ES2890809T3 - Sistemas y métodos para el control de la humedad en inversores de potencia a escala utilitarial - Google Patents

Sistemas y métodos para el control de la humedad en inversores de potencia a escala utilitarial Download PDF

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ES2890809T3 ES17735282T ES17735282T ES2890809T3 ES 2890809 T3 ES2890809 T3 ES 2890809T3 ES 17735282 T ES17735282 T ES 17735282T ES 17735282 T ES17735282 T ES 17735282T ES 2890809 T3 ES2890809 T3 ES 2890809T3
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Abstract

Un sistema electrónico de potencia, que comprende: un compartimento (730, 920) electrónico sellado ambientalmente para alojar equipos (925) electrónicos de potencia que tienen un inversor; un calentador (940) configurado para elevar la temperatura del aire dentro del compartimiento (730,920) electrónico sellado; un sensor (960a, 960b, 960c, 960d) ambiental interno para detectar condiciones dentro del compartimiento electrónico sellado, que proporciona datos ambientales, el sensor ambiental interno incluye un sensor de temperatura de superficie ubicado en una gran masa térmica en el interior del inversor; un sensor (970a, 970b, 970c) ambiental externo para detectar condiciones fuera del compartimiento electrónico sellado y proporcionar datos ambientales; un controlador (950) para recibir datos ambientales del sensor (960a, 960b, 960c, 960d) ambiental interno y el sensor (970a, 970b, 970c) ambiental externo y controlar el funcionamiento del calentador (940) para mantener un nivel de humedad establecido, el controlador está configurado para monitorear el punto de rocío interno y la temperatura de la gran masa térmica, y para usar un algoritmo de control para garantizar que el punto de rocío nunca iguale o esté por encima de la temperatura de la gran masa térmica calentando los componentes del inversor o el aire; y una membrana (930) pasiva de transporte de vapor de agua colocada en las paredes del compartimento electrónico sellado.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas y métodos para el control de la humedad en inversores de potencia a escala utilitarial
Solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica el beneficio de la prioridad bajo 35 U.S.C. § 119(e) a solicitud provisional de EE. UU. n°.
62/352,406, titulado " SYSTEMS AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN UTILITY SCALE POWER INVERTERS", presentado el 20 de junio de 2016.
Esta solicitud se refiera a la solicitud de patente de EE. UU. n° de serie. 62/352,431 titulada SYSTEMS AND METHODS FOR THERMAL MANAGEMENT IN UTILITY SCALE POWER INVERTERS, presentado el 20 de junio de 2016.
Antecedentes
Campo de invención
Las realizaciones de la presente invención se refieren en general a los recintos de inversores de potencia a escala utilitaria.
Discusión de la técnica relacionada
Un inversor de potencia, o inversor, es un dispositivo o circuito electrónico que convierte la corriente continua (CC) en corriente alterna (CA). Los inversores pueden usarse en varios contextos diferentes, con diferentes fuentes de energía de CC (como baterías de plomo-ácido, paneles solares fotovoltaicos, turbinas eólicas, etc.) y pueden diseñarse para satisfacer diferentes demandas de energía de un sistema.
Los inversores solares a escala utilitaria, en particular, convierten la salida de CC variable de un panel solar fotovoltaico (PV) en una frecuencia de CA de la red eléctrica para proporcionar energía a una red eléctrica comercial o una red eléctrica local fuera de la red. Los inversores solares están conectados a una pluralidad de células fotovoltaicas que proporcionan entrada de CC al inversor. El inversor comprende al menos un puente de conversión de energía de CC a CA, electrónica de filtro asociada y un módulo de CA (salida). El puente de conversión de energía de CC a CA utiliza una pluralidad de interruptores electrónicos, normalmente transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) y diodos para convertir la entrada de CC en salida de CA. Para los inversores conectados a la red que proporcionan energía a una red eléctrica, la salida de CA se filtra para proporcionar una forma de onda de salida de CA que es adecuada para la red. Además, los inversores de energía solar tienen funciones especiales adaptadas para su uso con conjuntos fotovoltaicos, incluido el seguimiento del punto de máxima potencia y la protección contra la formación de islas.
Los inversores de potencia a escala utilitaria, y en particular, los inversores solares, deben poder funcionar durante largos períodos de tiempo (p. ej., 30 años) en ambiente de alta humedad, por ejemplo, en climas húmedos y en condiciones climáticas variadas que pueden incluir lluvia, niebla. y nieve. La condensación es un problema grave para los componentes de alta tensión y potencia en el producto. La condensación puede provocar corrosión, puede disminuir la fiabilidad del rendimiento y la vida útil de los equipos electrónicos sensibles y, en algunas circunstancias, puede crear condiciones peligrosas.
