ES2911908T3

ES2911908T3 - Método para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red y un sistema de inversor fotovoltaico

Info

Publication number: ES2911908T3
Application number: ES17197368T
Authority: ES
Inventors: Kamran Jalili
Original assignee: GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Current assignee: GE Energy Power Conversion Technology Ltd
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2022-05-23
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: EP3316071A1; EP3316071B1; US10250160B2; US20180115255A1; DE102016120033A1

Abstract

Un método para controlar un inversor (13), que se puede conectar entre un generador fotovoltaico, PV, (3) y una red de suministro de energía (4) para superar un fallo de red, teniendo el inversor (13) una entrada de tensión de CC (18) configurada para recibir una tensión de enlace de CC (Ucc) proporcionada por el generador fotovoltaico (3) en un enlace de tensión de CC (11), estando configurado el inversor (13) para convertir la tensión del enlace de CC (Ucc) proporcionado por el generador fotovoltaico (3) en una tensión de red de CA (Uca) a suministrarse a la red de alimentación (4), comprendiendo el método: realizar un seguimiento del punto de máxima potencia, MPP, para hacer funcionar el generador fotovoltaico (3) en puntos de funcionamiento de máxima potencia dependiendo de las respectivas condiciones operativas; monitorizar la tensión de la red (Uca); detectar si hay una caída de tensión en la red (Uca); si no hay caída de tensión en la red (Uca), se continúa monitorizando la tensión de la red (Uca); caracterizado por: si se detecta una caída de tensión en la red (Uca): interrumpir el seguimiento del MPP y almacenar un valor de la tensión del enlace de CC de MPP (Ucc, MPP) directamente antes de la caída de tensión; monitorizar la tensión del enlace de CC (Ucc) en la entrada de tensión continua (18) del inversor (13); determinar valores de referencia para una corriente a alimentar a la red de suministro de energía (4), controlar/regular el inversor (13) en función de la tensión del enlace de CC (Ucc) y los valores de referencia para la corriente, para alimentar una corriente de cortocircuito requerida en la red de alimentación (4), siempre que la caída de tensión en la tensión de la red (Uca) está presente; detectar si la tensión del enlace de CC (Ucc) supera un valor límite superior (UTHsup), con lo que el valor límite superior (UTHsup) corresponde a la tensión del enlace de CC (Ucc) de una tensión de saturación específica (Ucc,nom(máx)) correspondiente a una curva característica Ica/Ucc del inversor (13), en la que la tensión de saturación (Ucc,nom(máx)) corresponde a una tensión por encima de la cual una corriente de salida de CA máxima (Ica,máx) del inversor (13) disminuye, en la que Ica es la corriente proporcionada a la salida del inversor (13) y Ucc es la tensión del enlace de CC (Ucc); si la tensión del enlace de CC (Ucc) no supera el valor límite superior (UTHsup) de la tensión de saturación (Ucc,nom(máx)), se continúa monitorizando la tensión del enlace de CC (Ucc) en la entrada de tensión continua (18) del inversor (13); si la tensión del enlace de CC (Ucc) supera el valor límite superior (UTHsup) de la tensión de saturación (Ucc,nom(máx)): activar un dispositivo de disipación de energía (14), que está conectado en paralelo al enlace de tensión de CC (11) para disipar energía desde el enlace de tensión de CC (11), y controlar el dispositivo de disipación de energía (14) para mantener la tensión del enlace de CC (Ucc) dentro de un intervalo entre un valor límite inferior (UTHinf), que es menor por una diferencia de tensión predeterminada (ΔU) que el valor límite superior (UTHsup); y continuar monitorizando la tensión de la red (Uca) y, al detectar que la caída de tensión en la red ya no existe, desactivando el dispositivo de disipación de energía (14) y reanudando el seguimiento de MPP, por lo que la tensión del enlace de CC (Ucc) se establece en el valor almacenado de la tensión del enlace de CC del MPP (Ucc,MPP) directamente antes de la caída de tensión en la red (Uca).

Description

DESCRIPCIÓN

Método para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red y un sistema de inversor fotovoltaico Esta invención se refiere a un método para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red y un sistema de inversor fotovoltaico.

