ES2881925T3 - Sistema de alimentación solar intercambiable de alta eficiencia - Google Patents

Sistema de alimentación solar intercambiable de alta eficiencia

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ES2881925T3 ES13877614T ES13877614T ES2881925T3 ES 2881925 T3 ES2881925 T3 ES 2881925T3 ES 13877614 T ES13877614 T ES 13877614T ES 13877614 T ES13877614 T ES 13877614T ES 2881925 T3 ES2881925 T3 ES 2881925T3
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Abstract

Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente que comprende los pasos de: aceptar una primera energía de una primera fuente de energía fotovoltaica (5) por un puerto de entrada de CC de un convertidor de CC-CC fotovoltaica de fase base (6); convirtiendo CC-CC de fase base (6) dicha primera potencia (5) utilizando un primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) con una primera derivación inductora (57) para dar salida a un suministro de energía CC de fase base (71) conectado a dicha primera derivación inductora (57), en donde ambas entradas de dicho primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase base (6); aceptar una segunda energía de una segunda fuente de energía fotovoltaica (7) por un puerto de entrada CC de un convertidor CC-CC fotovoltaico de fase alterada (8); fase alterada CC-CC que convierte (8) dicha segunda potencia utilizando un segundo inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) con una segunda derivación inductora (57) para dar salida a una administración de potencia CC de fase alterada (72) conectada a dicha segunda derivación inductora (57)), en donde ambas entradas de dicho segundo inductor acoplado magnéticamente con derivaciones (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase alterada (8); controlar la fase síncrona (11) dicho paso de fase base CC-CC convirtiendo dicha primera potencia con dicho paso de fase alterada CC-CC convirtiendo dicha segunda potencia; potencia en serie de baja inductancia de almacenamiento que combina (9) dicha administración de potencia de CC de fase base (71) con dicha administración de potencia de CC de fase alterada (72) a través de un circuito de voltaje aditivo que incluye un inductor de combinación en serie de almacenamiento de baja inductancia (17) conectado entre dichas derivaciones primera y segunda de inductor para agregar un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase base a un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase alterada con un condensador de salida de almacenamiento de energía baja (18) para proporcionar una salida de CC fotovoltaica combinada de conversión (10) a un punto de potencia máximo (75).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de alimentación solar intercambiable de alta eficiencia
I. Campo técnico
[0001] La presente invención se centra en el campo de proporcionar energía solar incluyendo, pero no limitado a sistemas de potencia residenciales y comerciales y matrices. En particular, se refiere a procesos, dispositivos y circuitos que pueden proporcionar tal energía de una manera más eficiente. También puede encontrar aplicación en sistemas de energía generales que tienen algunos de los atributos más fundamentales de las fuentes de energía solar con los mismos efectos.
II. ANTECEDENTES
[0002] El valor de la energía solar para la sociedad se ha conocido desde hace muchos años. Ofrece energía limpia, pero requiere aprovechar la energía y alimentarla a la red eléctrica u otra carga. La eficiencia en la generación es de especial interés. Un aspecto que ha demostrado ser particularmente desafiante es la capacidad de recolectar la energía de manera eficiente en todo el espectro de potencia deseado. Debido a que la afluencia de energía solar puede variar y debido a que el efecto fotovoltaico en sí mismo puede variar, existen desafíos eléctricos que hasta cierto punto persisten. Además de las cuestiones técnicas, los límites reglamentarios como deseables para la seguridad y similares también pueden plantear desafíos. Además, la combinación de fuentes fotovoltaicas, como en las hileras de paneles o similares, se combina para hacer que la recolección eficiente de la energía sea un problema. Como ejemplo, un hecho interesante de que, con frecuencia, con la tecnología actual, la generación de energía más eficiente (probablemente al voltaje más alto después de la conversión) es una situación en donde no se entrega energía sustancial. Esta aparente paradoja es un tema que sigue siendo un desafío para quienes trabajan sobre el terreno. De manera similar, el deseo de generar cada vez más energía, por ejemplo, a través de cadenas más grandes de paneles se ha convertido en un problema debido a los límites regulatorios y similares.
[0003] La presente invención proporciona circuitos y métodos mediante los cuales muchos de estos desafíos pueden reducirse o incluso eliminarse. Proporciona diseños con una eficiencia inusual en la generación de energía y proporciona un valor considerable a aquellos que deseen utilizar fuentes de energía solar u otras fuentes de energía de manera eficiente. El documento EP 2515424 A2 se refiere a un convertidor CC-CC. El convertidor tiene un medio puente primario que está conectado en paralelo a un terminal primario y está provisto de un circuito en serie que comprende elementos de conmutación. Un medio puente secundario está conectado en paralelo a un terminal secundario y está provisto de un circuito en serie que comprende elementos de conmutación.
[0004] Los circuitos de conmutación para extraer energía de una fuente de energía eléctrica se describen en el documento US 2012/0043818 A1. Cada circuito de conmutación incluye un puerto de entrada acoplado eléctricamente a uno respectivo de una fuente de energía eléctrica, un puerto de salida y un primer dispositivo de conmutación adaptado para cambiar entre sus estados conductores y no conductores para transferir energía desde el puerto de entrada al puerto de salida.
[0005] US 2003/0218449 describe métodos y circuitos para combinar las salidas de los convertidores de potencia de múltiples fases.
[0006] Un dispositivo de control para una disposición de conmutación con una fuente de corriente continua que suministra una carga a través de una unidad de regulación del rectificador semiconductor que tiene dos elementos rectificadores semiconductores controlables de dirección de conductancia idéntica como parte de la unidad de regulador se describe en US 4,634,943.
III. DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN
[0007] En consecuencia, la presente invención describe dispositivos y métodos para lograr una administración de energía solar y de otro tipo de eficiencia inusualmente alta de una manera que es más beneficiosa para una variedad de cargas. Las realizaciones presentan algunas formas iniciales de lograr una administración o generación de energía de alta eficiencia y muestran los conocimientos generales que pueden adaptarse y modificarse para lograr los siguientes y otros objetivos. La invención se define por las características de la reivindicación 1 del método independiente y la reivindicación 11 del aparato correspondiente. Las reivindicaciones dependientes enumeran realizaciones ventajosas de la invención.
IV. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[0008]
La figura 1 es un esquema de la circuitería configurada para una realización de intercalación en fases de la presente invención.
Las figuras 2a y 2b son diagramas de tiempo para lograr el control de acuerdo con varias realizaciones de la presente invención.
La figura 3 es un tipo de diagrama de valores relacionado con la eficiencia que compara conceptualmente varios modos operativos de la presente invención con algunos sistemas tradicionales.
La figura 4 es un esquema de la circuitería configurada para una realización de inductor acoplado con derivación de un diseño de intercalación en fase para la presente invención.
La figura 5 es un esquema de un circuito inductor acoplado con derivaciones configurado para una parte de una realización de tensión de cadena aditiva de la presente invención.
La figura 6 es un esquema de la circuitería configurada para una realización de configuración entre paneles de la presente invención.
La figura 7 es un esquema de la circuitería configurada para un ejemplo de cadena en fase más.
La figura 8 es un diagrama conceptual de modos controlados por límites de la presente invención.
La figura 9 describe diagramas de temporización para lograr el control del ejemplo de sistema de energía solar de la figura 7.
