ES2509142T3 - Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada - Google Patents

Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada Download PDF

Info

Publication number
ES2509142T3
ES2509142T3 ES09161166.5T ES09161166T ES2509142T3 ES 2509142 T3 ES2509142 T3 ES 2509142T3 ES 09161166 T ES09161166 T ES 09161166T ES 2509142 T3 ES2509142 T3 ES 2509142T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
surge
protection device
lines
surge protection
arresters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09161166.5T
Other languages
English (en)
Other versions
ES2509142T5 (es
Inventor
Andreas Jeppe
Dr.-Ing. Henrik Wolf
Torben Westphal
Sven Bremicker
Frank Greizer
Adrian Häring
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41037731&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2509142(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Publication of ES2509142T3 publication Critical patent/ES2509142T3/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2509142T5 publication Critical patent/ES2509142T5/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • H02H7/1222Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters responsive to abnormalities in the input circuit, e.g. transients in the DC input
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/04Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/042Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage comprising means to limit the absorbed power or indicate damaged over-voltage protection device
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

Dispositivo de protección contra sobretensiones para un convertidor (5) para alimentar energía eléctrica desde una fuente de tensión continua (15) en particular en una red de corriente alterna (4), con un nivel de entrada de tensión continua (6) que presenta al menos dos líneas conductoras de corriente (22 a 24) y un filtro EMV (7) que comprende capacidades antiparásitas (13, 14) e inductancias antiparásitas (12), estando previstos descargadores de sobretensión (20, 21) para descargar sobretensiones a tierra, caracterizado por que los descargadores de sobretensión (20, 21) están conectados por detrás del filtro EMV (7), desde la fuente de tensión continua (15), a las líneas (22 a 24).

Description

15
25
35
45
55
65
E09161166
29-09-2014
DESCRIPCIÓN
Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada
La invención se refiere a un dispositivo de protección contra sobretensiones para un convertidor para alimentar energía eléctrica desde una fuente de tensión continua en particular en una red de corriente alterna, con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1. Además, se señala un descargador de sobretensión especialmente adecuado para un dispositivo de protección contra sobretensiones de este tipo. Además, trata de una aplicación preferida del dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones o del descargador de sobretensión novedoso.
Principalmente, la presente invención está relacionada con convertidores con los que se alimenta energía eléctrica desde una instalación fotovoltáica como fuente de tensión continua en una red de corriente alterna. En instalaciones fotovoltáicas es habitual agrupar módulos solares individuales para formar los denominados strings, que entonces se conectan con el convertidor a través de un cableado común. Sin embargo, la presente invención no está limitada a instalaciones fotovoltáicas como fuentes de tensión continua.
En particular, la invención está prevista para convertidores para alimentar energía eléctrica en una red de corriente alterna. Sin embargo, básicamente, el convertidor también puede servir para alimentar energía eléctrica desde la respectiva fuente de tensión continua directamente en un elemento consumidor, como, por ejemplo, una máquina eléctrica.
Sin embargo, precisamente en el caso de convertidores para alimentar energía eléctrica desde instalaciones fotovoltáicas existe un riesgo elevado de que, debido a descargas de rayos en el entorno cercano, las denominadas descargas cercanas, sobretensiones transitorias se acoplen en los cableados de los strings y se transmitan al convertidor debido a la superficie global grande de los módulos solares y debido a la longitud del cableado de los mismos hasta el respectivo convertidor. Estas sobretensiones transitorias constituyen un peligro para todos los componentes constructivos electrónicos y eléctricos del convertidor.
Estado de la técnica
Para proteger convertidores para alimentar energía eléctrica de instalaciones fotovoltáicas en redes de corriente alterna frente a sobretensiones transitorias es habitual conectar descargadores de sobretensión a todas las líneas de alimentación hacia el convertidor, y concretamente de modo que estos descargadores de sobretensión actúan tanto entre las líneas de alimentación como entre cada línea de alimentación individual y la tierra. Mediante estos descargadores de sobretensión se protege máximamente el convertidor cuando sólo están previstos directamente por delante del nivel de entrada de tensión continua del mismo.
En un dispositivo de protección contra sobretensiones con las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1, un nivel de entrada de tensión continua del convertidor presenta un filtro EMV que comprende capacidades antiparásitas e inductancias antiparásitas. Este filtro EMV sirve con medidas adicionales para la compatibilidad electromagnética de la alimentación de energía eléctrica a través del convertidor en la red de corriente alterna.
Un dispositivo de protección contra sobretensiones de este tipo es conocido por el documento DE 3442932.
Los inventores han detectado que sobretensiones transitorias producidas no se descargan tan completamente a través de descargadores de sobretensión por delante del nivel de entrada de tensión continua de un convertidor que el nivel de tensión en la entrada del nivel de entrada de tensión continua del convertidor aún cambie de forma transitoria. En el nivel de entrada de tensión continua se puede producir una excitación de oscilaciones de los circuitos oscilantes existentes debido a las capacidades antiparásitas e inductancias antiparásitas del filtro EMV debido al cambio transitorio del nivel de tensión. Estas oscilaciones pueden tener una amplitud claramente mayor que su excitación, de modo que, a pesar de la debilitación realizada de una sobretensión transitoria a través de los descargadores de sobretensión por delante del nivel de entrada de tensión continua del convertidor tras el filtro EMV, se puede producir de nuevo una sobretensión transitoria aumentada hasta una medida peligrosa.
