ES2621728T3 - Dispositivo de control para sistema híbrido de generación eléctrica - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de control de la potencia eléctrica para un sistema híbrido de generación eléctrica que comprende: una unidad de medición (210) de la potencia eléctrica que está configurado para medir la potencia eléctrica de salida del sistema de generación eléctrica; y un controlador (220) que está configurado para controlar las operaciones de un primer generador (115) de potencia eléctrica y de un segundo generador (117) de potencia eléctrica del sistema de generación eléctrica basándose en un modo de control preestablecido y la potencia eléctrica de salida medida, caracterizado por que el controlador (220) está configurado para controlar una tensión de salida del primer generador (115) de potencia eléctrica para cambiarse mediante una primera tensión de compensación que corresponde a una salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica durante un primer período de tiempo cuando la salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica se controla para conmutarse desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO, en el que la primera tensión de compensación es una tensión para compensar que la tensión de salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica cambia gradualmente a cero cuando se conmuta desde el estado CONECTADO al estado DESCONECTADO, en el que el controlador (220) está configurado para controlar una tensión de salida del primer generador (115) de potencia eléctrica para cambiarse mediante una segunda tensión de compensación que corresponde a una salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica durante un segundo período de tiempo cuando la salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica se controla para conmutarse desde el estado DESCONECTADO el estado CONECTADO, en el que la segunda tensión de compensación es una tensión para compensar que la tensión de salida del segundo generador (117) de potencia eléctrica se incrementa gradualmente cuando se conmuta desde el estado DESCONECTADO al estado CONECTADO, y en el que una tasa de variación de la respuesta de un cambio de salida mediante el control del primer generador (115) de potencia eléctrica está configurado para que sea más rápida que una tasa de variación de la respuesta de un cambio de salida por el control del segundo generador (117) de potencia eléctrica.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo de control para sistema hnbrido de generacion electrica Antecedentes de la divulgacion
1. Campo de la divulgacion
La presente divulgacion se refiere a un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema hnbrido de generacion electrica, y particularmente a un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema hnbrido de generacion electrica capaz de mejorar la calidad de la generacion electrica producida en un sistema hnbrido de generacion electrica que incluye al menos dos tipos de generadores de potencia electrica.
2. Antecedentes de la divulgacion
En los ultimos anos, el consumo de energfa electrica se mantiene creciente en todo el mundo. Sin embargo, un incremento en las instalaciones de generacion de energfa electrica esta haciendose diffcil debido a la limitacion sobre la construccion de grandes centrales de generacion electrica termica y centrales nucleares, provocada por problemas en la obtencion de terrenos, problemas medioambientales, suministro de recursos y demanda y similares. Ademas, la sofisticacion de la industria global conduce al incremento en las demandas sobre la calidad de la generacion electrica. En consecuencia, son crecientes los requisitos para el desarrollo de varios tipos de fuentes de energfa, teniendo en cuenta la gestion y control de la demanda.
Sensible a esta tendencia, se esta desarrollando un sistema hnbrido de generacion electrica que usa energfa renovable, tal como energfa eolica, energfa solar, energfa de celulas de combustible y similares. El sistema hnbrido de generacion electrica diversifica las fuentes de suministro de energfa electrica para suministro de energfa electrica y permite la seleccion de las fuentes de suministro de energfa electrica de acuerdo con las condiciones del sistema electrico de potencia, de modo que se mejora la eficiencia de la energfa, la transmision inversa de la potencia electrica y la fiabilidad. Dicho sistema hnbrido de generacion electrica esta surgiendo como una siguiente generacion de tecnologfa inteligente (abreviada como IT) de generacion electrica.
La FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema hnbrido de generacion electrica general.
Como se ilustra en la FIG. 1, un sistema hnbrido 10 de generacion electrica general puede conectarse a una red principal 20. El sistema hnbrido 10 de generacion electrica puede distribuir la potencia electrica de tal manera que seleccione y ajuste la potencia electrica suministrada desde al menos dos fuentes de suministro de energfa renovable de acuerdo con un cambio en la cantidad de potencia electrica requerida por una carga electrica (abreviada como carga de aqrn en adelante) 30.
El sistema hnbrido 10 de generacion electrica general puede mantener la potencia electrica suministrada a la carga 30 mediante la distribucion apropiadamente de la potencia electrica suministrada desde la red principal 20 y al menos dos tipos de energfa renovable suministrada.
Con mas detalle, la potencia electrica suministrada desde la red principal 20 puede proporcionarse a la carga 30 a traves de un transformador por medio de un punto de conexion comun con el sistema hnbrido de generacion electrica 10.