V. MODO(S) PARA REALIZAR LA INVENCIÓN
[0009] Como se mencionó anteriormente, la presente invención incluye una variedad de aspectos, que se pueden combinar en diferentes formas. Las siguientes descripciones se proporcionan para enumerar elementos y describir algunas de las realizaciones de la presente invención. Estos elementos se enumeran con realizaciones iniciales, sin embargo, debe entenderse que pueden combinarse de cualquier manera y en cualquier número para crear variaciones adicionales. Los ejemplos descritos de forma diversa y las realizaciones preferidas no deben interpretarse como que limitan la presente invención únicamente a los sistemas, técnicas y aplicaciones descritos explícitamente. Además, debe entenderse que esta descripción respalda y engloba descripciones y reivindicaciones de todas las diversas realizaciones, sistemas, técnicas, métodos, dispositivos y aplicaciones con cualquier número de los elementos descritos, con cada elemento solo, y también con todos y cada uno de los diversas permutaciones y combinaciones de todos los elementos en esta o cualquier aplicación posterior.
[0010] Como se muestra en la figura 1, la generación de energía solar puede implicar aceptar una fuente de potencia más (1), tal como puede ser generada por una o más fuentes individuales fotovoltaicas (2). Como es bien sabido, la fuente fotovoltaica puede ser un panel solar (19) (como se muestra en la figura 6) o incluso células solares individuales (20) (también como se muestra en la figura 6). En la figura 1, las fuentes (2) se pueden agregar para crear una fuente de energía fotovoltaica conceptual (1). La salida individual (3) de una de las fuentes fotovoltaicas (2) puede ser una salida de potencia CC. Esta salida de potencia de CC (3) se puede convertir en una versión modificada de la potencia de CC. Esto puede ocurrir, pero no es necesario que ocurra a nivel de módulo, como por un módulo u otro tipo de convertidor que no se muestra pero que podría, pero no necesariamente, existir para cada panel (19) o cada fuente fotovoltaica (2). Tal convertidor puede configurarse para operar en o con paneles o módulos individuales y puede controlar la recolección de energía para lograr la operación del punto de máxima potencia individual como se conoce.
[0011] Como se ha mencionado, en una realización de la presente invención tal como se muestra en la figura 1, la salida de una colección de paneles solares o más en general las fuentes (2) se puede agregar para crear una fuente fotovoltaica conceptual de potencia (1). Esta fuente de energía, quizás agregada, también una salida de energía de CC, y aquí se considera una primera fuente de energía fotovoltaica (5), puede ser manejada o convertida por un convertidor fotovoltaico CC-CC, tal vez aquí mostrado como un convertidor fotovoltaico de CC-CC de fase base (6) para proporcionar una salida conmutada de fase base (71).
[0012] Del mismo modo, otra fuente agregada de potencia, aquí considerada una segunda fuente fotovoltaica de potencia (7) , también puede ser convertida por un convertidor fotovoltaico CC-CC, aquí mostrado como un convertidor fotovoltaico de fase alterada CC-CC (8) para proporcionar una salida conmutada de fase alterada (72). Tanto el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) como el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) pueden tener sus salidas combinadas a través de un circuito combinador (9), para proporcionar una salida CC fotovoltaica combinada de conversión (10). Además, tanto el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) como el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) se pueden controlar de manera similar, por ejemplo, a través de un control de fase síncrona (11) que opera de manera síncrona interruptores o similares en los dos convertidores para que sus operaciones respondan al tiempo de conmutación en sincronía entre sí, ya sean opuestos o no. Tanto el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) como el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) se pueden considerar combinados, presentando juntos un convertidor fotovoltaico CC-CC de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (15) que puede actuar sobre dos fuentes o potencia (1) y pueden proporcionar una salida de CC de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (65). Estas salidas pueden combinarse para presentar una matriz u otra salida CC mejorada de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (66).
[0013] En aplicaciones típicas, es común que la salida de CC fotovoltaica combinada de conversión (10) sea proporcionada como una entrada a una carga, que se muestra como un inversor fotovoltaico CC-CA (12) como solo una posibilidad. El inversor fotovoltaico CC-CA (12) puede proporcionar una salida de energía fotovoltaica CA (13). Esto puede estar conectado a una red o similar. Como también se muestra, las cadenas de dicha potencia se pueden conectar en paralelo (14) para proporcionar mayor potencia al inversor fotovoltaico CC-CA (12). También es posible proporcionar un sistema integrado tal como por tener tanto el convertidor fotovoltaico de almacenamiento de energía fotovoltaica CC-CC bajo (15) y el inversor fotovoltaico CC-AC (12) integrado para presentar un convertidor fotovoltaico de alta eficiencia combinada CC-CC-CA (16).
[0014] En funcionamiento, el sistema puede aceptar la primera alimentación de la primera fuente fotovoltaica de potencia (5), lograr la conversión CC-CC de fase base para crear una administración de potencia CC de fase base a través del convertidor fotovoltaico CC-CC de fase de base (6). De manera similar, la energía aceptada de una segunda fuente de energía, como la segunda fuente de energía fotovoltaica (7), se puede convertir mediante un proceso de conversión CC-CC de fase alterada para proporcionar y crear una administración de potencia CC de fase alterada. Tanto el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) como el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) pueden tener interruptores para lograr su funcionamiento. Estos interruptores pueden ser controlados por algún tipo de controlador, quizás un control de fase síncrona (11). La salida de la administración de potencia CC de fase alterada y la administración de potencia CC de fase base se pueden combinar para lograr la salida CC fotovoltaica combinada de conversión mencionada (10).
[0015] Para permitir una mayor generación de energía, es posible que el proceso de combinar las diferentes administraciones de potencia pueda implicar el proceso de serie que combinan las administraciones de potencia. La circuitería del combinador (9) puede configurarse como una circuitería configurada en potencia de la serie de modo que se añada tensión o similar de los dos generadores de potencia. Como se discutirá más adelante con referencia a las figuras 4, 6 y 7, se puede entender que el circuito combinador (9) puede involucrar una o más de una inductancia y/o una capacitancia o ambas. Estos elementos pueden configurarse para tener requisitos de almacenamiento de energía inusualmente bajos para un sistema fotovoltaico y, por lo tanto, la presente invención puede lograr un almacenamiento de energía del convertidor de entrada y salida inusualmente bajos como se describe más adelante. En tal configuración, se puede considerar que los circuitos implican un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (17) y/o un condensador de almacenamiento fotovoltaico bajo (18) del cual está compuesto el convertidor CC-CC de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (59). Cuando se configura como un circuito de combinación de potencia en serie, el circuito del combinador (9) puede presentar un circuito de voltaje aditivo que agrega el voltaje de salida de una fuente de alimentación, como la salida conmutada de fase base, al voltaje de salida de otra fuente de alimentación, como la salida de fase alterada conmutada. El paso de agregar voltaje puede permitir una mayor generación de energía o eficiencia de administración sin exceder los límites regulatorios como se mencionó anteriormente. También se puede lograr mediante la adición de baja inductancia de los voltajes a través de las enseñanzas de la presente invención.
