ES2327264T3 - Dispositivo de circuito electrico y procedimiento, en particular para generadores fotovoltaicos. - Google Patents

Abstract

Oscilador fotovoltaico (3) para su utilización en una instalación fotovoltaica (1) con entrada de tensión continua (bornes (4; 5)) para su conexión a un generador solar (2) y con una salida de tensión alterna (borne (7; 8)) para la alimentación de una red de distribución de corriente (6), así como un convertidor CC/CA (12) con elementos de conmutación de semiconductores (15) y un circuito intermedio (11), de manera que paralelamente con el generador (2), está conectado, como mínimo, un elemento conmutador en cortocircuito (18), de manera que no se supera ni en los bornes (4; 5) del generador solar, ni entre los bornes de entrada (9; 10) del convertidor CC/CA (12), un valor de tensión máximo, caracterizado porque en el circuito intermedio (12), el oscilador (3) comprende un condensador amortiguador (14) que está conectado al generador (2) con intermedio de un diodo de protección (17), de manera que dicho condensador amortiguador (14) no se descargará cuando el elemento de conmutación en cortocircuito (18) es accionado, de manera que el generador (2) funciona, de acuerdo con una sincronización, en funcionamiento de cortocircuito, siendo dicho conmutador de cortocircuito (18) el conmutador de un convertidor amplificador (18, 22) del oscilador (3), que una bobina de inducción (22) está conectada entre el generador (2) y el elemento conmutador (18) para que el elemento conmutador (18) funcione con limitación de corriente.

Description

Dispositivo de circuito eléctrico y procedimiento, en particular para generadores fotovoltaicos.

La invención se refiere a un oscilador, especialmente para su utilización en una instalación fotovoltaica, con una entrada de corriente continua para un generador fotovoltaico y una salida de corriente alterna, por ejemplo, para la alimentación de una red de distribución de energía eléctrica, así como un convertido CC/CA para la protección contra sobretensiones, en especial, de una instalación fotovoltaica con un oscilador de acuerdo con la presente invención.

Las instalaciones fotovoltaicas para la generación de energía eléctrica comprenden un oscilador solar que presenta, por ejemplo, un puente de semiconductores que transforma la corriente continua, generada por un generador solar, en corriente alterna.

En los osciladores solares se aplica en el funcionamiento del puente toda la tensión del generador solar a los semiconductores individuales. En una alimentación del oscilador solar en un caso ideal sin interrupciones a lo largo de todo el día, los semiconductores pueden estar dispuestos a una tensión llamada MPP ("Maximum Power Point") (Punto de Potencia Máxima). La tensión MPP es la tensión al máximo de potencia de la línea característica del generador solar. No obstante, ocurren frecuentemente interrupciones de la alimentación por alteraciones de la red u otras causas. Para que el oscilador solar, después de una interrupción de este tipo, pueda funcionar nuevamente, debe funcionar a la tensión de vacío del generador, que entonces actúa también en los semiconductores individuales. Esta tensión de vacío puede superar la tensión MPP, según el tipo de generador, en un 25% o más. Por lo tanto, los semiconductores individuales deben ser dispuestos para esta tensión sustancialmente más elevada. La selección de semiconductores de una clase de tensión más elevada comporta, no obstante, pérdidas superiores y, por lo tanto, un rendimiento más reducido del oscilador. Si el oscilador comprende también un condensador amortiguador, éste debe ser dispuesto también a una tensión más elevada. El condensador amortiguador no solamente será más grande, sino que también será notablemente más caro.

Las prescripciones de instalación existentes frecuentemente permiten solamente determinadas tensiones máximas. Por ejemplo, en USA solamente se pueden montar instalaciones solares en las que no se supera una tensión de 600 V. Dado que no se puede excluir alteraciones funcionales en la alimentación, los generadores de las instalaciones solares se dimensionan habitualmente de manera que su tensión de funcionamiento en vacío no supere el valor límite de 600 V.