El sistema hnbrido 10 de generacion electrica general puede incluir generadores de energfa renovable, por ejemplo un generador de energfa solar (generador fotovoltaico, abreviado como PV de aqrn en adelante) y un generador de energfa de celula de combustible (abreviado como FC de aqrn en adelante), que se enlazan entre sf mediante un enlace de corriente continua (CC), de modo que suministre potencia electrica a traves de un convertidor CC/CA. Un dispositivo de control PWM de un convertidor CC/CC conectado al PV puede controlar eficientemente una salida del PV mediante una tecnologfa de seguimiento de punto de potencia electrica maxima. Tambien, un dispositivo de control PWM de un convertidor CC/CC conectado al FC puede controlar una tension del enlace en CC para controlar los cambios en las producciones de la celula de combustible en respuesta al cambio de la carga 30.
La FIG. 2 es una vista que ilustra cambios en la potencia electrica de salida del sistema hnbrido 10 de generacion electrica general.
Como se ilustra en la FIG. 2, durante un estado en el que la salida del PV es constante, puede requerirse una salida del FC en respuesta al cambio de la carga 30.
Sin embargo, como se ilustra en el grafico de la FIG. 2, a pesar de un cambio drastico en una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga, no es rapida una respuesta en la salida del generador de energfa de celula de combustible FC. En consecuencia, puede incrementarse gradualmente la cantidad total de la potencia electrica de salida (PV+FC) y a continuacion disminuir gradualmente a pesar del cambio drastico en la cantidad de potencia
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electrica requerida por la carga.
El retardo en la velocidad de respuesta de salida puede provocar un problema que implique la calidad de la generacion electrica. Especialmente, cuando tiene lugar un deslastrado de cargas o similar en el sistema de generacion electrica, la salida del FC puede mantenerse continuamente durante un tiempo predeterminado, lo que puede provocar inestabilidad y una operacion erronea del sistema hforido de generacion electrica.
El documento US2012267952 divulga un sistema para la creacion y operacion de una micro-red en CC. La micro-red en CC puede incluir generadores de potencia, dispositivos de almacenamiento de energfa y cargas acopladas a un bus de CC comun. Los dispositivos de electronica de potencia pueden acoplar los generadores de potencia, los dispositivos de almacenamiento de energfa y las cargas al bus de CC comun y estipular la transferencia de potencia. El documento US2010156186 divulga un sistema de generacion Idbrido fotovoltaico y de celula de combustible que usa convertidores dobles y un inversor simple y un metodo de control de los mismos.
Sumario de la divulgacion
Por lo tanto, un aspecto de la presente divulgacion es proporcionar un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema Idbrido de generacion electrica capaz de mejorar la calidad de la generacion electrica.
Otro aspecto de la presente divulgacion es proporcionar un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema hfbrido de generacion electrica, capaz de gestionar un cambio drastico de una potencia electrica requerida por la carga.
Otro aspecto de la presente divulgacion es proporcionar un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema Idbrido de generacion electrica, capaz de superar un problema en que la calidad de la generacion electrica disminuye debido a una velocidad de respuesta lenta de la salida de un generador de energfa de celula de combustible.
Para conseguir estas y otras ventajas y de acuerdo con la finalidad de la presente divulgacion, tal como se realiza y se describe ampliamente en el presente documento, se proporciona un dispositivo de control de la potencia electrica de acuerdo con la reivindicacion 1.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, esta configurado el controlador para cambiar un modo de operacion del primer generador de potencia electrica a un modo de compensacion de tension cuando corresponde al primer tiempo o al segundo tiempo.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, esta configurado el controlador para controlar el primer generador de potencia electrica a un modo de control de seguimiento del punto de potencia electrica maxima para otro tiempo excepto durante el primer tiempo y el segundo tiempo.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, el primer generador de potencia electrica comprende un generador de energfa solar, y el segundo generador de potencia electrica comprende un generador de energfa de celula de combustible.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, el controlador esta configurado para controlar la salida del segundo generador de potencia electrica para que se conmute desde el estado CONECTADO al estado DESCONECTADO cuando una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion de potencia electrica esta por debajo de un valor predeterminado.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, el controlador esta configurado para controlar la salida del segundo generador de potencia electrica para que se conmute desde el estado DESCONECTADO al estado CONECTADO cuando una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion de potencia electrica excede la salida del primer generador de potencia electrica.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, la primera tension de compensacion con respecto al primer tiempo esta configurada para ser determinada por una caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador de potencia electrica.
De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgacion, la segunda tension de compensacion con respecto al segundo tiempo esta configurada para ser determinada por una caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador de potencia electrica.