[0016] Como se ha mencionado, los convertidores se pueden basar en un tipo de modo de interruptor de operación. Dichos convertidores pueden tener varios conmutadores diferentes a través de los cuales las operaciones pueden lograr los objetivos deseados. Se muestran diversos tipos de convertidores en diferentes realizaciones de la presente invención. Como se muestra en las figuras 4, 5, 6 y 7, los convertidores pueden tener interruptores (por ejemplo, 21-46) que se pueden controlar para lograr los objetivos deseados. Este control puede ser específico de las realizaciones de la presente invención y puede ser un aspecto importante para lograr los objetivos deseados, así como una diferencia importante en el funcionamiento en comparación con circuitos similares anteriores. Además, algunos de los interruptores, como los etiquetados (44 y 45 y similares) pueden ser interruptores activos, diodos o incluso una combinación de diodos con un interruptor activo. El control afirmativo de los interruptores puede ser mediante el control de fase síncrona (11) como se mencionó anteriormente. Como se muestra en la Figura 1, un control síncrono literal o conceptual puede activar varios convertidores para que sus conmutadores funcionen de forma síncrona. Naturalmente, se pueden utilizar dos o más controles separados con una temporización común siempre que sus ciclos de reloj sean comunes de modo que los dos convertidores funcionen en un modo de temporización.
[0017] El control puede ser por ciclo de trabajo controlando los interruptores en los convertidores. Se puede proporcionar un controlador de ciclo de trabajo (51) común a ambos convertidores, como se muestra, y como tal se puede considerar un controlador de ciclo de trabajo común para lograr el paso del control de ciclo de trabajo común de modo que los interruptores en los dos convertidores se puedan operar sincrónicamente de acuerdo con los horarios deseados. Al proporcionar un controlador común o al menos controlar sincrónicamente los convertidores, se puede considerar que las realizaciones de la invención proporcionan una señal de temporización común para el funcionamiento del interruptor. Esta señal de temporización común puede provocar específicamente modos de funcionamiento de acuerdo con la invención. Por ejemplo, las figuras 2a y 2b muestran algunos ejemplos de esta señal de temporización común para las formas de realización de inductor acopladas magnéticamente roscadas de la invención, tal como se muestra en la figura 4. En estas figuras, un más o menos 25% (figura 2b) y 12 %% (figura 2a) operación del ciclo de trabajo se presenta conceptualmente mostrando la operación de los interruptores (21-28) como se indica. Aunque no se muestra, la operación de 0% a 100% es posible, por supuesto. Como se puede entender en el contexto de comparar las operaciones de los interruptores (21 y 24), interruptores (26 y 27), interruptores (22 y 23) e interruptores (25 y 28), se pueden ver los modos de control sincrónico y opuesto. Estos interruptores se pueden operar secuencialmente para que las salidas de cada convertidor se opongan entre sí y se conmuten en diferentes momentos. Como puede apreciarse en la figura 2b, esto puede ofrecer ventajas tales que los modos de funcionamiento opuestos pueden compensar un efecto entre sí en el circuito del combinador (9) y así permitir un menor almacenamiento de energía y un funcionamiento más eficiente. Al presentar un controlador de fase opuesta (52), las realizaciones de la invención pueden configurarse de manera que un convertidor esté encendido, generando energía, activo o similar cuando otro esté apagado o similar y viceversa. A través de dicho control afirmativo de los interruptores, el control de fase opuesta del paso de conversión de la energía puede lograr reducciones en el almacenamiento de energía, así como una ondulación reducida y otras ventajas. Este controlador de fase opuesta (52) puede ser diametralmente opuesto, por ejemplo, proporcionando un controlador de interruptor de convertidor fotovoltaico de 180° y un interruptor de convertidor fotovoltaico de 180° que controle la salida de CC o los convertidores como se muestra. De esta manera, los componentes del convertidor pueden suministrar energía de acuerdo con un programa o proceso intercalado para lograr las ventajas mencionadas.
[0018] Del mismo modo, por el diseño de intercalación, también se puede lograr ventajas. Esto se puede entender conceptualmente con referencia a la figura 3 con el eje inferior que representa el porcentaje de operación del ciclo de trabajo. Quizás de forma no cuantitativa, se puede entender que la figura 3 representa un tipo de valor de eficiencia en todos los rangos de ciclos de trabajo. También compara una operación tradicional con algunos de los modos mejorados de funcionamiento. En los sistemas anteriores, los convertidores pueden haber presentado eficiencia (o más apropiadamente ineficiencia) en un rango de ciclo de trabajo de 0% a 100% como se muestra conceptualmente en la figura 3 por la curva etiquetada (53). Al comprender que para algunos valores y, en algunos casos, se puede considerar que la gráfica conceptual de la figura 3 presenta una ineficiencia o incluso una energía de conversión a lo largo de un eje vertical, se puede ver que existe una ineficiencia significativa para muchos sistemas tradicionales en cualquier otro valor que no sea el 0% y áreas de ciclo de trabajo del 100%. A partir de esto, se puede entender conceptualmente que en muchos modos de funcionamiento tradicionales (diseños con una configuración de energía de ciclo de trabajo completo), los convertidores a menudo eran menos eficientes en un punto medio de funcionamiento. Fueron más eficientes en el ciclo de trabajo del 0% de operación (sin energía) y también en el modo de funcionamiento del ciclo de trabajo del 100% (sin conversión), pero estos pueden ser menos significativos desde la perspectiva de la conversión. Así, como bien entienden los expertos en la técnica, durante las situaciones más significativas de generación de energía o al menos administración, como en el rango de operación de 50% a 100% de ciclo de servicio de operación - a menudo las ubicaciones más comunes -- el convertidor en promedio no fue tan eficiente. Por ejemplo, para una salida máxima del panel de 60 voltios, un convertidor de energía de ciclo de ciclo completo más tradicional podría proporcionar una salida que varía de 0 a 60 voltios. Con un ciclo de trabajo del 0% (0 voltios), no se administró energía; al 50% del ciclo de trabajo había potencia, pero en la peor eficiencia; al 100% no se logró conversión. Las realizaciones de la presente invención muestran que este modo de funcionamiento puede mejorarse. Como se explica más adelante, la eficiencia total se mejora mediante los modos de funcionamiento por fases ahora disponibles a través de la presente invención.
[0019] Con respecto a la curva etiquetada como (54), se puede entender que este particular modo de operación muestra formas de realización diseñadas para lograr una configuración de energía de ciclo de trabajo medio. Como puede entenderse conceptualmente a partir de este gráfico, la eficiencia se puede mejorar (reducir la ineficacia) mediante realizaciones de la presente invención. De manera similar, en la curva etiquetada (55), se puede entender un modo de operación que usa una configuración de energía de medio ciclo de trabajo con o sin el modo de operación por fases. Como se muestra, se pueden lograr incluso más ventajas (esto puede no estar disponible para algunas de las realizaciones de la presente invención). Incluso el aspecto de variar el voltaje en todos los regímenes operativos se cambia para las realizaciones de la presente invención. El voltaje de salida no varía de esta manera para la presente invención, permanece relativamente constante y, por lo tanto, se puede lograr un alto voltaje de suministro (en sí mismo una forma más eficiente de suministrar energía).