En el documento DE-A-40 41 672, que muestra un oscilador fotovoltaico con las características de la parte introductoria de la reivindicación 1, se muestra un dispositivo de protección con un dispositivo de vigilancia de las elevaciones de tensión provocadas por alteraciones, para instalaciones generadoras de energía fotovoltaica, efectuándose también su descripción, de manera que se interrumpe la corriente mediante el seccionamiento de la conducción. El dispositivo de protección comprende un circuito de corriente de cortocircuito con un conmutador accionable eléctricamente.

En otro documento JP 2004 254447 A se da a conocer un oscilador para un generador fotovoltaico. En este caso se prevé un condensador de amortiguación en el lado de la corriente continua, así como tres diodos. Los diodos están dispuestos inmediatamente por detrás del generador, de manera que en caso de cortocircuito se descarga inmediatamente el lado de corriente continua del condensador de amortiguación.

El documento JP 2004 070709 A describe un conmutador de protección con un circuito de conmutación por cortocircuito. En este caso, se utiliza una derivación para la limitación de la tensión.

También se conoce por el documento DE 37 25 476 A1 un dispositivo de circuito para la alimentación de una carga eléctrica desde una fuente de energía eléctrica con característica de potencia oscilante. El dispositivo de conmutación actúa para la alimentación de una carga eléctrica desde un generador solar. Paralelamente con el generador solar se encuentra un condensador (2). El control tiene lugar de forma tal que para tensiones por debajo de un valor mínimo predeterminado, que es necesario para el funcionamiento seguro del dispositivo de alimentación, se conecta al generador solar una carga previa, y para tensiones por encima del valor mínimo predeterminado se conecta al generador solar una entrada auxiliar de tensión del dispositivo de alimentación.

El documento JP 11 312022 A muestra y describe un oscilador que está destinado a ser utilizado para un generador fotovoltaico. El generador comprende una bobina, un elemento conmutador que cierra en cortocircuito la bobina, un diodo y detrás del diodo un condensador. Además, existe un circuito conmutador seccionador ("chopper") cuyo funcionamiento debe ser ajustado para las tensiones demasiado elevadas del generador.

Por el documento EP 1 039 621 B1 se conoce un dispositivo generador de potencia fotovoltaico para la protección de un inversor de potencia contra las sobretensiones. En este sistema se transforma la corriente continua del generador solar en corriente alterna. Dicho documento se refiere al problema de que en los inversores de potencia conocidos hasta el momento no se produce el arranque directo después de recibir la potencia generada en el dispositivo generador solar, sino solamente después de un periodo de tiempo predeterminado después de la comprobación de la salida desde el dispositivo generador solar. La razón de ello consiste en que se requiere un tiempo determinado para la autoprueba del inversor de potencia, dado que el inversor de potencia conocido hasta el momento se pone en marcha más tarde, aumenta la tensión abierta en el generador solar. Como consecuencia, los semiconductores del inversor de potencia conocido con anterioridad deben ser dispuestos para una tensión más elevada que la tensión de trabajo. Esto provoca un empeoramiento del rendimiento funcional. Por esta razón, se prevé en el documento EP 1 039 621 B1 un circuito que comprende un elemento conmutador con una resistencia media. De esta manera se quiere reducir la subida de tensión. La resistencia previa del circuito está ajustada de forma tal que la tensión del generador no supera la tensión máxima de trabajo del inversor de potencia y, por lo tanto, los semiconductores del inversor de potencia deben ser dispuestos solamente para la tensión máxima de trabajo. El circuito comprende varios transistores, de manera que la resistencia previa se encuentra en serie con uno de los transistores. De acuerdo con el documento EP 1039621 B1 se conecta prácticamente en el generador un ramal en paralelo que recibe una determinada corriente de trabajo del generador y que, de este modo, impide que se establezca en los bordes del generador la tensión de vacío. Este ramal queda inhabilitado solamente cuando se recibe una determinada corriente mínima del oscilador y, por lo tanto, se garantiza que la tensión en vacío no se alcanzará incluso sin el ramal adicional. Este procedimiento tiene, no obstante, el inconveniente de que el ramal transversal para potencias de alimentación reducidas permanece todavía activo y su potencia no es utilizada. Además, el ramal transversal debe ser adecuado al generador solar, conectado para limitar de manera eficaz la tensión. En un oscilador que debe trabajar de modo flexible con diferentes tipos de módulos y corrientes, el ramal transversal se debe adecuar siempre a la corriente máxima posible, por lo que las pérdidas son todavía más grandes. Cuando el oscilador debe volver a funcionar después de una alteración, la resistencia previa debe ser adecuada incluso a la potencia completa del generador fotovoltaico.