Un alcance de aplicabilidad adicional de la presente solicitud sera mas evidente a partir de la presente divulgacion dada en el presente documento a continuacion. Sin embargo, debena entenderse que la presente divulgacion y los ejemplos espedficos, aunque indican realizaciones preferidas de la divulgacion, se dan solamente a modo de ilustracion, dado que seran evidentes diversos cambios y modificaciones dentro del espmtu y alcance de la
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divulgacion para los expertos en la materia a partir de la presente divulgacion.
Breve descripcion de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una comprension adicional de la divulgacion y se incorporan en, y constituyen una parte de, la presente divulgacion, ilustran realizaciones de ejemplo y junto con la descripcion sirven para explicar los principios de la divulgacion.
En los dibujos:
la FIG. 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema tnbrido de generacion electrica general;
la FIG. 2 es una vista que ilustra cambios en la potencia electrica de salida del sistema tnbrido de generacion
electrica general;
la FIG. 3 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion; la FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema global que incluye un dispositivo de control para el sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion; la FIG. 5 es un grafico que ilustra la potencia electrica de salida de acuerdo con una operacion de un dispositivo de control para un sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion; y
la FIG. 6 es un grafico que ilustra la potencia electrica de salida de acuerdo con una operacion de un dispositivo de control para un sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con otra realizacion de la presente divulgacion.
Descripcion detallada de la divulgacion
La descripcion siguiente se proporciona meramente para ilustrar ejemplarmente una idea de la presente divulgacion. Por lo tanto, se entendera que los expertos en la materia pueden inventar diversos tipos de invenciones, que implementen la idea de la presente divulgacion y la concepcion y alcance de la presente divulgacion. Ademas, cada termino condicional y realizacion de ejemplo divulgada en el presente documento se ilustra meramente para ayudar a la comprension de la idea de la presente divulgacion, y no se pretende limitar la presente divulgacion a esas realizaciones y estados de ejemplo.
Debena entenderse que la presente divulgacion divulga una realizacion espedfica asf como que dicta idea, perspectiva y realizaciones de ejemplo de la presente divulgacion estan dirigidas a incluir equivalentes estructurales y funcionales a esos apartados. Esos equivalentes debenan interpretarse para incluir no solo los equivalentes que son conocidos actualmente sino tambien equivalentes a ser desarrollados en el futuro, concretamente, cada dispositivo inventado para ejecutar la misma funcion, independientemente de una estructura.
Por lo tanto, por ejemplo, los diagramas de bloque divulgados en el presente documento debenan entenderse como indicativos de una perspectiva conceptual del circuito de ejemplo que realiza la idea de la presente divulgacion. De modo similar, cada diagrama de flujo, vista de conversion de estado, codigo de intensidad y similares pueden implementarse sustancialmente en un medio legible por ordenador, y debena entenderse que indican diversos procesos ejecutados por un ordenador o un procesador, independientemente de si el ordenador o el procesador esta o no obviamente ilustrado.
Las funciones de los diversos dispositivos ilustrados en los dibujos que incluyen bloques funcionales indicados como procesadores o conceptos similares pueden proporcionarse usando no solamente un tiardware determinado sino tambien tiardware que sea capaz de ejecutar software en asociacion con el software apropiado. Cuando se proporcionan por un procesador, las funciones pueden proporcionarse mediante un unico procesador dedicado, un unico procesador compartido, o una pluralidad de procesadores individuales, o algunos de esos procesadores pueden ser compartidos.
El obvio uso del procesador, un control o terminos proporcionados con significado similar no debenan interpretarse como citando exclusivamente tiardware que tenga capacidad de ejecutar software, sino que debenan interpretarse para incluir implfcitamente tiardware de procesador de serial digital (DSP), y memoria ROM, RAM y no volatil para el almacenamiento de software. Puede incluirse tambien otro tiardware bien conocido.
En las reivindicaciones de la presente divulgacion, los componentes presentados como medios para la ejecucion de las funciones divulgadas en la presente divulgacion, por ejemplo, se tia pretendido que incluyan todos los metodos de ejecucion de funciones que incluyen cada tipo de software incluyendo una combinacion de dispositivos de circuitos o firmware/microcodigos ejecutando las funciones, y se conectaran a circuitos apropiados para la ejecucion del software para la realizacion de las funciones. La presente divulgacion definida por las reivindicaciones debena interpretarse como que cualquier componente que proporcione las funciones es equivalente a ser reconocido a partir de la presente divulgacion debido a que las funciones proporcionadas por diversos medios especificados se acoplan entre sf o se acoplan con metodos requeridos por las reivindicaciones.
