ES2593577T3

ES2593577T3 - Sistema para combinar la energía de corriente continua desde múltiples entradas

Info

Publication number: ES2593577T3
Application number: ES12836740.6T
Authority: ES
Inventors: Peter R. RUSSO; Jason Schripsema
Original assignee: Solarbos Inc
Current assignee: Solarbos Inc
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-12-09
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2015501625A; WO2013049501A3; US20140226242A1; WO2013049501A2; EP2742589A2; EP2742589B1; EP2742589A4

Abstract

Un sistema (10) para combinar la energía de corriente continua producida por una pluralidad de elementos fotovoltaicos (PV1-PV4), que comprende: un armario (20); un primer conjunto de terminales (24) para recibir un conductor de una primera polaridad de cada uno de los elementos fotovoltaicos, en el que el primer conjunto de terminales se dispone en el armario; un segundo conjunto de terminales (30) para recibir un conductor de una segunda polaridad de cada uno de los elementos fotovoltaicos, en el que la segunda polaridad es opuesta a la primera polaridad, y el segundo conjunto de terminales se dispone en el armario, y en el que el segundo conjunto de terminales comprende: una barra de distribución (40) en comunicación eléctrica con cada uno de los conductores de una segunda polaridad de los elementos fotovoltaicos, de manera que la corriente continua de los elementos fotovoltaicos se combine para formar una única corriente en la barra de distribución, en el que la barra de distribución comprende: un cuerpo conductor central (42); una pluralidad de dedos alargados (44) que se proyectan hacia fuera del cuerpo conductor central; una pluralidad de elementos de protección de sobrecorriente (31), cada uno conectado a uno de los conductores de una segunda polaridad de uno de los elementos fotovoltaicos y uno de los dedos de la barra de distribución, en el que los elementos de protección de sobrecorriente son operativos para interrumpir el circuito entre la barra de distribución y el elemento fotovoltaico de producción de energía respectivo en el caso de que la corriente del elemento fotovoltaico exceda un umbral, y en el que los dedos de la barra de distribución se alargan para separar el cuerpo conductor central de la barra de distribución lejos de los elementos de protección de sobrecorriente cuando los dedos de la barra de distribución se conectan con los elementos de protección de sobrecorriente; y un sensor (64) operativo para detectar variaciones en la corriente que fluye a través de uno de los dedos de la barra de distribución; un detector (162) para detectar un ruido indicativo de un mal funcionamiento en uno de los elementos fotovoltaicos; un controlador (50) conectado con el sensor y el detector, en el que el controlador está operativo para declarar un mal funcionamiento en respuesta a una señal del sensor indicativa de un mal funcionamiento, y una señal del detector indicativa de un mal funcionamiento.

Description

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Como se ha analizado anteriormente, puede ser deseable desconectar automáticamente la salida de la caja de conexiones 20 en respuesta a una característica de la salida de uno o más de los circuitos fuente. Por consiguiente, puede colocarse un contactor 115 en el circuito entre el conjunto de terminales positivos 30 y la argolla de salida 5 positiva. El contactor 115 comprende uno o más conmutadores normalmente abiertos, de manera que la salida la salida de la caja de conexiones 20 está normalmente apagada. Un contactor ejemplar es un contactor de la serie GX14 EPIC vendido por GIGAVAC, una empresa en Carpinteria, California. Una fuente de alimentación 120 proporciona energía el contactor que puede alimentar el contactor para cerrar el uno o más conmutadores normalmente abiertos, de manera que la corriente pueda fluir desde la caja de conexiones 20 a la red, de manera 10 que la electricidad de los circuitos fuente pueda usarse. Si la energía para el contactor 115 procedente de la fuente de alimentación 120 se interrumpe, el contactor abre el circuito para impedir el flujo de electricidad de los circuitos fuente. El sistema 10 puede incluir un conmutador para interrumpir la energía de la fuente de alimentación al contactor. El conmutador interruptor puede incluir un actuador de accionamiento manual, y la fuente de alimentación puede estar a distancia de la caja de conexiones, de manera que el circuito entre el combinador y el inversor pueda

15 controlarse a distancia.