Bajo la denominación de producto DEHNguard® son conocidos descargadores de sobretensión de la empresa DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Núremberg, Alemania, en los que están previstos dos trayectos de descarga alternativos. En un trayecto de descarga está dispuesto un varistor, en el otro está dispuesto un fusible. Un conmutador entre los dos trayectos está colocado en primer lugar en el trayecto con el varistor, aunque está pretensado por resorte en la dirección hacia el otro trayecto con el fusible. Se mantiene en esta posición de conmutación siempre que no esté fundido un elemento de fusión que está en contacto térmico con el varistor. Si el varistor se carga tanto que su calentamiento lleva a una fusión del elemento de fusión, entonces el conmutador se libera de este modo, y conmuta la corriente de descarga al fusible. En caso de que la corriente de descarga siga constante, el fusible se funde. Un arco eléctrico que se produce posiblemente a este respecto se extingue por el proprio fusible que está configurado de manera correspondiente para ello y que es resistente frente a los efectos del
15
25
35
45
55
65
E09161166
29-09-2014
arco eléctrico. El conmutador no sólo conmuta la corriente de descarga al fusible sino también desplaza hacia fuera una clavija de señal que sobresale de los descargadores de sobretensión en la que se puede detectar de manera óptica o mediante un microconmutador que la protección contra sobretensiones se ha cargado de forma irreversible y al menos requiere un remplazamiento del elemento de fusión y una revisión del fusible. Estos descargadores de sobretensión conocidos tienen una estructura complicada; requieren un fusible autoextintor especial; y son correspondientemente caros.
Habitualmente, un nivel de entrada de tensión continua de un convertidor tiene una capacidad de amortiguación de un tamaño considerable para compensar la toma de corriente sincronizada a través del convertidor de las líneas conductoras de corriente o suavizar sus efectos inversos.
Objetivo de la invención
La invención se basa en el objetivo de proporcionar una protección contra sobretensiones para un convertidor para alimentar energía eléctrica desde una fuente de tensión continua en una red de corriente alterna con la que todos los componentes constructivos electrónicos y eléctricos del convertidor se protejan de manera eficaz y económica frente a sobretensiones transitorias y sus consecuencias.
Solución
El objetivo de la invención se consigue mediante un dispositivo de protección contra sobretensiones con las características de la reivindicación independiente 1. Las reivindicaciones dependientes se refieren a formas de realización preferidas del dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones del descargador de sobretensión novedoso. A este respecto, la reivindicación 15 se refiere a un convertidor para alimentar energía eléctrica desde una instalación fotovoltáica, que comprende varios string, en una red de corriente alterna con un dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones y/o un descargador de sobretensión novedoso.
Descripción de la invención
En el dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones, los descargadores de sobretensión están conectados por detrás del filtro EMV, visto desde la fuente de tensión continua, a las líneas conductoras de corriente del convertidor, para descargar sobretensiones a tierra. Así, los descargadores de sobretensión también pueden descargar sobretensiones que se deben a excitaciones del filtro EMV como consecuencia de sobretensiones transitorias y también proteger el convertidor frente a estas sobretensiones.
A este respecto resulta suficiente conectar los descargadores de sobretensión por detrás del filtro EMV sólo entre las líneas y la tierra. Es decir, se puede prescindir de descargadores de sobretensión que son eficaces para sobretensiones entre las líneas individuales. Éste es un efecto de la capacidad de amortiguación conectada entre las líneas en el nivel de entrada de tensión continua por detrás de los descargadores de sobretensión, visto desde la fuente de tensión continua. Por regla general, la magnitud de esta capacidad de amortiguación es suficiente para amortiguar hasta una medida no peligrosa sobretensiones entre las líneas que aún no desencadenan una descarga a tierra.
Esto es válido en particular cuando en el dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones están conectados descargadores de sobretensión adicionales por delante del filtro EMV, visto desde la fuente de tensión continua, a las líneas o a líneas de alimentación de partes de la fuente de tensión continua hacia las líneas. Estas líneas de alimentación pueden ser, por ejemplo, el cableado de strings individuales de una instalación fotovoltáica. Los descargadores de sobretensión adicionales protegen de este modo también el filtro EMV y hacen que también la posibilidad de excitar el filtro EMV para formar oscilaciones esté limitada incluso cuando con su ayuda no sea posible evitar cualquier sobretensión por detrás del filtro EMV como consecuencia de sobretensiones transitorias acopladas en la línea de alimentación.