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Los objetos, caractensticas y ventajas anteriormente mencionados seran mas obvios por la presente divulgacion en relacion con los dibujos adjuntos, y el alcance tecnico de la presente divulgacion se pondra en practica facilmente por los expertos en la materia a los que pertenece la presente divulgacion. En la descripcion de la presente invencion, si se considera que una explicacion detallada para una funcion o construccion relativa conocida dispersa innecesariamente el punto esencial de la presente divulgacion, se ha omitido dicha explicacion aunque sena entendida por los expertos en la materia.
De aqu en adelante en el presente documento, se dara la descripcion en detalle de una realizacion preferida de ejemplo de acuerdo con la presente divulgacion con referencia a los dibujos adjuntos.
La FIG. 3 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
Como se ilustra en la FIG. 3, un dispositivo de control 200 de la potencia electrica para un sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion puede incluir una unidad de medicion 210 de la potencia electrica que mide la potencia electrica de salida del sistema de generacion electrica, y un controlador 220 que controla las operaciones de un primer generador 115 de potencia electrica y un segundo generador 117 de potencia electrica del sistema de generacion electrica basandose en un modo de control preestablecido y la potencia electrica de salida medida.
En este caso, el sistema tnbrido de generacion electrica puede incluir al menos dos generadores de potencia electrica que usan energfa renovable.
Espedficamente, el controlador 220 puede controlar las operaciones del primer generador 115 de potencia electrica y del segundo generador 117 de potencia electrica incluidos en el sistema de generacion electrica.
Sin embargo, el dispositivo de control 200 de la potencia electrica de acuerdo con la presente divulgacion puede usarse para controlar una pluralidad de generadores de potencia electrica que usan diferentes energfas renovables, y tambien un tipo o el numero de generadores de potencia electrica puede no estar limitado.
El primer generador 115 de potencia electrica y el segundo generador 117 de potencia electrica pueden mostrar diferentes tasas de variacion en la respuesta del control (en otras palabras, velocidad de respuesta del control). La tasa de variacion de la respuesta puede depender de un tipo de energfa renovable, o determinarse mediante un grafico de caractenstica de respuesta. De acuerdo con una realizacion de ejemplo, la tasa de variacion de la respuesta del primer generador 115 de potencia electrica puede ser mas baja (mas lenta) que la del segundo generador 117 de potencia electrica.
Por ejemplo, el primer generador 115 de potencia electrica puede ser un generador de potencia electrica que use energfa solar (PV), y el segundo generador 117 de potencia electrica puede ser un generador de potencia electrica que use una celula de combustible (FC). El PV puede presentar una tasa de variacion de la respuesta del control muy rapida, mientras que el FC puede presentar una tasa de variacion de la respuesta del control muy lenta por su grafico de caractenstica de respuesta.
De acuerdo con la diferencia en la tasa de variacion de la respuesta, una tasa de variacion de la respuesta de la potencia electrica de salida total como la salida final puede llegar a ser lenta. Por lo tanto, el controlador 220 puede operar en un modo de potencia electrica de compensacion durante un tiempo predeterminado tras conmutar el segundo generador 117 de potencia electrica con la tasa de variacion de la respuesta lenta.
En el modo de compensacion de tension, el controlador 220 puede controlar una tension del primer generador 115 de potencia electrica con la tasa de variacion de la respuesta rapida para que sea una tension de compensacion mientras una tension del segundo generador 117 de potencia electrica se cambia lentamente. En respuesta a la operacion del controlador 220, puede convertirse en rapida una velocidad de cambio en la potencia electrica de salida total.
Mientras tanto, la unidad de medicion 210 de la potencia electrica puede medir una potencia electrica de salida desde cada generador de potencia electrica conectado al dispositivo de control 200 de la potencia electrica y la potencia electrica completa (total) transferida desde un terminal de salida del sistema tnbrido de generacion electrica, y proporcionar la potencia electrica medida o la potencia electrica completa al controlador 220. El controlador 220 puede controlar entonces las operaciones del primer generador 115 de potencia electrica y del segundo generador 117 de potencia electrica basandose en la potencia electrica proporcionada y un modo de control preestablecido.
Por ejemplo, cuando una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion 210 de potencia electrica esta por debajo de un valor predeterminado, el controlador 220 puede controlar el segundo generador de potencia electrica para ser conmutado desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO. Cuando la cantidad de potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de
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medicion 210 de potencia electrica supera una salida del primer generador de potencia electrica, el controlador 220 puede controlar el segundo generador de potencia electrica para conmutarse desde el estado DESCONECTADO al estado CONECTADO. De dicha manera, el controlador 220 puede ajustar flexiblemente la salida del generador de potencia electrica de acuerdo con la potencia electrica requerida.