Normalmente, el recinto de un inversor solar (especialmente un inversor solar de varios MW) se ventila al ambiente circundante, y el riesgo de condensación de humedad en los componentes interiores se mitiga calentando el aire entrante que entra al recinto y//o incorporando deshumidificadores activos dentro del recinto. Por ejemplo, se pueden usar deshumidificadores de tipo condensador con serpentines de enfriamiento y un refrigerante en circulación, o se pueden usar deshumidificadores de tipo absorción o adsorción. En algunos productos, se proporciona un orificio de drenaje en el recinto para que el agua no se acumule dentro del recinto, y//o el equipo eléctrico está dispuesto físicamente para reducir el riesgo de daños en caso de entrada de agua o condensación, p. ej., disponiendo los componentes. verticalmente en lugar de horizontalmente para que el agua corra por ellos y colocándolos fuera de las probables "zonas de goteo". En algunos productos de inversores solares, no existe ninguna disposición para gestionar la condensación.
El documento WO 2012/152275 A2 (DANFOSS SOLAR INVERTER AS [DK]; HANSEN KIRSTEN STENTOFT [DK]; MOELLER)15 de noviembre de 2012, divulga un controlador para una electrónica de energía solar que permite evitar la condensación//rocío dentro de la carcasa sellada (directa e inequívoca del equipamiento del panel solar que evitan la condensación) mediante la aplicación de calor según las temperaturas internas, externas delta y las condiciones climáticas. El documento WO 2016/054666 A1 (KLAPPER ULRiCh [AT]) 14 de abril de 2016, divulga una disposición y un método para prevenir la formación de agua condensada en carcasas para circuitos eléctricos o electrónicos, incluyendo una membrana semipermeable instalada en al menos una de las paredes externas.
Compendio
La realización principal se expone en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones adicionales están definidas por las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos no están destinados a ser dibujados a escala. En los dibujos, cada componente idéntico o casi idéntico que se ilustra en diversas figuras están representados por un número similar. Para mayor claridad, no todos los componentes pueden estar etiquetados en todos los dibujos. En los dibujos:
La FIG. 1A es una vista frontal de un recinto de inversor de la FIG. 1A de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 1B es una vista posterior del recinto del inversor de la FIG. 1A de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 1C es una vista del lado derecho del recinto del inversor de la FIG. 1A de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 1D es una vista del lado izquierdo del recinto del inversor de la FIG. 1A de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 2A es una vista isométrica frontal//superior de un recinto de inversor de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 2B es una vista isométrica posterior//superior de un recinto de inversor de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 3A es una vista isométrica interior frontal//superior de un recinto de inversor de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 3B es una vista isométrica interior posterior//superior de un recinto de inversor de acuerdo con los principios de la invención;
La FIG. 4 es un diagrama esquemático de un recinto de inversor de acuerdo con los principios de la invención.
La FIG. 5 es un diagrama esquemático de un controlador usado en conexión con realizaciones de la invención.
La FIG. 6 es un sistema de almacenamiento usado en conexión con la FIG. 5.
Descripción detallada
Las FIGS. 1A-1D muestran diversas vistas de un recinto 100 de inversor solar de 2MW, con varios paneles de acceso o puertas que permiten el acceso a compartimentos separados que albergan diferentes subsistemas dentro del recinto 100. Se utilizan números similares para indicar los mismos o similares componentes en las diferentes vistas mostradas en las figuras. El recinto 100 de inversor solar se puede construir de aluminio para una buena resistencia a la corrosión. El recinto se puede construir ensamblando varios paneles separados, con juntas y conexiones atornilladas entre ellos.
La FIG. 1A es una vista frontal del recinto 100 del inversor solar, que muestra el conjunto 105 de panel de techo ventilado, el panel 110 de acceso al recinto de enfriamiento, el panel 120 de acceso al compartimiento de cableado de CC y los paneles 130 y 140 de acceso al compartimiento electrónico. El panel 110 del recinto de enfriamiento incluye ventilación 108 para el paso de aire a través de una parte del recinto. La FIG. 1B es una vista posterior del recinto 100 del inversor solar, que muestra el panel 150 de acceso al recinto de enfriamiento ventilado que tiene una ventilación 158 y los paneles 160 y 165 de acceso al compartimento electrónico. La FIG. 1C es una vista del lado derecho del recinto 100 del inversor solar, que muestra el panel 170 de acceso al compartimento de comunicaciones, el panel 180 de acceso al compartimento del cableado de comunicaciones y la cubierta de la pantalla/bandeja de ordenador portátil 185. La FIG.1D es una vista del lado izquierdo del recinto 100 del inversor solar, que muestra la pared 190 terminal del recinto de enfriamiento ventilado con ventilación 195. La pared 190 terminal proporciona un panel 198 de acceso para las conexiones a diversos componentes de la planta dentro del recinto, como los sistemas de gestión térmica, equipos de comunicaciones o conexiones eléctricas.
