ES2535059B1

ES2535059B1 - Método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga

Info

Publication number: ES2535059B1
Application number: ES201331603A
Authority: ES
Inventors: Ramón TROY FERRARONS
Original assignee: Control Techniques Iberia SA
Current assignee: Nidec Control Techniques Ltd
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: BR102014026992A2; CN204304461U; GB201403439D0; US20150115714A1; IN2014MU03397A; CN104600741A; GB2519823A; ES2535059A1; GB2519823B

Abstract

Un método y sistema para controlar un suministro de potencia eléctrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, una primera fuente de energía eléctrica genera una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energía eléctrica comprende una fuente renovable; se compara la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energía eléctrica con el umbral asociado de potencia con la carga; como resultado de dicha comparación, se determina si para suministrar potencia a la carga desde la primera fuente de energía y además se determina también si se ha de suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga desde una segunda fuente de energía eléctrica diferente; si se determina que debe utilizarse la segunda fuente de energía eléctrica para suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga, se controla una salida de la segunda fuente de energía eléctrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energía eléctrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y sistema para controlar un suministro de potencia electrica a una carga Campo

La descripcion esta relacionada con un metodo y un sistema para alimentar una carga, preferiblemente una carga de CA, en la que la potencia puede proporcionarse a la carga mediante fuentes de tension de CC y de CA. La carga de CA puede ser por ejemplo un motor de CA para una bomba de agua o un compresor.

Antecedentes

En muchas aplicaciones se utiliza una red de distribucion de CA como la principal fuente de electricidad. Los costes asociados con la obtencion de electricidad desde la red para las aplicaciones de potencia pueden ser significativos y el precio de la electricidad tipicamente aumenta cada mes. Como resultado, muchos consumidores programan el uso de sus aplicaciones de modo que coincidan con las franjas horarias en las que el coste de obtener electricidad de la red es el mmimo. Las centrales electricas que suministran electricidad usualmente mantienen una produccion constante, ya que no es deseable aumentar o reducir la produccion de electricidad. La mayoria de aplicaciones de alta potencia, por ejemplo las fabricas, no se ponen a funcionar durante la noche por razones practicas, y por lo tanto el precio que cargan las empresas de electricidad para el suministro de electricidad desde la red durante la noche es usualmente mas bajo. Debido al alto coste resultante de la electricidad durante el dia, muchas aplicaciones de alta potencia se ven forzadas a funcionar solo durante un tiempo limitado durante el dia (por ejemplo 8 horas o menos). Sin embargo, las aplicaciones de alta potencia que no necesitan funcionar durante el dia, tal como las bombas de agricultura para las que el momento no es importante, a menudo se hacen funcionar durante la noche para ahorrar costes.

La electricidad de CC producida por las distribuciones fotovoltaicas (FV) asociadas con inversores se puede vender a las empresas de energia electrica al ser "inyectada” en la red de distribucion de CA. Sin embargo, las empresas de energia electrica son a menudo reacias a comprar energia de otras fuentes o a permitir las inyecciones en la red de CA, y por lo tanto el uso de la energia fotovoltaica de esta manera tal vez no sea posible en la practica. En vez de vender energia a las empresas de energia electrica, una posible solucion teorica para los productores de electricidad de CC a partir de distribuciones de paneles fotovoltaicos es utilizar la red de CA solo como un bus temporal, y luego tratar de

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conseguir un neto de 0 V entre la corriente consumida y la corriente inyectada en la red de distribution de CA. Sin embargo las empresas de ene^a electricas a menudo no permiten este planteamiento.

Los sistemas conocidos simplemente utilizan la ene^a de la red de CA o utilizan fuentes de ene^a renovable, tal como distribuciones de paneles fotovoltaicos para “inyectar” ene^a a la red de CA, y luego cogen ene^a de la red de CA.

Existe el deseo de una manera mas eficiente y rentable de gestionar la energia tanto de las fuentes renovables como de la red.

En las reivindicaciones se expone una invention.

Segun un primer aspecto, se proporciona un metodo para controlar un suministro de potencia electrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado. El metodo comprende: utilizar una primera fuente de ene^a electrica para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energia electrica comprende una fuente renovable; comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica con el umbral de potencia asociado con la carga; como resultado de dicha comparacion, determinar si para suministrar potencia a la carga desde la primera fuente de energia y ademas determinar si se ha de suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga de una segunda fuente de energia electrica diferente; si se determina que la segunda fuente de energia electrica debe utilizar para suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga, controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energia electrica cumple con el umbral de potencia asociado a la carga.

El metodo tambien puede comprender la etapa de controlar una salida de la primera fuente de energia electrica de modo que la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica sea maxima.

La primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica puede maximizarse utilizando un seguimiento del punto de potencia maxima (MPPT, Maximum Power Point Tracking).

El metodo puede incluir ademas la etapa de controlar, cuando la etapa de comparacion indica que existe un deficit entre la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica para suministrar a la carga y el umbral de potencia asociado con

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la carga, una salida de la segunda fuente de ene^a electrica de modo que la segunda cantidad de potencia generada por la segunda fuente de energia electrica este lo mas cerca posible de dicho deficit.

La segunda fuente de energia electrica puede disponerse para suministrar potencia electrica con una tension substancialmente constante y el metodo puede comprender ademas controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energia electrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energia electrica.

El umbral de potencia asociado con la carga puede comprender una cantidad de potencia requerida por la carga con el fin de conseguir un requisito operacional, y el requisito operacional puede comprender algo de lo siguiente: funcionar a una velocidad predeterminada, funcionar con un par predeterminado, funcionar para conseguir un volumen o altura predeterminados de fluido.

El umbral de potencia asociado con la carga puede representarse por un umbral de tension de un bus o accionamiento.

El accionamiento puede comprender el bus conectado electricamente a un inversor.

El inversor o el accionamiento se pueden configurar para tener una baja tension de salida de CA, por ejemplo 400 VCA.

El inversor o el accionamiento se pueden configurar para tener una tension de salida de CA inferior al requerido por la carga.

La carga puede ser una carga de alta tension, por ejemplo una carga con una tension de funcionamiento de 1.000 VCA.

La segunda fuente de energia electrica se puede disponer para tener una salida a unos primeros medios de conversion de tension antes de que la segunda fuente de energia electrica saque potencia para el bus o el accionamiento.

El inversor o el accionamiento se pueden disponer para tener salida a unos segundos medios de conversion de tension antes de que el inversor o el accionamiento saquen potencia para la carga.

Se puede adaptar un ordenador, procesador o controlador con el fin de realizar el metodo para controlar el suministro de potencia electrica a una carga, y se puede proporcionar un

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soporte legible por ordenador que tenga instrucciones ejecutables por ordenador adaptadas para hacer que un sistema informatico realice el metodo.

Segun un segundo aspecto, se proporciona un sistema para controlar un suministro de potencia electrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado. El sistema comprende: una primera fuente de ene^a electrica dispuesta para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energia electrica comprende una fuente renovable; unos medios para comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica con el umbral de potencia asociado con la carga; unos medios para determinar, como resultado de dicha comparacion, si para suministrar potencia a la carga desde la primera fuente de energia y unos medios para determinar ademas si se ha de suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga desde una segunda fuente de energia electrica diferente; unos medios para controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica de modo que, si se determina que debe utilizarse la segunda fuente de energia electrica para suministrar una segunda cantidad de potencia a la carga, la cantidad combinada de potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energia electrica cumple con el umbral de potencia asociado con la carga.

El sistema puede comprender ademas unos primeros medios de conversion de tension, en donde la segunda fuente de energia electrica se dispone para tener salida a los primeros medios de conversion de tension antes de que de la segunda fuente de energia electrica saque potencia para el bus o el accionamiento.