La corriente de la caja de conexiones puede apagarse si se detecta un ruido indicativo de arco en la línea, y si la corriente de uno o más de los circuitos fuente está fuera de un intervalo aceptable. A modo de ejemplo, si la corriente de uno de los circuitos fuente está por debajo de un umbral, entonces la corriente reducida puede ser 20 indicativa de un fallo en el circuito fuente. De forma similar, la variación en la corriente de un circuito fuente que excede un intervalo predeterminado dentro de un tiempo predeterminado puede ser indicativa de un arco en el circuito fuente. Adicionalmente, la detección de ruido en la línea que sea mayor que el ruido ambiente, o un ruido que tenga una característica particular, puede ser indicativo de la formación de arco en el circuito fuente. En respuesta al cambio en la corriente detectada, combinado con la detección de un ruido característico de la formación

25 de arco, el circuito de la caja de conexiones 20 puede interrumpirse automáticamente.

En una realización, el circuito de la caja de conexiones 20 puede interrumpirse automáticamente por un relé 110 que controla la energía de la fuente de alimentación 120 a un contactor 115. El relé 110 puede controlarse automáticamente mediante una diversidad de circuitos de control. En el presente caso, el relé 110 se controla por el 30 conjunto de control 50. Específicamente, el conjunto de control 50 puede controlar el relé en respuesta a la corriente detectada por uno o más de los sensores en el conjunto de sensores y el ruido detectado por el conjunto de detección de ruido. Más específicamente, el conjunto de control 50 puede configurarse de manera que el relé se conmute a un estado abierto en respuesta al conjunto de control que determina que la señal del transformador de corriente indica un mal funcionamiento, y la señal del conjunto de control de corriente indica un mal funcionamiento. 35 Por ejemplo, en una aplicación en la que la caja de conexiones 20 recibe energía de una pluralidad de paneles solares, cada dedo del bus 40 está conectado a diferentes paneles o formaciones. Por lo tanto, la corriente detectada por cada sensor de efecto Hall puede diferir de la corriente detectada por los demás sensores de efecto Hall. Sin embargo, la corriente detectada por cada sensor es generalmente estable en el tiempo en condiciones operativas normales. Por el contrario, si hay un problema en uno de los circuitos fuente, tal como un fallo de arco, la 40 corriente puede variar significativamente más que en las condiciones operativas normales. Por consiguiente, el conjunto de control de corriente puede configurarse de manera que, en respuesta a la detección de una corriente variable en uno de los dedos del bus en combinación con el sistema de detección de ruido 160, que detecta un ruido indicativo de un arco, el conjunto de control controla el relé para abrir el circuito, interrumpiendo de esta manera la energía de la caja de conexiones a la red. Más específicamente, la conmutación del relé a una condición abierta

45 abre el circuito de la fuente de alimentación 120 al contactor 115, cortando de este modo el flujo de electricidad de la caja de conexiones a la red. En un ejemplo, si la corriente varía más de una cantidad predeterminada o porcentaje en un tiempo predeterminado, y durante ese tiempo el transformador de corriente detecta un ruido que es una cantidad predeterminada o porcentaje por encima del ruido ambiental, el conjunto de control envía una señal al relé 110 para abrir el circuito.

En la descripción anterior, el relé 110 está operativo para abrir o cerrar el circuito de la caja de conexiones a la red. Debe apreciarse que cualquier de una diversidad de conmutadores electromecánicos controlables automáticamente puede controlarse para abrir el circuito del combinador 20 a la red para interrumpir el flujo de electricidad de los circuitos fuente a la red. Adicionalmente, el relé puede ser un relé normalmente cerrado que recibe una señal del

55 conjunto de detección de corriente para abrir en respuesta a un fallo, o un relé puede ser un relé normalmente abierto que recibe una señal del conjunto de detección de corriente para cerrar siempre que el conjunto de detección de corriente no detecte un fallo. Una vez que el conjunto de detección de corriente detecta un fallo, la señal al relé cesa y el relé abre el circuito.