La FIG. 4 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema global que incluye un dispositivo de control para un sistema Idbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
De aqrn en adelante en el presente documento, se dara en detalle la descripcion de un sistema de generacion electrica global que incluye un dispositivo de control para un sistema Idbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo, con referencia a la FIG. 4.
Un sistema global de generacion electrica que incluye un dispositivo de control para un sistema Idbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo puede incluir una red principal 100 que suministra la energfa electrica principal, un primer transformador 102 conectado a la red principal 100, un segundo transformador 110 conectado a un terminal de salida del sistema Idbrido de generacion electrica, una lmea de alimentacion 104 conectada al primer transformador 102, un punto de conexion comun (abreviado como PCC de aqrn en adelante) 106 conectado al segundo transformador 110 y a la lmea de alimentacion 104, una carga electrica 108 conectada al punto de conexion comun 106 a traves de una lmea de carga electrica, un inversor 112 que convierte una salida de CC del sistema hfbrido de generacion electrica en una salida en CA para transferirla al segundo transformador 110, un primer generador 115 de potencia electrica conectado al inversor 112, un segundo generador 117 de potencia electrica conectado al inversor 112, y un dispositivo de control 200 de la potencia electrica conectado a cada uno del primer y segundo generador 115 y 117 de potencia electrica y al punto de conexion comun 106 para medir la potencia electrica y las operaciones de control del sistema global de generacion electrica.
El primer generador 115 de potencia electrica puede incluir un generador de energfa solar (abreviado como PV de aqrn en adelante) 116, un generador de tension 122 de seguimiento del punto de potencia electrica maxima (abreviado como MPPT de aqrn en adelante), un primer modulador de la amplitud de impulsos 124 (abreviado como PWM1 de aqrn en adelante) y un primer enlace 120 en CC.
Ademas, el segundo generador 117 de potencia electrica puede incluir un generador de potencia electrica de celula de combustible (abreviado como FC de aqrn en adelante) 118, un segundo modulador de la amplitud de impulsos 128 (abreviado como PWM2 de aqrn en adelante) y un segundo enlace 126 en CC.
El primer enlace 120 en CC y el segundo enlace 126 en CC pueden configurarse mediante condensadores de enlace en CC bien conocidos, que estan proporcionando una tension en CC constante.
El dispositivo de control 200 de la potencia electrica puede conectarse al PWM1 124 y al PWM2 128, y controlar una operacion de los moduladores 124, 128 de la amplitud de impulsos, controlando de ese modo las salidas del primer y del segundo generador 115 y 117 de potencia electrica, respectivamente.
Especialmente, el controlador 220 puede controlar las operaciones del PWM1 124 y del PWM2 128 de acuerdo con un modo de operacion preestablecido. Por ejemplo, para un generador de energfa solar tal como el primer generador 115 de potencia electrica, el controlador 220 puede controlar el PWM1 124 en un modo MPPT de acuerdo con una tension de referencia generada por el generador de tension MPPT 112.
Un modo de control para el generador de potencia electrica controlado por el controlador 220 puede ser un modo de control de circulacion de la derivacion (abreviado como FFC de aqrn en adelante) para mantener constantemente una circulacion de una lmea.
Cuando el generador de potencia electrica esta operando en el modo FFC, el controlador 220 puede ajustar una salida (Pms) de acuerdo con un cambio en la cantidad de potencia electrica consumida por la carga. Esto puede permitir la circulacion de la potencia electrica desde la red principal 100 conectada al sistema hfbrido de generacion electrica para que se mantenga constantemente. Por lo tanto, un suministrador de potencia electrica principal que suministra la potencia electrica a la red principal 100 puede fijar una red de potencia electrica que incluye el sistema Imbrido de generacion electrica como una carga electrica que consume una cantidad predeterminada de potencia electrica. Esto puede facilitar la medicion y el control de la potencia electrica suministrada a la red.
Un modo de control del controlador 220 puede ser un modo de control de la potencia electrica de la unidad (que puede abreviarse como UPC de aqrn en adelante) para mantener constantemente la potencia electrica de salida del generador de potencia electrica. En el modo UPC, el dispositivo de control 200 de la potencia electrica puede mantener constantemente un valor espedfico de la salida del generador de potencia electrica, independientemente de una cantidad de circulacion de la derivacion (en otras palabras, circulacion de la lmea).
El modo de control del controlador 220 puede ser un modo de control de una salida de una celula solar, y este modo puede denominarse como un modo MPPT.
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En este caso, el MPPT es un metodo para resolver un problema de un cambio en una magnitud de una tension de CC debido a un cambio en la cantidad de radiacion solar, concretamente, indica un metodo de control del generador de potencia para seguir un punto de potencia electrica maxima basandose en una tension de CC como una tension de referencia de la matriz de celulas solares.