[0020] Se puede considerar que la Figura 3 indica la cantidad de ondulación tal como a través del inductor de baja energía de almacenamiento fotovoltaico (17) o similar, energía de almacenamiento de corriente de ondulación e incluso el carácter de punto óptimo a través de los diversos ciclos de trabajo. Se mejora el número de puntos óptimos disponibles en funcionamiento, con una administración de potencia sustancial, para las operaciones de conversión de alta eficacia según la presente invención. Se puede entender que los puntos óptimos (mayor eficiencia práctica y/o relativamente poca o ninguna ineficiencia) existen en lugares de la parcela donde toca el eje inferior. Puede existir un punto óptimo para algunos circuitos tradicionales al 0% y al 100% de funcionamiento. Desafortunadamente, estas son a menudo ubicaciones de menor interés, ya que pueden ser menos comunes o al menos pueden no implicar una administración de energía sustancial. En realizaciones de la presente invención, los puntos óptimos pueden existir al 50% y al 100% o incluso al 25% y al 50%. A través de tales diseños y modos de funcionamiento, las realizaciones pueden así proporcionar una salida fotovoltaica de punto óptimo aumentada. Estos puntos óptimos aumentados ahora pueden existir incluso en ubicaciones de operación de conversión de energía sustanciales y pueden ser un efecto causado por el nuevo modo de fase opuesta de control operativo por el control síncrono (11). Como se muestra en la figura 3, para las realizaciones de la presente invención, ahora puede existir un punto óptimo incluso en lugares donde se produce una conversión de energía significativa, no solo en los extremos de los modos operativos como en muchos diseños tradicionales. Por tanto, la invención puede proporcionar una salida fotovoltaica de punto óptimo de generación o suministro de energía convertida, así como una salida fotovoltaica de punto óptimo aumentada. Como es bien sabido, los paneles solares pueden tener efectos sobre la temperatura; generan energía de manera diferente en diferentes condiciones de temperatura y, en gran medida, la variación en el ciclo de trabajo puede deberse a esto (así como sombreado parcial, etc.). De hecho, se puede considerar que la representación en la figura 3 indica un efecto de temperatura con una condición de generación de energía a temperatura alta más probable en el ciclo de trabajo del 100% y una condición de generación de energía a temperatura fría más probable en el ciclo de trabajo del 50% para la máxima recolección de energía. Para muchos sistemas tradicionales, la operación a una temperatura más fría tenía un modo de eficiencia de conversión relativamente más baja. A través de las realizaciones de la invención, puede existir una alta eficiencia en tales condiciones de generación de energía de temperatura reducida y la invención puede presentar así una salida fotovoltaica de punto óptimo de condiciones de temperatura reducida fotovoltaicamente. Para ciertos diseños, puede incluso presentar una salida fotovoltaica de punto óptimo de régimen operativo frío. Como se muestra en la figura 3, para las realizaciones de la presente invención, puede existir un punto óptimo en el rango del ciclo de trabajo del 50% en lugar de un nivel de suministro de energía pobremente eficiente, no solo una parte superior como en muchos diseños tradicionales y, por lo tanto, la invención puede proporcionar una salida de energía fotovoltaica de punto óptimo de régimen operativo frío.
[0021] Como se mencionó anteriormente, los convertidores pueden estar desconectados afirmativamente para conseguir los mejores modos de operación. Es posible una variedad de topologías de convertidor y varias se muestran en las figuras. La figura 5 muestra un tipo particular de convertidor aplicado a un panel individual que tiene un elemento inductor (56) acoplado magnéticamente con derivaciones. Este es un ejemplo de una disposición de inductor acoplado magnéticamente con derivaciones. Como se muestra, el elemento inductor acoplado magnéticamente con derivaciones (56) tiene una derivación inductora (57). Esta realización se conmuta afirmativamente a través de conmutadores (31 a 42) para los diversos convertidores como se muestra en la figura 5. Estos conmutadores son activados por un controlador de ciclo de trabajo (51) al que el convertidor responde a la sincronización del conmutador. Como se muestra, este convertidor puede incluir dos pares de interruptores en serie (por ejemplo, 31 y 33) (32 y 34) conectados en los puntos medios (58) en los que se conecta el elemento inductor (56) acoplado magnéticamente con derivaciones.
[0022] Cada convertidor fotovoltaico CC-CC de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (59) puede incluir su propio inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (60) y el condensador de salida de almacenamiento de energía baja (61) a fin de proporcionar una instalación fotovoltaica de baja inductancia de salida de CC (62). La Figura 5 muestra múltiples aplicaciones de las disposiciones de inductor acoplado magnéticamente con derivaciones, en las que cada uno convierte su propia potencia de salida, tal vez como la de un panel solar (19). Estas salidas fotovoltaicas convertidas de alta eficiencia (62) pueden combinarse en serie como se muestra para presentar una cadena de salida. Solo se representa una parte de una cuerda típica. A menudo, se combinan numerosos paneles para acercarse al voltaje operativo máximo permitido. En esta realización, sin embargo, se puede configurar una disposición de exceso de voltaje. Mediante el uso de una configuración de energía de medio ciclo de trabajo y una conversión de fuente de alimentación individual como se muestra, la cadena se puede configurar para proporcionar una disposición de voltaje máximo doble, de modo que una salida máxima regulatoria u otra salida permitida puede ser la mitad de la salida de voltaje del panel teóricamente disponible. Para mantenerse por debajo de la cantidad máxima, la salida puede limitarse en los límites mediante la inclusión de un controlador de salida de límite fotovoltaico (63) que puede ser parte de cada controlador de ciclo de trabajo individual, como se muestra, o que puede ser conceptualmente un control colectivo para todos los convertidores en la cadena. Para configuraciones que aplican una configuración de energía de un cuarto de ciclo de trabajo y la conversión de fuente de energía individual como se muestra, la cadena puede incluso configurarse para proporcionar una disposición de voltaje máximo cuádruple, de modo que una salida máxima regulatoria u otra salida permitida puede ser una cuarta parte de la salida de voltaje de panel teóricamente disponible. Por supuesto, también son posibles opciones adicionales de energía del ciclo de trabajo (un octavo, un décimo, etc.). De nuevo, se puede incluir un controlador de salida de límite fotovoltaico (63). Es importante destacar que, incluso con esta limitación de límites, la energía se sigue recolectando de manera eficiente. Las realizaciones de la invención pueden ser extremadamente eficaces en comparación con los diseños tradicionales. De hecho, la invención puede presentar una salida fotovoltaica que es al menos aproximadamente 98%, 99% y 99,5% de eficiencia desde la perspectiva de su proceso de conversión en un rango de ciclo de trabajo (promediado en todo el rango de operación, un rango basado en ocurrencia de administración, o un rango de operación típica esperada). Incluso puede acercarse solo a las pérdidas de cables en la administración de energía. Los diseños tradicionales rara vez pueden alcanzar este nivel de eficiencia.
