ES2877115T3

ES2877115T3 - Disposición de circuito para conmutar dispositivos inversores

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Publication number: ES2877115T3
Application number: ES18774064T
Authority: ES
Inventors: Florian Gerstlacher; Franz Fischereder; Stefan Breuer; Thomas Grabner
Original assignee: Fronius International GmbH
Current assignee: Fronius International GmbH
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: WO2019063793A1; AU2018338774B2; PL3688855T3; EP3688855A1; EP3688855B1; EP3462561A1; US11056876B2; US20200227909A1

Abstract

Dispositivo inversor (2) para un sistema, en particular para un sistema fotovoltaico, teniendo el dispositivo inversor (2): - una entrada de señal de conmutación bipolar (4) para conectar un interruptor de emergencia (3) del sistema o para conectar una salida de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema, - una salida de señal de conmutación bipolar (5) para conectar una entrada de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema, - un circuito separador de potencial (8), configurado para acoplar la entrada de señal de conmutación (4) y la salida de señal de conmutación (5) entre sí de manera potencialmente separada, - siendo el dispositivo inversor (2), cuando un interruptor de emergencia (3) está conectado a la entrada de señal de conmutación (4) del mismo, configurable mediante un conmutador de configuración (10) dispuesto en el mismo como maestro (M) de una cadena de conmutación del sistema, comprendiendo dicha cadena el dispositivo inversor (2) configurado como maestro (M) por sí mismo, así como todos los dispositivos inversores (2) conectados a la salida de señal de conmutación (5) del mismo aguas abajo mediante líneas de señal de conmutación (6) y confi- gurados como esclavos (S) por medio de conmutadores de configuración (10), estando toda la cadena de conmutación conmutada automáticamente en cascada a través de las líneas de señal de conmutación (6) cuando se acciona el interruptor de emergencia (3) conectado a la entrada de señal de con- mutación (4) del dispositivo inversor (2) configurado como maestro (M).

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de circuito para conmutar dispositivos inversores

[0001] La invención se refiere a una disposición de circuito para conmutar de forma segura dispositivos inver sores de un sistema, en particular un sistema fotovoltaico. Un sistema técnico puede comprender una pluralidad de dispositivos inversores conectados en serie o en paralelo. En muchas aplicaciones, es necesario apagar estos dispo sitivos inversores con un solo interruptor de emergencia común. En los sistemas convencionales, los inversores se pueden conectar a tal interruptor de emergencia en serie o en paralelo. Sin embargo, esto puede dar como resultado errores de cableado. Además, existe la posibilidad de que un dispositivo inversor del sistema falle o esté defectuoso.

[0002] Se conocen disposiciones para conmutar dispositivos inversores en sistemas fotovoltaicos a partir de los documentos US 2015/001945, US 2017/271875 y US 2016/036235.

[0003] Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una disposición de circuito para conmu tar de forma segura dispositivos inversores de un sistema que permita que los dispositivos inversores del sistema se conmuten de forma segura usando un único interruptor de emergencia común.

[0004] De acuerdo con la invención, este objeto se logra mediante una disposición de circuito que tiene las características descritas en la reivindicación 1.

[0005] Según un primer aspecto, la invención proporciona una disposición de circuito para conmutar de forma segura dispositivos inversores de un sistema mediante un interruptor de emergencia común que está conectado a una entrada de señal de conmutación de uno de los dispositivos inversores que está configurado como maestro del sistema por medio de un conmutador de configuración proporcionado en el dispositivo inversor y comprende una salida de señal de conmutación, estando otros dispositivos inversores del sistema, configurados como esclavos por medio de conmutadores de configuración, conectados aguas abajo de un dispositivo inversor en cadena a través de líneas de señal de conmutación, en la que los dispositivos inversores configurados como esclavos junto con el dispositivo inver sor configurado como maestro forman una cadena de conmutación que se conmuta automáticamente a través de las líneas de señal de conmutación tras el accionamiento del interruptor de emergencia.

[0006] En una posible realización de la disposición de circuito según la invención, los dispositivos inversores de la cadena de conmutación comprenden cada uno terminales de conexión de cuatro polos que comprenden cada uno de una entrada de señal de conmutación bipolar y una salida de señal de conmutación bipolar.

[0007] En una posible realización de la disposición de circuito según la invención, la entrada de señal de con mutación bipolar y la salida de señal de conmutación bipolar del terminal de conexión del dispositivo inversor están separadas entre sí en términos de potencial por un circuito separador de potencial para evitar corrientes de compen sación entre los dispositivos inversores de la cadena de conmutación.