Las FIGS. 2A y 2B son vistas isométricas frontal//superior y posterior//superior del recinto 100 del inversor solar, que muestran los diversos paneles de acceso como se describió anteriormente. La trampilla 580 de acceso al depósito de refrigerante es visible en las FIGS. 2A y 2B. La FIG. 2A ilustra además el recinto 100 del inversor solar, que muestra el panel 350 de acceso al compartimento de comunicaciones, el panel 360 de acceso al compartimento del cableado de comunicaciones y la cubierta de pantalla//bandeja para ordenador portátil 370. La FIG. 2B ilustra además el recinto 100 del inversor solar, que muestra el panel 210 de acceso al recinto de enfriamiento ventilado que tiene paneles 230 y 240 de acceso al compartimento electrónico y de ventilación. 2B ilustra además el recinto 100 del inversor solar, que muestra la pared 410 terminal del recinto de refrigeración ventilada con ventilación. La pared 410 terminal proporciona un panel de acceso para conexiones a diversos componentes de la planta dentro del recinto, tales como sistemas de gestión térmica, equipos de comunicaciones o conexiones eléctricas.
La FIG. 3A es una vista isométrica posterior//superior del recinto 100 del inversor solar con los paneles de acceso retirados para revelar diversos compartimentos interiores que albergan diferentes subsistemas dentro del recinto 100. La FIG. 3A muestra el recinto 710 de enfriamiento separado del compartimiento 730 electrónico por el panel 715 interior. La abertura 725 acomoda un intercambiador de calor (no mostrado). El compartimento 750 de comunicación y alimentación auxiliar está separado del compartimento 730 electrónico por el panel 725 interior. El compartimento 760 de cableado de comunicación y la caja 770 de visualización se muestran y también están definidos por paneles interiores (no etiquetados).
La FIG. 3B es una vista isométrica frontal//inferior del recinto 100 del inversor solar, también con los paneles de acceso retirados para revelar diversos compartimentos, 710, 730, 750 y 760 interiores como se describe en referencia a la FIG. 3A anterior. La FIG. 3B también muestra el compartimento 820 de cableado de CC, que está separado del compartimento 730 electrónico por el panel 815 interior.
A diferencia de los inversores convencionales, las realizaciones de la presente invención incluyen un compartimento sellado ambientalmente dentro del recinto del inversor a escala utilitaria que aloja la electrónica (p. ej., el puente de conversión de potencia y la electrónica del filtro, etc.). El compartimento sellado está diseñado para bloquear contaminantes como partículas y evitar la entrada de agua líquida.
En un inversor solar ensamblado de acuerdo con los principios de la invención, el compartimiento 730 electrónico está sustancialmente sellado para evitar el ingreso de agua o polvo en este compartimiento; está clasificado como NEMA Tipo 4 o IP65. Se utilizan sellos de silicona alrededor de los paneles de acceso a este compartimento. El recinto 710 de enfriamiento está ventilado o "abierto al ambiente" y aloja intercambiadores de calor y conductos, tuberías y bombas asociados, etc. (no mostrados). Se utilizan de paso de líquido sellados al compartimento 830 electrónico. Esto permite que gran parte del sistema de enfriamiento líquido se ubique fuera del compartimento 730 electrónico. El compartimento 820 de cableado de CC tiene pasos de bus de alta potencia sellados en el compartimento 730 electrónico sellado. Esto permite completar el cableado de campo de CC sin exponer el compartimento electrónico sellado al ambiente durante la instalación.
El operador accederá con mayor frecuencia al compartimento 750 de alimentación auxiliar y de comunicación y al compartimento 760 de cableado de comunicación, y por lo tanto estos componentes están separados del compartimento 730 electrónico sellado. Las conexiones de comunicaciones y de bajo voltaje entran al sistema inversor solar a través de estas secciones, de modo que el compartimento 730 electrónico principal no está expuesto durante la instalación, la puesta en servicio y durante algunas operaciones de servicio.
Puede haber una entrada lenta de humedad en el compartimento sustancialmente sellado bajo ciertas condiciones. Habrá cambios de presión y temperatura dentro del compartimiento electrónico sellado; estos cambios pueden estar relacionados con si la electrónica de potencia está funcionando o no, y también pueden deberse a fluctuaciones en la temperatura externa (noche-día, clima). Tales cambios de presión y temperatura dentro del recinto pueden provocar que el vapor de agua que está presente dentro del recinto se condense. Además, los diferenciales de presión (vacío o acumulación de presión) en el compartimento, debido a los cambios de temperatura, pueden tensar los sellos y eventualmente provocar que fallen, permitiendo que la humedad y otros contaminantes tales como polvo y suciedad entren en el compartimento.