Por ejemplo, el controlador 220 puede amplificar y comparar un valor seguido de acuerdo con el MPPT y un valor de referencia, generar una senal de control de corriente y tension como una senal de control de compuerta para un transistor bipolar de puerta aislada (puede abreviarse como IGBT), que es un interruptor de semiconductor de modulacion de amplitud incluido en el PWM1 124, y transferir la senal de control de compuerta generada al PWM1 124, controlando de ese modo el primer generador 115 de potencia electrica en el modo MPPT.
La operacion del controlador 220 de acuerdo con cada modo puede dar como resultado la utilizacion maxima de la energfa que puede suministrarse basandose en una caractenstica de transferencia de la potencia electrica y un cambio medioambiental.
Entre tanto, como se ha mencionado anteriormente, el controlador 220 puede controlar las operaciones del primer generador 115 de potencia electrica y del segundo generador 117 de potencia electrica. En este caso, cuando una salida del segundo generador 117 de potencia electrica se controla para conmutarse desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO, puede controlarse una tension de salida del primer generador 115 de potencia electrica para que sea una primera tension de compensacion que corresponde a una tension de salida del segundo generador 117 de potencia electrica para un primer tiempo.
Cuando una salida del segundo generador 117 de potencia electrica se controla para conmutarse desde un estado DESCONECTADO a un estado CONECTADO, el controlador 220 puede controlar la tension de salida del primer generador 115 de potencia electrica para que sea una segunda tension de compensacion que corresponde a una salida del segundo generador 117 de potencia electrica para un segundo tiempo.
Para el control de la tension de compensacion, el controlador 220 puede controlar el primer generador 115 de potencia electrica en un modo de control de tension de compensacion para el primer tiempo o el segundo tiempo. Ademas, el controlador 220 puede controlar el primer generador 115 de potencia electrica en el modo MPPT para otro tiempo, excepto para el primer tiempo y el segundo tiempo.
La primera tension de compensacion o la segunda tension de compensacion para el primer tiempo o el segundo tiempo pueden determinarse mediante una caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador 117 de potencia electrica. Por ejemplo, cuando la caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador 117 de potencia electrica presenta una tasa de variacion de la respuesta extremadamente baja, puede controlarse una variacion muy baja de una tension de compensacion con respecto a un tiempo. Ademas, cuando la caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador 117 de potencia electrica presenta una rapida tasa de variacion de la respuesta, puede controlarse una gran variacion de una tension de compensacion con respecto al tiempo.
En una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion, cuando una tasa de variacion de la respuesta del control de la potencia electrica del primer generador 115 de potencia electrica es mas rapida que la del segundo generador 117 de potencia electrica, pueden determinarse la primera tension de compensacion y la segunda tension de compensacion con respecto al primer tiempo y al segundo tiempo, independientemente de la caractenstica del primer generador 115 de potencia electrica. En consecuencia, puede permitirse un control eficiente de la potencia electrica y puede hacerse surgir el mismo efecto como un incremento en la tasa de variacion de la respuesta global de la potencia electrica, dando como resultado una mejora de la calidad de la potencia electrica.
La FIG. 5 es un grafico que ilustra la potencia electrica de salida de acuerdo con la operacion del dispositivo de control para el sistema tnbrido de generacion electrica de acuerdo con una realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
Como se ilustra en la FIG. 5, cuando la salida del segundo generador 117 de potencia electrica se controla para conmutarse desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO, el controlador 220 puede controlar una tension de salida del primer generador de potencia electrica para que sea una primera tension de compensacion que corresponde a una salida del segundo generador de potencia electrica.
Con mas detalle, una seccion indicada por control V1 (de aqrn en adelante, denominada como una seccion de control V1) en la FIG. 5 muestra una forma de onda de la primera tension de compensacion que corresponde a una salida del segundo generador de potencia electrica, como una tension de salida del primer generador de potencia electrica durante un primer tiempo. La primera tension de compensacion puede determinarse de acuerdo con una caractenstica de potencia electrica que cambia cuando un estado de salida del segundo generador de potencia electrica se conmuta desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO. La primera tension de compensacion puede ser una tension para compensar que la salida del segundo generador de potencia electrica (es decir, FC) cambia gradualmente a cero (es decir, al estado DESCONECTADO) sin un cambio instantaneo a
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DESCONECTADO. Por lo tanto, la primera tension de compensacion puede ser una tension negativa, cuyo valor absoluto disminuye, correspondiente a una tension positiva que tiene un valor absoluto que disminuye durante el primer tiempo en el que el segundo generador de potencia electrica se conmuta a desconexion.