Las plantas de generación de energía descentralizadas, en particular las plantas fotovoltaicas (PV), se utilizan cada vez más para suministrar energía a redes de suministro públicas o privadas. Las plantas fotovoltaicas utilizan inversores para convertir la energía de CC generada por un generador fotovoltaico en energía de CA. En el caso del acoplamiento de red, los inversores funcionan en el lado de salida de forma síncrona con la red, de modo que generan una tensión de CA correspondiente a la frecuencia y a la amplitud de la tensión de la red y una corriente de CA adecuada. Se conocen inversores en varias topologías con circuitos de medio puente o puente completo que incluyen elementos de conmutación semiconductores pulsantes, generalmente MOSFET de potencia, IGBT, etc., que se controlan adecuadamente a altas frecuencias para producir la corriente de CA requerida de la fase y amplitud deseadas.

Para obtener el mayor rendimiento posible, un generador fotovoltaico funciona en el llamado punto de máxima potencia (MPP), que es el punto en el diagrama de corriente-tensión del generador fotovoltaico en el que se puede extraer la mayor potencia, es decir, en el que se maximiza el producto de la corriente y la tensión. El punto de operación de MPP no es constante, sino que depende de la irradiancia, la temperatura, el tipo de celdas solares y otros factores. En un inversor fotovoltaico, el punto de operación de MPP a menudo se establece mediante un rastreador de MPP que ajusta la tensión del generador fotovoltaico a un valor adecuado.

Dado que cada vez más plantas de generación de energía fotovoltaica de mayor tamaño se ponen en funcionamiento y se conectan a la red de suministro, muchos operadores de red y países exigen que los generadores fotovoltaicos permanezcan conectados a la red de suministro de energía eléctrica desde una potencia mínima específica en caso de pequeños fallos controlables de la red y continuar suministrando energía a la red, para evitar un apagado simultáneo no intencionado de las energías de alimentación y, por lo tanto, averías de toda la red. Por ejemplo, la Directiva de Media Tensión en Alemania exige que las plantas de generación de energía, incluyendo las plantas fotovoltaicas, con una potencia máxima de más de 100 kW, que alimentan su energía a la red de media tensión, deben, en caso de cortocircuito en la red, permanecer conectados a la red y deben poner a disposición una determinada corriente de cortocircuito. Esto se conoce como superar un fallo (FRT) y también se lo conoce como funcionamiento de baja tensión (LVRT) o funcionamiento de tensión cero (ZVRT). Según la Directiva alemana de media tensión, se debe alimentar una corriente reactiva específica como corriente de cortocircuito de alrededor del 90 % de la corriente nominal en el caso de caídas de tensión del 50 %. También existen directivas de alimentación similares en otros países del mundo.

Existe el riesgo de que un sistema inversor se dañe debido a una sobretensión en su circuito de CC si se conecta a la red durante un FRT. Dado que el generador fotovoltaico continúa suministrando energía al enlace de tensión de CC, la tensión del enlace de CC puede aumentar a valores cercanos a la tensión de circuito abierto del generador fotovoltaico si la tensión de CA se reduce significativamente durante el evento de FRT. Este aumento de la tensión del enlace de CC puede dañar el interruptor semiconductor de potencia utilizado en el inversor si se superan sus valores de tensión nominal. Por otro lado, el uso de interruptores semiconductores de potencia suficientemente resistentes a la tensión puede ser costoso.

El gran aumento de la tensión del enlace de CC conduce a una limitación natural de la tensión de CC debido a la curva característica de salida del generador fotovoltaico, mientras que al mismo tiempo también limita la capacidad de suministro de corriente del inversor si su interruptor semiconductor de potencia ya no puede conmutar la corriente de cortocircuito requerida a una tensión de enlace de CC alta.

Para superar este problema, el documento US 8.687.328 B2 propone el uso de una palanca conocida como interruptor de freno para evitar un aumento en la tensión del enlace de CC durante un evento de FRT. Este circuito de fijación (el interruptor de freno) comprende un circuito en serie que consiste en un interruptor controlable y una resistencia de freno que está conectada al enlace de tensión de CC en paralelo al generador fotovoltaico para disipar la energía del generador fotovoltaico y convertirla en energía térmica en la resistencia de freno. En consecuencia, la tensión del enlace de CC se puede fijar a un valor máximo deseado.