El sistema puede comprender ademas unos segundos medios de conversion de tension, en donde el bus o el accionamiento se disponen para la salida a los segundos medios de conversion de tension antes de que el bus o el accionamiento saque potencia para la carga.

Los primeros medios de conversion de tension pueden ser un transformador, y los segundos medios de conversion de tension tambien pueden ser un transformador.

Listado de figuras

Ahora se describiran unas realizaciones, solo a modo de ejemplo, con respecto a las figuras adjuntas, en las que:

La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de un sistema conocido para alimentar una carga de CA.

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La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de una primera realization de un sistema mejorado para alimentar una carga de CA.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de una segunda realizacion de un sistema mejorado para alimentar multiples cargas de CA.

Description detallada

La Figura 1 muestra un ejemplo de un sistema conocido. Una distribution fotovoltaica 102 es una distribucion estandar de celulas fotovoltaicas que convierten la ene^a solar en una salida electrica. La energia electrica producida por la distribucion fotovoltaica 102 se proporciona a un convertidor CC-CC 104. El convertidor CC-CC 104 sirve para dos funciones: la primera es aumentar o disminuir la tension de CC a un nivel apropiado para la carga; la segunda es realizar el seguimiento de punto de potencia maxima (MPPT), que convencionalmente se puede conseguir mediante el muestreo de la salida de la distribucion fotovoltaica 102 y la obtencion de una potencia maxima de salida mediante la regulation de la tension de salida y de corriente desde la distribucion fotovoltaica 102. El MPPT por lo tanto tiene en cuenta las condiciones ambientales a las que esta sometida la distribucion fotovoltaica 102, y pretende hacer que la distribucion fotovoltaica 102 sea lo mas eficiente posible a la vista de estas condiciones, maximizando de ese modo la potencia de salida en consecuencia.

La tension de salida de CC del convertidor CC-CC 104 se suministra a un inversor de CC- CA 106 para convertir la tension de CC recibido en tension de CA de salida. La tension de CA de salida desde el inversor CC-CA 106 se proporciona para alimentar una carga de CA 108. El sistema de la Figura 1 es por lo tanto capaz de encauzar la energia solar utilizando la distribucion fotovoltaica 102, y utiliza esa ene^a encauzada para alimentar una carga de CA 108. Este sistema es rentable para aplicaciones de menor potencia, por ejemplo cargas de CA con una tension de funcionamiento de menos de 690 V. Una carga tipica de CA para el sistema de la Figura 1 tiene una tension de funcionamiento de 400 V.

En esta memoria se describe un sistema y un metodo mejorados para proporcionar potencia electrica a una carga. Ahora se describira una primera realizacion a modo de ejemplo, en relation con la Figura 2. En esta realizacion, una distribucion fotovoltaica (distribucion FV) 202 convierte la energia solar en una tension de salida de CC. La tension de salida de CC de la distribucion FV 202 se introduce en un bus de corriente continua (DC bus) 210 a traves de un filtro de CC 208.

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La tension de salida de CC desde el bus de corriente continua 210 se proporciona a un inversor 212 que convierte esta tension de entrada de CC en una tension de salida de CA. El inversor 212 comprende un software de inversor que incluye software de seguimiento de punto de potencia maxima (MPPT), con el fin de maximizar la potencia proporcionada por la distribution fotovoltaica 202. El MPPT tiene en cuenta los efectos de las condiciones ambientales fluctuantes en la capacidad de las celulas de la distribucion FV 202 para producir potencia. Para cualquier conjunto de condiciones ambientales y de funcionamiento, habra un solo punto en el que los valores de corriente (I) y de tension (V) sean adecuados para producir la potencia maxima desde una celula. El MPPT persigue alterar los valores de I y V de la celda (o distribucion) con el fin de conseguir la potencia maxima en todo momento, o por lo menos a intervalos regulares.

Como entendera un experto en la tecnica, para una celula o distribucion fotovoltaica, tal como la distribucion FV 202 de la figura 2, la maxima tension de salida se consigue cuando la corriente consumida de la distribucion FV 202 es 0 A, y por el contrario la corriente maxima se puede consumir de la distribucion FV 202 cuando la tension de salida es de 0 V. Por lo tanto, cuando la distribucion FV 202 no esta sacando su maxima tension, la tension de salida se puede aumentar al consumir menos corriente en la distribucion FV 202. Por el contrario, la tension de salida de la distribucion FV 202 se puede reducir al consumir mas corriente en la distribucion FV 202. Con el fin de que el MPPT consiga una potencia maxima de salida de la distribucion FV 202, se hace un equilibrio entre la tension de salida y la corriente consumida. En la realization de la figura 2, el MPPT de la distribucion FV 202 se monitoriza mediante la monitorizacion de la tension de salida de la distribucion FV 202. Dado que la tension de salida de la distribucion FV 202 se proporciona al bus de corriente continua 210, la tension en el bus de corriente continua 210 es igual a la tension de salida de la distribucion FV 202 y por lo tanto la tension de salida de la distribucion FV 202 puede monitorizarse mediante la monitorizacion de la tension en el bus de corriente continua 210.

Cuando la distribucion FV 202 esta funcionando en su punto de potencia maxima, la tension de salida de la distribucion FV 202 es la tension del punto de potencia maxima, VMPPT. El valor de VMPPT cambia bajo diferentes condiciones ambientales. Dado que la tension de salida de la distribucion FV 202 varia dependiendo de la cantidad de corriente consumida por la distribucion FV 202, el inversor puede mantener la salida de la distribucion FV 202, y por lo tanto la tension en el bus de corriente continua 210, para que sea igual a VMPPT mediante la variation de la cantidad de corriente consumida de la distribucion FV 202. El

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MPPT en el inversor 212 por Io tanto maximiza la potencia de salida de la distribution FV 202.

En ausencia de fuentes de ene^a aparte de la distribucion FV (que se comenta aun mas a continuation), el inversor 212 puede controlar el funcionamiento de una carga, tal como una carga de CA 214, con el fin de controlar la cantidad de corriente consumida de la distribucion FV 202. La carga de CA 214 puede ser un motor, un compresor u otras cargas que requieren una tension de CA para funcionar. En el ejemplo de un motor, el inversor 212 aumenta la cantidad de corriente consumida de la distribucion FV 202 mediante el aumento de la velocidad de rotation del motor. Por el contrario, el inversor 212 disminuye la cantidad de corriente consumida de la distribucion FV 202 mediante la disminucion de la velocidad de rotacion del motor. Como se ha mencionado anteriormente, el aumento o la disminucion de la corriente consumida de la distribucion FV 202 provoca un aumento o disminucion, respectivamente, en la tension de salida de la distribucion FV 202. Por Io tanto, el MPPT en el inversor 212 puede conseguir una potencia maxima de salida de la distribucion FV 202, mediante el mantenimiento de la tension en el bus de corriente continua 210 de modo que sea igual a VMPPT mediante el control del funcionamiento de la carga de CA 214 para equilibrar la cantidad de corriente consumida con la tension de salida.

Como se ha mencionado anteriormente, en ausencia de otras fuentes de energia aparte de la distribucion FV 202, la tension en el bus de corriente continua 210 en la Figura 2 es igual a la tension de salida de la distribucion FV 202. Dado que la potencia electrica media es el cambio en el trabajo hecho en un pehodo de tiempo determinado, la potencia electrica en el bus de corriente continua 210 usualmente no puede medirse de manera fiable, y en su lugar se monitoriza y se mide una tension en el bus de corriente continua 210. Como se menciona con mayor detalle mas adelante, la tension en el bus de corriente continua 210 se puede comparar con una tension mmimo necesario o umbral de tension. Cuando la tension en el bus de corriente continua 210 es igual que la tension requerida, esto indica que la carga de CA 214 esta recibiendo suficiente potencia (o ene^a) para funcionar en un estado optimo o deseado.