Los descargadores de sobretensión adicionales se pueden prever en cualquier lugar entre la respectiva fuente de tensión continua o sus partes y el filtro EMV del nivel de entrada de tensión continua. Sin embargo, es preferible cuando estos descargadores de sobretensión adicionales estén conectados directamente por delante del filtro EMV a las líneas o las líneas de alimentación. Es decir, es preferible cuando estos descargadores de sobretensión adicionales estén previstos espacialmente separados de la fuente de tensión continua o de sus partes en el lugar del convertidor, en particular directamente dentro de una carcasa del convertidor. Por un lado, esto tiene como consecuencia que todas las sobretensiones transitorias acopladas en las líneas de alimentación también se puedan descargar por los descargadores de sobretensión adicionales antes de que incidan sobre el filtro EMV. Por otro lado, los descargadores de sobretensión se pueden vigilar de manera central en el lugar del convertidor. Sin embargo, para la protección, por ejemplo, de módulos solares individuales, descargadores de sobretensión adicionales en proximidad de los mismos evidentemente pueden estar conectados además a las líneas de alimentación.
En el caso de los descargadores de sobretensión adicionales es preferible cuando éstos no sólo actúen a tierra sino también entre las líneas o líneas de alimentación.
15
25
35
45
55
65
E09161166
29-09-2014
Concretamente, para los descargadores de sobretensión adicionales pueden estar previstos, en particular directamente dentro de la carcasa del convertidor, lugares de enchufe cuya ocupación se consulta por interruptores de un dispositivo de vigilancia. Estos mismos interruptores se conmutan preferiblemente cuando el respectivo descargador de sobretensión se haya cargado tanto que haya experimentado un cambio irreversible sin intervención exterior. Concretamente, los descargadores de sobretensión adicionales pueden presentar respectivamente dos trayectos de descarga paralelos, estando conectado en un trayecto de descarga un varistor y estando conectado en el otro trayecto de descarga un fusible autoextintor y conmutando un conmutador de un trayecto de descarga al otro trayecto de descarga y conmutándose el interruptor asociado en el lugar de enchufe cuando el varistor se haya expuesto a una carga térmica previamente definida.
Los descargadores de sobretensión de este tipo se pueden utilizar básicamente también como los descargadores de sobretensión según la invención dispuestos por detrás del filtro EMV, visto desde la fuente de tensión continua. Los costes adicionales que resultan de este modo están reducidos debido al menor número de los descargadores de sobretensión necesarios, ya que sólo se tienen que descargar sobretensiones a tierra. Sin embargo, los costes adicionales siguen considerables también en este caso.
Según la invención, se propone por tanto un descargador de sobretensión en particular para su uso en este lugar en el que está prevista una conexión en serie a partir de un varistor y un fusible acoplado térmicamente con el varistor, detectando un dispositivo de vigilancia la tensión que baja en el fusible. Debido al acoplamiento térmico, el fusible interrumpe la corriente de descarga a través del varistor cuando existe el riesgo de que este último se vaya a sobrecalentar. A este respecto puede aparecer un arco eléctrico entre las partes del fusible que están separadas entre sí por la fusión. Este arco eléctrico se puede detectar de manera sencilla por el dispositivo de vigilancia, ya que está relacionado con una caída de tensión característica en el fusible. Siempre que el fusible aún no esté fundido, la tensión que baja en el mismo asciende a cero. Cuando el fusible está fundido e interrumpe la corriente de descarga, (ya) no existiendo un arco eléctrico, entonces la tensión que baja en el mismo se corresponde con la tensión a tierra de la línea a la que está conectado. Sólo cuando existe un arco eléctrico, la caída de tensión, a diferencia de estos valores, asciende a varias decenas de voltios de manera correspondiente a la resistencia interior del arco eléctrico.
De este modo es posible utilizar, en el descargador de sobretensión novedoso, fusibles que no sean autoextintores y, de manera correspondiente, sean mucho más económicos que fusibles autoextintores especiales. Concretamente, el dispositivo de vigilancia puede extinguir mediante un accionamiento de interruptor un arco eléctrico detectado mediante la caída de tensión característica en el fusible. En este caso se puede tratar del accionamiento de un interruptor de extinción especial que interrumpe durante un tiempo breve la tensión externa en el fusible que mantiene el arco eléctrico. Sin embargo, siempre que el descargador de sobretensión novedoso se emplee en un dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones, es preferible cuando, para la extinción del arco eléctrico, el dispositivo de vigilancia accione interruptores de todas formas existentes del convertidor de modo que la tensión externa que mantiene el arco eléctrico colapse al menos temporalmente.
El dispositivo de vigilancia puede detectar en cualquier caso cómo es el estado del fusible y puede emitir este estado hacia el exterior para señalar la necesidad de un remplazamiento del fusible.
Sin embargo, aunque se haya modificado de forma irreversible sin intervención exterior por una corriente de descarga elevada, ninguno de los descargadores de sobretensión que se utilizan preferiblemente en el dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones lleva a que el convertidor pierda su función principal. Más bien, se puede seguir operando tras la extinción de posibles arcos eléctricos para alimentar energía eléctrica desde la fuente de tensión continua, aunque su protección contra sobretensiones entonces ya sólo exista de forma limitada o posiblemente incluso ya no exista en absoluto. Sin embargo, el riesgo de que aparezcan de forma sucesiva varias sobretensiones transitorias es estadísticamente insignificante.