En particular, el documento US 8.687.328 B2 propone, en caso de caída de tensión de la red, detectar la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico directamente antes de que se produzca la caída de tensión de la red y cerrar el interruptor del circuito de fijación cuando se detecte que la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico supera un valor de umbral predeterminado de la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico directamente antes de la caída de tensión de la red, y abrir el interruptor del circuito de fijación cuando se detecta que la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico ha caído por debajo del valor de la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaica directamente antes de la caída de tensión de la red. La tensión a través del enlace se mantiene así en un intervalo entre la tensión del generador fotovoltaico justo antes de la caída de tensión de la red y el valor del umbral superior que es mayor por una tensión diferencial AV, y generalmente fluctúa entre estos dos valores límite durante el evento de FRT.

Sin embargo, si la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico justo antes de la caída de tensión de la red es relativamente baja debido a efectos de sombra, baja temperatura, etc., puede ocurrir que el circuito de fijación activado no sea capaz de mantener el aumento de la tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico. La tensión de funcionamiento del generador fotovoltaico puede aumentar, aunque la energía se disipe del enlace a través de la resistencia de freno del circuito de fijación y se convierta en energía térmica. Esto da como resultado pérdidas de energía innecesarias.

El documento EP 2 328 262 A2 divulga un sistema convertidor que comprende un convertidor de CC a CA, un dispositivo de seguimiento del punto de máxima potencia y un control del lado de la matriz.

Un objeto de la invención es proporcionar un método mejorado y simplificado para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red y un sistema de inversor fotovoltaico asociado para evitar las desventajas antes mencionadas. En particular, es un objeto de la invención proporcionar un método de este tipo y un sistema de inversor fotovoltaico que permitan una superación simplificada en caso de un fallo de red con pérdidas reducidas.

Para conseguir este objeto, se proporcionan un método para controlar un inversor que tiene las características de la reivindicación 1 y un sistema inversor según la reivindicación 6.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para controlar un inversor fotovoltaico (PV) conectado entre un generador PV y una red de suministro de energía para superar un fallo de red. El método consiste en la detección de una caída de tensión en la tensión de la red. El método comprende además la monitorización de la tensión de un enlace de CC en una entrada de tensión de CC del inversor. El método comprende además detectar cuándo la tensión del enlace de CC excede un valor límite superior, en el que el valor límite superior corresponde a una tensión de saturación en una curva característica Ica/Ucc específica del inversor, por encima de la cual disminuye la corriente de salida ondulatoria máxima del inversor. El método comprende además, en el caso de una caída de tensión de la red y que exceda el valor límite superior, activar un dispositivo de disipación de energía conectado en paralelo al enlace de tensión de CC para disipar energía desde el circuito de tensión de CC según sea necesario, y controlar el dispositivo de disipación de energía para mantener la tensión del enlace de CC dentro de un intervalo entre el valor límite superior y un valor límite inferior, que es menor que el valor límite superior por una diferencia de tensión predeterminada.

El método descrito en la invención permite así mantener una planta de generación de energía fotovoltaica conectada a una red, por ejemplo, una red de suministro público, para operarla y alimentar una corriente de cortocircuito requerida cuando la tensión de la red cae por debajo de un cierto umbral, por ejemplo, 50 % o menos, dependiendo del requisito o de la directiva. En este caso, el método prevé la fijación de la tensión del enlace de CC a un valor predefinido, el valor límite superior, que corresponde a la tensión de saturación. El valor límite superior no se determina durante el funcionamiento, en cada caso en función de las condiciones operativas instantáneas, sino que se determina y fija de antemano. En general, la corriente de CA de salida máxima de un inversor, es decir, la corriente de salida máxima entregable del inversor en términos de su amplitud cuando se aplica a través de la tensión de entrada de CC, es en gran medida constante por debajo de una tensión nominal máxima, que se denomina aquí como la tensión de saturación, mientras que la corriente de CA de salida máxima para las tensiones de entrada de CC que son más altas que la tensión de saturación disminuye. La tensión de saturación a partir de la cual comienza a disminuir la corriente de salida de CA máxima del inversor se usa aquí como el valor límite superior para fijar la tensión del enlace de CC por medio del dispositivo de disipación de energía.

Ventajosamente, la tensión de saturación depende de la topología del inversor y de los tipos de interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo. Por lo tanto, puede determinarse empíricamente de antemano según el método o medirse y almacenarse en el respectivo inversor o tipo de inversor, para ser utilizado en el caso de un evento de FRT.