Por el documento DE 103 12 921 A1 se conoce una disposición de circuito para la utilización de una tensión continua generada por, como mínimo un generador solar. La disposición de circuito comprende un condensador y un circuito oscilador conectado posteriormente al condensador. Con esta disposición de circuito resulta posible la utilización de osciladores de tipo comercial con división de potencial incluso para células solares de película delgada, con un rendimiento mejorado. Con esta solución se conecta de forma previa un elemento de conmutación con respecto al condensador. El elemento de conmutación se encuentra en serie con el generador y un puente de semiconductores entre el generador y dicho puente de semiconductores. El dispositivo de circuito posibilita que al superar una primera tensión de generador definida del generador solar, el elemento conmutador se abra y al bajar de la primera tensión de generador o de una segunda tensión de generador más pequeña con respecto a la primera tensión de generador, el elemento de conmutación es conectado de manera que se aumenta el intervalo de tensión de entrada posible para el circuito del oscilador es aumentado.

En este circuito, en caso de un aumento de la tensión del circuito intermedio por encima de un determinado valor límite, el generador es separado del circuito intermedio por medio de un conmutador de potencia adicional, por lo que el circuito intermedio y el generado deben ser adecuados solamente al valor límite ajustado y se pueden utilizar semiconductores con pérdidas por conducción reducidas. Puesto que dicha separación será eliminada después de bajar de un segundo valor límite de la tensión más reducido, el oscilador permanece prácticamente sincronizado con el generador y puede ponerse en marcha nuevamente después de una alteración. Este principio soluciona el problema señalado al principio, de que los transistores individuales debían ser adaptados para una tensión sensiblemente más elevada, porque después de una alteración de la red o de una interrupción, el oscilador debe ser conectado a la tensión de vacío del generador. El circuito no soluciona, no obstante, el problema especial de que a causa de las prescripciones de instalación en algunos países se deben resistir tensiones máximas, por ejemplo, de 600 V en Estado Unidos. Mediante el circuito explicado en el generador se encuentra la tensión de vacío para todo proceso de separación.

En la presente invención se plantea, además, el objetivo de mejorar un oscilador del tipo mencionado al principio de manera económica, de forma que incluso para tensiones elevadas de vacío del generador tiene lugar una puesta en funcionamiento sin problemas después de una alteración funcional, por una parte, y por otra parte, se pueden cumplir con prescripciones de determinados países, tales como USA.

Este objetivo es solucionado por las características de la reivindicación 1 en relación con las características de la parte introductoria de la misma, o mediante las características de reivindicación de procedimiento 11. La invención consiste en un oscilador fotovoltaico para su utilización en una instalación fotovoltaica con una entrada de tensión continua para un generado fotovoltaico y una salida a la red de tensión alterna, así como un puente del oscilador a base de elementos semiconductores que tienen, como mínimo, un condensador de amortiguación, de manera que paralelamente al generador fotovoltaico está conectado, como mínimo, un elemento de conmutación para cortocircuito, que es el conmutador de un dispositivo de ajuste de valor máximo del oscilador, que puede ser controlado de forma tal que al superar un valor límite de la tensión es conmutado, de forma tal que el generador fotovoltaico es dispuesto en funcionamiento de cortocircuito y al bajar de un valor límite de tensión, el elemento de conmutación es conectado nuevamente, de manera que el generador fotovoltaico deja el funcionamiento en cortocircuito.