Es preferible en el descargador de sobretensión novedoso o en el dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones cuando el dispositivo de vigilancia presente una alimentación de energía autónoma que está protegido frente a las sobretensiones transitorias a descargar y no depende de la tensión de entrada del convertidor
o de una tensión de red de una red de corriente alterna, ya que la protección contra sobretensiones, por ejemplo, también se debe garantizar durante la noche y en caso de un fallo de red. Al menos el dispositivo de vigilancia debería ser autoabastecedor durante un tiempo prolongado, para lo que, sin embargo, es suficiente el abastecimiento desde un acumulador, condensador u otro dispositivo de almacenamiento intermedio de energía con unas dimensiones adecuadas.
Unas ventajas especialmente grandes implica el uso del dispositivo novedoso de protección contra sobretensiones y/o del descargador de sobretensión novedoso en un convertidor para alimentar energía eléctrica de una instalación fotovoltáica, que comprende varios strings, en una red de corriente alterna, ya que en este caso el riesgo de que se acoplen sobretensiones transitorias debido a descargas cercanas debido a la longitud del cableado de los strings es especialmente elevado.
Perfeccionamientos ventajosos de la invención resultan de las reivindicaciones, de la descripción y de los dibujos. Las ventajas mencionadas en la introducción de la descripción de características y de combinaciones de varias
E09161166
29-09-2014
características son sólo ejemplares y pueden surtir efecto de forma alternativa o acumulada sin que las ventajas se tengan que conseguir obligatoriamente mediante formas de realización según la invención. Características adicionales se pueden deducir de los dibujos – en particular de las geometrías representadas y de las dimensiones relativas de varios componentes constructivos entre sí así como de su disposición y unión efectiva relativas. La 5 combinación de características de diferentes formas de realización de la invención o de características de diferentes reivindicaciones también es posible a diferencia de las dependencias elegidas de las reivindicaciones y se sugiere por el presente documento. Esto se refiere también a características que se representan en dibujos independientes o que se mencionan en la descripción de los mismos. Estas características también se pueden combinar con características de diferentes reivindicaciones. Asimismo, se puede prescindir de características indicadas en las
10 reivindicaciones para formas de realización adicionales de la invención.
Breve descripción de las figuras
La invención se explica y se describe a continuación en más detalle mediante ejemplos de realización haciendo 15 referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es una representación principal del dispositivo de protección contra sobretensiones según la invención.
20 La figura 2 muestra la protección secundaria contra sobretensiones del dispositivo de protección contra sobretensiones según la figura 1 en una representación independiente.
La figura 3 es un diagrama de bloques para explicar la extinción de arco eléctrico en uno de los descargadores de sobretensión según la figura 2. 25 La figura 4 esboza una primera variante para la extinción de arco eléctrico en uno de los descargadores de sobretensión según la figura 2.
La figura 5 muestra una segunda variante para la extinción de arco eléctrico en uno de los descargadores de 30 sobretensión según la figura 2; y
La figura 6 muestra una tercera variante para la extinción de arco eléctrico en uno de los descargadores de sobretensión según la figura 2.
35 Descripción de las figuras
La figura 1 esboza una disposición de circuito para alimentar energía eléctrica de una instalación fotovoltáica 1, en este caso con dos strings 2, que está compuesta respectivamente por varios módulos solares 3, en una red de corriente alterna 4. La alimentación se realiza a través de un convertidor 5 que presenta un nivel de entrada de 40 tensión continua 6. Al nivel de entrada de tensión continua 6 pertenece un filtro EMV 7 que en cada uno de las líneas de alimentación 8 a 11 procedentes de los strings 2 presenta inductancias antiparásitas 12. Además, el filtro EMV 7 comprende capacidades antiparásitas 13 y 14 que están previstas entre las respectivamente dos líneas de alimentación 8 y 9 o 10 y 11 de un string 2 o entre las líneas de alimentación 8 a 11 y la tierra. Visto desde los módulos solares 3, es decir, desde la instalación fotovoltáica que sirve como fuente de tensión continua 15, por 45 delante del filtro EMV están previstos descargadores de sobretensión 16 y 17 que descargan sobretensiones transitorias en cada uno de las líneas de alimentación 8 a 11 con respecto a uno de las otras líneas de alimentación
o a tierra. Estos descargadores de sobretensión 16 y 17 constituyen una protección primaria contra sobretensiones 18 que, como todas las partes siguientes incluyendo el convertidor 5, está prevista en un lugar central y, preferiblemente, está alojada en una carcasa común. Visto desde la fuente de tensión continua 15, por detrás del 50 filtro EMV 7 está prevista una protección secundaria contra sobretensiones 19 que protege las partes conectadas aguas abajo del convertidor 5 frente a sobretensiones transitorias que, a pesar de la protección primaria contra sobretensiones 18 llegan hasta por detrás del filtro EMV o que incluso se vuelven a amplificar debido al filtro EMV excitado de modo que realiza oscilaciones. La protección secundaria contra sobretensiones 19 presenta descargadores de sobretensión 20 y 21 que están conectados entre las líneas de alimentación continua 8 y 10, por 55 un lado, y la tierra, por otro lado, o entre una línea conductora de corriente agrupada 22 de ambos strings 2, por un lado, y la tierra, por otro lado. Asimismo, las líneas de alimentación continuas 8 y 10 más allá del filtro EMV 7 se denominan en este caso líneas conductoras de corriente 23 y 24, ya que suministran corriente a un convertidor DC/DC 35 del nivel de entrada de tensión continua 6. Además, están previstas en el nivel de entrada de tensión continua 6 capacidades de amortiguación 25. Debido a un dimensionamiento grande habitual de las capacidades de
60 amortiguación 25 es suficiente que los descargadores de sobretensión 20 y 21 de la protección secundaria contra sobretensiones 19 sólo estén previstos a tierra y no entre las líneas 22 a 24. Además, los descargadores de sobretensión 20 y 21 tienen una estructura sencilla en comparación a diferencia de los descargadores de sobretensión 16 y 17 de la protección primaria contra sobretensiones 18 en cuyo caso se puede tratar del producto DEHNguard® de la empresa DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG, Núremberg, Alemania.