[0008] En posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, la entrada de señal de conmutación bipolar y la salida de señal de conmutación bipolar del terminal de conexión del dispositivo inversor están separadas entre sí en términos de potencial por un circuito separador de potencial formado como circuito acoplador optoelectrónico.

[0009] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, un dispositivo in versor defectuoso o fallido en la cadena de conmutación se puentea automáticamente por medio de un circuito puente contenido en el dispositivo inversor.

[0010] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, el circuito puente del dispositivo inversor se proporciona entre la entrada de señal de conmutación y la salida de señal de conmutación del terminal de conexión del dispositivo inversor.

[0011] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, el circuito puente del dispositivo inversor comprende al menos un diodo conectado en la dirección del flujo para cada línea de señal de conmutación.

[0012] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, uno de los disposi tivos inversores del sistema está configurado como maestro de una cadena de conmutación por medio del conmutador de configuración proporcionado en el dispositivo inversor.

[0013] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, los dispositivos inversores de la cadena de conmutación se desactivan o activan escalonadamente y en cascada a través de líneas de señal de conmutación que parten del dispositivo inversor configurado como maestro.

[0014] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, el interruptor de emergencia es un interruptor pasivo que está conectado a una entrada de señal de conmutación del dispositivo inver sor del sistema configurado como maestro.

[0015] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, cada dispositivo inversor de la cadena de conmutación comprende una entrada de corriente continua para conectar paneles solares que generan una corriente continua al irradiarse con luz solar, cuya corriente continua se convierte en corriente alterna por un circuito convertidor de corriente proporcionado en el dispositivo inversor.

[0016] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, tras la activación de un dispositivo inversor de la cadena de conmutación, un relé de CA proporcionado en el dispositivo inversor se cierra para transmitir la corriente alterna generada por el circuito convertidor de corriente proporcionado en el disposi tivo inversor a una red eléctrica.

[0017] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, la disposición de circuito comprende exclusivamente componentes de hardware.

[0018] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, la disposición de circuito está configurada para que sea a prueba de fallos.

[0019] En una posible realización adicional de la disposición de circuito según la invención, en caso de error de cableado, el dispositivo inversor relevante se conmuta automáticamente a un estado operativo seguro.

[0020] Según un segundo aspecto adicional, la invención comprende además un sistema fotovoltaico que tiene las características indicadas en la reivindicación 14.

[0021] Por consiguiente, la invención proporciona un sistema fotovoltaico que tiene cadenas fotovoltaicas que están conectadas cada una a un dispositivo inversor asociado, en el que los dispositivos inversores del sistema fotovoltaico pueden conmutarse de forma segura por medio de una disposición de circuito según el primer aspecto de la invención accionando un interruptor de emergencia común.

[0022] Según un tercer aspecto adicional, la invención proporciona además un dispositivo inversor para un sistema que tiene las características indicadas en la reivindicación 15.

[0023] Por consiguiente, la invención proporciona un dispositivo inversor para un sistema, en particular, para un sistema fotovoltaico, en el que el dispositivo inversor comprende una entrada de señal de conmutación para co nectar un interruptor de emergencia del sistema o para conectar una salida de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema, y una salida de señal de conmutación para conectar una entrada de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema, en el que el dispositivo inversor, tras la conexión de un interruptor de emergencia a su entrada de señal de conmutación, puede configurarse como maestro de una cadena de conmutación del sistema por medio de un conmutador de configuración proporcionado en el dispositivo inversor, cuya cadena comprende el propio dispositivo inversor configurado como maestro y cada uno de los dispositivos inversores conectados aguas abajo del mismo en cadena en la salida de señal de conmutación del mismo a través de líneas de señal de conmutación y configurados como esclavos por medio de conmutadores de configuración, en el que toda la cadena de conmutación, tras el accionamiento del interruptor de emergencia conectado a la entrada de señal de conmutación del dispositivo inversor configurado como maestro, se conmuta automáticamente en cascada a través de las líneas de señal de conmutación.

[0024] En lo sucesivo en esta invención se explicarán posibles realizaciones de los diversos aspectos de la invención con referencia a las figuras adjuntas.

[0025] En los dibujos:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques de una posible realización de una disposición de circuito según un primer aspecto de la presente invención;

la figura 2 muestra un diagrama de bloques para ilustrar una realización de ejemplo de un sistema fotovoltaico según un aspecto adicional de la invención.