Además, se prevé según la invención que el oscilador esté conectado con un condensador amortiguador con intermedio de un diodo de protección del generador fotovoltaico, de manera que el condensador amortiguador en caso de selección del elemento de conmutación de cortocircuito, no se descarga. La tensión en el condensador amortiguador es objeto de medición. Si esta tensión supera un valor límite predeterminado el elemento de conmutación según la invención, o bien el conmutador de potencia son conectados. Para una tensión ligeramente más reducida, el conmutador de potencia es desconectado raramente. De manera alternativa, la medición de tensión puede ser integrada en un circuito de regulación adecuado que controla el conmutador de potencia. En el oscilador se aplica, por lo tanto, en todo momento, la tensión de trabajo, de manera que éste puede ponerse en marcha por sí mismo nuevamente después de una alteración funcional.

La invención se refiere a la utilización de un oscilador de este tipo para instalaciones fotovoltaicas.

Otras características ventajosas referentes a la disposición del oscilador están contenidas en las reivindicaciones dependientes.

La invención se relaciona con el concepto de que si en los generadores se pudiera limitar su tensión MPP, se podrían conectar en hilera un número superior de módulos sin infringir los límites críticos. De este modo, aumentaría la flexibilidad en la planificación de la instalación y se reduciría el número de hileras individuales a controlar.

La solución, de acuerdo con la invención, se caracteriza por el hecho de que la tensión, tanto en el generador fotovoltaico como también en la entrada del oscilador, se limitará a la tensión máxima de trabajo del oscilador, y la tensión de funcionamiento en vacío del generador fotovoltaico quedará separada de la entrada del oscilador y, por lo tanto, de sus conmutadores de semiconductores, de manera que el oscilador permanece sincronizado conectado con el generador solar para posibilitar una puesta en marcha simple en la mañana, así como una nueva puesta en marcha después de una alteración en el funcionamiento.

Para ello, está conectado en paralelo con el generador fotovoltaico, como mínimo, un elemento conmutador en cortocircuito que es controlable en forma tal, que al superar un valor límite de tensión es accionado de manera tal, que el generador fotovoltaico es pasado al funcionamiento en cortocircuito, y al descender del valor límite de tensión el elemento conmutador se desconecta nuevamente, de manera que el generador fotovoltaico abandona el funcionamiento en cortocircuito. De esta manera, es posible no solamente solucionar el problema de la nueva puesta en marcha, sino también cumplir las prescripciones en ciertos países, tales como USA. En lugar del regulador de dos niveles que se ha descrito, se pueden utilizar también otros reguladores, tales como reguladores P, PI o PID.

La invención consiste esencialmente en el hecho de que un conmutador conectable y desconectable mediante señales de control, en especial un conmutador de potencia, es dispuesto en paralelo con respecto al generador fotovoltaico y sincronizado y accionado de forma tal, que de este modo la tensión de entrada del oscilador se puede mantener en un rango de tensiones definido por debajo de la tensión de funcionamiento en vacío del generador.

La invención, que comporta el ahorro de un elemento constructivo adicional, o bien un elemento conmutador, comprende también que el elemento conmutador de cortocircuito está constituido por un conmutador de un ajustador elevador del oscilador. De esta manera, se absorben dos funciones de un circuito. Esto lleva a una elegante simplificación del circuito y a menores pérdidas.

De acuerdo con la invención, se introducirá una bobina de inducción entre el generador solar y el conmutador de cortocircuito. Este absorberá, por lo tanto, en el accionamiento del elemento conmutador de cortocircuito, como mínimo, una parte de la energía contenida en la capacidad. De acuerdo con la invención, se dispone de dicha bobina de inducción y se utiliza además para el funcionamiento con limitación de corriente del elemento conmutador de cortocircuito. Además, este último será desconectado para una determinada intensidad de corriente que se encuentra sustancialmente por encima de la corriente normal del generador, y será conectado nuevamente con una frecuencia de sincronización determinada, o bien después de bajar de una intensidad de corriente predeterminada menor. Si simultáneamente existe en el circuito intermedio un condensador amortiguador con diodos preconectados, se consigue la ventaja específica de que el contenido de energía de la capacidad de entrada sea transferida por el principio del ajustador amplificador en los condensadores amortiguadores del oscilador y no deberá ser transformada en calor. De este modo, se consigue una elevada tolerancia del circuito con respecto a la magnitud de la capacidad de entrada. Básicamente, es también posible una combinación de resistencia-inductancia.

