el rendimiento de la estructura de conversión. La invención también puede ser aplicable en otros campos de generación de energía en los que se utilicen estructuras de conversión dc/ac, como la generación de energía mediante células electroquímicas o la energía eólica.
La presente invención propone implementar un nuevo método de control en el convertidor electrónico formado por al menos una etapa dc/ac con sus respectivos lazos de control. Dicho método de control comprende las siguientes fases:
- Calcular un valor de referencia de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac (también denominada tensión de bus) , mediante un regulador para que cada etapa funcione en saturación durante un tiempo controlado.
- Mantener sin conmutar durante el tiempo de saturación los transistores de cada etapa dc/ac.
De esta forma, un nuevo lazo de control regula el valor de referencia de la tensión de bus. Este lazo se encargará de calcular el valor de dicha tensión a partir de la distorsión armónica de corriente preestablecida.
Estableciendo un valor de distorsión mayor al obtenido sin que el modulador entre en saturación, este nuevo lazo hará que el modulador entre en saturación controlada durante los máximos de la tensión de red.
De esta manera se obtienen dos mejoras en lo que a eficiencia se refiere:
1. Se reduce la tensión de bus, con la consiguiente disminución de las energías de conmutación.
2. Se logra que los transistores de la estructura dc/ac dejen de conmutar durante los instantes en los que la corriente es máxima, reduciendo significativamente las pérdidas de conmutación. La entrada en saturación del modulador produce una deformación de la corriente de salida y por tanto un aumento del THD de corriente con respecto al estado del arte. Con el método de control propuesto se controla el valor del THD, garantizando en todo momento un valor preestablecido.
La relación existente entre el THD de corriente y el tiempo que permanece saturado el modulador, permite calcular el valor de referencia de la tensión de bus, mediante un regulador que controla el tiempo de saturación de cada etapa dc/ac durante un determinado periodo de tiempo. Este periodo de tiempo puede ser un múltiplo o submúltiplo de la tensión de red.
Tras determinar la tensión de entrada de referencia de cada etapa dc/ac, un lazo de control de tensión determina la amplitud de la corriente de salida de cada etapa dc/ac. Posteriormente, al menos un lazo de control de corriente de cada etapa dc/ac determina la referencia que se introduce al modulador de cada etapa dc/ac.
En la invención se contempla el caso en el que existe al menos una etapa dc/dc a la entrada, controlando la tensión de bus a través de dicha etapa. En este caso, un lazo de control de tensión determina la amplitud de la corriente de las etapas dc/dc. Posteriormente, al menos un lazo de control de corriente de cada etapa dc/dc determina la referencia que se introduce al modulador de cada etapa dc/ac .
Las etapas dc/ac referidas anteriormente podrán ser del tipo monofásicas o trifásicas. Además, podrán ser del tipo multinivel. La invención también puede ser aplicable en otros campos de generación de energía, como la generación de energía mediante células electroquímicas o la energía eólica.
Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha presentado lo siguiente. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1: muestra un esquema de un convertidor fotovoltaico genérico del estado de la técnica.
Figura 2 : muestra la relación entre la tensión aplicada por la etapa dc/ac inversora a su salida (VinV/min) , el valor de pico de la tensión de red ( Vred ) y la tensión que cae en la inductancia del convertidor (VL) .
Figura 3 : muestra una etapa dc/ac inversora de puente en H del estado de la técnica. Figura 4 : muestra la evolución de la corriente en la bobina y la tensión de salida de una etapa dc/ac monofásica de puente en H de la figura anterior, y funcionando según el método del estado del arte explicado anteriormente, para una referencia tensión de bus de 350V y una tensión de red de 230V.
Figura 5 : muestra una realización preferente de la invención propuesta.
Figura 6: muestra una segunda realización preferente de la invención propuesta. Figura 7: muestra a modo de ejemplo la evolución de la corriente en la bobina y la tensión de salida de una etapa dc/ac monofásica de puente en H con modulación PWM unipolar tras aplicar el método de control propuesto.