65
15
25
35
45
55
65
E09161166
29-09-2014
Una posible estructura concreta de la protección contra sobretensiones 19 está esbozada en la figura 2. Los descargadores de sobretensión 20 están previstos respectivamente entre el polo positivo de dos strings y la tierra, mientras que el descargador de sobretensión 21 está previsto entre el polo negativo de ambos strings y la tierra. Cada descargador de sobretensión 20 y 21 presenta la conexión en serie de un varistor 26 y de un fusible 27, estando previsto un acoplamiento térmico 28 que expone el respectivo fusible 27 a posibles aumentos de temperatura del varistor 26 asociado. De este modo se consigue que el fusible 27 se funda cuando existe el riesgo de que el varistor 26 asociado se dañe o cuando éste ya se ha dañado debido a una descarga de una corriente de descarga grande debido a una sobretensión transitoria elevada. Con un dispositivo de vigilancia 29 que detecta la tensión en cada fusible 27 se detecta el estado actual del respectivo descargador de sobrecorriente 20 y 21. Cuando el respectivo fusible 27 aún no está fundido, entonces no existe tensión en el mismo. Cuando está fundido, entonces existe la tensión a tierra en el mismo en la línea asociada. Sin embargo, cuando entre los polos separados por fusión del fusible está encendido un arco eléctrico, entonces el respectivo dispositivo de vigilancia 29 detecta una tensión característica en el orden de magnitud de varias decenas de voltios que se diferencia de forma significativa de las dos tensiones anteriormente mencionadas de cero o de la tensión completa a tierra en la respectiva línea. Cuando el dispositivo de vigilancia 29 detecta un arco eléctrico en el fusible 27 asociado, entonces extingue este arco eléctrico.
El diagrama de bloques según la figura 3 muestra que entre el convertidor 5 y la red 4 está previsto habitualmente un relé de red 30. Mediante una apertura del relé de red 30 y una puesta en cortocircuito de la fuente de tensión continua 1 a través del convertidor 5, la tensión que alimenta el arco eléctrico disminuye tanto que éste se extingue, también cuando el respectivo fusible 27 según la figura 2 no sea un fusible autoextintor y tampoco sea adecuado para la carga permanente con un arco eléctrico. La figura 3 muestra además una protección contra sobretensiones 31 prevista preferiblemente de forma adicional para proteger la fuente de corriente continua 1.
La figura 4 esboza un descargador de sobretensión 20 o 21 en el que está previsto un interruptor adicional 32, mediante cuya apertura se puede extinguir un arco eléctrico en el fusible. En la figura 4, igual que en las figuras que aún siguen, el dispositivo de vigilancia 29 que mide la tensión que disminuye en el fusible 27, no se representa respectivamente para ofrecer una visión más clara.
En una variante del descargador de sobretensión 20, 21 según la figura 5, ningún interruptor 32 está conectado en serie con el fusible 27 sino que un interruptor 33 está previsto en paralelo al fusible, mediante cuyo cierre durante un tiempo breve se puede cortocircuitar la tensión en el fusible que mantiene el arco eléctrico para extinguir el arco eléctrico.
Según la figura 6, este interruptor 33 está conectado en serie con un condensador de extinción 34 que limita la carga, es decir, la corriente de cortocircuito, que fluye a través del interruptor 33.