[0023] Para realizaciones que utilizan modos de fases operacionales, se puede lograr la interconexión y la operación tal como la mostrada en la figura 4. En esta realización, los dos pares de interruptores en serie (por ejemplo, 21 y 23) (22 y 24) conectados en los puntos medios (58), pueden tener la salida del elemento inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) combinada, por ejemplo, a través del inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (17) para proporcionar una salida CC de baja inductancia fotovoltaica (64), y también un condensador de salida de almacenamiento de energía baja (18) para presentar otro tipo de convertidor fotovoltaico CC-CC de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (59). De manera similar al diseño de conversión de panel individual de la figura 5, la disposición de la figura 4 también puede tener una disposición de exceso de voltaje. Dichas configuraciones pueden tener una configuración de energía de medio ciclo de trabajo y, por lo tanto, se puede utilizar un controlador de medio ciclo de trabajo con la cadena convertida configurada para proporcionar una disposición de voltaje máximo doble. En esta configuración, de nuevo, para permanecer por debajo de la cantidad máxima, la salida puede limitarse en los límites mediante la inclusión de un controlador de salida de límite fotovoltaico (63).
[0024] Las realizaciones tales como el convertidor en fase mostrado en la figura 4 también se pueden lograr a través de una disposición que aparece en el convertidor de potencia reductor como se muestra en el ejemplo de la figura 7. En este ejemplo, los circuitos que se asemejan a dos convertidores de potencia CC-CC reductores se pueden utilizar para crear un convertidor de alta eficiencia como el convertidor fotovoltaico CC-CC de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (15) que se muestra. En este ejemplo, dos pares de interruptores en serie (43 y 44) (45 y 46) conectados en los puntos medios (67) pueden tener la salida del elemento conmutado combinada, por ejemplo, a través del inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (17) para proporcionar una salida de CC de baja inductancia fotovoltaica (62) y también un condensador de salida de almacenamiento de energía baja (18) para presentar el convertidor fotovoltaico CC-CC de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (15). Las figuras 9a y 9b muestran algunos ejemplos de esta señal de temporización común para este ejemplo.
[0025] En estas figuras, se presenta conceptualmente una operación de ciclo de trabajo de aproximadamente 50% (figura 9a) y 75% (figura 9b) mostrando el funcionamiento de los interruptores (43-46) como se indica. Nuevamente, aunque no se muestra, por supuesto, es posible el funcionamiento de 0% a 100%. Como puede entenderse en el contexto de comparar las operaciones de los interruptores (43 y 44) y los interruptores (46 y 45), se pueden ver los modos de control sincrónico y opuesto. Estos interruptores se pueden operar secuencialmente de modo que las salidas de cada convertidor se opongan entre sí y se conmuten en diferentes momentos. Al igual que con las figuras 2a y 2b, esto también ofrece ventajas tales que los modos de funcionamiento opuestos pueden compensar un efecto entre sí en el circuito del combinador (9) y así permitir un menor almacenamiento de energía y un funcionamiento más eficiente.
[0026] Como se mencionó anteriormente, las realizaciones de la invención pueden operar a altas tensiones operativas. Mientras que, en la mayoría de los sistemas más tradicionales, la eficiencia de salida varió a lo largo del régimen operativo como se muestra en la curva (53) de la figura 3, en las realizaciones de la presente invención, la salida puede ser relativamente estable. Como también se indica conceptualmente en la figura 3 cuando se considera el eje vertical como un tipo de indicación de ondulación, principalmente solo varía la ondulación, e incluso esto tiene un nivel de ondulación más bajo que el anterior. El voltaje de salida se puede controlar para que sea relativamente constante en todos los regímenes operativos sin comprometer la administración de energía. De hecho, no solo no hay pérdida en el suministro de energía, la presente invención puede lograr un suministro de energía más alto. Al utilizar un modo de funcionamiento por fases, este voltaje de salida de potencia, tal como el presente en la salida CC mejorada de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (66) (para la realización en la figura 1), salida CC de baja inductancia fotovoltaica (64) (para la realización en la figura 4)), y las salidas fotovoltaicas de alta eficiencia (62) (para la realización en la figura 5 y el ejemplo en la figura 7) pueden ser una salida alta de régimen operacional múltiple de manera que esté, al menos en un sentido fotovoltaico, a un voltaje relativamente alto o similares en cualquiera o incluso en todos los regímenes de conversión operativa en los que se administra una potencia sustancial. La salida alta del régimen de múltiples operaciones puede ser incluso una salida de voltaje fotovoltaico promedio alto (promediado en todo el rango de operación, un rango de administración basado en ocurrencia o un rango de operación típica esperada). Esta salida de voltaje fotovoltaico promedio alto o salida de régimen operacional múltiple alto se puede controlar para que esté cerca o incluso en el máximo deseado o permisible para una mayor eficiencia, quizás menos cierta tolerancia de banda de protección. Por tanto, las realizaciones pueden configurarse o controlarse para lograr al menos aproximadamente un 80%, 90% o incluso un 95% o más de una salida fotovoltaica de voltaje máximo en un rango operativo típico.
[0027] Más allá de simplemente el nivel de voltaje, las realizaciones también pueden presentar niveles particulares de alta eficiencia tales como en los puntos óptimos o similares. Si se considera que el diagrama de la figura 3 representa conceptualmente el efecto de la temperatura con una generación de temperatura caliente en o cerca del ciclo de trabajo del 100% y la operación a temperatura fría en o cerca del ciclo de trabajo del 50%, se puede entender que la operación nominal más significativa ocurrirá a menudo en el rango del 50% al 100%. Como se discutió anteriormente con respecto a los puntos óptimos mostrados conceptualmente en la figura 3, los diseños pueden presentar salidas de potencia fotovoltaica de alta eficiencia operativa nominal dual donde la operación de punto óptimo existe en dos ubicaciones de suministro de energía sustanciales. Esto se muestra conceptualmente en la figura 3 al 50% y 100% para las realizaciones caracterizadas como realizaciones de configuración de energía de medio ciclo de trabajo, y al 50%, 75% y 100% para las realizaciones caracterizadas como realizaciones de energía de cuarto de ciclo de trabajo. De manera similar, se puede considerar que las realizaciones presentan al menos una salida fotovoltaica en modo de suministro o generación de energía convertida de alta eficiencia, como las mencionadas anteriormente, y pueden incluso proporcionar dos puntos o puntos duales de alta eficiencia en los que se produce la conversión o administración de energía.
[0028] Al proporcionar una salida de baja inductancia o la conversión de almacenamiento de baja energía, tanto el almacenamiento de energía experimentado en una entrada como en una salida puede ser inusualmente baja, al menos desde una perspectiva fotovoltaica. La inductancia de entrada puede ser particularmente baja para los diseños de convertidores de nivel de módulo. Esto puede ser significativo y puede beneficiar la carga aplicada tal vez como el inversor fotovoltaico CC-CA (12). A través de una coordinación adecuada, esto puede ofrecer ventajas e incluso puede fomentar el uso del diseño integrado tales como el diseño de convertidor fotovoltaico de alta eficiencia combinada CC-CC-CA (16) se muestra en la figura 1.