[0026] Como se puede ver en la figura 1, una disposición de circuito 1 según la invención según el primer aspecto de la presente invención se puede proporcionar en un dispositivo inversor 2 de un sistema. En la realización de ejemplo ilustrada en la figura 1, una disposición de circuito 1 que se utiliza para conmutar de forma segura dispo sitivos inversores de un sistema mediante un interruptor de emergencia común 3 está integrada en cada caso en los dispositivos inversores 2 a conmutar. En una realización preferida, los diferentes dispositivos inversores 2 de un sis tema, en particular un sistema fotovoltaico, tienen cada uno una disposición de circuito asociada 1, como se muestra en la figura 1, en la que la disposición de circuito 1 está integrada preferentemente en el dispositivo inversor 2. En una realización alternativa, la disposición de circuito 1 del dispositivo inversor 2 también puede formar un circuito separado conectado al dispositivo inversor 2. El sistema, por ejemplo, un sistema fotovoltaico, puede comprender una pluralidad de dispositivos inversores 2 interconectados en una cadena de conmutación.

[0027] La figura 2 muestra una realización de ejemplo en la que una cadena de conmutación SK consiste en una pluralidad de dispositivos inversores 2 del sistema. Los diferentes dispositivos inversores 2 forman un grupo de conmutación o una cadena de conmutación SK que puede desconectarse a prueba de fallos por medio de un único interruptor de emergencia común o un interruptor de parada de emergencia 3.

[0028] La disposición de circuito 1 de un dispositivo inversor 2 tiene una entrada de señal de conmutación 4 y una salida de señal de conmutación 5 como se ilustra en el diagrama de bloques de la figura 1. Los diferentes dispo sitivos inversores 2 pueden configurarse cada uno como un dispositivo maestro M o como un dispositivo esclavo S. Un dispositivo inversor 2 de la cadena de conmutación SK está configurado como maestro M de la cadena de conmu tación relevante del sistema. Un interruptor de emergencia 3 para toda la cadena de conmutación SK está conectado a la entrada de señal de conmutación 4 del dispositivo inversor particular 2 que está configurado como maestro M de la cadena de conmutación SK o el sistema. En el diagrama de bloques ilustrado en la figura 1, el dispositivo inversor 2 puede configurarse como maestro M de la cadena de conmutación SK y el interruptor de emergencia 3 está conec tado a la entrada de señal de conmutación 4 de este dispositivo inversor 2. La salida de señal de conmutación 5 del dispositivo inversor 2 que está configurado como maestro M del sistema está conectado a otro dispositivo inversor 2, configurado como esclavo S, del sistema a través de líneas de señal de conmutación 6. En el diagrama de bloques ilustrado en la figura 1, que ilustra un inversor dispositivo 2, configurado como maestro M, de la cadena de conmuta ción, la salida de señal de conmutación 5 está conectada a una entrada de señal de conmutación 4 (no mostrada) de un dispositivo inversor 2, conectado aguas abajo, a través de dos líneas de señal de conmutación 6, estando dicho dispositivo inversor aguas abajo configurado como esclavo o dispositivo esclavo (S). Este dispositivo inversor esclavo 2 tiene por su parte una salida de señal de conmutación que está conectada al siguiente dispositivo inversor 2, también configurado como esclavo S, de la cadena de conmutación SK a través de líneas de señal de conmutación 6. Por consiguiente, una cadena de conmutación que tiene un número predeterminado N de dispositivos inversores 2 com prende preferentemente un único dispositivo inversor 2 configurado como maestro M, como se ilustra, por ejemplo, en la figura 1, y N-1 dispositivos inversores 2 configurados como esclavos S. Los N-1 dispositivos inversores 2 configurados como esclavos S forman, junto con el dispositivo inversor 2 configurado como maestro M, una cadena de con mutación SK del sistema. Toda la cadena de conmutación SK, tras el accionamiento del interruptor de emergencia 3 que está conectado a la entrada de señal de conmutación 4 del primer dispositivo inversor 2-1 configurado como maestro M, se apaga o se desactiva automáticamente.

[0029] En una posible realización, los diferentes dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK tienen cada uno terminales de conexión de cuatro polos 7, como se muestra en el diagrama de bloques de la figura 1. El terminal de conexión de cuatro polos 7 comprende en cada caso una entrada de señal de conmutación bipolar 4 y una salida de señal de conmutación bipolar 5.

[0030] Para evitar corrientes de compensación entre los diferentes dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK, la entrada de señal de conmutación bipolar 4 y la salida de señal de conmutación bipolar 5 del terminal de conexión 7 del dispositivo inversor 2 están preferentemente separadas entre sí en términos de potencial. En la realización ilustrada en la figura 1, la disposición de circuito 1 contiene un circuito separador de potencial corres pondiente 8.