El inversor 212 convierte la tension de CC en el bus de corriente continua 210 en una tension de salida de CA. La salida tension de CA se proporciona a continuacion a una carga de CA 214 a traves de unos medios de conversion. El inversor 212 puede funcionar utilizando modulation de ancho de impulso (PWM) para controlar la velocidad de conmutacion en el inversor 212, como entendera un experto en la tecnica. ^picamente, la PWM genera un ruido asociado y de alta frecuencia que no deberia llegar a la distribucion

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FV 202 por seguridad o por otras razones. En el sistema de la Figura 2, el filtro de CC 208 entre la distribution FV 202 y el bus de corriente continua 210 impide que dicho ruido llegue a la distribucion FV 202. El filtro de CC 208 es un filtro de CC convencional que bloquea eficazmente el ruido de la PWM para que no llegue a la distribucion FV 202. Para esta finalidad se puede utilizar cualquier tipo de filtro adecuado o el filtro se puede omitir.

La carga de CA 214 requiere una cierta cantidad de potencia (o ene^a) para funcionar de forma optima. En el caso de un motor, por ejemplo, el funcionamiento Optimo se puede definir como la consecution de una velocidad deseada o la velocidad mmima deseada de rotation del motor. Como alternativa, el funcionamiento optimo puede ser el que permite a la carga de CA funcionar a su mmima potencia de funcionamiento. En el caso de que la carga de CA sea una bomba de agua, la minima potencia de funcionamiento puede ser la potencia que permite a la bomba de agua bombear agua a una altura o volumen particulares.

La mmima cantidad de potencia requerida en la carga de CA 214 establece un correspondiente nivel de "tension requerida” en el bus de corriente continua 210. Cuando la carga de CA 214 esta funcionando en un estado optimo o requerido, la tension en el bus de corriente continua 210 sera mayor o igual a la tension requerida. En algunos casos, la salida de la distribucion FV 202 puede ser de tal manera que, cuando la distribucion FV 202 esta funcionando en su MPPT, la tension de salida VMPPT de la distribucion FV 202 (y por lo tanto la tension en el bus de corriente continua 210) es mayor que la tension requerida, indicando por lo tanto que la distribucion FV 202 esta produciendo mas potencia que la potencia minima que necesita la carga de CA 214 para permitir que la carga de CA 214 funcione de la manera deseada. En esta situation, la corriente consumida desde la carga de CA 214 se puede aumentar con el fin de bajar la tension en el bus de corriente continua 210 de nuevo a la minima tension requerida. En el caso de que la carga de CA 214 sea una bomba, esto puede conseguirse mediante el aumento de la velocidad de la bomba.

En el caso de que la potencia proporcionada por la distribucion FV 202, cuando funciona en su punto de potencia maxima, no sea suficiente para conseguir un funcionamiento optimo o deseado de la carga de CA 214, hay tres opciones. La primera option es no hacer funcionar la carga de CA 214, ya que la potencia de la distribucion FV 202 no es suficiente para permitir que la carga de CA 214 funcione de forma optima. La segunda opcion es hacer funcionar la carga de CA 214 en un estado inferior al optimo, que puede o no ser suficiente o aceptable para el sistema en su conjunto. La tercera opcion consiste en anadir uno o mas suministros adicionales al sistema con el fin de proporcionar potencia adicional para la carga de CA 214.

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En la practica, las condiciones ambientales, tales como una irradiancia variable, la temperatura y la hora del dia pueden conducir a que la salida de la distribution FV 202 sea insuficiente para asegurar el funcionamiento Optimo o deseado de la carga de CA 214 en todo momento. En este caso, el usuario podria seguir la option dos, como se ha establecido anteriormente, y por tanto el funcionamiento de la carga de CA 214 se puede ajustar por consiguiente de tal manera que la salida de la distribucion fotovoltaica 202 sea suficiente para hacer funcionar la carga de CA 214 en un estado sub-optimo. En el ejemplo de una bomba o un motor, este puede comprender el reducir la velocidad de rotation del motor o reducir la velocidad de la bomba.

A menudo, no es deseable hacer funcionar la carga de CA en un estado sub-optimo. Por lo tanto, el usuario prefiere seguir la opcion tres, de las anteriores, si es posible. Con el fin de conseguir un funcionamiento optimo o deseado de la carga de CA en todo momento en el que la distribucion FV 202 no es capaz de suministrar una salida suficiente, la potencia adicional se puede coger de otras fuentes. En la realization que se muestra en la Figura 2, esta potencia adicional es suministrada por una red de CA 204, que, en combination con la salida de la distribucion fotovoltaica 202, es capaz de proporcionar suficiente potencia para permitir un funcionamiento optimo o deseado de la carga de CA 214. Cuando se elige la opcion tres, se consideran los precios de la electricidad en ese momento del d^a que pueden ser o no aceptables para el usuario.

Cuando, en ausencia de otras fuentes de energia, la distribucion FV 202 que funciona a su potencia maxima no es capaz de suministrar por si misma suficiente potencia de salida para la carga de CA 214, la tension en el bus de corriente continua 210 disminuye por debajo del nivel requerido. La disminucion de tension en el bus de corriente continua 210 por debajo de la tension requerida indica al inversor 212 que se esta proporcionando insuficiente potencia a la carga de CA 214 y, por lo tanto, se debe coger mas potencia de otras fuentes de energia. En la figura 2 esta otra fuente de energia es la red de CA 204. La red de CA 204 puede suministrar al bus de corriente continua 210 la potencia adicional necesaria para permitir un funcionamiento optimo o deseado de la carga de CA 214. Un transformador de entrada 205 y un rectificador CA-CC controlado 206 conectan electricamente la red de CA 204 al bus de corriente continua 210. El rectificador CA-CC controlado 206 convierte la salida de CA de la red de CA 204 en una salida de CC. En la disposition de la Figura 2, esta salida de CC se puede introducir en el bus de corriente continua 210.

Mediante el control del limite de corriente en el rectificador CA-CC controlado 206, se proporciona una cantidad adecuada de potencia adicional para compensar la insuficiente

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salida desde la distribution FV 202 desde la red de CA 204 al bus de corriente continua 210. Esto hace que la tension en el bus de corriente continua 210 aumente hasta el nivel requerido, indicando al inversor 212 que la carga de CA 214 esta recibiendo un suministro con suficiente potencia para conseguir un funcionamiento Optimo o deseado.

La red de CA 204 saca una tension de CA que permanece bastante constante (tipicamente unos 1.000 V para algunas cargas de CA), por lo tanto el Kmite de corriente en el rectificador CA-CC controlado 206 se controla de modo que de la red de CA 204 solo coge la mmima potencia requerida. Al coger solo la mmima cantidad de potencia de la red de CA 204, solo se incurre en costes mmimos ya que la mayor parte de la potencia suministrada proviene de la distribucion FV 202.