DESCRIPCIÓN DE UNO 0 VARIOS EJEMPLOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
Tal y como se describió anteriormente, en las figuras 1, 2, 3 y 4, se muestran ejemplos del estado de la técnica. La figura 5 muestra una realización preferente del método de control propuesto. En ella el valor de referencia de la tensión de bus (VbUs ref) se calcula a partir del error en el THD de corriente y el valor de la tensión de red, para ello:
- Se calcula el error de THD a partir de un valor de THD de referencia (THDref) y del THD de corriente medido ( THD) .
- Dicho error de THD se introduce al regulador (Reg) .
- El valor de salida del regulador (Reg) se resta al valor de pico de la tensión de red ( Vred ) obteniendo asi la tensión de bus de referencia {Vbus ref) - ' En la figura 6 se muestra una segunda realización preferente del método de control propuesto, basada en la relación existente entre el THD de corriente y el tiempo que permanece saturado el modulador. En este caso el valor de referencia de la tensión de bus (Vbu3 ref) se obtiene a partir de un regulador (Reg) que controla el tiempo de saturación del modulador por periodo de red, teniendo en cuenta el error en los tiempos de saturación y el valor de la tensión de red ( Vbus ref) , para ello: - Se calcula el error del tiempo de saturación del modulador a partir de un valor de referencia ( tsat reí/* y del tiempo de saturación medido (tsat) . - Dicho error del tiempo de saturación se introduce al regulador {Reg) . - El valor de salida del regulador (Reg) se resta al valor de pico de la tensión de red (Vred) obteniendo así la tensión de bus de referencia (V£,us ref) •
La figura 7 muestra a modo de ejemplo la evolución de la corriente I (L) en la bobina (L) y la tensión de salida (VAB) de una etapa dc/ac monofásica de puente en H con modulación PWM unipolar tras aplicar el método de control propuesto. El método de control propuesto, permite mejorar el rendimiento del convertidor gracias a la reducción de la tensión de bus y la supresión de conmutaciones. En una realización preferente de la invención, se incorpora un lazo de control de la tensión de bus que determina la amplitud de cada corriente de salida de cada etapa dc/ac.
Otra realización preferente está caracterizada por incorporar al menos un lazo de control de corriente que determina cada referencia que se introduce al modulador.

Claims

REIVINDICACIONES
1. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA formada por al menos una etapa dc/ac con sus respectivos lazos de control y su respectivo modulador, caracterizado porque comprende : calcular el valor de referencia de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac mediante un regulador para que cada etapa dc/ac trabaje en saturación durante un tiempo controlado; mantener sin conmutar durante el periodo de saturación, los transistores de cada etapa dc/ac.
2. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 1, caracterizado porque el valor de referencia de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac se obtiene mediante un regulador que controla la distorsión armónica total (THD) de la corriente de salida de cada etapa dc/ac.
3. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 1, caracterizado porque el valor de referencia de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac, se obtiene mediante un regulador que controla el tiempo de saturación de cada etapa dc/ac durante un determinado periodo de tiempo.
4. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 3, caracterizado porque el periodo de tiempo está seleccionado entre un múltiplo y un submúltiplo del periodo de la tensión de red.
5. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende determinar la amplitud de la corriente de salida de cada etapa dc/ac mediante un lazo de control de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac.
6. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 5, caracterizado porque comprende determinar la referencia que se introduce al modulador de cada etapa dc/ac mediante al menos un lazo de control de corriente de cada etapa dc/ac.
7. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se incorpora al menos una etapa dc/dc a la entrada .
8. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 7, caracterizado porque comprende determinar la amplitud de la corriente de cada etapa dc/dc mediante un lazo de control de la tensión de entrada de cada etapa dc/ac.
9. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según reivindicación 8, caracterizado porque comprende determinar la referencia que se introduce al modulador de cada etapa dc/dc mediante un lazo de control de corriente .
10. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas dc/ac son monofásicas.
11. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas dc/ac son trifásicas.
12. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las etapas dc/ac son multinivel .