[0031] En una posible realización de la disposición de circuito 1 según la invención, la entrada de señal de conmutación bipolar 4 y la salida de señal de conmutación bipolar 5 del terminal de conexión 7 del dispositivo inversor 2 están separadas entre sí en términos de potencial mediante un circuito acoplador optoelectrónico como circuito separador de potencial. El circuito separador de potencial 8 tiene, en una posible realización, para cada una de las dos líneas de señal de conmutación 6 de la entrada de señal de conmutación 4, un acoplador optoelectrónico que comprende un diodo emisor de luz y un fototransistor asociado. El dispositivo inversor 2 está configurado como dispo sitivo maestro M o como dispositivo esclavo S preferentemente por medio de un conmutador de configuración 10 proporcionado en el inversor 2. En una posible realización, el conmutador de configuración 10 está formado por un interruptor DIP. En una realización preferida, el conmutador de configuración 10 es un componente de conmutación de hardware que preferentemente se puede accionar manualmente para configurar o reconfigurar el dispositivo inver sor relevante 2 como dispositivo maestro M o como dispositivo esclavo S.

[0032] Los dispositivos inversores 2 de una cadena de conmutación SK se desactivan en cascada o escalona damente del dispositivo inversor 2-1 configurado como maestro M, después de que el interruptor de emergencia 2 proporcionado en el dispositivo inversor 2 configurado como maestro M se haya accionado por un usuario o una persona. El interruptor de emergencia 3 es preferentemente un interruptor pasivo que está conectado a la entrada de señal de conmutación 4 del dispositivo inversor 2-1, configurado como maestro M, del sistema. En la realización de ejemplo ilustrada en la figura 1, un interruptor de emergencia pasivo 3 está conectado a la entrada de señal de con mutación 4 del dispositivo inversor 2. Este dispositivo inversor 2 está configurado como maestro M de la cadena de conmutación SK usando su conmutador de configuración 10. Tan pronto como un usuario acciona el interruptor de emergencia 3, inicialmente el dispositivo inversor 2 configurado como maestro M se apaga o se desactiva. A continua ción, los dispositivos inversores restantes 2 de la cadena de conmutación SK que están conectados aguas abajo y que han sido configurados cada uno como dispositivos esclavos S mediante los conmutadores de configuración aso ciados 10 se desconectan escalonadamente a través de las líneas de señal de conmutación 6.

[0033] En esta realización, todos los dispositivos inversores 2 de una cadena de conmutación SK pueden, por lo tanto, desactivarse automáticamente en cascada o escalonadamente en un corto período de tiempo con la ayuda del interruptor de emergencia 3. En esta realización, el interruptor de emergencia 3 forma un interruptor de parada de emergencia, por ejemplo, para detener el circuito de un sistema fotovoltaico en caso de emergencia.

[0034] En una realización alternativa, el interruptor de emergencia 3 también se puede utilizar para activar escalonadamente dispositivos inversores de un sistema. En esta realización alternativa, el interruptor de emergencia 3 forma un interruptor de arranque de emergencia del sistema relevante.

[0035] En la realización del dispositivo inversor 2 ilustrado en la figura 1, se proporciona un circuito puente 9 entre la entrada de señal de conmutación 4 y la salida de señal de conmutación 5 de la disposición de circuito 1. Un dispositivo inversor defectuoso o fallido 2 dentro de la cadena de conmutación SK se puentea preferentemente auto máticamente por medio del circuito puente 9 contenido en el dispositivo inversor 2. En una posible realización, el circuito puente 9 del dispositivo inversor 2 comprende al menos un diodo conectado en la dirección del flujo para cada línea de señal de conmutación 6. Se proporciona un diodo conectado en la dirección de flujo para cada línea de señal de conmutación con el fin de puentear automáticamente el dispositivo inversor defectuoso 2 en caso de un error en el dispositivo inversor relevante 2 dentro de la cadena de conmutación. Por lo tanto, los dispositivos inversores defec tuosos individuales se pueden puentear automáticamente y no provocan fallos en todo el sistema. Por lo tanto, el circuito puente 9 forma un circuito de derivación que, en caso de fallo de un dispositivo inversor 2, puentea este dispositivo inversor fallido.