Con un compartimento electrónico sellado, algunos enfoques podrían involucrar deshumidificadores activos (como los humidificadores de tipo condensador), pero estos se sumarían a la complejidad operativa y del sistema, y tenderían a reducir la fiabilidad y la vida útil del producto. Los materiales higroscópicos//desecantes se pueden colocar dentro del compartimiento electrónico, pero estos deberían ser reemplazados, y es preferible no tener que acceder al interior del compartimiento para dar servicio//cambiar//reponer los componentes deshumidificadores. Además, la cuestión de la igualación de la presión, con cambios de temperatura dentro del compartimento sellado, aún debería abordarse.
Las realizaciones de acuerdo con los principios de la invención pretenden mitigar el riesgo de condensación de humedad en la electrónica dentro del compartimento sellado, cuando la unidad está operativa, no operativa y durante el arranque y apagado. Además, gestionan los cambios de presión dentro del compartimento sellado debido a los cambios de temperatura (de modo que la diferencia de presión entre el interior del compartimento y el ambiente circundante se mantiene por debajo de un valor umbral o es preferiblemente cero).
Para reducir el riesgo de condensación por la entrada lenta de humedad y gestionar los cambios de presión debidos a cambios de temperatura, el sistema de control de la humedad comprende uno o más dispositivos pasivos, cada uno de los cuales comprende una membrana de transporte de vapor de agua, que se colocan en las paredes del compartimento electrónico sellado. Estos dispositivos permiten que el aire y el vapor de agua pasen a través de la membrana, pero no permiten que pase el agua líquida, protegiendo así el interior del compartimento de la entrada de agua líquida (p. ej., de la lluvia, la nieve derretida o el hielo y la niebla). Debido a que el aire puede pasar a través del dispositivo, la presión dentro del compartimiento se iguala con la presión externa. La membrana actúa como una membrana de transporte de vapor de agua, de modo que la humedad interna y externa (a ambos lados de la membrana) también tienden a equilibrarse. Los dispositivos también bloquean eficazmente contaminantes como partículas y sales.
Siete ventilaciones 780a-g atornilladas de protección, están instaladas en diversos paneles de pared que definen el compartimiento 730 de componentes electrónicos como se muestra en las FIGS. 3A y 3B. Estos dispositivos proporcionan presión pasiva e igualación del punto de rocío y control de la humedad dentro del compartimiento 730, como se describió anteriormente. Los dispositivos pasivos que comprenden una membrana de transporte de vapor de agua están disponibles comercialmente. Por ejemplo, las ventilaciones de protección GORE® para ambientes agresivos de electrónica exterior (p. ej.., dispositivos Gore Polyvent XL, número de pieza PMF200542), se pueden utilizar para igualar rápidamente la presión, gestionar la condensación y proteger la electrónica sensible contra el agua y otros líquidos. Están disponibles con una selección de construcciones adhesivas, atornillables y a presión, y en una variedad de tamaños. En una implementación de un inversor solar de 2MW, el volumen del compartimiento electrónico es aproximadamente 6.25 m3 y 7 dispositivos Polyvent XL atornillados de GORE® están montados en las paredes del compartimento electrónico.
Durante el funcionamiento del inversor solar (p. ej., durante el día), el interior del compartimento electrónico suele estar más caliente que la temperatura ambiente externa, y la humedad tenderá a salir del compartimento (a través de los dispositivos de membrana de transporte de vapor de agua) antes de que se forme condensación.
Normalmente, un inversor solar no funciona durante la noche y, por lo tanto, se enfría durante la noche. Por la mañana, la temperatura externa y el punto de rocío tienden a elevarse, y la humedad tenderá a entrar al compartimiento electrónico (a través de los dispositivos pasivos). Dado que hay una masa térmica significativa (fría) dentro del compartimento, llevará tiempo calentar y podría formarse condensación en los componentes dentro del compartimento durante este escenario.
La FIG. 4 es un diagrama esquemático simplificado que muestra un ejemplo de un sistema 900 inversor solar que comprende un recinto 910 ventilado que aloja un compartimento 920 electrónico sustancialmente sellado y el resto de los componentes 915 de la planta (incluyendo un sistema de gestión térmica, equipo de comunicaciones, conexiones eléctricas, etc.). El compartimento 920 electrónico alberga diversos componentes 925 electrónico de potencia (incluidos inversores de potencia, filtros de CA, etc.). El sistema 900 de inversor solar tiene un sistema de control de humedad que comprende una combinación de dispositivos de control de humedad pasivos y activos. Uno o más dispositivos 930 pasivos, cada uno de los cuales comprende una membrana de transporte de vapor de agua, están instalados en las paredes del compartimiento 920 electrónico sellado. Estos permiten el paso de aire y vapor de agua dentro y fuera del compartimiento 920 como se muestra, proporcionando igualación pasiva de presión y control de humedad como se describió anteriormente. El sistema de control de humedad comprende además el calentador 940 y el controlador 950. Estos se muestran dentro del compartimento 920 electrónico sellado, pero cualquiera o ambos podrían estar ubicados fuera de este compartimento, siempre que el calentador 940 esté posicionado para elevar la temperatura del aire dentro del compartimento 920 durante su funcionamiento. El sistema de control de humedad comprende además una pluralidad de sensores 960a-d ubicados dentro del compartimiento 920 y una pluralidad de sensores//dispositivos 970a-c ubicados en el exterior del compartimiento 920. Estos están conectados al controlador 950 que controla el funcionamiento del calentador 940 en base a la entrada de estos sensores y dispositivos, como se describió anteriormente.