Lista de números de referencia
1 Instalación fotovoltáica 2 String 3 Módulo solar 4 Red de corriente alterna 5 Convertidor 6 Nivel de entrada de tensión continua 7 Filtro EMV 8 Línea de alimentación 9 Línea de alimentación 10 Línea de alimentación 11 Línea de alimentación 12 Inductancia antiparásita 13 Capacidad antiparásita 14 Capacidad antiparásita 15 Fuente de tensión continua 16 Descargador de sobretensión 17 Descargador de sobretensión 18 Protección primaria 19 Protección secundaria 20 Descargador de sobretensión 21 Descargador de sobretensión 22 Línea 23 Línea 24 Línea 25 Capacidad de amortiguación 26 Varistor 27 Fusible 28 Acoplamiento térmico
E09161166
29-09-2014
29
Dispositivo de vigilancia
30
Relé de red
31
Protección contra sobretensiones
5
32
Interruptor
33
Interruptor
10
34 Condensador de extinción
35
Convertidor DC/DC

Claims (15)

  1. 5
    15
    25
    35
    45
    55
    65
    E09161166
    29-09-2014
    REIVINDICACIONES
    1.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones para un convertidor (5) para alimentar energía eléctrica desde una fuente de tensión continua (15) en particular en una red de corriente alterna (4), con un nivel de entrada de tensión continua (6) que presenta al menos dos líneas conductoras de corriente (22 a 24) y un filtro EMV (7) que comprende capacidades antiparásitas (13, 14) e inductancias antiparásitas (12), estando previstos descargadores de sobretensión (20, 21) para descargar sobretensiones a tierra, caracterizado por que los descargadores de sobretensión (20, 21) están conectados por detrás del filtro EMV (7), desde la fuente de tensión continua (15), a las líneas (22 a 24).
  2. 2.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 1, caracterizado por que una capacidad de amortiguación (25) está conectada en el nivel de entrada de tensión continua (6) entre las líneas (22 a 24) por detrás de los descargadores de sobretensión (20, 21), desde la fuente de tensión continua (15), y por que los descargadores de sobretensión (20, 21) sólo están conectados entre las líneas (22 a 24) y la tierra.
  3. 3.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) están conectados por delante del filtro EMV (7), desde la fuente de tensión continua (15), a las líneas (22 a 24) o a líneas de alimentación (8 a 11) de partes de la fuente de tensión continua (15) hacia las líneas (22 a 24).
  4. 4.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 3, caracterizado por que los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) están conectados espacialmente separados de la fuente de tensión continua (15) o de sus partes en el lugar del convertidor (5) por delante del filtro EMV (7) a las líneas (22 a 24) o las líneas de alimentación (8 a 11).
  5. 5.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 4, caracterizado por que los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) están conectados dentro de una carcasa del convertidor (5) a las líneas (22 a 24) o las líneas de alimentación (8 a 11).
  6. 6.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) actúan entre cada línea (22 a 24) o cada línea de alimentación (8 a 11) y la tierra, por un lado, y entre las líneas (22 a 24) o las líneas de alimentación (8 a 11), por otro lado.
  7. 7.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado por que para los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) están previstos lugares de enchufe cuya ocupación se controla mediante interruptores de un dispositivo de vigilancia.
  8. 8.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 7, caracterizado por que los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) conmutan los interruptores cuando una sobretensión descargada haya provocado un cambio permanente del respectivo descargador de sobretensión.
  9. 9.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 8, caracterizado por que los descargadores de sobretensión adicionales (16, 17) presentan en cada caso dos trayectos de descarga paralelos, estando conectado un varistor al interior de un trayecto de descarga y estando conectado un fusible autoextintor al interior del otro trayecto de descarga, conmutando un conmutador de un trayecto de descarga a otro trayecto de descarga y conmutándose el interruptor asociado cuando el varistor se haya expuesto a una carga térmica previamente definida.
  10. 10.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que al menos uno de los descargadores de sobretensión (20, 21) presenta una conexión en serie a partir de un varistor
    (26) y un fusible (27) acoplado térmicamente con el varistor (26), detectando un dispositivo de vigilancia (29) la tensión que baja en el fusible (27).
  11. 11.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 10, caracterizado por que el dispositivo de vigilancia (29) presenta una alimentación de energía autónoma.
  12. 12.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el fusible (27) no es autoextintor.
  13. 13.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el dispositivo de vigilancia (29) extingue mediante un accionamiento de interruptor un arco eléctrico detectado mediante una caída de tensión característica en el fusible (27).
  14. 14.
    Dispositivo de protección contra sobretensiones según la reivindicación 13, caracterizado por que el dispositivo de vigilancia (29) acciona interruptores del convertidor (5) para la extinción de la tensión.
    8
    E09161166
    29-09-2014
  15. 15. Convertidor (5) para alimentar energía eléctrica desde una instalación fotovoltáica (1), que comprende varios strings (2), en una red de corriente alterna (4) con un dispositivo de protección contra sobretensiones según una de las reivindicaciones anteriores.