La limitation de corriente en el rectificador CA-CC controlado 206 se puede conseguir mediante tiristores como entendera un experto en la tecnica. El Kmite de corriente se controla de la siguiente manera: la carga de CA 214 necesita una cantidad de potencia predeterminada para permitir que la carga de CA 214 funcione en un nivel optimo o requerido, que se representa por el nivel de tension requerida en el bus de corriente continua 210. El sistema de la Figura 2 pretende obtener de la distribucion FV 202 toda la potencia que necesita la carga de CA 214. Sin embargo, tal y como se describe anteriormente, en algunos momentos la distribucion FV 202 tendra que ser asistida por la red de CA 204. El inversor 212 determina la medida en que debe aumentarse el limite de corriente en el rectificador CA-CC 206 de modo que la potencia suministrada por la red de CA 204, en combination con la potencia suministrada por la distribucion FV 202, cumple con los requisitos de potencia de la carga de CA 214, y el Kmite de corriente en el rectificador CA-CC 206 se ajusta en consecuencia. Esto tiene como resultado un aumento dla tension en el bus de corriente continua 210 - desde una tension inferior hasta la tension requerida una vez que se ha aumentado el suministro de potencia desde la red de CA 214. Este cambio de tension en el bus de corriente continua 210 representa la potencia en la carga de CA 214 cambiando desde una potencia insuficiente a una potencia minima suficiente para un funcionamiento optimo o requerido.

Durante el funcionamiento del sistema de la Figura 2, la tension en el bus de corriente continua 210 puede disminuir a menos de la tension requerida incluso en presencia de fuentes de energia adicionales. Por ejemplo, la tension en el bus de corriente continua 210 inicialmente puede ser igual a la tension requerida pero, debido a las fluctuaciones en la salida de la distribucion FV 202 como resultado de una irradiancia variable, la temperatura y la hora del d^a, la tension en el bus de corriente continua 210 puede disminuir por debajo de

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la tension requerida incluso cuando la distribution FV 202 y la red de CA 204 dan salida al bus de corriente continua 210. Segun una realization, el nivel de tension en el bus de corriente continua 210 es monitorizado por lo tanto regularmente y el Kmite de corriente en el rectificador CA-CC 206 es modificado con regularidad para proporcionar mas o menos potencia desde la red de CA 204, segun la tension instantanea en el bus de corriente continua 210, de modo que la demanda de potencia de la carga de CA 214 puede cumplirse con el tiempo.

Por el contrario, la tension en el bus de corriente continua 210 puede aumentar en un valor mayor que la tension requerida cuando la distribucion FV 202 y la red de CA 204 se utilizan a la vez como suministros. Por ejemplo, la distribucion FV 202 puede estar funcionando en su punto de potencia maxima y trabajando junto con la red de CA de 204 para proporcionar inicialmente la minima potencia requerida para la carga de CA 214. En este momento, el Kmite de corriente en el rectificador CA-CC controlado 206 se establece en un valor que permite a la red de CA 204 proporcionar suficiente potencia de tal manera que, junto con la potencia suministrada por la distribucion FV 202, se cumplen los requisitos mmimos de potencia de la carga de CA 214. Debido a las fluctuaciones en la salida de la distribucion FV 202 como se ha mencionado anteriormente, la salida de la distribucion FV 202 puede aumentarse de tal manera que, cuando la distribucion FV 202 esta funcionando en su punto de potencia maxima junto con la red de CA 204, la carga de CA 214 recibe mas potencia que la minima potencia requerida.

En este escenario, una option es que el inversor 212 ajuste el funcionamiento de la carga de CA 214 para que consuma mas corriente de la distribucion FV 202, bajando por lo tanto la tension de salida de la distribucion FV 202 y como resultado reduciendo la tension en el bus de corriente continua 210. Esto significa que la salida de la distribucion FV 202 ya no es igual a VMPPT, y por lo tanto la distribucion FV 202 no esta funcionando en su punto de potencia maxima. Este planteamiento usualmente no es lo deseado, sin embargo, ya que es probable que para que sea rentable ha de coger tanta potencia como sea posible de la distribucion FV 202. Por lo tanto, un planteamiento mas rentable es mantener la distribucion FV 202 en su punto de su potencia maxima, y en cambio modificar el limite de corriente en el rectificador CA-CC controlado 206 con el fin de consumir menos potencia de la red de CA 204. En algunos casos, las fluctuaciones en la salida de la distribucion FV 202 pueden ser de tal manera que ya no se necesita en absoluto la potencia desde la red de CA 204 y la distribucion FV 202 por s^ sola es capaz de suministrar suficiente potencia para hacer funcionar la carga de CA 218 en un estado optimo. En este caso, el Kmite de corriente en el

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rectificador CA-CC 206 se reduciria a 0 A, de tal manera que la red de CA 204 no proporcione potencia. Al no coger potencia o la potencia minima necesaria de la red de CA 204, se ahorran costes.

El MPPT se puede realizar de manera diferente cuando la carga de CA 214 recibe el suministro de la distribution FV 202 y la red de CA 204 a la vez. Cuando la carga de CA 214 solo recibe el suministro de la distribucion FV 202, el software de MPPT en el inversor 212 maximiza la potencia de salida de la distribucion FV 202 mediante el control de la cantidad de corriente consumida por la carga de CA 214 de la distribucion FV 202 con el fin de que la distribucion FV 202 mantenga la tension de salida para que sea igual a VMPPT, como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, cuando la carga de CA 214 recibe el suministro de la distribucion FV 202 y la red de CA 204, la tension de salida de la distribucion FV 202 puede mantenerse igual a VMPPT sin alterar el funcionamiento de la carga de CA 214; asegurando de ese modo que siempre se coge la potencia maxima de la distribucion FV 202. En cambio, se puede suministrar corriente adicional a la carga de CA 214 mediante el control de la cantidad de corriente cogida de la red de CA 204 a traves del rectificador CA-CC controlado 206. Por lo tanto, se puede consumir menos corriente de la distribucion FV 202, lo que permitira, por lo tanto, que la tension de salida de la distribucion FV 202 sea igual a VMPPT, y la red de CA 204 se puede preparar para la reduction de la corriente consumida si se hace que la distribucion FV 202 proporcione mas potencia a la carga de CA 214.

Por lo tanto, la carga de CA 214 puede funcionar de forma optima en todo momento - y ser eficazmente “ciega” a las fluctuaciones en la potencia de salida de la distribucion FV 202 - mientras todav^a se usa la potencia maxima posible, y conseguir de este modo la mejor eficiencia, desde la distribucion FV 202.

Si no se desea o no es posible que la red de CA 204 proporcione mas corriente por razones de coste u otras, aun se puede consumir mas corriente de la distribucion FV 202 cuando la distribucion FV 202 y la red de CA 204 estan suministrando a la carga de CA 214, mediante al control de la cantidad de corriente consumida por la carga de CA 214, como se ha descrito anteriormente.

Segun una realization, se emplea un algoritmo para ajustar automaticamente el Kmite de corriente en el rectificador CA-CC 206 con el fin de mantener la tension en el bus de corriente continua 210 para que este tan cerca como sea posible de la tension requerida. Este tipo de algoritmo puede tener como variables algunas o todas de las que se indican a continuation: la tension real en el bus de corriente continua 210, la tension requerida en el

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bus de corriente continua 210, la tension de salida de la distribution FV 202, la potencia requerida por la carga de CA 214, el programa de costes de electricidad de la red de CA 204 y el limite de corriente y/o la tension y la potencia en el rectificador CA-CC 206. El algoritmo puede ser empleado por un software que se ejecuta en cualquier medio adecuado de procesamiento. Por ejemplo, en la disposition de la Figura 2, el software de inversor que se ejecuta en el inversor 212 puede emplear este tipo de algoritmo.

Por lo tanto, el inversor 212 equilibra el objetivo de alcanzar el MPPT para la distribucion FV 202, cumplir las demandas de potencia de la carga de CA 214, y controlar el nivel de corriente en el rectificador CA-CC 206 con el fin de mantener el coste de consumir potencia de la red de CA 204 tan bajo como sea posible.