De ese modo, el dispositivo de control 200 de la potencia electrica de acuerdo con esta realizacion de ejemplo puede permitir incluso que se reduzca notablemente la potencia electrica de salida completa (PV+FC) del sistema hforido de generacion electrica dentro de la seccion de control V1. Por ello, incluso cuando una salida de un sistema de celula de combustible como el segundo generador de potencia electrica se conmuta a desconexion debido a la reduccion de la potencia electrica requerida por la carga, una lenta velocidad de la reduccion de la potencia electrica debido a la celula de combustible puede compensarse mediante una tension de compensacion de un sistema de energfa solar como el primer generador de potencia electrica. Esto puede permitir que una salida completa tenga una velocidad de reduccion de la potencia electrica aproximadamente igual que la del primer generador de potencia electrica.
La FIG. 6 es un grafico que ilustra la potencia electrica de salida de acuerdo con una operacion de un dispositivo de control para un sistema hnbrido de generacion electrica de acuerdo con otra realizacion de ejemplo de la presente divulgacion.
Como se ilustra en la FIG. 6, una seccion de control V2 indica que una tension de salida (PV) del primer generador 115 de potencia electrica se controla mediante una segunda tension de compensacion que corresponde a la salida del segundo generador 117 de potencia electrica durante un segundo tiempo cuando la salida del segundo generador 117 de potencia electrica, concretamente, una salida del FC es controlada para conmutarse desde un estado DESCONECTADO a un estado CONECTADO.
Con mas detalle, la seccion de control V2 de la FIG. 6 puede mostrar una forma de onda similar a la seccion de control V1. La segunda tension de compensacion puede determinarse de acuerdo con una caractenstica de potencia electrica que cambia cuando la salida del segundo generador de potencia electrica FC se conmuta a conectado. La segunda tension de compensacion puede ser una tension para compensar que la tension de salida del FC se incrementa gradualmente sin un cambio instantaneo a CONECTADO. Por lo tanto, la segunda tension de compensacion puede ser una tension positiva, cuyo valor absoluto disminuye, correspondiente a una tension positiva que tiene un valor absoluto que aumenta durante el segundo tiempo en el que se conecta el segundo generador de potencia electrica.
El dispositivo de control 200 de la potencia electrica de acuerdo con la realizacion de ejemplo puede permitir un incremento notable en la potencia electrica de salida completa (PV+FC) del sistema hnbrido de generacion electrica dentro de la seccion de control V2. Por ello, incluso cuando una salida del sistema de celula de combustible como el segundo generador de potencia electrica se conmuta a conectada debido al incremento en la potencia electrica requerida por la carga, una velocidad lenta de incremento de la potencia electrica debido a la celula de combustible puede compensarse por una tension de compensacion de un sistema de energfa solar como el primer generador de potencia electrica. Esto puede permitir que la potencia electrica de salida completa tenga una velocidad de incremento en la potencia electrica aproximadamente igual que la del primer generador de potencia electrica.
Entretanto, un control de la conmutacion de la potencia electrica con respecto al segundo generador 117 de potencia electrica puede cambiarse de acuerdo con una potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion 210 de potencia electrica. Por ejemplo, cuando la potencia electrica requerida por la carga excede la salida del primer generador 115 de potencia electrica, el controlador puede controlar la salida del segundo generador 117 de potencia electrica para conmutarse desde un estado DESCONECTADO a un estado CONECTADO. Ademas, cuando la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion 210 de la potencia electrica esta por debajo de un valor predeterminado, el controlador 220 puede controlar la salida del segundo generador 117 de potencia electrica para conmutarse desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO.
De ese modo, de acuerdo con la operacion del dispositivo de control 200 de la potencia electrica, el sistema hnbrido de generacion electrica puede tener una tasa de variacion de la respuesta rapida, y conseguir un cambio rapido en la potencia electrica en respuesta a un cambio en la carga electrica. Ademas, el dispositivo de control 200 de la potencia electrica puede ejecutar un control de salida adecuado para las condiciones en una forma de un control de modo, que puede dar como resultado un control eficiente de la potencia electrica.
Las realizaciones y ventajas precedentes son meramente de ejemplo y no han de interpretarse como limitativas de la presente divulgacion. Las presentes ensenanzas pueden aplicarse facilmente a otros tipos de aparatos. Se pretende que la presente descripcion sea ilustrativa, y no limite el alcance de las reivindicaciones. Seran evidentes para los expertos en la materia muchas alternativas, modificaciones y variaciones. Los elementos, estructuras, metodos y otras caractensticas de las realizaciones de ejemplo descritas en el presente documento pueden combinarse en diversas formas para obtener realizaciones adicionales y/o alternativas de ejemplo.