[0029] Como se mencionó anteriormente, un convertidor de almacenamiento de baja energía, que quizás comprende un almacenamiento de baja energía, una inductancia de baja energía y/o una capacitancia de baja energía, son ventajas de la presente invención. Recordando que la figura 3 puede verse como una indicación conceptual de la cantidad de energía de almacenamiento de corriente de ondulación en el rango del ciclo de trabajo, se puede entender que la cantidad de energía de almacenamiento se reduce significativamente a través de las realizaciones de la presente invención. Mientras que los sistemas tradicionales indican necesidades significativas de almacenamiento de energía equivalente a un ciclo completo de energía de ondulación (como lo sugiere la altura máxima de la curva (53) al 50%), en las realizaciones de la presente invención, esta energía se puede reducir considerablemente a la mitad o incluso un cuarto como se muestra. Específicamente, para un diseño de 50% a 100% mostrado por la curva (54), la altura máxima al 25% y 75% es aproximadamente la mitad de la cantidad de almacenamiento de energía indicada para un sistema tradicional con frecuencia de conmutación equivalente, tipos equivalentes de interruptores, y similares. Del mismo modo, para un diseño de 25% a 50% mostrado por la curva (55), la altura pico a aproximadamente 121/ 2%, 371/ 2%, etc. es aproximadamente un cuarto de la cantidad de almacenamiento de energía indicado para un sistema tradicional. Los valores reducidos de almacenamiento de energía de conversión, inductancia y capacitancia se pueden lograr en estos niveles reducidos. Por lo tanto, para las realizaciones caracterizadas como realizaciones de configuración de energía de medio ciclo de trabajo, dichos diseños pueden tener un convertidor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo no más de aproximadamente la mitad, no más de aproximadamente la mitad del convertidor de almacenamiento de energía fotovoltaica tradicional, un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente la mitad, un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de no más de aproximadamente la mitad del rango de ciclo de trabajo de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de no más de aproximadamente la mitad del condensador de almacenamiento, y no más de aproximadamente la mitad del condensador de almacenamiento de energía fotovoltaica tradicional. De manera similar, para las realizaciones caracterizadas como las realizaciones de configuración de energía de un cuarto de ciclo de trabajo, tales diseños pueden tener un convertidor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente un cuarto, no más de aproximadamente un cuarto de convertidor de almacenamiento de energía fotovoltaica tradicional, un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente un cuarto, un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de no más de aproximadamente un cuarto del rango de ciclo de trabajo de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de no más de aproximadamente un cuarto de un condensador de almacenamiento, y no más de un cuarto del condensador de almacenamiento de energía fotovoltaica tradicional. Pueden existir aspectos similares para otras realizaciones (un octavo, un décimo, etc.). Esto puede permitir una mayor administración de potencia a la carga tal como el inversor fotovoltaico CC-CA (12) o similar.
[0030] Una realización adicional de la invención se ilustra en la figura 6. En este diseño, un panel individual (19) se puede mejorar proporcionando un interpanel u otro diseño de conversión que puede ser integral con, unido a, o provisto con el panel (19). En esta realización, se pueden agregar múltiples células de energía fotovoltaica (20) quizás conceptualmente para presentar un panel solar (19) quizás en su propio conjunto. El suministro de energía del panel solar (19) se puede dividir conceptualmente en algún punto y, por lo tanto, puede haber al menos un convertidor fotovoltaico CC-CC de panel dividido (68). Como se discutió anteriormente, esto en realidad puede estar compuesto por dos convertidores, tal vez como un convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) y el convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8). Estos convertidores pueden tener sus salidas combinadas a través de un circuito combinador para proporcionar una salida CC fotovoltaica combinada de conversión y este tipo de circuito combinador se puede configurar como un circuito de adición de células fotovoltaicas entre paneles (70).
[0031] El convertidor fotovoltaico de panel de división CC-CC (68) puede tener interruptores afirmativos como se muestra, que pueden ser controlados por un controlador de ciclo de trabajo interno o externo (51) para proporcionar una salida CC fotovoltaica de alta eficiencia (o almacenamiento de energía baja o baja inductancia) (69). De nuevo, esto puede configurarse para que tenga una disposición de inductor acoplado magnéticamente con derivación o una disposición de aparición de convertidor reductor. Cada uno puede incluir un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (17) , una salida de CC de inductancia fotovoltaica baja y un condensador de salida de almacenamiento de energía baja (18) como se discutió anteriormente. Este tipo de convertidor fotovoltaico CC-CC de bajo almacenamiento de energía fotovoltaica (59) puede lograr las ventajas discutidas anteriormente. Puede requerir o no un controlador de salida de límite fotovoltaico.
[0032] Como se muestra en la figura 8, para aquellas formas de realización de cualquiera de los anteriores que incluyen una salida de límite fotovoltaica controlador (63), se puede entender que este controlador puede controlar el voltaje (73), corriente (74), punto de máxima potencia (75), suministro de energía (quizás incluso mediante el control de límites de sobretensión para regular la potencia de salida) u otros aspectos que pueden necesitar ser limitados, como para cumplir con las preocupaciones regulatorias o similares. Por supuesto, esto puede existir para el funcionamiento a alta temperatura (76) o el funcionamiento a baja temperatura (77). El control de tensión puede ser el más importante para la regulación y otros motivos, y así realizaciones pueden presentar algún controlador como un controlador de límite de tensión de salida fotovoltaica. El controlador de salida de límite fotovoltaico (63) puede limitar la salida en un límite jerárquicamente, es decir, con un proceso de decisión ordenado en cuanto a qué límite se aplica y también anula otros límites. Este control también se puede optimizar para el inversor, el control de punto óptimo de entrada del inversor o de otro modo. Algunos de estos niveles se muestran en la figura 8. El control de optimización del inversor puede proporcionarse como una forma de lograr el funcionamiento del convertidor optimizado para una carga, tal vez como un inversor fotovoltaico CC-CA (12). Como tales, las realizaciones pueden incluir (de nuevo, por separado o como parte de un controlador o software de control existente) un controlador de convertidor optimizado por inversor fotovoltaico.
[0033] Como se mencionó anteriormente, el convertidor de arriba y otros diseños de la invención se pueden aplicar a una amplia gama de situaciones de potencia. Casi cualquier fuente de energía variable puede mejorarse mediante dicha conversión y control de energía. Estas potencias pueden ser energía de consumo, energía industrial, consumidor individual o tal dispositivo o energía de batería, e incluso fuentes de energía de red a gran escala, y todas estas aplicaciones deben entenderse incluidas en la presente solicitud y divulgación.
[0034] Como se puede entender fácilmente a partir de lo anterior, los conceptos básicos de la presente invención pueden realizarse en una variedad de maneras. Implica tanto técnicas de conversión como dispositivos para lograr la conversión adecuada. En esta solicitud, las técnicas de conversión se describen como parte de los resultados que se muestra que se logran mediante los diversos dispositivos descritos y como pasos que son inherentes a la utilización. Son simplemente el resultado natural de utilizar los dispositivos según lo previsto y descrito. Además, aunque se describen algunos dispositivos, debe entenderse que estos no solo logran ciertos métodos, sino que también pueden variarse de varias formas. Es importante destacar que, en cuanto a todo lo anterior, se debe entender que todas estas facetas están incluidas en esta descripción.
[0035] La discusión incluida en esta solicitud está destinada a servir como una descripción básica. El lector debe ser consciente de que la discusión específica puede no describir explícitamente todas las realizaciones posibles; muchas alternativas están implícitas. Es posible que tampoco explique completamente la naturaleza genérica de la invención y que no muestre explícitamente cómo cada característica o elemento puede ser realmente representativo de una función más amplia o de una gran variedad de elementos alternativos o equivalentes. Nuevamente, estos se incluyen implícitamente en esta divulgación. Cuando la invención se describe en terminología orientada a dispositivos, cada elemento del dispositivo realiza implícitamente una función. Las reivindicaciones de aparatos no solo pueden incluirse para el dispositivo descrito, sino que también pueden incluirse reivindicaciones de métodos o procesos para abordar las funciones que realiza la invención y cada elemento. Ni la descripción ni la terminología pretenden limitar el alcance de las reivindicaciones que se incluirán en cualquier solicitud de patente posterior. Son posibles otras realizaciones; el alcance de protección de la invención solo está limitado por las reivindicaciones adjuntas.