El bus de corriente continua 210 y el inversor 212 pueden ser una unidad integral conocida como “accionamiento” ("drive”), o como alternativa pueden ser unidades independientes conectadas electricamente. Los inversores usualmente tienen un bus de corriente continua asociado, pero en algunos casos puede ser deseable un bus de corriente continua independiente, por ejemplo si se requiere un bus de corriente continua de mayor tension. Un bus de corriente continua y un inversor disenados para sacar un alto tension de CA, tal como un bus de corriente continua de alto tension y un inversor disenados para sacar 690 VCA, pueden tener un maximo tension de bus de corriente continua de 1.150 VCC. Es probable que esto sea mucho mas caro que un bus de corriente continua y un inversor de bajo tension disenados para sacar una menor tension de CA, por ejemplo 400 VCA. Ese bus de corriente continua de bajo tension y el inversor pueden tener un maximo tension de bus de corriente continua de 800 VCC por ejemplo. El coste de comprar un bus de corriente continua y el inversor asociado, tal como el bus de corriente continua 210 y el inversor 212 tipicamente aumenta con el aumento de potencia. Para una potencia dada, un accionamiento disenado para sacar 400 VCA tiene un valor de corriente mucho mayor que un accionamiento disenado para sacar 690 VCA. En esta memoria se ha reconocido que es deseable un mayor valor de corriente con el fin de permitir que la carga de CA consuma mas corriente si es necesario, para permitir que el sistema resultante tenga una mayor flexibilidad de funcionamiento. Ademas, en esta memoria se ha reconocido que no es necesario utilizar un accionamiento de muy alta potencia, que pueda sacar una tension alta y permitir que una gran cantidad de corriente sea consumida desde el mismo. En cambio, se pueden conseguir unos resultados buenos y fiables mediante la utilization de un accionamiento de potencia relativamente baja (y de este modo bajo coste), que permite que una cantidad relativamente

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grande de corriente sea consumida del mismo pero que tiene una tension de salida bajo (p. ej. 400 VCA).

Dado que la tension de salida de la red de CA 204 se establece en un valor estandar, tipicamente unos 1.000 VCA para cargas de CA de alta potencia, segun una realization, con el fin de que el sistema de la figura 2 sea capaz de utilizar un bus de corriente continua 210 o accionamiento 210, 212 de bajo coste, con una tension maxima de bus de corriente continua de 800 VCC, entre la red de CA 204 y el rectificador CA-CC controlado 206 se encuentran unos medios de conversion. En el sistema de la Figura 2, los medios de conversion son un transformador de entrada 205. El transformador de entrada 205 recibe el suministro de 1.000 VCA desde la red de CA 204 y reduce esta tension a una tension mas baja, por ejemplo 575 VCA, que el transformador de entrada 205 suministra al rectificador CA-CC controlado 206. La conversion desde una tension de CA a una tension de CC por parte del rectificador CA-CC controlado 206 resulta inthnsecamente en una tension de CC de salida ligeramente aumentada desde el rectificador CA-CC controlado, por ejemplo 660 VCC. Dado que la red de CA 204 es una fuente de tension, no es posible que la corriente de la salida del rectificador CA-CC 206 sea inyectada en el bus de corriente continua 210 a menos que la tension de salida de CC del rectificador CA-CC controlado 206 sea mayor que el nivel de tension en el bus de corriente continua 210. La distribution FV 202 es una fuente de corriente y por lo tanto siempre es capaz de proporcionar corriente al bus de corriente continua 210 independientemente de los niveles de tension. La tension maximo de funcionamiento (maximo VMPPT) de la distribucion FV 202 establece el maximo tension en el bus de corriente continua 210, que puede ser por ejemplo 630 VCC. Segun una realizacion, el transformador de entrada 205 y el rectificador CA-CC controlado 206 se eligen por lo tanto de tal manera que la tension de salida del rectificador CA-CC controlado 206 siempre es mayor que la tension maximo de funcionamiento de la distribucion FV 202 para asegurar que esa corriente de la red de CA 204 puede llegar al bus de corriente continua 210.

Como se ha mencionado anteriormente, para una potencia dada, un accionamiento (que comprende un bus de corriente continua y un inversor) disenado para sacar una tension de CA inferior tendra mayor valor de corriente. Sin embargo, la carga de CA impulsada por el accionamiento puede requerir una mayor tension de CA que la salida del accionamiento. Por ejemplo, la carga de CA 214 puede ser una carga de CA de alto tension, tal como una carga de 690 VCA-1.000 VCA con una potencia nominal de mas de 200 kW. Un ejemplo tipico de una carga de CA de alto tension es un motor que impulsa una bomba de agua en una planta

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de procesamiento de aguas residuales. Para esa carga de CA de alto tension, con el fin de utilizar un bus de corriente continua de bajo tension y un inversor ("accionamiento”) disenado para sacar una tension de CA menor que el requerido por la carga de CA 214 (por ejemplo 400 VCA), se necesitan unos medios de conversion para aumentar la tension de salida del inversor 212. Los medios de conversion pueden ser un transformador de salida 213. La tension en el bus de corriente continua 210 esta determinada por la tension de funcionamiento (VMPPT para las condiciones ambientales dadas) de la distribution FV 202, como se ha descrito anteriormente. La tension mmimo de funcionamiento de la distribucion FV 202 pueden ser 550 VCC, por ejemplo. Bajo algunas condiciones ambientales, como por ejemplo alta temperatura, la tension de salida del inversor 212, despues de convertir la tension del bus de corriente continua 210 desde una tension de CC a CA, podra ser inferior a la tension mmimo de funcionamiento de la distribucion FV 202 debido al proceso de conversion. Por ejemplo, para una tension minima de funcionamiento de la distribucion FV 202 de 550 VCC, la salida del inversor 212 solo puede ser de 340 VCA. La carga de CA 214 requiere una tension de entre 690 VCA y 1.000 VCA para funcionar, por lo tanto el transformador de salida 213 convierte la tension de salida del inversor 212 en una tension mas alto. En este ejemplo, el transformador de salida 213 convierte la tension de salida del inversor 212 de 340 VCA a 1.000 VCA.

Por lo tanto, con el fin de permitir un amplio intervalo de valores de corriente que vaya a consumir la carga de CA 214, en esta memoria se ha reconocido que es preferible y mas rentable el utilizar un accionamiento disenado para sacar una menor tension de CA, por ejemplo 400 VCA, junto con el transformador de salida 213 que usar un accionamiento disenado para sacar una mayor tension de CA, por ejemplo 690 VCA.

Las condiciones ambientales pueden hacer que la salida de potencia de la distribucion FV 202 se reduzca tanto que la salida de potencia de la distribucion FV 202 llegue a ser insuficiente para mantener una conexion con el bus de corriente continua 210, y la distribucion FV 202 por lo tanto se desconecta del bus de corriente continua 210. En este caso, la red de CA 204 puede suministrar la totalidad de la potencia requerida por la carga de CA 214 para permitir que la carga de CA 214 funcione de la manera deseada. En este caso, la tension en el bus de corriente continua 210 es igual a la tension de salida del rectificador CA-CC 206. Esta situation puede ocurrir durante la noche, por ejemplo, cuando la distribucion FV 202 es incapaz de funcionar.

El sistema de la Figura 2 tambien puede comprender un filtro sinusoidal (no se muestra) ubicado entre el inversor 212 y el transformador de salida 213. La PWM en el inversor 212

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reduce las prestaciones de un transformador convencional, tal como el transformador de salida 213, y el filtro sinusoidal, por lo tanto, puede reducir el efecto de la PWM en el transformador de salida 213. Al usar un filtro sinusoidal, se puede usar un transformador convencional, tal como el transformador de salida 213, en el sistema de la figura 2, y por lo tanto se proporciona un sistema mas simple y rentable. Como alternativa, la funcion del filtro sinusoidal puede incorporate en un transformador que podria colocarse, por lo tanto, en el sistema de la figura 2 en lugar del filtro sinusoidal y el transformador de salida 213.