13. MÉTODO DE CONTROL PARA ESTRUCTURA DE CONVERSIÓN DE CORRIENTE CONTINUA A CORRIENTE ALTERNA según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está especialmente diseñado para su uso en instalaciones fotovoltaicas .
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011107737A1 (de) * 2011-07-14 2013-01-17 Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover Verfahren zur Steuerung eines Direktumrichters, elektronische Steuerungseinrichtung dafür, Direktumrichter und Computerprogramm
CN104471816B (zh) * 2012-06-01 2019-01-15 香港大学 输入ac电压控制双向功率转换器
CN105474496A (zh) * 2013-07-09 2016-04-06 香港大学 自适应ac和/或dc电源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4482946A (en) * 1982-09-27 1984-11-13 Canadian Patents And Development Limited Hybrid inverter
EP1369985A2 (de) 2002-05-15 2003-12-10 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wechselrichter zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom oder eine Wechselspannung
US20050286281A1 (en) 2004-06-25 2005-12-29 Matthias Victor Method of converting a direct current voltage from a source of direct current voltage, more specifically from a photovoltaic couse of direct current voltage, into a alternating current voltage
WO2008015298A1 (es) 2006-07-31 2008-02-07 Ingeteam Energy, S.A. Circuito inversor monofásico para acondicionar y convertir energía eléctrica de corriente continua en energía eléctrica de corriente alterna

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021052A (en) * 1997-09-22 2000-02-01 Statpower Technologies Partnership DC/AC power converter
US7099169B2 (en) * 2003-02-21 2006-08-29 Distributed Power, Inc. DC to AC inverter with single-switch bipolar boost circuit
US20120290145A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 Madhuwanti Joshi Single-stage grid-connected solar inverter for distributed reactive power generation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4482946A (en) * 1982-09-27 1984-11-13 Canadian Patents And Development Limited Hybrid inverter
EP1369985A2 (de) 2002-05-15 2003-12-10 Frauenhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Wechselrichter zum Umwandeln einer elektrischen Gleichspannung in einen Wechselstrom oder eine Wechselspannung
US20050286281A1 (en) 2004-06-25 2005-12-29 Matthias Victor Method of converting a direct current voltage from a source of direct current voltage, more specifically from a photovoltaic couse of direct current voltage, into a alternating current voltage
WO2008015298A1 (es) 2006-07-31 2008-02-07 Ingeteam Energy, S.A. Circuito inversor monofásico para acondicionar y convertir energía eléctrica de corriente continua en energía eléctrica de corriente alterna

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Conference record of the industry applications society annual meeting. seattle, oct. 7 - 12, 1990", vol. MEETING, 1990, IEEE, NEW YORK, ISBN: 978-0-87942-5, article JOOS G ET AL.: "THREE PHASE MODEL REFERENCE ADAPTIVE PWM TECHNIQUE WITH IMPROVED FEATURES.", pages: 997 - 1004, XP010034959 *
"Power Electronics and Motion Control Conference, 2004. Conference Proceedings. IPEMC 2004. The 4th International Xi'an, China Aug. 14-16, 2004", vol. 3, 2004, ISBN: 978-7-5605-18, article NISHIDA Y ET AL.: "A NOVEL TYPE OF UTILITY-INTERACTIVE INVERTER FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEM.", pages: 1785 - 1790, XP010756089 *
"PUB-Power Electronics and Motion Control Conference, 2008. EPE-PEMC 2008. 13th, PD-2008-09-01.", 2008, ISBN: 978-1-4244-17, article NISHIDA Y ET AL.: "INTEGRATED POWER CONVERTER FOR PHOTOVOLTAIC AND FUEL CELL SYSTEMS IN HOME.", pages: 2530 - 2537 *
SAMIR KOURO ET AL.: "REDUCED SWITCHING-FREQUENCY-MODULATION ALGORITHM FOR HIGH-POWER MULTILEVEL INVERTERS.", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, vol. 54, no. 5, 1 October 2007 (2007-10-01), PISCATAWAY, NJ, USA., pages 2894 - 2901, XP011191755 *
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