[0036] En la realización de ejemplo ilustrada en la figura 1, el dispositivo inversor 2 se usa en un sistema fotovoltaico. Los paneles solares 11 están conectados a una entrada de corriente continua o CC 16 del dispositivo inversor 2 a través de una disposición de conmutación RSB (caja de apagado rápido, por sus siglas en inglés) 18, como se muestra en la figura 1. Cuando el interruptor de parada de emergencia 3 realiza una desactivación de emer gencia, esto da como resultado una separación de los paneles solares 11 del dispositivo inversor 2 porque la disposi ción de circuito RSB 18 está abierta. En la realización de ejemplo ilustrada en la figura 1, la salida del circuito separador de potencial 8 está conectada a la salida de señal de conmutación 5 y también a la etapa de conmutación rSb 18 a través de líneas de habilitación 17. En una posible realización, la comunicación a la disposición de conmutación RSB 18 también se puede realizar mediante comunicación por línea eléctrica (PLC, por sus siglas en inglés) en líneas de corriente continua. Cada dispositivo inversor 2 de la cadena de conmutación tiene una entrada de corriente continua 16 para la conexión de paneles solares 11. Estos paneles solares 11 generan, cuando se irradian con luz solar, una corriente continua que se suministra a un circuito convertidor de corriente 13 del dispositivo inversor 2 a través de la entrada de CC 16 cuando el conmutador RSB 18 está cerrado. El circuito convertidor de corriente 13 proporcionado en el dispositivo inversor 2 convierte la corriente continua (CC) obtenida en una corriente alterna (CA). Cuando se activa un dispositivo inversor 2 de la cadena de conmutación SK, se cierra un relé de CA 12 proporcionado en el dispositivo inversor 2 para transmitir la corriente alterna (CA) generada por el circuito convertidor de corriente 13 a una red eléctrica 14 a través de una salida de CA 15 del dispositivo inversor 2, como se ilustra esquemáticamente en la figura 1. Como resultado de que el interruptor de parada de emergencia 3 realice una desactivación de emergencia, la disposición de circuito RSB 18 se separa o se abre para garantizar que no se suministre energía a los dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK. Además, los relés de CA 12 se abren para separar los dispositivos inversores 2 de la red eléctrica 14.

[0037] En una realización preferida, la disposición de circuito 1 comprende exclusivamente componentes de hardware. Además, la disposición de circuito 1 está configurada preferentemente a prueba de fallos. Las especifica ciones normativas pueden garantizar que el fallo de un componente individual o un componente individual en una aplicación o sistema crítico para la seguridad no dé como resultado un mal funcionamiento posiblemente peligroso. En una realización preferida, la disposición de circuito 1 está configurada en consecuencia a prueba de fallos, es decir, si falla un componente individual o un componente estructural individual de la disposición de circuito 1, esto no afecta a la capacidad funcional del mecanismo de conmutación, en particular el mecanismo de apagado. Dichos errores individuales comprenden, por ejemplo, un cortocircuito entre dos clavijas adyacentes de elementos estructurales o un cortocircuito de una clavija de un elemento estructural o parte constitutiva con respecto a una tensión de alimentación 0 tierra. Otros posibles errores individuales comprenden, por ejemplo, conexiones abiertas defectuosas entre las partes constitutivas o los componentes de la disposición de circuito 1. El comportamiento defectuoso del software implementado o el cableado defectuoso también pueden ser fuentes de error. Con el fin de excluir en la medida de lo posible el comportamiento defectuoso por software, por lo tanto, la disposición de circuito 1 está configurada preferentemente de forma exclusiva a partir de componentes de hardware o partes constitutivas de hardware. La disposición de circuito 1 se hace a prueba de fallos en una realización preferida mediante la provisión redundante de partes constitutivas o elementos estructurales. Por ejemplo, las diferentes partes constitutivas o elementos estructurales de la disposición de circuito 1 se proporcionan cada uno por duplicado. Además, proporcionando distancias adecuadas entre los ele mentos estructurales o partes constitutivas o las clavijas de conexión de los mismos, se puede reducir la probabilidad de que se produzca un cortocircuito.

[0038] En una realización preferida de la disposición de circuito 1 según la invención, la aparición aislada de un error individual no da lugar, por lo tanto, a una limitación de la capacidad funcional de la disposición de circuito 1.

[0039] En una posible realización adicional de la disposición de circuito 1 según la invención, en caso de error de cableado, el dispositivo inversor relevante 2 se conmuta automáticamente a un estado operativo seguro.

[0040] La figura 2 muestra realizaciones de ejemplo de una cadena de conmutación SK que está formada por una pluralidad de dispositivos inversores interconectados 2. Un interruptor de emergencia externo 3 está conectado al primer dispositivo inversor 2 de la cadena de conmutación SK. Este primer dispositivo inversor 2-1 se configura como maestro M de la cadena de conmutación SK usando su conmutador de configuración asociado 10. El número de dispositivos inversores esclavos 2 conectados aguas abajo puede variar dependiendo de la aplicación. Por medio del accionamiento del interruptor de emergencia 3 se puede conmutar toda la cadena de conmutación SK.