El sistema de la figura 2, por lo tanto, proporciona un sistema eficiente para hacer funcionar una carga de CA de alta tension usando una combination de una distribution FV y una red de CA. El sistema se configura de tal manera que la potencia de la red de CA se utiliza solo cuando sea necesario para la carga de CA, y solo se coge la minima cantidad de potencia. Segun una realization, se obtiene mayor ahorro de costes al utilizar un bus de corriente continua e inversor (o accionamiento) disenados para sacar una tension relativamente baja (400 VCA), junto con transformadores de entrada y de salida, mientras que todav^a se proporciona un sistema fiable para alimentar a una carga de CA de alta tension. De esta manera, se evita el coste de un bus de corriente continua e inversor (o unidad de accionamiento) disenados para sacar una corriente alta y una tension alta (690 VCA). Por lo tanto, en esta memoria se ha reconocido, dado que la red de CA suministra una tension muy alta (1000 VCA) y la carga de CA requiere a la vez una tension muy alta para funcionar (690 VCA-1000 VCA) y un intervalo de valores de corriente con los que trabajar, unos medios de conversion de CA (tales como unos transformadores), junto con el bus de corriente continua y el inversor (accionamiento) disenados para sacar una baja tension de CA, proporcionan un sistema flexible y rentable para alimentar una carga de CA.

Se pueden utilizar unos medios alternativos de conversion, tales como convertidores CC/CC. Sin embargo, los convertidores CC/CC representan un aumento considerable de los costes debido en parte al aumento de los costes asociados del cableado cuando se utiliza un convertidor CC/CC, ya que se necesita un cableado mucho mas grueso. Ademas, al utilizar un convertidor CC/CC tambien se aumenta la complejidad del sistema en los transformadores y la configuration del rectificador CA-CC controlado presentado en la figura 2 y por lo tanto usualmente no se desea el uso de un convertidor CC/CC.

En la Figura 3 se muestra una segunda realizacion a modo de ejemplo y comprende un sistema 300. En el sistema 300, la distribucion FV 202 y la red de CA 204 trabajan juntas como parte de un sistema selector para hacer funcionar multiples cargas de CA 214a, 214b. Como en la primera realizacion mostrada en la figura 2, la distribucion FV 202 se conecta al

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bus de corriente continua 210 a traves de un filtro de CC 208. Un suministro de CA, tal como la red de CA 204, se conecta a traves de un transformador de entrada 205 y un rectificador CA-CC 206 al bus de corriente continua 210, como se ha descrito anteriormente. El bus de corriente continua 210 se conecta a multiples inversores 212a y 212b para convertir la salida de CC del bus de corriente continua 210 a una salida de CA de cada inversor 212a, 212b. Una vez mas, de la misma manera que la primera realization mostrada en la Figura 2, cada inversor 212a, 212b se conecta a un respectivo transformador de salida 213a, 213b para aumentar el nivel de tension de CA a un nivel requerido para la carga. La salida de los transformadores de salida 213a y 213b se conecta a una respectiva carga de CA 214a, 214b.

Una carga de CA 214a actua como principal y la otra 214b como secundaria. Si el bus de corriente continua 210 solo recibe el suministro de la distribution FV 202, el inversor 212a de la carga de CA principal 214a controla la cantidad de corriente consumida por la carga de CA principal 214a para asegurarse de que la distribucion FV 202 saca la potencia maxima de salida, como se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, el inversor 212a de la carga de CA principal 214a controla el MPPT de la distribucion FV 202. El software en el inversor 212a determina la tension en el bus de corriente continua 210 que corresponde al VMPPT de la distribucion FV 202. Una vez que se ha determinado la tension en el bus de corriente continua 210 correspondiente al VMPPT de la distribucion FV 202, esta tension se comunica al otro inversor 212b, que hace funcionar su respectiva carga de CA secundaria 214b, y las dos cargas de CA 214a y 214b funcionan de tal manera que consumen suficiente corriente de la distribucion FV 202 para este nivel de tension en el bus de corriente continua 210.

Si tanto la distribucion FV 202 como la red de CA de 204 suministran al bus de corriente continua 210, la potencia suministrada a las cargas de CA 214a y 214b pueden ser de tal manera que en todo momento se consigue el funcionamiento deseado de la carga de CA principal 214a y de la carga de CA secundaria 214b, dependiendo de las necesidades del usuario. Este funcionamiento deseado se puede conseguir mediante el aumento o disminucion de la corriente proporcionada por la red de CA 204, como se ha descrito anteriormente, que puede o no ser aceptable para el usuario teniendo en cuenta el coste de coger potencia de la red de CA 204 en ese momento.

En el sistema de la figura 3, dado que hay mas de una carga de CA, la potencia suministrada debe ser mayor con el fin de que las dos cargas de CA 214a y 214b funcionen como se desee. Debido al aumento de la demanda de potencia desde multiples cargas de CA, en algunas situaciones solo puede funcionar la carga de CA principal 214a. Este puede

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ser el caso, por ejemplo, si la distribucion FV 202 solo es capaz de suministrar suficiente potencia para permitir el funcionamiento deseado de la carga de CA principal 214a. El coste de la electricidad a una hora espedfica del d^a o Ios requisitos del sistema pueden significar que se hace una eleccion para no suministrar potencia desde la red de CA 204 en un momento como este, y por Io tanto, solo estara operativa la carga de CA principal 214a. Como alternativa, si se desea, la red de CA 204 puede proporcionar potencia adicional para permitir el funcionamiento de la carga de CA principal 214a y la carga de CA secundaria 214b. La decision sobre si coger o no potencia de la red de CA 204 puede basarse en las necesidades del sistema, y/o en la programacion espedfica de Ios costes de la electricidad en ese momento del dia, que se puede incorporar en un algoritmo en el inversor 212a que controla el rectificador CA-CC controlado 206.

El sistema de la figura 3 puede alimentar inicialmente solo a la carga de CA principal 214a. Sin embargo, como en la primera realizacion mostrada en la Figura 2, en algunas situaciones la salida de la distribucion FV 202 puede ser tal que, una vez que se ha realizado el MPPT, la tension en el bus de corriente continua 210 es mayor que la tension minima requerido por la carga de CA secundaria 214a, indicando por Io tanto que la carga de CA secundaria 214a esta recibiendo mas potencia que la potencia minima necesaria para el funcionamiento de una manera deseada u optima. Sin embargo, la potencia recibida por la carga de CA principal 214a puede ser todavia insuficiente para alimentar la carga de CA principal 214a y la carga secundaria 214b simultaneamente. El inversor 212a, por Io tanto, ajusta la salida de potencia de la distribucion FV 202 a un punto desplazado y alejado del punto MPPT, provocando de ese modo que la distribucion FV 202 saque menos potencia mediante el control de la cantidad de corriente consumida de la distribucion FV 202, de tal manera que la tension de salida de la distribucion FV 202 no sea igual a VMPPT. Por Io tanto, en esta situacion, la distribucion FV 202 tiene la capacidad de proporcionar mas potencia que la requerida por la carga principal de CA 214a, pero el inversor 212a ajusta el MPPT para asegurarse de que no se supera la tension requerida del bus de corriente continua 210.