Es especialmente ventajoso que el elemento de conmutación de cortocircuito esté constituido en especial por un transistor o un tiristor desconectable. De esta manera, se posibilita una desregulación rápida de la tensión de entrada del oscilador.

En caso de que el oscilador solar presente una capacidad significativa o que su capacidad de entrada quede dispuesta antes del conmutador de potencia, mediante la integración del circuito en un ajustador elevador, la capacidad disponible deberá ser descargada para todas las conexiones del conmutador de potencia. Para que la energía contenida no deba ser transformada en calor o no lo sea de modo completo por el conmutador de potencia, son posibles otras varias disposiciones de la invención.

Un desarrollo adicional de la invención consiste en que en serie con respecto al elemento de conmutación de cortocircuito se disponga una resistencia de carga. La resistencia de carga conectada en serie al elemento de conmutación transforma el contenido de energía de la capacidad en calor. De manera opcional, se puede conectar en paralelo también un elemento conmutador de cortocircuito sin resistencia de carga con uno o varios conmutadores de potencia con resistencia de carga, de manera que el elemento conmutador de cortocircuito será conectado solamente cuando una parte mayoritaria de la energía almacenada haya sido ya transformada en calor.

Otras disposiciones ventajosas de la invención, no solamente con respecto al oscilador, sino también con referencia al procedimiento, se describen en las reivindicaciones dependientes.

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Un ejemplo de realización será descrito a continuación en base a los dibujos, de manera más detallada, describiendo otras características ventajosas de la invención y ventajas de la misma.

En los dibujos:

La figura 1 muestra una representación esquemática de una instalación fotovoltaica con un generador y un oscilador, de acuerdo con la invención, que está conectado a una red de suministro eléctrico (estado de la técnica),

La figura 2 muestra una representación esquemática de una instalación fotovoltaica de un generador y un oscilador, según la invención, con un circuito intermedio y un convertidor CC/CA en forma de un circuito puente con un transformador conectado, que está conectado a su vez a una red de distribución de corriente,

La figura 3 es una representación de un primer circuito para la explicación de la solución técnica de la invención,

La figura 4 es una representación de un segundo circuito para la explicación de la solución técnica de la invención,

La figura 5 es una representación de otro circuito,

La figura 6 es una representación de la solución según la invención,

La figura 7 es una representación de la solución según la invención.

En las figuras, los elementos iguales han sido designados con cifras de referencia iguales.

En la figura 1 se ha mostrado una instalación fotovoltaica (1). Ésta comprende un generador (2) que está realizado en forma de generador fotovoltaico. Puede estar constituido por varios módulos. En ese caso, no obstante, se ha mostrado solamente uno. El generador fotovoltaico (2) está conectado con un oscilador (3) con intermedio de los bornes de conexión (4, 5). En los bornes (4, 5) está aplicada una tensión continua. El oscilador (3), que está constituido por un circuito intermedio (11) y un convertidor CC/CA (12), está conectado a una red de distribución de corriente (6), en especial una red de baja tensión. Los bornes (7, 8) actúan como salida de red de tensión alterna. Con intermedio de las conexiones (9, 10), el circuito intermedio (11) y el convertidor CC/CA (12), están unidos entre sí. El generador fotovoltaico (2) presenta una capacidad interna que se ha mostrado en forma de condensador (20). El convertidor CC/CA (12) puede estar realizado, por ejemplo, también en forma de convertidor CC/CC/CA.