Además del uno o más dispositivos 930 pasivos "respiradores" que están montados en las paredes del compartimiento electrónico sellado, el sistema de control de humedad comprende además al menos un sensor para monitorear una condición dentro del compartimiento 960a electrónico y uno o más calentadores 940 para calentar el interior del compartimento electrónico, y un controlador 950, en donde el funcionamiento del calentador(es) está controlado por el controlador, basado al menos en parte en la salida de uno o más sensores. El sistema de control de humedad comprende además al menos un sensor 970a para monitorear una condición externa al compartimiento electrónico, en donde el al menos un sensor externo también se usa para controlar el(los) calentador(es) 940.
En algunas realizaciones, el sistema puede comprender varios sensores ambientales diferentes para monitorear las condiciones externas del compartimiento 970a-c electrónico, o sensores ambientales para monitorear las condiciones internas del compartimiento 960a-c. Por ejemplo, se puede usar un sensor 960a, 960b de temperatura para monitorear la temperatura del aire (Tc) dentro del compartimiento electrónico. Los sensores 960d de temperatura también se pueden usar para monitorear la temperatura de uno o más componentes dentro del compartimiento electrónico (p. ej., podría incluir un sensor para monitorear la temperatura de la superficie de la masa térmica mayor), o un sensor 970a de temperatura la temperatura ambiente (Ta) (externo al compartimento electrónico, pero en las proximidades de este). Por ejemplo, un sensor de temperatura de superficie se puede ubicar en una gran masa térmica en el inversor, p. ej., la masa térmica mayor en el interior del inversor. El sistema de control está configurado para monitorear el punto de rocío interno y la temperatura de masa térmica mayor. El sistema de control está configurado además para utilizar un algoritmo de control que garantiza que el punto de rocío nunca iguale o esté por encima de la temperatura de masa térmica mayor al calentar los componentes del inversor, el aire o ambos.
Se puede usar un sensor 960c de punto de rocío para monitorear el punto de rocío dentro del compartimiento electrónico. También se pueden utilizar otros sensores como sensores de humedad relativa, sensores de presión y sensores de condensación.
Pueden usarse diferentes algoritmos y estrategias de control para controlar el funcionamiento del sistema de control de humedad. En algunas realizaciones, el propio inversor se puede operar para ayudar con el calentamiento (elevando la temperatura dentro del compartimiento electrónico), p. ej., mediante un ciclo de encendido deliberado bajo ciertas condiciones.
En un método simple para controlar el(los) calentador(es), cuando el punto de rocío detectado por un sensor 960c dentro del compartimiento electrónico cae dentro de, digamos, 5 °C de la temperatura del aire dentro del compartimiento Tc, el uno o más calentadores se activan para aumentar la temperatura dentro del compartimento, reduciendo o eliminando así la formación de condensación dentro del compartimento.
En diversas realizaciones de métodos para el control de la humedad, la activación de los calentadores para evitar la condensación puede basarse en uno o más factores o parámetros como la tasa de cambio de la temperatura ambiente (Ta) y//o temperatura del aire (Tc) dentro del compartimiento electrónico y//o uno o más de otros parámetros detectados. Además, otros factores pueden incluir datos meteorológicos actuales, la hora del amanecer u otros factores de anticipación, como pronósticos meteorológicos.
En algunos casos, se pueden utilizar algoritmos de autoajuste o aprendizaje automático.
El uno o más calentadores pueden ser de cualquier tipo adecuado y pueden estar ubicados dentro del compartimiento electrónico, o fuera del compartimiento electrónico, pero en una ubicación que les permita calentar el interior del compartimiento electrónico. Además, el propio inversor se puede operar para ayudar con el calentamiento (elevando la temperatura dentro del compartimiento electrónico), p. ej., mediante un ciclo de encendido deliberado bajo ciertas condiciones.
Por tanto, el presente sistema de control de la humedad comprende una combinación de dispositivos de control de la humedad pasivos y activos. De manera similar, el presente método de control de la humedad implica una combinación de estrategias de control de la humedad pasivas y activas.
El controlador 950 del sistema 900 inversor puede incluir, por ejemplo, un ordenador de uso general como los basados en procesadores de tipo Intel PENTIUM, Motorola PowerPC, Sun UltraSPARC, Hewlett-Packard PA-RISC o cualquier otro tipo de procesador.