REFERENCIAS PATENTES DE EE. UU.
[0036]
Figure imgf000009_0001
PUBLICACIONES DE SOLICITUDES DE PATENTE DE EE. UU.
[0037]
Figure imgf000009_0002
DOCUMENTOS DE PATENTES EXTRANJEROS
[0038]
Figure imgf000009_0003

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente que comprende los pasos de: aceptar una primera energía de una primera fuente de energía fotovoltaica (5) por un puerto de entrada de CC de un convertidor de CC-CC fotovoltaica de fase base (6); convirtiendo CC-CC de fase base (6) dicha primera potencia (5) utilizando un primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) con una primera derivación inductora (57) para dar salida a un suministro de energía CC de fase base (71) conectado a dicha primera derivación inductora (57), en donde ambas entradas de dicho primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase base (6); aceptar una segunda energía de una segunda fuente de energía fotovoltaica (7) por un puerto de entrada CC de un convertidor CC-CC fotovoltaico de fase alterada (8); fase alterada CC-CC que convierte (8) dicha segunda potencia utilizando un segundo inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) con una segunda derivación inductora (57) para dar salida a una administración de potencia CC de fase alterada (72) conectada a dicha segunda derivación inductora (57)), en donde ambas entradas de dicho segundo inductor acoplado magnéticamente con derivaciones (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase alterada (8); controlar la fase síncrona (11) dicho paso de fase base CC-CC convirtiendo dicha primera potencia con dicho paso de fase alterada CC-CC convirtiendo dicha segunda potencia; potencia en serie de baja inductancia de almacenamiento que combina (9) dicha administración de potencia de CC de fase base (71) con dicha administración de potencia de CC de fase alterada (72) a través de un circuito de voltaje aditivo que incluye un inductor de combinación en serie de almacenamiento de baja inductancia (17) conectado entre dichas derivaciones primera y segunda de inductor para agregar un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase base a un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase alterada con un condensador de salida de almacenamiento de energía baja (18) para proporcionar una salida de CC fotovoltaica combinada de conversión (10) a un punto de potencia máximo (75).
2. Un método de suministro de energía solar altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho paso de baja inductancia de almacenamiento, potencia en serie que combina dicho suministro de energía de CC de fase base (71) con dicho suministro de potencia de CC de fase alterada (72) comprende el paso de agregar dichos voltajes a través de un circuito de voltaje aditivo que incluye un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente la mitad.
3. Un método de suministro de energía solar altamente eficiente como se describe en la reivindicación 2, en donde dicho paso de baja inductancia de almacenamiento, potencia en serie (9) que combina dicho suministro de energía de CC de fase base (71) con dicha administración de energía de CC de fase alterada (72), comprende la etapa de sumar dichos voltajes a través de un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente un cuarto.
4. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho paso de control de fase síncrona (11) comprende el paso de control de ciclo de trabajo sincrónico.
5. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente como se describe en la reivindicación 4, en donde dicha etapa de control del ciclo de trabajo sincrónicamente comprende la etapa de control del ciclo de trabajo común.
6. Un método para suministrar energía solar de forma altamente eficiente como se describe en la reivindicación 4 y que comprende además los pasos de:
- establecer dicha salida de CC fotovoltaica combinada de conversión (10) como una entrada fotovoltaica CC convertida a un inversor CC-CA fotovoltaico; e
- invertir dicha entrada fotovoltaica de CC convertida en una salida de potencia de CA fotovoltaica.
7. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho paso de control de fase síncrona (11) comprende el paso de control de señal de temporización común.
8. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicha etapa de control de fase síncrona comprende la etapa de control de fase opuesta.
9. Un método de suministro de energía solar de manera altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho inductor entre dichas derivaciones inductoras (57) comprende un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica baja (17).
10. Un método de suministro de energía solar altamente eficiente como se describe en la reivindicación 1, en donde dicho paso de baja inductancia de almacenamiento, potencia en serie que combina dicho suministro de energía de CC de fase base (6) con dicho suministro de potencia de CC de fase alterada (8) comprende el paso de establecer una disposición de voltaje máximo doble.
11. Un sistema de energía solar de alta eficiencia que comprende: una primera fuente de energía fotovoltaica (5); un convertidor fotovoltaico DC-DC de fase base (6) conectado con su puerto de entrada a dicha primera fuente de energía fotovoltaica (5) y que establece un suministro de energía CC de fase base (71), comprendiendo dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base (6) un primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) con una primera derivación del inductor (57), en donde ambas entradas de dicho primer inductor acoplado magnéticamente con derivación (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase base (6); una segunda fuente de energía fotovoltaica (7); un convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) conectado con sus puertos de entrada a dicha segunda fuente de energía fotovoltaica (7) y que establece una administración de potencia CC de fase alterada (72), comprendiendo dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada (8) un segundo inductor acoplado magnéticamente con derivaciones (56) con una segunda derivación del inductor (57), en donde ambas entradas de dicho segundo inductor acoplado magnéticamente con derivaciones (56) están conectadas a ambos puntos medios respectivos (58) de dicho convertidor CC-CC fotovoltaico de fase alterada (8); una circuitería de control de fase síncrona (11) a la que dicha administración de potencia de CC de fase base (71) y dicha administración de potencia de CC de fase alterada (72) responden a la temporización de conmutación; circuito combinador de aditivos de potencia en serie de inductancia de baja energía almacenada (9) que conecta dicha administración de potencia de CC de fase base (71) y dicha administración de potencia de CC de fase alterada (72), y que comprende un inductor de combinación en serie de almacenamiento de baja inductancia (17) conectado entre dicha derivaciones primera y segunda inductoras (57) para añadir un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase base a un voltaje de salida de dicha administración de potencia de CC de fase alterada con un condensador de salida de almacenamiento de energía baja para proporcionar una salida de CC fotovoltaica combinada de conversión (10) en un punto de potencia máximo.
12. Un sistema de potencia de energía solar de alta eficiencia como se describe en la reivindicación 11, en donde dicho inductor de combinación de energía en serie de baja energía almacenada (17) comprende no más de aproximadamente un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de corriente ondulada de rango de ciclo de trabajo aproximadamente.
13. Un sistema de energía solar de alta eficiencia como se describe en la reivindicación 11, en donde dicho inductor de combinación de aditivos de potencia en serie de baja inductancia de energía almacenada (17) comprende un inductor de almacenamiento de energía fotovoltaica de ondulación de rango de ciclo de trabajo de no más de aproximadamente un cuarto.
14. Un sistema de potencia de energía solar de alta eficiencia como se describe en la reivindicación 11, en donde dicho circuito de control de fase síncrona (11) comprende un controlador de ciclo de trabajo común al que son sensibles cada uno de dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base y dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada.