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Adicionalmente, en la realización anterior, el circuito de salida se controla por un relé y un contactor que trabajan en combinación. En ciertas aplicaciones, puede ser deseable incorporar la funcionalidad de control en un componente de conmutación automática individual que se controla basándose en la retroalimentación de los sensores de corriente y el conjunto de detección de ruido. Además, aunque el circuito se describe con un único elemento de 5 conmutación (es decir, el contactor 115) que controla la salida de todos los circuitos fuente simultáneamente, puede ser deseable controlar cada circuito fuente por separado, de manera que un circuito fuente particular pueda interrumpirse sin apagar todo el sistema 20. Específicamente, la corriente a través de cada dedo puede conectarse a través de un elemento de conmutación separado, tal como un contactor, que se controla directa o indirectamente basándose en la corriente detectada para la corriente que fluye a través del dedo particular. Por ejemplo, cada dedo

10 puede conectarse a un relé separado, que a su vez, se conecta a un contactor separado. Si el conjunto de control detecta un fallo basándose en la corriente detectada para el dedo, el conjunto de control controla el relé asociado con el dedo, que a su vez abre la fuente de alimentación al contactor para el dedo, abriendo de esta manera el circuito del dedo. Sin embargo, ya que cada dedo tiene un contactor y un relé separados, el flujo de electricidad de los dedos resultantes no se interrumpe cuando el circuito de uno de los dedos se abre.

15 En la realización en la que se usa un contactor común para abrir el circuito de la caja de conexiones a la red, un fallo detectado en uno de los circuitos fuente corta el flujo de electricidad de la caja de conexiones para todos los circuitos fuente, incluyendo los circuitos fuente que están funcionando correctamente. Por lo tanto, cuando la energía de la caja de conexiones se interrumpe, normalmente no es evidente qué circuito fuente activó el corte. Sin embargo, es

20 deseable determinar qué circuito fuente activó el corte de manera que el circuito fuente pueda analizarse para determinar la fuente potencial del problema. A menos que el circuito fuente particular pueda identificarse, el operador puede necesitar analizar el equipo de todos los circuitos fuente, lo que aumenta significativamente el trabajo requerido para identificar el problema.

25 Como se ha descrito previamente, el circuito puede incluir un registrador de datos que registra los datos relacionados con la señal detectada para cada sensor en el conjunto de sensores. El usuario puede analizar los datos registrados por el registrador de datos para cada sensor con el fin de determinar qué sensor causó el corte. Adicionalmente, el circuito puede configurarse de manera que el registrador de datos registre los datos recibidos del conjunto de detección de corriente identificando qué sensor activó el corte.

30 Como se ha descrito anteriormente, el sistema se controla por un controlador que corta automáticamente el flujo de electricidad de la caja de conexiones a la red en respuesta a la detección de una corriente indicativa de un problema en uno de los circuitos fuente (es decir, indicativa de un fallo) y la detección de un ruido indicativo de un problema en uno de los circuitos fuente. En la descripción anterior, el conjunto de control 50 se describe incorporando las

35 funciones de control para controlar el relé 110. Sin embargo, debe entenderse que puede proporcionarse un circuito de control separado del conjunto de control de corriente para controlar el relé. El control separado estará en comunicación con el conjunto de control de corriente para recibir señales correspondientes a la corriente detectada para cada dedo o señal indicativa de un fallo en la corriente detectada de uno de los sensores. Adicionalmente, el control separado estará en comunicación con el conjunto de detección de ruido para recibir una señal

40 correspondiente a la corriente detectada del conjunto de detección de ruido o una señal indicativa de un fallo detectado por el conjunto de detección de ruido. Después, el circuito de control separado controlará el relé 110 en respuesta a la señal o señales recibidas del conjunto de detección de corriente y el conjunto de detección de ruido.

Además de un elemento de conmutación controlable automáticamente, puede ser deseable incorporar un

45 conmutador controlable manualmente para cotar la salida de la caja de conexiones 120. Por ejemplo, el sistema 110 puede incluir un conmutador de accionamiento manual 105 en serie con el relé 110 y la fuente de alimentación 120. El conmutador 105 se cierra durante los procedimientos de funcionamiento normales. Sin embargo, si el operador desea desconectar la salida de la caja de conexiones, el operador puede manipular manualmente el conmutador para mover el conmutador a la posición abierta. En la posición abierta, el conmutador abre el circuito desde la fuente

50 de alimentación 120 al contactor, de manera que el contactor cambie a una condición abierta, abriendo el circuito de la caja de conexiones a la red.

Se reconocerá por los expertos en la técnica que pueden hacerse cambios o modificaciones en las realizaciones que se han descrito anteriormente sin apartarse de los amplios conceptos inventivos de la invención. Por lo tanto, debe

55 entenderse que esta invención no se limita a las realizaciones particulares descritas en el presente documento, sino que pretende incluir todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de la invención como se expone en las reivindicaciones.

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Claims

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