Por ejemplo, los métodos empleados en el controlador en diversas realizaciones de la invención pueden implementarse como software especializado que se ejecuta en un sistema 1600 informático de uso general como el que se muestra en la FIG. 5. El sistema 1600 puede incluir un procesador 1620 conectado a uno o más dispositivos 1630 de memoria, tales como una unidad de disco, memoria u otro dispositivo para almacenar datos. La memoria 1630 se usa típicamente para almacenar programas y datos durante el funcionamiento del sistema 1600. El sistema 1600 también puede incluir un sistema 1650 de almacenamiento que proporciona capacidad de almacenamiento adicional. Los componentes del sistema 1600 pueden estar acoplados mediante un mecanismo 1640 de interconexión, que puede incluir uno o más buses (p. ej., entre componentes que están integrados dentro de la misma máquina) y//o una red (p. ej., entre componentes que residen en máquinas discretas separadas). El mecanismo 1640 de interconexión permite el intercambio de comunicaciones (p. ej., datos, instrucciones) entre los componentes del sistema del sistema 1600.
El sistema 1600 también incluye uno o más dispositivos 1610 de entrada, por ejemplo, un teclado, ratón, rueda de desplazamiento, micrófono, pantalla táctil y uno o más dispositivos 1660 de salida, por ejemplo, un dispositivo de impresión, pantalla de visualización, altavoz. Además, el sistema 1600 de ordenador puede contener una o más interfaces (no mostradas) que conectan el sistema 1600 a una red de comunicación (además o como alternativa al mecanismo 1640 de interconexión).
El sistema 1650 de almacenamiento, mostrado con mayor detalle en la FIG. 6, incluye típicamente un medio 1700 de grabación no volátil legible y escribible por ordenador en el que se almacenan señales que definen un programa que se va a ejecutar por el procesador o información almacenada en o en el medio 1700 para ser procesada por el programa para realizar una o más funciones asociadas con las realizaciones descritas en el presente documento. El medio puede ser, por ejemplo, un disco o una memoria flash. Normalmente, en funcionamiento, el procesador provoca que los datos se lean desde el medio 1700 de grabación no volátil a otra memoria 1710 que permite un acceso más rápido a la información por parte del procesador que el medio 1700. Esta memoria 1710 es típicamente una memoria volátil de acceso aleatorio tal como una memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) o una memoria estática (SRAM). Puede estar ubicado en el sistema 1720 de almacenamiento, como se muestra, o en el sistema 1630 de memoria. El procesador 1620 generalmente manipula los datos dentro de la memoria 1630, 1710 del circuito integrado y después copia los datos al medio 1700 después de que se completa el procesamiento. Se conocen diversos mecanismos para gestionar el movimiento de datos entre el medio 1700 y el elemento 1630, 1710 de memoria de circuito integrado, y la invención no se limita a ellos. La invención no se limita a un sistema 1630 de memoria o un sistema 1650 de almacenamiento en particular.
El sistema informático puede incluir hardware de uso especial especialmente programado, por ejemplo, un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). Los aspectos de la invención pueden implementarse en software, hardware o firmware, o en cualquier combinación de estos. Además, tales métodos, actos, sistemas, elementos del sistema y componentes de estos pueden implementarse como parte del sistema informático descrito anteriormente o como un componente independiente.
Aunque el sistema 1600 informático se muestra a modo de ejemplo como un tipo de sistema informático en el que se pueden practicar diversos aspectos de la invención, debe apreciarse que los aspectos de la invención no se limitan a ser implementados en el sistema informático como se muestra en la FIG. 5. Se pueden practicar diversos aspectos de la invención en uno o más ordenadores que tienen una arquitectura o componentes diferentes mostrados en la FIG.
5. Además, cuando las funciones o procesos de las realizaciones de la invención se describen en el presente documento (o en las reivindicaciones) como que se realizan en un procesador o controlador, dicha descripción tiene la intención de incluir sistemas que utilizan más de un procesador o controlador para realizar las funciones.
El sistema 1600 informático puede ser un sistema informático de uso general que se puede programar utilizando un lenguaje de programación informático de alto nivel. El sistema 1600 informático también puede implementarse utilizando hardware de uso especial especialmente programado. En el sistema 1600 informático, el procesador 1620 es típicamente un procesador disponible comercialmente, tal como el conocido procesador de clase Pentium disponible de Intel Corporation. Hay muchos otros procesadores disponibles. Dicho procesador normalmente ejecuta un sistema operativo que puede ser, por ejemplo, los sistemas operativos Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000 (Windows ME) o Windows XP o Vista disponibles en Microsoft Corporation, sistema operativo MAC OS System X disponible en Apple Computer, el sistema operativo Solaris disponible en Sun Microsystems, o sistemas operativos UNIX disponibles en varias fuentes. Se pueden utilizar muchos otros sistemas operativos.