[0041] En una posible realización, como resultado del accionamiento del interruptor de emergencia 3, todos los dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK se desactivan preferentemente de forma sucesiva en cascada. Por ejemplo, los dispositivos inversores 2 de una cadena de conmutación SK en un sistema fotovoltaico pueden desactivarse automáticamente en un corto período de tiempo usando el interruptor de emergencia 3. En una realiza ción alternativa, los dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK también pueden activarse o encenderse automáticamente usando el interruptor de emergencia 3.

[0042] Como se puede ver en la figura 2, el cableado de los diferentes dispositivos inversores 2-i en la cadena de conmutación SK es particularmente sencillo y se realiza preferentemente por medio de dos líneas de señal de conmutación 6 entre dos dispositivos inversores adyacentes. Los dispositivos inversores 2 se configuran o se reconfi guran mediante un conmutador de configuración asociado 10 proporcionado en cada uno de los dispositivos inverso res.

[0043] Cada dispositivo inversor 2 de la cadena de conmutación SK tiene un circuito puente o circuito de deri vación 9 integrado, por lo que cada dispositivo inversor 2 se puentea automáticamente en caso de fallo. Además, los diferentes dispositivos inversores están preferentemente separados entre sí en términos de potencial mediante un circuito acoplador optoelectrónico o una etapa de separación de potencial 8 para evitar corrientes de compensación no deseadas entre los dispositivos inversores 2 de la cadena de conmutación SK. La cadena de conmutación SK mostrada en la figura 2 es preferentemente un circuito de hardware puro y no contiene ningún componente de software. Esto facilita la certificación de la cadena de conmutación SK, en particular, una cadena de conmutación en un sistema fotovoltaico. Mediante el uso exclusivo de componentes de hardware, la capacidad funcional del sistema se puede replicar fácilmente, por lo que también se facilita la posible certificación.

[0044] Son posibles variantes de realización adicionales de la disposición de circuito según la invención.

[0045] Por ejemplo, un usuario puede recibir información, por medio de una pantalla óptica, sobre si el dispo sitivo inversor relevante 2 está configurado como dispositivo maestro M o como dispositivo esclavo S por medio del conmutador de configuración asociado 10. A continuación, al accionar el conmutador de configuración 10, el dispositivo inversor correspondiente 2 puede reconfigurarse por un usuario según los requisitos del sistema. En una posible rea lización adicional, los diferentes conmutadores de configuración 10 de una cadena de conmutación SK se pueden conectar a un circuito lógico para comprobar si los diferentes dispositivos inversores 2 dentro de una cadena de con mutación SK se han configurado adecuadamente. Preferentemente, el primer dispositivo inversor 2-1, que está conectado al interruptor de emergencia 3, de la cadena de conmutación SK está configurado como maestro M y los dispositivos inversores restantes 2 de la cadena de conmutación SK están configurados como esclavos S. El circuito lógico puede comprobar automáticamente si la configuración de los diferentes dispositivos inversores 2 dentro de la cadena de conmutación SK se ha realizado correctamente.

[0046] En una posible realización adicional, el dispositivo inversor 2 tiene un sistema sensor para determinar si se ha conectado un interruptor de emergencia 3 o si otro dispositivo inversor 2 está conectado aguas arriba a su entrada de señal de conmutación 4. Si este sistema sensor determina que un interruptor de emergencia 3 está conec tado a la entrada de señal de conmutación 4, en una posible realización se puede realizar la reconfiguración automática del dispositivo inversor 2 como maestro M de una cadena de conmutación SK. Por el contrario, si el sistema sensor determina que una salida de señal de conmutación 5 de un dispositivo inversor 2, conectado aguas arriba, de la cadena de conmutación SK está conectada a la entrada de señal de conmutación 4, el dispositivo inversor relevante 2, en una posible realización, se configura automáticamente como un dispositivo inversor esclavo 2. En esta variante de realiza ción, por lo tanto, la configuración o reconfiguración se realiza de forma automática o semiautomática. En una posible variante de realización, se visualiza automáticamente una configuración errónea de un dispositivo inversor 2. Por ejemplo, si el dispositivo inversor 2, cuya entrada de señal de conmutación 4 tiene conectado el interruptor de emer gencia 3, no está configurado por error como maestro M utilizando su conmutador de configuración 10, este error de configuración puede reconocerse, por ejemplo, por medio de un circuito lógico y a continuación se muestra a un usua rio.