La figura 2 muestra una instalación fotovoltaica (1) con un oscilador (3), según la invención. El oscilador (3) está constituido por un circuito (13) de limitación de la tensión, según la invención, que está unido a un generador fotovoltaico (2) con intermedio de las conexiones (4) y (5) y conectado antes del circuito intermedio (11). El convertidor CC/CA (12) está constituido, en este caso, a título de ejemplo, en forma de puente completo con elementos semiconductores (15) y un transformador (16), en especial un transformador 50 Hz - 60 Hz para la separación galvánica de la red (6). En principio, se pueden utilizar para el convertidor CC/CA también otras topologías apropiadas para la alimentación de la red. El circuito intermedio actúa como almacenamiento intermedio de energía eléctrica, que es convertida en corriente alterna por el funcionamiento de los elementos semiconductores (15). El circuito intermedio puede estar realizado por un condensador amortiguador. Se pueden disponer uno o varios condensadores amortiguadores.

En muchas instalaciones, el condensador amortiguador puede ser sustituido parcial o totalmente por una bobina de reactancia. La figura 2 muestra, por lo tanto, un oscilador (3) dentro de una instalación fotovoltaica (1) para su conexión al generador fotovoltaico (2) con una entrada de tensión continua (bornes (4) y (5)) y una salida de red de tensión alterna (bornes (7) y (8)) para la alimentación de una red (6) de distribución de energía.

De acuerdo con la invención, está aplicada de forma posterior al generador fotovoltaico (2) un dispositivo limitador de tensión (13), que en la realización más simple está constituido por un elemento de cortocircuito que está conectado en paralelo al generador fotovoltaico (2) y que puede ser controlado de forma tal que al superar un valor límite de la tensión es conectado de forma tal que el generador fotovoltaico (2) pasa al funcionamiento en cortocircuito y al descender del valor límite de la tensión, el elemento conmutador es desconectado nuevamente, de manera que el generador fotovoltaico (2) abandona el funcionamiento en cortocircuito.

La figura 3 muestra una variante con un condensador amortiguador (14) en el circuito intermedio (11). Este condensador amortiguador (14) es conectado con intermedio de un diodo de protección (17) al generador fotovoltaico (2). Como elemento conmutador de cortocircuito (18), actúa un transistor, preferentemente un transistor de potencia. El transistor está dispuesto entre el diodo de protección (17) y el generador fotovoltaico (2). Cuando funciona el transistor, se reduce la tensión en el generador (2). La tensión en el condensador (14) es más elevada que en los bornes del generador, de manera que el diodo (17) se bloquea. De este modo, el condensador amortiguador (14) no se descarga cuando tiene lugar el funcionamiento del transistor (18).

En la figura 4, el transistor de potencia está sustituido por un tiristor desconectable (GTO). En principio, se puede utilizar también un tiristor con un circuito de interrupción adecuado. Un tiristor o un GTO se caracterizan, por el contrario, de un IGBT por una mayor disipación de energía, manteniendo la integral de carga límite.

Tal como muestra la variante de la figura 5, en serie con el elemento conmutador de cortocircuito (18), se puede disponer una resistencia de carga (21). Mediante ésta, se puede descargar la capacidad interna (20) del generador fotovoltaico (2) al conectar el conmutador de semiconductores (18). De esta manera, la energía contenida en la capacidad (20) no se transformará en calor o no lo hará de modo completo en el conmutador de potencia (18). Como conmutador de potencia (18), es adecuado un transistor, por ejemplo, un IGBT o un tiristor desconectable.

En otra disposición específica, se puede disponer, tal como en la figura 5, en paralelo con el conmutador de potencia (18) y su resistencia de carga (21) conectada previamente, otro conmutador (19). En una primera fase, el conmutador de potencia (18) se cerrará y se pondrá en marcha el proceso de descarga del condensador (20). Si la tensión sobre el condensador (20) se reduce a una tensión pequeña, se conectará el conmutador (19). Esta forma de trabajo tiene la ventaja de que casi la totalidad de la energía contenida en la capacidad (20) e transformada en calor en la resistencia (21), sin que ésta absorba potencia en caso de cortocircuito duradero.