    9
ES09161166.5T 2009-05-26 2009-05-26 Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada Active ES2509142T5 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09161166.5A EP2276136B2 (de) 2009-05-26 2009-05-26 Überspannungsschutz für Wechselrichter mit eingangsseitigem EMV-Filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2509142T3 true ES2509142T3 (es) 2014-10-17
ES2509142T5 ES2509142T5 (es) 2018-06-04

Family

ID=41037731

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09161166.5T Active ES2509142T5 (es) 2009-05-26 2009-05-26 Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8570692B2 (es)
EP (1) EP2276136B2 (es)
JP (1) JP5517088B2 (es)
KR (1) KR101377146B1 (es)
CN (1) CN102460882B (es)
CA (1) CA2763436C (es)
ES (1) ES2509142T5 (es)
WO (1) WO2010136257A1 (es)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2276136B2 (de) * 2009-05-26 2018-04-04 SMA Solar Technology AG Überspannungsschutz für Wechselrichter mit eingangsseitigem EMV-Filter
EP2296244B1 (de) * 2009-08-06 2015-02-18 SMA Solar Technology AG Verfahren und Schaltungsanordnung zum Verbinden mindestens eines Strings einer Photovoltaikanlage mit einem Wechselrichter
DE202010016830U1 (de) * 2010-12-20 2012-03-22 Voltwerk Electronics Gmbh Sicherheitsschaltung
DE102011112474B4 (de) * 2011-09-05 2017-07-13 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Verfahren und Anordnung zum Überspannungsschutz von Wechselrichtern für photovoltaische Anlagen
US8630077B2 (en) * 2011-12-22 2014-01-14 Sunpower Corporation Circuits and methods for limiting open circuit voltage of photovoltaic strings
DE102012210166A1 (de) * 2012-06-18 2013-12-19 Robert Bosch Gmbh Batteriemanagementsystem, Kraftfahrzeug und Batteriemodul
DE102012109638A1 (de) 2012-10-10 2014-05-15 Sma Solar Technology Ag Multistring-Wechselrichter mit eingangsseitigem EMV-Filter
JP5959447B2 (ja) * 2013-02-08 2016-08-02 株式会社昭電 サージ防護装置
DE102013202926A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Unterdrückung von AC-Oberwellen an Fotovoltaik-Modulen
EP3036813B1 (en) * 2013-08-21 2022-04-27 General Electric Technology GmbH Electric protection on ac side of hvdc
DE102013221446A1 (de) * 2013-10-22 2015-04-23 Kaco New Energy Gmbh Wechselrichter-System und PV-System
DE102015215142B4 (de) * 2015-08-07 2022-06-15 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Schutzschaltungsanordnung
CN105262048A (zh) * 2015-11-05 2016-01-20 刘力源 一种离网型家庭能源系统的二次保护电路
DE102016105930A1 (de) 2016-03-31 2017-10-05 Sma Solar Technology Ag Solarmodul, Betriebsverfahren Für ein Solarmodul und Photovoltaikanlage
MX2019000921A (es) 2016-07-22 2019-11-21 Lutron Tech Co Llc Panel de iluminacion modular.
EP3322063B1 (en) * 2016-11-15 2022-04-13 MARICI Holdings The Netherlands B.V. A multi-channel inverter for a photovoltaic apparatus
EP3605813A1 (de) * 2018-07-30 2020-02-05 Fronius International GmbH Wechselrichter mit zwischenkreisschutz
DE102019133954B4 (de) * 2019-12-11 2021-08-05 Hanon Systems Anordnung zur Filterung von Störungen
CN117878860A (zh) * 2021-04-09 2024-04-12 华为数字能源技术有限公司 一种防雷装置和光伏发电系统

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3442932A1 (de) * 1984-11-24 1986-06-05 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Verfahren zum schutz von ladegeraeten, schaltschraenken oder verbrauchern in photovoltaischen energieversorgungsanlagen gegen direkten blitzschlag oder dergleichen
ATE175059T1 (de) * 1994-04-21 1999-01-15 Felten & Guilleaume Ag Oester Schaltung zum erkennen und anzeigen einer unterbrechung einer leitung
US5825598A (en) * 1997-02-11 1998-10-20 Square D Company Arcing fault detection system installed in a panelboard
US6034611A (en) * 1997-02-04 2000-03-07 Square D Company Electrical isolation device
US5790360A (en) * 1996-07-30 1998-08-04 A.C. Data Systems Of Idaho, Inc. Power surge supression system with multi-level status annunciation circuitry
JP2001186664A (ja) * 1999-12-24 2001-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 系統連系インバータ装置
US6486570B1 (en) * 2000-07-18 2002-11-26 Environmental Potentials, Inc. Waveform correction filters
US6947266B1 (en) 2002-02-21 2005-09-20 Billingsley Richard J Power protection device
US7417841B2 (en) * 2003-12-04 2008-08-26 Surge Suppression, Inc. Apparatus and method for fusing voltage surge and transient anomalies in a surge suppression device
DE102004003306A1 (de) 2004-01-21 2005-09-01 Siemens Ag Netzfilterdrossel sowie Stromversorgung mit Überspannungsschutz
JP4773701B2 (ja) * 2004-10-08 2011-09-14 音羽電機工業株式会社 避雷器
US20070097584A1 (en) * 2005-03-03 2007-05-03 David Ducharme High current surge panel with diagnostics
ES2327264T3 (es) * 2006-10-21 2009-10-27 Sma Solar Technology Ag Dispositivo de circuito electrico y procedimiento, en particular para generadores fotovoltaicos.