[0047] En una variante de realización adicional, se puede mostrar si el circuito puente 9 ha realizado un puente cuando se ha producido un error, es decir, se muestra si el dispositivo inversor relevante 2 está defectuoso y, por consiguiente, si debería reemplazarse preferentemente dentro de la cadena de conmutación SK. Tras el accionamiento del interruptor de emergencia 3, todos los dispositivos interconectados en la cadena de conmutación SK se activan o se desactivan sucesivamente, preferentemente en cierta medida mediante un efecto dominó. La conmutación de los diferentes dispositivos inversores 2 dentro de la cadena de conmutación SK se realiza preferentemente a una veloci dad de conmutación muy alta. El uso del circuito puente 9 o el circuito de derivación dentro de la disposición de circuito 1 garantiza que el efecto dominó de conmutación en sí mismo continúe hasta el final de la cadena de conmutación SK en caso de fallo de un dispositivo defectuoso ubicado dentro de la cadena de conmutación.

[0048] La disposición de circuito 1 se utiliza para conmutar de forma segura los dispositivos inversores 2 para un sistema que tiene un interruptor de emergencia común 3 y, por lo tanto, permite la suspensión por cable (WSD, por sus siglas en inglés) del sistema relevante. La disposición de circuito 1 según la invención se puede usar en una posible realización para apagar de forma segura dispositivos inversores 2 de un sistema que tiene un solo interruptor de emergencia común 3. En una aplicación alternativa, la disposición de circuito 1 también se puede usar para encen der diferentes dispositivos inversores 2 de un sistema que tiene un solo interruptor común 3.

[0049] En una posible realización, el terminal de conexión 7 está formado por un conector X25 de cuatro polos. Por ejemplo, el pin 1 y el pin 2 del terminal de conexión X25 forman la entrada de señal de conmutación 4, y el pin 3 y el pin 4 del terminal de conexión X25 forman la salida de señal de conmutación 5. Si la entrada de señal de conmu tación 4 en el terminal de conexión 7 está activada también se activa la salida de señal de conmutación 5. La salida de señal de conmutación 5 activa la entrada de señal de conmutación 4 del siguiente dispositivo inversor 2 a través del cableado utilizando las líneas de señal de conmutación 6. A través de este efecto dominó, todos los dispositivos inversores 2 interconectados en la cadena de conmutación SK pueden activarse sucesivamente. En una primera variante, la activación puede consistir en la desconexión automática del dispositivo inversor relevante 2. Como alterna tiva, la activación puede consistir en la conexión automática del dispositivo inversor relevante 2. Las líneas de habili tación 17 en el dispositivo inversor 2 garantizan que la electrónica interna esté activada y el relé de CA 12 asociado esté conmutado. Además, la salida de señal de conmutación 5 del terminal de conexión X257 se activa a través de las líneas de habilitación 17.

[0050] Dependiendo de la aplicación, son posibles variantes de realización adicionales de la disposición de circuito 1 según la invención. Por ejemplo, en una posible realización, los conmutadores de configuración 10 pueden reemplazarse por líneas de control que están conectadas a un circuito de control central del sistema. Además, un estado operativo de la disposición de circuito 1 y/o del dispositivo inversor 2 se puede comunicar a este controlador central del sistema. Por ejemplo, se puede comunicar el hecho de si un dispositivo inversor 2 está defectuoso o no. Debido al circuito puente 9, la cadena de conmutación SK funciona incluso si se produce un defecto en el dispositivo inversor 2 o si se produce un defecto en la disposición de circuito 1. Por consiguiente, un dispositivo inversor defec tuoso 2-i puede retirarse de la cadena de conmutación SK sin una gran presión temporal, ya que la salida de señal de conmutación 5 del dispositivo inversor 2-(i-1) conectado aguas arriba se conecta directamente a la entrada de señal de conmutación del dispositivo inversor 2-(i+1) conectado aguas arriba usando las líneas de señal de conmutación 6 y el dispositivo inversor 2-i se retira. Como alternativa, el dispositivo inversor defectuoso se reemplaza por un disposi tivo inversor sin fallos 2-i. La cadena de conmutación SK conecta de forma segura los diferentes participantes o dis positivos inversores 2 entre sí y también ofrece la opción de puentear dispositivos fallidos o defectuosos 2. Cualquier número N de dispositivos o dispositivos inversores 2 se puede encender o apagar de manera fiable y rápida dependiendo de la aplicación utilizando un solo interruptor de emergencia 3. Se pueden lograr longitudes de recorrido rela tivamente largas entre diferentes dispositivos inversores 2, por ejemplo, por medio de un potencial de conmutación de 12 V y por medio de las correspondientes medidas de aislamiento.

LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA

[0051]

1 Disposición de circuito

2 Dispositivo inversor

3 Interruptor de emergencia

4 Entrada de señal de conmutación

5 Salida de señal de conmutación

6 Líneas de señal de conmutación

7 Terminal de conexión

8 Circuito separador de potencial

Circuito de puente Conmutador de configuración Paneles solares

Relé de CA

Circuito convertidor de corriente Red eléctrica

Salida de CA

Entradas de CC

Línea de habilitación interna RSB

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo inversor (2) para un sistema, en particular para un sistema fotovoltaico,

teniendo el dispositivo inversor (2):

- una entrada de señal de conmutación bipolar (4) para conectar un interruptor de emergencia (3) del sistema o para conectar una salida de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema,

- una salida de señal de conmutación bipolar (5) para conectar una entrada de señal de conmutación de otro dispositivo inversor del sistema,

- un circuito separador de potencial (8), configurado para acoplar la entrada de señal de conmutación (4) y la salida de señal de conmutación (5) entre sí de manera potencialmente separada,

- siendo el dispositivo inversor (2), cuando un interruptor de emergencia (3) está conectado a la entrada de señal de conmutación (4) del mismo, configurable mediante un conmutador de configuración (10) dispuesto en el mismo como maestro (M) de una cadena de conmutación del sistema, comprendiendo dicha cadena el dispositivo inversor (2) configurado como maestro (M) por sí mismo, así como todos los dispositivos inversores (2) conectados a la salida de señal de conmutación (5) del mismo aguas abajo mediante líneas de señal de conmutación (6) y confi gurados como esclavos (S) por medio de conmutadores de configuración (10),

estando toda la cadena de conmutación conmutada automáticamente en cascada a través de las líneas de señal de conmutación (6) cuando se acciona el interruptor de emergencia (3) conectado a la entrada de señal de conmutación (4) del dispositivo inversor (2) configurado como maestro (M).

2. Dispositivo inversor (2) según la reivindicación 1, que comprende un terminal cuadripolar (7) que com prende la entrada de señal de conmutación bipolar (4) y la salida de señal de conmutación bipolar (5).

3. Dispositivo inversor (2) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la entrada de señal de conmutación bipolar (4) y la salida de señal de conmutación bipolar (5) del terminal (7) del dispositivo inversor (2) están potencialmente separadas entre sí mediante un circuito separador de potencial (8) formado como circuito acoplador óptico.

4. Dispositivo inversor (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3,

que comprende un circuito puente (9) configurado para puentear un dispositivo inversor defectuoso o fallido (2) dentro de la cadena de conmutación automáticamente.

5. Dispositivo inversor (2) según la reivindicación 4,

en el que el circuito puente (9) del dispositivo inversor (2) se proporciona entre la entrada de señal de conmutación (4) y la salida de señal de conmutación (5) del terminal (7) del dispositivo inversor (2).

6. Dispositivo inversor (2) según la reivindicación 5,

en el que, para cada línea de señal de conmutación (6), el circuito puente (9) del dispositivo inversor (2) tiene al menos un diodo conectado en la dirección del flujo.

7. Dispositivo inversor (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6,

en el que el interruptor de emergencia (3) es un interruptor pasivo que está conectado a una entrada de señal de conmutación (4) del inversor (2), configurado como maestro (M), del sistema.

8. Dispositivo inversor (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7,

que comprende una entrada de CC (16) para conectar paneles solares (11), que al ser irradiados con luz solar generan una corriente continua que se convierte en corriente alterna por un circuito convertidor de corriente (13) proporcionado en el dispositivo inversor (2), en el que, cuando el dispositivo inversor (2) de la cadena de conmutación se activa, un relé de Ca (12) proporcionado en el dispositivo inversor se cierra para entregar la corriente alterna generada por el circuito convertidor de corriente (13) proporcionado en el dispositivo inversor (2) a una red eléctrica (14).

9. Dispositivo inversor (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 8,

en el que, en caso de error de cableado, el dispositivo inversor (2) se conmuta automáticamente a un estado operativo seguro.

10. Dispositivo inversor (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9,

en el que los conmutadores de configuración (10) de la cadena de conmutación están conectados a un circuito lógico, que comprueba si los dispositivos inversores (2) dentro de la cadena de conmutación están configurados adecuadamente.

11. Sistema fotovoltaico que comprende cadenas fotovoltaicas cada una de las cuales está conectada a un dispositivo inversor asociado (2) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los dispositivos inver sores (2) del sistema fotovoltaico pueden apagarse de forma segura accionando un interruptor de emergencia compartido (3).