Si el conmutador (19) se abre nuevamente, también se debe desconectar nuevamente el elemento de conmutación (18). El conmutador de potencia (18) puede también ser desconectado inmediatamente después de la conexión del conmutador (19). Puesto que el conmutador (19) debe disipar solamente poca energía, es adecuado, de manera especifica, tal como se muestra en la figura 5, un MOSFET, en especial un MOSFET con valor óhmico bajo.

De manera alternativa, se puede conectar también entre el generador fotovoltaico (2) y el elemento de conmutación de cortocircuito (18) una bobina de inductancia (22), tal como se ha mostrado en la figura 6. La bobina de inductancia (22) está dispuesta entre el conmutador (18) y el generador (2). Al conectar el elemento conmutador (18), la bobina de inductancia (22) absorbe, como mínimo, una parte de la energía almacenada en la capacidad (20).

En algunos osciladores solares está conectado un dispositivo ajustador amplificador antes del convertidor CC/CA (12), para conseguir la adecuación de la tensión a efectos de una mejora del coeficiente del rendimiento. En este caso, se trata de una bobina de inductancia, de manera que no se aplica ninguna inductividad adicional, porque la inductancia existente puede ser utilizada para el objetivo indicado. Cuando no existe inductancia alguna, entonces se pone una de este tipo entre el generador (2) y el elemento conmutador (18).

En caso de que se utilice un circuito de ajuste amplificador, tampoco es necesario ningún elemento conmutador adicional para la reducción de la tensión de vacío, puesto que el ajustador amplificador está conectado previamente al convertidor CC/CA (12) y está conectado después del generador fotovoltaico (2). Por lo tanto, el ajustador amplificador será sintonizado, de manera correspondiente al procedimiento de la reivindicación 11, de manera que pueda funcionar el generador fotovoltaico (2) en funcionamiento de cortocircuito.

Cuando existe una bobina de inductancia (22), entonces el elemento conmutador (18) puede funcionar con limitación de corriente, tal como se puede deducir de la figura 7. Además, la corriente que pasa por el elemento conmutador (18), o bien por la bobina de inducción (22) puede ser medida, y en caso de una intensidad de corriente determinada, que se encuentre claramente por encima de la corriente normal del generador, se desconecta el elemento conmutador (18). Con una determinada frecuencia, o bien después de bajar por debajo de una intensidad de corriente menor predeterminada en la bobina de inducción (22), el elemento conmutador (18) será conectado nuevamente. La ventaja de esta solución consiste en que el contenido de energía de la capacidad de entrada (20) es transferida mediante el principio de ajuste amplificador en el condensador amortiguador (14), y no debe ser transformada en calor. De esta manera, se consigue una elevada tolerancia del circuito con respecto a la magnitud de la capacidad de entrada.

Los circuitos que se han mostrado son circuitos limitadores de tensión y de protección para los osciladores
solares.

En los circuitos se dispondrá, de manera directa, tal como se ha mostrado en las figuras 1, 2, 3, 4 y 5, o bien con intermedio de una bobina de inducción, tal como se muestran, en las figuras 6 y 7, un conmutador de potencia (18) en paralelo con el generador fotovoltaico (2).

El oscilador (3) contiene, en las variantes mostradas, como mínimo, un condensador de amortiguación (14) y un convertidor CC/CA (12), de manera que el condensador amortiguador (14) está conectado preferentemente con intermedio de un diodo de protección (17) al conmutador de semiconductores. El conmutador de potencia (18) es un conmutador de semiconductores, tal como un transistor o un tiristor, que puede ser desconectado o bloqueado.

Preferentemente, se medirá la tensión en el condensador amortiguador (14). El conmutador de potencia (18) será prácticamente conectado para tensiones medidas de valor elevado y desconectado para tensiones medidas de valor reducido.

El valor de limitación de la tensión se encuentra por debajo de la tensión que no se debe superar, preferentemente por debajo de 600 voltios, de manera que se puede cumplir con las prescripciones de USA.