La distribucion FV 202 pueden ser capaz de proporcionar mucha mas potencia que la requerida por la carga de CA principal 214a. Por ejemplo, la distribucion FV 202 puede ser capaz de proporcionar el 130% de la potencia requerida. Esto proporciona el sistema de la figura 3 con la opcion de hacer funcionar solo la carga de CA principal 214a en un estado optimo (al 100% de Ios requisitos de potencia de la carga de CA principal 214a) mediante el ajuste de la salida de la distribucion FV 202 de tal manera que solo un 100% de la potencia

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requerida por la carga de CA principal 214a llega a la carga de CA principal 214a, o hacer funcionar la carga de CA principal 214a y la carga de CA secundaria 214b, aunque en un estado potencialmente sub-optimo. Por ejemplo, cuando la distribution FV 202 es capaz de proporcionar el 130% de la potencia requerida por la carga de CA principal 214a, el inversor puede permitir que la distribucion FV 202 trabaje a su potencia maxima y proporcionar el 130% de la potencia para la carga de CA principal 214a. Dado que la carga de CA principal 214a no necesita tanta potencia, el software en el inversor principal 212a dispara el funcionamiento del inversor secundario 212b y la carga de CA secundaria 214b y una parte de la salida de potencia de la distribucion FV 202 se proporciona a la carga de CA secundaria 214b. Esto permite que tanto la carga de CA principal 214a como la carga de CA secundaria 214b funcionen simultaneamente. Por ejemplo, tanto la carga de CA principal 214a como la carga de CA secundaria 214b podrian funcionar al 65% de su potencia optima o deseada. La potencia optima o deseada requerida para hacer funcionar tanto la carga de CA principal 214a como la carga de CA secundaria 214b podria ser la misma, o como alternativa, la carga principal y secundaria 214a, 214b pueden tener diferentes requisitos de potencia optima o deseada.

El funcionamiento de dos cargas de CA a potencia reducida puede ser deseable en algunos casos dependiendo de las necesidades del sistema. Tanto la carga de CA principal 214a como la carga de CA secundaria 214b se pueden hacer funcionar como alternativa en un estado optimo, mediante la complementation de la salida de potencia de la distribucion FV 202 con la potencia suministrada por la red de CA 204 de la manera descrita anteriormente en relation con la figura 2. Esto puede ser deseable o no, dependiendo de las necesidades del sistema y de los costes de la electricidad en ese momento.

Aunque solo se han descrito dos cargas de CA en el sistema de la figura 3, puede haber presente cualquier numero de cargas de CA. Por ejemplo, puede haber presentes cuatro cargas de CA que comprenden una carga de CA principal y tres cargas de CA secundarias.

Se pueden utilizar multiples rectificadores, tal como el rectificador CA-CC controlado 206, si la potencia de entrada desde la red de CA 204, que se requiere para asegurar un funcionamiento optimo o deseado de multiples cargas de CA es mayor de lo que soporta un unico rectificador. Ademas, se pueden utilizar multiples rectificadores para asegurar que cada carga de CA es independiente de cualquier otra carga de CA.

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Ademas, puede haber presentes varios buses de corriente continua, proporcionando de ese modo a la carga de CA su propia combination de inversor y bus de corriente continua ("accionamiento").

Se puede utilizar cualquier suministro de CA, junto con una distribution FV, y el suministro de CA no se limita a la red de CA.

Otra fuente de energia renovable se puede utilizar en lugar o ademas de una distribucion

fv.

Segun una realization, pueden controlarse mas de dos suministros de potencia con el fin de suministrar potencia a una carga final.

La demanda de potencia en la carga puede cambiar con el tiempo y/o la capacidad de una o mas de las fuentes de ene^a pueden cambiar con el tiempo, por ejemplo debido a cambios en los factores ambientales. Los principios del metodo mejorado descrito en esta memoria se pueden aplicar para controlar el funcionamiento de los suministros de potencia - incluso controlar si cada uno de ellos, y cuando, debe ser utilizado para el suministro de potencia y, cuando se utiliza, en que medida - para asegurar que las demandas de potencia de la carga se cumplen de una manera rentable, eficaz y fiable.

El metodo y el sistema mejorados descritos en esta memoria, por lo tanto, permiten el funcionamiento requerido por una o mas cargas de CA. Las cargas de CA, segun una realizacion, reciben el suministro exclusivamente de una distribucion FV cuando sea posible, pero en el caso de que la potencia suministrada por la distribucion FV no sea suficiente, el sistema solo coge la minima potencia necesaria para asegura un funcionamiento optimo o requerido de las cargas de CA desde el suministro de CA. Por consiguiente, el sistema descrito proporciona un significativo ahorro de costes mediante el uso de energias renovables generadas por un usuario final como fuente primaria y solo busca ene^a del suministro de CA cuando el suministro de energia renovable no es suficiente. Ademas, solo se coge la minima ene^a requerida del suministro de CA, proporcionando de ese modo un ahorro de costes y para el medio ambiente.

El termino “funcionamiento optimo” se ha utilizado para describir un funcionamiento de una carga de CA que desea un operario del sistema en un momento determinado. Sin embargo, este termino no debe interpretarse como una limitation y en su lugar puede utilizarse otro termino. Por ejemplo, el “funcionamiento optimo” de la carga de CA puede ser cuando la carga de CA trabaja con la maxima eficiencia, en terminos de, por ejemplo, los costes

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financieros o en el consumo de ene^a. En el ejemplo en el que la carga de CA es un motor, el “funcionamiento optimo” puede ser el motor que trabaja a una velocidad maxima de rotacion o en un nivel de potencia mas eficiente. En el ejemplo en el que la carga de CA es una bomba, el “funcionamiento optimo” puede ser que la bomba bombee agua a una altura o volumen requeridos en un determinado tiempo. Como alternativa, el “funcionamiento optimo” puede ser el funcionamiento de la carga de CA que sea aceptable para el operario, teniendo en cuenta los costes de la electricidad y las necesidades del sistema.

El termino “distribution FV” se ha utilizado en esta memoria para describir una o mas celulas fotovoltaicas. En su lugar se puede utilizar cualquier otro termino adecuado, tal como “cadena FV” o “panel solar”.

El suministro de potencia a una carga desde dos o mas fuentes, tal como se describe en esta memoria, se puede monitorizar y controlar mediante unos medios adecuados, tales como un controlador industrial, un procesador tal como un microprocesador, o un ordenador. Un ordenador, tal como un ordenador de uso general, puede configurarse o adaptarse para realizar los metodos descritos. En una realization el ordenador comprende un procesador, una memoria y una pantalla. ^picamente, estos estan conectados a una estructura de bus central, la pantalla esta conectada a traves de un adaptador de pantalla. El ordenador tambien puede comprender uno o mas dispositivos de entrada (tal como un raton y/o un teclado) y/o un adaptador de comunicaciones para conectar el ordenador con otros ordenadores o redes. Estos tipicamente tambien se conectan a la estructura de bus central, el dispositivo de entrada se conecta a traves de un adaptador de dispositivo de entrada.

En funcionamiento, el procesador puede ejecutar instrucciones ejecutables por ordenador que contiene en la memoria, y el resultado del procesamiento se muestra a un usuario en la pantalla. Los aportes del usuario para controlar el funcionamiento del ordenador se pueden recibir a traves de los dispositivos de entrada.

Se puede proporcionar un soporte legible un ordenador (por ejemplo, un disco o senal portadora) que tiene instrucciones ejecutables por ordenador adaptadas para hacer que un ordenador realice los metodos descritos.

Se han descrito unas realizaciones a modo de ejemplo solamente. Se apreciara que se pueden hacer variaciones de las realizaciones descritas. Por ejemplo, la carga de CA puede ser cualquier carga que requiere una tension de CA para funcionar. El filtro de CC 208 puede ser de cualquier filtro que consiga el efecto deseado de bloquear el ruido del PWM para que no llegue a la distribucion FV 202. El filtro sinusoidal descrito puede ser cualquier

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filtro que reduzca el efecto de la PWM en el transformador de salida 213. Como alternativa, el transformador de salida 213 puede incluir la funcionalidad de dicho filtro, de tal manera que puedan conseguirse los mismos beneficios de reducir el efecto de la PWM en el transformador de salida 213 sin incluir un filtro independiente en el sistema.