US20080111517A1 (en) * 2006-11-15 2008-05-15 Pfeifer John E Charge Controller for DC-DC Power Conversion
US7483252B2 (en) * 2006-12-05 2009-01-27 Ferraz Shawmut S.A. Circuit protection device
DE102007007921B4 (de) * 2007-02-14 2018-06-07 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Umrichter und Verfahren zum Betrieb
US9172296B2 (en) * 2007-05-23 2015-10-27 Advanced Energy Industries, Inc. Common mode filter system and method for a solar power inverter
US7629708B1 (en) * 2007-10-19 2009-12-08 Sprint Communications Company L.P. Redundant power system having a photovoltaic array
US8174853B2 (en) * 2007-10-30 2012-05-08 Johnson Controls Technology Company Variable speed drive
US7944156B2 (en) * 2008-03-13 2011-05-17 Energy Conservation Technologies, Inc. Electronic ballast for high intensity discharge lamps
EP2276136B2 (de) * 2009-05-26 2018-04-04 SMA Solar Technology AG Überspannungsschutz für Wechselrichter mit eingangsseitigem EMV-Filter
EP2362513B1 (de) * 2010-02-18 2012-06-06 SMA Solar Technology AG Blitzschutz für Wechselrichter
FR2958788B1 (fr) * 2010-04-09 2015-01-30 Abb France Varistance comprenant une electrode avec une partie en saillie formant pole et parafoudre comprenant une telle varistance
CN102934311A (zh) * 2010-06-01 2013-02-13 Abb技术有限公司 Ac和dc系统间在变压器中性点包括滤波器的接口装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2763436C (en) 2014-12-23
KR101377146B1 (ko) 2014-03-24
CN102460882A (zh) 2012-05-16
EP2276136B1 (de) 2014-07-30
KR20120014596A (ko) 2012-02-17
US20120140363A1 (en) 2012-06-07
EP2276136B2 (de) 2018-04-04
AU2010252190A1 (en) 2011-12-15
US8570692B2 (en) 2013-10-29
JP5517088B2 (ja) 2014-06-11
ES2509142T5 (es) 2018-06-04
CA2763436A1 (en) 2010-12-02
CN102460882B (zh) 2014-08-27
JP2012528556A (ja) 2012-11-12
WO2010136257A1 (de) 2010-12-02
EP2276136A1 (de) 2011-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2509142T3 (es) Protección contra sobretensiones para convertidores con filtro EMV de entrada
ES2340079T3 (es) Disposicion de seccionadores de carga.
ES2401777T3 (es) Seccionador para la interrupción galvánica de corriente continua
ES2589703T3 (es) Interruptor de circuito de exceso de tensión redundante con un disco rotativo y con un conjunto electrónico añadido destinado a prolongar una vida útil de un componente de exceso de tensión
CN103515933B (zh) 电路保护器
ES2825724T3 (es) Relé de potencia para un vehículo
ES2699918T3 (es) Dispositivos de protección contra sobrevoltaje que incluye un miembro varistor y un miembro fusible conductor eléctrico
ES2812876T3 (es) Procedimiento para la descarga de un acumulador de energía eléctrica
CN105009397B (zh) 具有短路功能用于保护系统和人员的过电压保护装置
ES2763393T3 (es) Dispositivo de protección contra sobretensiones encapsulado, resistente a la corriente de rayo y limitador de la corriente de seguimiento, con al menos un descargador de chispa
ES2268602T3 (es) Equipos de proteccion contra las sobretensiones debidas a los rayos.
ES2387257T3 (es) Protección contra el rayo para onduladores
ES2959820T3 (es) Sistema modular de protección pirotécnica de circuitos
ES2916474T3 (es) Protección contra sobretensiones con vía de chispas y circuito de disparo
ES2383046T3 (es) Dispositivo de protección contra las sobretensiones con capacidad de desconexión mejorada
ES2367936A1 (es) Aparato limitador de corriente de pico.
ES2535524T3 (es) Equipo de protección frente a sobretensiones
CN101764004B (zh) 一种熔断器
KR101425269B1 (ko) Led조명기기용 서지보호기
ES2449477T3 (es) Conmutador de protección de corriente de fallo
CN207910454U (zh) 一种高稳定性多极多层间隙型电涌保护器
ES2656366T3 (es) Dispositivo de suministro energético de emergencia y método para suministrar energía de emergencia
ES2360463T3 (es) Dispositivo de separación para un semiconductor de tensión y procedimiento de funcionamiento del mismo, módulo de potencia y montaje del sistema.
CN108063432A (zh) 一种高稳定性多极多层间隙型电涌保护器
ES2197434T5 (es) Dispositivo de protección contra las sobretensiones con elementos de descarga en paralelo, comprendiendo cada uno una inductancia