15. Un sistema de energía solar de alta eficiencia como se describe en la reivindicación 11, en donde dicho circuito de control de fase síncrona (11) comprende un circuito de control de fase opuesta.
16. Un sistema de potencia de energía solar de alta eficiencia como se describe en la reivindicación 15, en donde dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase base y dicho convertidor fotovoltaico CC-CC de fase alterada comprenden cada uno un circuito de conmutación reductor.
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Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10693415B2 (en) 2007-12-05 2020-06-23 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
US11881814B2 (en) 2005-12-05 2024-01-23 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
US11569659B2 (en) 2006-12-06 2023-01-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8319483B2 (en) 2007-08-06 2012-11-27 Solaredge Technologies Ltd. Digital average input current control in power converter
US8473250B2 (en) 2006-12-06 2013-06-25 Solaredge, Ltd. Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources
US11855231B2 (en) 2006-12-06 2023-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8947194B2 (en) 2009-05-26 2015-02-03 Solaredge Technologies Ltd. Theft detection and prevention in a power generation system
US8384243B2 (en) 2007-12-04 2013-02-26 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US8963369B2 (en) 2007-12-04 2015-02-24 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US9088178B2 (en) 2006-12-06 2015-07-21 Solaredge Technologies Ltd Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11309832B2 (en) 2006-12-06 2022-04-19 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11687112B2 (en) 2006-12-06 2023-06-27 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power harvesting systems using DC power sources
US11735910B2 (en) 2006-12-06 2023-08-22 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US12316274B2 (en) 2006-12-06 2025-05-27 Solaredge Technologies Ltd. Pairing of components in a direct current distributed power generation system
US8013472B2 (en) 2006-12-06 2011-09-06 Solaredge, Ltd. Method for distributed power harvesting using DC power sources
US8618692B2 (en) 2007-12-04 2013-12-31 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US8816535B2 (en) 2007-10-10 2014-08-26 Solaredge Technologies, Ltd. System and method for protection during inverter shutdown in distributed power installations
US11888387B2 (en) 2006-12-06 2024-01-30 Solaredge Technologies Ltd. Safety mechanisms, wake up and shutdown methods in distributed power installations
US8319471B2 (en) 2006-12-06 2012-11-27 Solaredge, Ltd. Battery power delivery module
WO2009051853A1 (en) 2007-10-15 2009-04-23 And, Llc Systems for highly efficient solar power
JP2011507465A (ja) 2007-12-05 2011-03-03 ソラレッジ テクノロジーズ リミテッド 分散型電力据付における安全機構、ウェークアップ方法およびシャットダウン方法
US8049523B2 (en) 2007-12-05 2011-11-01 Solaredge Technologies Ltd. Current sensing on a MOSFET
US11264947B2 (en) 2007-12-05 2022-03-01 Solaredge Technologies Ltd. Testing of a photovoltaic panel
EP3121922B1 (en) 2008-05-05 2020-03-04 Solaredge Technologies Ltd. Direct current power combiner
WO2010120315A1 (en) 2009-04-17 2010-10-21 Ampt, Llc Methods and apparatus for adaptive operation of solar power systems
WO2011049985A1 (en) 2009-10-19 2011-04-28 Ampt, Llc Novel solar panel string converter topology
US12418177B2 (en) 2009-10-24 2025-09-16 Solaredge Technologies Ltd. Distributed power system using direct current power sources
US10673229B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
US10230310B2 (en) 2016-04-05 2019-03-12 Solaredge Technologies Ltd Safety switch for photovoltaic systems
US10673222B2 (en) 2010-11-09 2020-06-02 Solaredge Technologies Ltd. Arc detection and prevention in a power generation system
GB2485527B (en) 2010-11-09 2012-12-19 Solaredge Technologies Ltd Arc detection and prevention in a power generation system
GB2483317B (en) 2011-01-12 2012-08-22 Solaredge Technologies Ltd Serially connected inverters
US8570005B2 (en) 2011-09-12 2013-10-29 Solaredge Technologies Ltd. Direct current link circuit
GB2498365A (en) 2012-01-11 2013-07-17 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic module
GB2498790A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Maximising power in a photovoltaic distributed power system
US9853565B2 (en) 2012-01-30 2017-12-26 Solaredge Technologies Ltd. Maximized power in a photovoltaic distributed power system
GB2498791A (en) 2012-01-30 2013-07-31 Solaredge Technologies Ltd Photovoltaic panel circuitry
GB2499991A (en) 2012-03-05 2013-09-11 Solaredge Technologies Ltd DC link circuit for photovoltaic array
US9548619B2 (en) 2013-03-14 2017-01-17 Solaredge Technologies Ltd. Method and apparatus for storing and depleting energy
US9397497B2 (en) 2013-03-15 2016-07-19 Ampt, Llc High efficiency interleaved solar power supply system
US11177663B2 (en) 2016-04-05 2021-11-16 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
US11018623B2 (en) 2016-04-05 2021-05-25 Solaredge Technologies Ltd. Safety switch for photovoltaic systems
US12057807B2 (en) 2016-04-05 2024-08-06 Solaredge Technologies Ltd. Chain of power devices
CN107359855B (zh) 2016-05-09 2020-01-21 阳光电源股份有限公司 一种交直流两用的光伏设备
DE102016125219B4 (de) * 2016-12-21 2019-01-17 Sma Solar Technology Ag Schaltung zur Spannungsbegrenzung in einem Photovoltaikfeld, Photovoltaikfeld und Verfahren zur Spannungsbegrenzung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3433886A1 (de) * 1984-09-14 1986-03-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Steuereinrichtung fuer einen gleichstrom-halbleitersteller
EP0383971A1 (de) * 1989-02-22 1990-08-29 Siemens Aktiengesellschaft Einspeiseschaltung für eine Mehrsystemlokomotive
US6545450B1 (en) * 1999-07-02 2003-04-08 Advanced Energy Industries, Inc. Multiple power converter system using combining transformers
JP2007325371A (ja) * 2006-05-31 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電源装置
WO2009051853A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-23 And, Llc Systems for highly efficient solar power
US20090020151A1 (en) * 2007-07-16 2009-01-22 Pvi Solutions, Inc. Method and apparatus for converting a direct current to alternating current utilizing a plurality of inverters
US20110210611A1 (en) * 2008-10-10 2011-09-01 Ampt, Llc Novel Solar Power Circuits
US8273979B2 (en) * 2008-10-15 2012-09-25 Xandex, Inc. Time averaged modulated diode apparatus for photovoltaic application
TWI484746B (zh) * 2009-04-14 2015-05-11 Ampt Llc 太陽能系統、太陽能產生的波動方法、太陽能轉換的方法、高效的產生太陽能的方法以及產生太陽能的方法、
JP5298050B2 (ja) * 2010-03-11 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 スイッチング電源回路
US9035626B2 (en) * 2010-08-18 2015-05-19 Volterra Semiconductor Corporation Switching circuits for extracting power from an electric power source and associated methods
JP2012060714A (ja) * 2010-09-06 2012-03-22 On Semiconductor Trading Ltd 集積回路
CN102013853B (zh) * 2010-12-10 2012-12-19 广东美的电器股份有限公司 可提供直流电源的太阳能控制系统及其控制方法
DE102011018355A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Diehl Ako Stiftung & Co. Kg Gleichspannungswandler

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