El procesador y el sistema operativo juntos definen una plataforma informática para la que se escriben programas de aplicación en lenguajes de programación de alto nivel. Debe entenderse que las realizaciones de la invención no se limitan a una plataforma, procesador, sistema operativo o red de un sistema informático particular. Además, será evidente para los expertos en la técnica que la presente invención no se limita a un lenguaje de programación o sistema informático específico. Además, debe apreciarse que también se podrían utilizar otros lenguajes de programación apropiados y otros sistemas informáticos apropiados.
Una o más partes del sistema informático se pueden distribuir a través de uno o más sistemas informáticos acoplados a una red de comunicaciones. Por ejemplo, como se discutió anteriormente, un sistema informático que determina la capacidad de energía disponible puede ubicarse de forma remota desde un administrador del sistema. Estos sistemas informáticos también pueden ser sistemas informáticos de uso general. Por ejemplo, diversos aspectos de la invención pueden distribuirse entre uno o más sistemas informáticos configurados para proporcionar un servicio (p. ej., servidores) a uno o más ordenadores de cliente, o para realizar una tarea global como parte de un sistema distribuido. Por ejemplo, se pueden realizar diversos aspectos de la invención en un sistema cliente-servidor o de varios niveles que incluye componentes distribuidos entre uno o más sistemas de servidor que realizan diversas funciones según diversas realizaciones de la invención. Estos componentes pueden ser código ejecutable, intermedio (p. ej., IL) o interpretado (p. ej., Java) que se comunican a través de una red de comunicación (p. ej., Internet) utilizando un protocolo de comunicación (p. ej., TCP//IP). Por ejemplo, se pueden usar uno o más servidores de bases de datos para almacenar datos del dispositivo, como el consumo de energía esperado, que se usa para diseñar diseños asociados con realizaciones de la presente invención.
Debe apreciarse que la invención no se limita a ejecutarse en ningún sistema o grupo de sistemas en particular. Además, debe apreciarse que la invención no se limita a ninguna arquitectura, red o protocolo de comunicación distribuidos en particular.
Se pueden programar diversas realizaciones de la presente invención utilizando un lenguaje de programación orientado a objetos, como SmallTalk, Java, C +, Ada o C # (C-Sharp). También se pueden utilizar otros lenguajes de programación orientados a objetos. Alternativamente, se pueden utilizar lenguajes de programación funcional, de secuencias de comandos y//o lógica. Se pueden implementar diversos aspectos de la invención en un entorno no programado (p. ej., documentos creados en HTML, XML u otro formato que, cuando se ven en una ventana de un programa de navegador, representan aspectos de una interfaz gráfica de usuario (GUI) o realizan otras funciones). Se pueden implementar diversos aspectos de la invención como elementos programados o no programados, o cualquier combinación de estos.
Las realizaciones de los sistemas y métodos descritos anteriormente se describen en general para su uso en centros de datos relativamente grandes que tienen numerosos bastidores de equipos; sin embargo, las realizaciones de la invención también se pueden utilizar con centros de datos más pequeños y con instalaciones distintas de los centros de datos. Algunas realizaciones también pueden ser un número muy pequeño de ordenadores distribuidos geográficamente para no parecerse a una arquitectura particular.
En las realizaciones de la presente invención discutidas anteriormente, los resultados de los análisis se describen como proporcionados en tiempo real. Como lo entienden los expertos en la técnica, el uso del término tiempo real no pretende sugerir que los resultados estén disponibles de inmediato, sino que están disponibles rápidamente, lo que le da al diseñador la capacidad de probar varios diseños diferentes en un corto período de tiempo, como en cuestión de minutos.
Habiendo descrito así varios aspectos de al menos una realización de esta invención con considerable detalle con referencia a cierta versión preferida de la misma, se apreciará que a los expertos en la técnica se les ocurrirán fácilmente diversas alteraciones, modificaciones y mejoras. Se pretende que tales alteraciones, modificaciones y mejoras formen parte de esta divulgación, siempre que estén dentro del alcance de la invención tal como se define en el conjunto de reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, la descripción y los dibujos anteriores son solo a modo de ejemplo. Además, la fraseología y la terminología utilizadas en el presente documento tiene fines descriptivos y no deben considerarse limitantes. El uso de "que incluye", "que comprende", "que tiene", "que contiene", "que implica" y variaciones en el presente documento, pretende ser abierto, es decir, "que incluye pero no se limita a".