Las figuras 2 a 7 muestran realizaciones, a título de ejemplo, de circuitos de protección y regulación para instalaciones solares para su incorporación en un oscilador solar. La invención puede ser realizada también mediante otros circuitos de protección y regulación, así, por ejemplo, se pueden utilizar básicamente otros elementos conmutadores de semiconductores desconectables o conmutadores mecánicos apropiados para la disposición en cortocircuito. De modo correspondiente, el circuito intermedio puede estar constituido por una bobina de reactancia en vez de un condensador amortiguador.

Lista de designaciones

(1)

instalación fotovoltaica

(2)

generador

(3)

oscilador

(4, 5)

bornes de conexión

(6)

red de distribución de corriente

(7, 8)

bornes de conexión

(9, 10)

bornes de conexión

(11)

circuito intermedio

(12)

convertidor CC/CA

(13)

circuito limitador de tensión

(14)

condensador amortiguador

(15)

elemento conmutador de semiconductores

(16)

transformador

(17)

diodo de protección

(18, 19)

elemento conmutador de cortocircuito

(20)

capacidad interna del generador fotovoltaico (2)

(21)

resistencia de carga

(22)

bobina de inducción

Claims (14)

1. Oscilador fotovoltaico (3) para su utilización en una instalación fotovoltaica (1) con entrada de tensión continua (bornes (4; 5)) para su conexión a un generador solar (2) y con una salida de tensión alterna (borne (7; 8)) para la alimentación de una red de distribución de corriente (6), así como un convertidor CC/CA (12) con elementos de conmutación de semiconductores (15) y un circuito intermedio (11), de manera que paralelamente con el generador (2), está conectado, como mínimo, un elemento conmutador en cortocircuito (18), de manera que no se supera ni en los bornes (4; 5) del generador solar, ni entre los bornes de entrada (9; 10) del convertidor CC/CA (12), un valor de tensión máximo, caracterizado porque en el circuito intermedio (12), el oscilador (3) comprende un condensador amortiguador (14) que está conectado al generador (2) con intermedio de un diodo de protección (17), de manera que dicho condensador amortiguador (14) no se descargará cuando el elemento de conmutación en cortocircuito (18) es accionado, de manera que el generador (2) funciona, de acuerdo con una sincronización, en funcionamiento de cortocircuito, siendo dicho conmutador de cortocircuito (18) el conmutador de un convertidor amplificador (18, 22) del oscilador (3), que una bobina de inducción (22) está conectada entre el generador (2) y el elemento conmutador (18) para que el elemento conmutador (18) funcione con limitación de corriente.

2. Oscilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento conmutador en cortocircuito (18) es un conmutador de semiconductores.

3. Oscilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento conmutador de cortocircuito es un transistor.

4. Oscilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento conmutador en cortocircuito (18) es un tiristor (GTO) que puede ser desconectado.

5. Oscilador según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento conmutador en cortocircuito (18) es un conmutador mecánico.

6. Oscilador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una resistencia de carga (21) está conectada en serie con el elemento conmutador (18).

7. Oscilador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el generador (2) es un generador fotovoltaico.

8. Método para la protección contra sobrevoltajes de una instalación fotovoltaica (1) con un oscilador fotovoltaico (3) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el voltaje es detectado de modo permanente en los bornes de entrada (9; 10) del convertidor CC/CA y que el elemento conmutador en un cortocircuito (18) es accionado con intermedio de un circuito de control de forma tal, que es conectado cuando los voltajes en los bornes de entrada (9; 10) son altos y éste es conectado cuando los voltajes en los bornes de entrada (9; 10) son bajos.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito de control es un comprobador de dos niveles.

10. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito de control es un controlador P.

11. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito de control es un controlador PI.

12. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el circuito de control es un controlador PID.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el valor límite que no debe ser excedido de la tensión elevada en los bornes (4; 5) o (9; 10) es de unos 600 voltios.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, para la protección contra el sobrevoltaje debido a la tensión de funcionamiento en vacío de un generador (2) después de la puesta en servicio de la instalación de producción eléctrica (1).