Dado que los presentes elementos pueden realizarse en varias formas sin apartarse de las caractensticas de los mismos, debena entenderse tambien que las realizaciones descritas anteriormente no estan limitadas por ninguno
de los detalles de la descripcion precedente, a menos que se especifique lo contrario, sino que mas bien debenan interpretarse ampliamente dentro del alcance tal como se define en las reivindicaciones adjuntas, y por lo tanto se pretende que todos los cambios y modificaciones que caen dentro de las distribuciones y lfmites de las reivindicaciones, o equivalentes de dichas distribuciones y lfmites por lo tanto sean englobados por las 5 reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Un dispositivo de control de la potencia electrica para un sistema hforido de generacion electrica que comprende:una unidad de medicion (210) de la potencia electrica que esta configurado para medir la potencia electrica de salida del sistema de generacion electrica; yun controlador (220) que esta configurado para controlar las operaciones de un primer generador (115) de potencia electrica y de un segundo generador (117) de potencia electrica del sistema de generacion electrica basandose en un modo de control preestablecido y la potencia electrica de salida medida, caracterizado por que el controlador (220) esta configurado para controlar una tension de salida del primer generador (115) de potencia electrica para cambiarse mediante una primera tension de compensacion que corresponde a una salida del segundo generador (117) de potencia electrica durante un primer penodo de tiempo cuando la salida del segundo generador (117) de potencia electrica se controla para conmutarse desde un estado CONECTADO a un estado DESCONECTADO,en el que la primera tension de compensacion es una tension para compensar que la tension de salida del segundo generador (117) de potencia electrica cambia gradualmente a cero cuando se conmuta desde el estado CONECTADO al estado DESCONECTADO,en el que el controlador (220) esta configurado para controlar una tension de salida del primer generador (115) de potencia electrica para cambiarse mediante una segunda tension de compensacion que corresponde a una salida del segundo generador (117) de potencia electrica durante un segundo penodo de tiempo cuando la salida del segundo generador (117) de potencia electrica se controla para conmutarse desde el estado DESCONECTADO el estado CONECTADO,en el que la segunda tension de compensacion es una tension para compensar que la tension de salida del segundo generador (117) de potencia electrica se incrementa gradualmente cuando se conmuta desde el estado DESCONECTADO al estado CONECTADO, yen el que una tasa de variacion de la respuesta de un cambio de salida mediante el control del primer generador (115) de potencia electrica esta configurado para que sea mas rapida que una tasa de variacion de la respuesta de un cambio de salida por el control del segundo generador (117) de potencia electrica.
- 2. El dispositivo de control de la potencia electrica de la reivindicacion 1, en el que el controlador (220) esta configurado para cambiar un modo de operacion del primer generador (115) de potencia electrica a un modo de tension de compensacion cuando corresponde al primer penodo de tiempo o al segundo penodo de tiempo.
- 3. El dispositivo de control de la potencia electrica de la reivindicacion 2, en el que el controlador (220) esta configurado para controlar el primer generador (115) de potencia electrica a un modo de control de seguimiento del punto de potencia electrica maxima durante otro tiempo excepto durante el primer penodo de tiempo y el segundo penodo de tiempo.
- 4. El dispositivo de control de la potencia electrica de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el primer generador (115) de potencia electrica comprende un generador de energfa solar, y el segundo generador (117) de potencia electrica comprende un generador de energfa de celula de combustible.
- 5. El dispositivo de control de la potencia electrica de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el controlador (220) esta configurado para controlar la salida del segundo generador (117) de potencia electrica para que se conmute desde el estado CONECTADO al estado DESCONECTADO cuando una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion (210) de potencia electrica esta por debajo de un valor predeterminado.
- 6. El dispositivo de control de la potencia electrica de la reivindicacion 1, en el que el controlador (220) esta configurado para controlar la salida del segundo generador (117) de potencia electrica para que se conmute desde el estado DESCONECTADO al estado CONECTADO cuando una cantidad de la potencia electrica requerida por la carga medida por la unidad de medicion (210) de potencia electrica excede la salida del primer generador (115) de potencia electrica.
- 7. El dispositivo de control de la potencia electrica de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la primera tension de compensacion para el primer penodo de tiempo esta configurado para determinarse mediante una caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador (117) de potencia electrica.
- 8. El dispositivo de control de la potencia electrica de la reivindicacion 1, en el que la segunda tension de compensacion para el segundo penodo de tiempo esta configurado para determinarse mediante una caractenstica de transferencia de la potencia electrica del segundo generador (117) de potencia electrica.
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