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema electrónico de potencia, que comprende:
un compartimento (730, 920) electrónico sellado ambientalmente para alojar equipos (925) electrónicos de potencia que tienen un inversor;
un calentador (940) configurado para elevar la temperatura del aire dentro del compartimiento (730,920) electrónico sellado;
un sensor (960a, 960b, 960c, 960d) ambiental interno para detectar condiciones dentro del compartimiento electrónico sellado, que proporciona datos ambientales, el sensor ambiental interno incluye un sensor de temperatura de superficie ubicado en una gran masa térmica en el interior del inversor;
un sensor (970a, 970b, 970c) ambiental externo para detectar condiciones fuera del compartimiento electrónico sellado y proporcionar datos ambientales;
un controlador (950) para recibir datos ambientales del sensor (960a, 960b, 960c, 960d) ambiental interno y el sensor (970a, 970b, 970c) ambiental externo y controlar el funcionamiento del calentador (940) para mantener un nivel de humedad establecido, el controlador está configurado para monitorear el punto de rocío interno y la temperatura de la gran masa térmica, y para usar un algoritmo de control para garantizar que el punto de rocío nunca iguale o esté por encima de la temperatura de la gran masa térmica calentando los componentes del inversor o el aire; y
una membrana (930) pasiva de transporte de vapor de agua colocada en las paredes del compartimento electrónico sellado.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde al menos uno del sensor ambiental interno y el sensor ambiental externo es uno de un sensor de temperatura, un sensor de humedad relativa y un sensor de punto de rocío.
3. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de ventilaciones de protección configurados para proporcionar presión pasiva e igualación del punto de rocío dentro del compartimiento electrónico sellado, que incluye cada ventilación de protección la membrana pasiva de transporte de vapor de agua.
4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el controlador está programado para realizar una o más de las siguientes acciones: 1) analizar los datos ambientales para controlar el funcionamiento del calentador; 2) analizar al menos un parámetro no basado en sensores, incluidos los datos meteorológicos actuales, la hora del amanecer o las previsiones meteorológicas; y 3) controlar el funcionamiento del equipo electrónico de potencia para generar calor dentro del compartimento electrónico sellado.
5. El sistema de la reivindicación 4, que comprende además sensores ambientales internos adicionales para detectar condiciones ambientales adicionales dentro del compartimento electrónico sellado y proporcionar datos ambientales al controlador.
6. El sistema de la reivindicación 1, en donde la membrana pasiva de transporte de vapor de agua está configurada para permitir que el aire y el vapor de agua pasen, y evita que pase el agua líquida.
7. El sistema de la reivindicación 6, en donde la membrana pasiva de transporte de vapor de agua está configurada además para igualar la presión dentro del compartimento con la presión externa.
8. Un método para controlar la humedad en el sistema electrónico de potencia de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende:
detectar, con un sensor ambiental interno que incluye un sensor (960d) de temperatura de superficie ubicado en una gran masa térmica en el interior de un inversor, las condiciones internas dentro de un compartimiento (730,920) electrónico sellado para alojar equipos (925) electrónicos de potencia que tienen el inversor, y proporcionar datos ambientales con el sensor (960a, 960b, 960c, 960d) ambiental interno;
detectar, con un sensor (970a, 970b, 970c) ambiental externo, las condiciones externas fuera del compartimento electrónico sellado y proporcionar datos ambientales con el sensor ambiental externo;
recibir datos ambientales y controlar el funcionamiento de un calentador (940) para elevar la temperatura del aire dentro del compartimiento (730,920) electrónico sellado para mantener un nivel de humedad establecido;
monitorear el punto de rocío interno y la temperatura de la gran masa térmica, y utilizar un algoritmo de control para garantizar que el punto de rocío nunca iguale o esté por encima de la temperatura de la gran masa térmica calentando los componentes del inversor o el aire (930).
9. El método de la reivindicación 8, en donde la detección de las condiciones internas dentro del compartimento electrónico sellado se logra mediante al menos uno de entre un sensor de temperatura, un sensor de humedad relativa y un sensor de punto de rocío, y la detección de las condiciones externas fuera del compartimento electrónico sellado se logra mediante al menos uno de los siguientes métodos: al menos uno de un sensor de temperatura, un sensor de humedad relativa y un sensor de punto de rocío.
10. El método de la reivindicación 8, en donde proporcionar la membrana pasiva de transporte de vapor de agua incluye aplicar una pluralidad de ventilaciones de protección configuradas para proporcionar igualación de presión pasiva e igualación del punto de rocío dentro del compartimento electrónico sellado, incluyendo cada ventilación de protección la membrana pasiva de transporte de vapor de agua.
11. El método de la reivindicación 8, que comprende además analizar los datos ambientales para controlar el funcionamiento del calentador y en donde analizar los datos ambientales incluye analizar al menos un parámetro no basado en sensores, incluidos los datos meteorológicos actuales, la hora del amanecer o las previsiones meteorológicas.
12. El método de la reivindicación 11, que comprende además detectar una segunda condición interna dentro del compartimento electrónico sellado y proporcionar datos ambientales a un controlador.
13. El método de la reivindicación 11, en donde el equipo electrónico de potencia se controla para generar calor dentro del compartimento electrónico sellado.
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