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un metodo para controlar un suministro de potencia electrica a una carga de corriente alterna (CA), en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, el metodo comprende:

utilizar una primera fuente de ene^a electrica para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energia electrica comprende una fuente renovable;

comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica con el umbral de potencia asociado con la carga;

como resultado de dicha comparacion, determinar si la cantidad de potencia suministrada por la primera fuente de energia electrica a la carga es suficiente y, en caso contrario, determinar una segunda cantidad de potencia a suministrar a la misma carga desde una segunda fuente de energia electrica diferente; la segunda fuente de energia electrica se dispone para tener salida a unos primeros medios de conversion de tension antes de que la segunda fuente de energia electrica proporcione potencia al accionamiento;

donde , la primera fuente de energia electrica y la segunda fuente de energia electrica se disponen para sacar potencia para una entrada comun en el accionamiento, el cual esta configurado para proporcionar una tension de CA inferior al requerido por la carga, y el accionamiento se dispone para tener salida a los segundos medios de conversion de tension antes de que el accionamiento saque potencia para la carga; y

si se suministra la segunda cantidad de potencia a la carga desde la segunda fuente de energia electrica, controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energia electrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga.
2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde la primera fuente de energia electrica comprende una o mas celulas fotovoltaicas (FV).
3. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 que comprende ademas la etapa de controlar una salida de la primera fuente de energia electrica de modo que la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica sea maxima.

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4. El metodo de acuerdo a la reivindicacion 3, en donde la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica se maximiza utilizando seguimiento de punto de potencia maxima (MPPT).
5. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, que incluye ademas la etapa de controlar, cuando la etapa de comparacion de la reivindicacion 1 indica que existe un deficit entre la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de energia electrica para suministrar a la carga y el umbral de potencia asociado con la carga, una salida de la segunda fuente de energia electrica de modo que la segunda cantidad de potencia generada por la segunda fuente de energia electrica este lo mas cerca posible de dicho deficit.
6. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde la segunda fuente de energia electrica se dispone para suministrar potencia electrica con una tension substancialmente constante y en donde el metodo comprende controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energia electrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energia electrica.
7. El metodo de la reivindicacion 6, en donde la etapa de controlar el nivel de corriente de la segunda fuente de energia electrica se realiza mediante un rectificador controlado.
8. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde el umbral de potencia asociado con la carga comprende una cantidad de potencia requerida por la carga con el fin de conseguir un requisito operacional.
9. El metodo de la reivindicacion 8, en donde dicho requisito operacional comprende algo de lo que se indica a continuation: funcionar a una velocidad predeterminada, funcionar con un par predeterminado o funcionar para conseguir una determinada altura o volumen de fluido.
10. El metodo de la reivindicacion 9, en donde funcionar a una velocidad predeterminada, par predeterminado o altura o volumen predeterminados de fluido comprende funcionar a una velocidad maxima, par maximo o altura o volumen maximos de fluido, respectivamente.
11. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde la segunda fuente de energia electrica es una red de corriente alterna (CA).

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12. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde el accionamiento comprende un bus y un inversor conectado electricamente al bus.
13. El metodo de la reivindicacion 12, en donde el umbral de potencia asociado con la carga se representa mediante un umbral de tension del bus o del accionamiento.
14. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde la carga es una carga de alta tension.
15. El metodo de la reivindicacion 16, en donde la carga de alta tension tiene una tension de funcionamiento de 1.000 VCA.
16. El metodo de la reivindicacion 12, en donde el inversor esta dispuesto a la salida del segundo medio de conversion de tension antes de que el inversor saque potencia para la carga.
17. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde los primeros medios de conversion de tension comprenden un transformador.
18. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en donde los segundos medios de conversion de tension comprenden un transformador.
19. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, que comprende repetir periodicamente las etapas de la reivindicacion 1.
20. Un metodo de funcionamiento de una carga que comprende controlar el suministro de potencia electrica a dicha carga tal como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
21. Un ordenador, procesador o controlador adaptados para realizar el metodo de cualquier reivindicacion precedente.
22. Un soporte legible por ordenador que tiene unas instrucciones ejecutables en ordenador adaptadas para hacer que un sistema informatico realice el metodo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.
23. Un sistema para controlar un suministro de potencia electrica a una carga, en donde dicha carga tiene un umbral de potencia asociado, el sistema comprende:

una primera fuente de energia electrica dispuesta para generar una primera cantidad de potencia para suministrar a la carga, en donde dicha primera fuente de energia electrica comprende una fuente renovable;

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unos medios para comparar la primera cantidad de potencia generada por la primera fuente de ene^a electrica con el umbral asociado de potencia con la carga;

unos medios para determinar, como resultado de dicha comparacion, si la cantidad de potencia suministrada por la primera fuente de energia electrica a la carga es suficiente y, en caso contrario, unos medios para determinar ademas una segunda cantidad de potencia a suministrar a la misma carga desde una segunda fuente de energia electrica diferente;

unos primeros medios de conversion de tension, la segunda fuente de energia electrica se dispone para tener salida a los primeros medios de conversion de tension antes de que la segunda fuente de energia electrica proporcione potencia al accionamiento; donde la primera fuente de energia electrica y la segunda fuente de energia electrica se disponen para sacar potencia para una entrada comun en el accionamiento, el cual esta configurado para proporcionar una tension de CA inferior al requerido por la carga;

unos segundo medios de conversion de tension, el accionamiento se dispone para tener salida a los segundos medios de conversion de tension antes de que el accionamiento saque potencia para la carga; y

unos medios para controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica de modo que la cantidad combinada de la potencia suministrada a la carga desde la primera y la segunda fuente de energia electrica cumple con el umbral de potencia asociada a la carga, en caso de suministrar la segunda cantidad de potencia a la carga desde la segunda fuente de energia electrica.
24. El sistema de la reivindicacion 23, en donde la primera fuente de energia electrica comprende una o mas celulas fotovoltaicas (FV).
25. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 o 24, en donde la segunda fuente de energia electrica comprende una red de corriente alterna (CA).
26. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, en donde la segunda fuente de energia electrica se dispone para suministrar potencia electrica con una tension substancialmente constante y en donde los medios para controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica se disponen para controlar un nivel de corriente para la segunda fuente de energia electrica con el fin de controlar la segunda cantidad de potencia suministrada a la carga por la segunda fuente de energia electrica.

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27. El sistema de la reivindicacion 26, en donde los medios para controlar una salida de la segunda fuente de energia electrica comprenden un rectificador.
28. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, en donde el accionamiento comprende un bus y un inversor conectado electricamente al bus.
29. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 28, en donde la carga es una carga de alta tension.
30. El sistema de la reivindicacion 29, en donde la carga tiene una tension de funcionamiento de 1.000 VCA.
31. El sistema de la reivindicacion 28, en donde el inversor esta dispuesto para tener salida a los segundos medios de conversion de tension antes de que el inversor saque potencia para la carga.
32. El metodo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 23 a 31, en donde los primeros medios de conversion de tension comprenden un transformador.
33. El metodo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 23 a 32, en donde los segundos medios de conversion de tension comprenden un transformador.
34. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 33, que comprende ademas un primer filtro, en donde la primera fuente de energia electrica se dispone para tener salida al primer filtro.
35. El metodo de la reivindicacion 34, que comprende ademas un segundo filtro, en donde el inversor se dispone para tener salida al segundo filtro antes de su salida a los segundos medios de conversion de tension, o en donde el accionamiento se dispone para tener salida al segundo filtro antes de su salida a los segundos medios de conversion de tension.
36. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 35, en donde la carga es un motor de CA o una bomba de CA.