Durante el funcionamiento normal del inversor y del generador fotovoltaico, cuando no hay caída de tensión de la red, la tensión de saturación suele ser superior a la tensión de MPP más alta del generador fotovoltaico o al valor límite de tensión superior de una ventana de seguimiento de MPP. Esto garantiza que el inversor sea capaz de generar y suministrar la corriente de cortocircuito requerida durante un evento de FRT en todos los puntos operativos del generador fotovoltaico.

De acuerdo con la invención, el método comprende además realizar un seguimiento de MPP (punto de máxima potencia) para operar el generador fotovoltaico en puntos de máxima potencia (MPP) que dependen de las respectivas condiciones operativas, cuando no se detecta caída de tensión en la red. Tan pronto como se detecta una caída de tensión de red, el método comprende además interrumpir el seguimiento de MPP y almacenar el valor de la tensión del enlace de CC de MPP directamente antes de la caída de tensión de la red. El método comprende, además, tan pronto como se detecta que no hay caída de tensión de la red, que se desactiva el dispositivo de disipación de energía y se reanuda el seguimiento de MPP, por lo que la tensión del enlace de CC se ajusta al valor de la tensión del enlace de CC de MPP directamente antes de la caída de tensión de la red. Tras una recuperación de la red, una planta fotovoltaica puede volver al funcionamiento normal con relativa rapidez desde el punto de funcionamiento almacenado temporalmente antes de que se produzca la caída de tensión.

El método comprende además determinar valores de referencia para la corriente que se alimentará a la red tan pronto como se detecte una caída de tensión de la red, y controlar y regular el inversor dependiendo de la tensión del enlace de CC detectado actualmente y los valores de referencia de la corriente para alimentar la corriente de cortocircuito requerida en la red siempre que esté presente la caída de tensión de la red. La corriente a alimentar puede ser, dependiendo del requerimiento, corriente activa y/o corriente reactiva, cuya intensidad está predeterminada por el respectivo operador de red o la respectiva directiva.

En una realización preferida, la activación y el control del dispositivo de disipación de energía comprende la activación y el control de un interruptor de freno que está conectado en paralelo al generador fotovoltaico en el enlace de tensión de CC, y al menos un circuito en serie que consiste en un interruptor controlable y una resistencia de freno para convertir la energía eléctrica del enlace de tensión de CC en energía térmica. Así, con un circuito sencillo y un control adecuado del interruptor de freno, se puede limitar la tensión del enlace de CC, según se requiera, a un valor superior adecuado, la tensión de saturación, para permitir que el FRT se realice de forma sencilla y con pequeñas pérdidas y para evitar daños a los interruptores semiconductores de potencia del inversor.

Según otro aspecto de la invención, se proporciona un sistema inversor para una planta fotovoltaica (PV). El sistema inversor comprende un inversor para convertir una potencia de CC de un generador fotovoltaico en una potencia de tensión de CA para alimentar una red de suministro de energía y un enlace de tensión de CC formado por un condensador conectado a la entrada de tensión de CC del inversor y dispuesto para la conexión al generador fotovoltaico. El sistema inversor comprende además un dispositivo de disipación de energía conectado en paralelo al enlace de tensión de CC para disipar energía desde el enlace de tensión de CC cuando sea necesario. El sistema inversor también dispone de un dispositivo de detección que está configurado para detectar la tensión de la red y la tensión del enlace de CC, así como generar sus señales características. El sistema inversor también tiene un dispositivo de control para controlar el inversor y el dispositivo de disipación de energía, en el que el dispositivo de control está conectado al dispositivo de detección por medios de comunicación. El dispositivo de control está configurado para detectar una caída de tensión en la tensión de la red. Los dispositivos de control están configurados además para detectar cuándo la tensión del enlace de CC excede un valor límite superior, en el que el valor límite superior corresponde a una tensión de saturación en una curva característica I^ca/U^ccespecífica del inversor, por encima de la cual disminuye la corriente de salida de CA máxima del inversor. Los dispositivos de control se configuran, además, en el caso de una caída de tensión de la red y que exceda el valor límite superior, para activar y controlar el dispositivo de disipación de energía para mantener la tensión del enlace de CC dentro de un intervalo entre el valor límite superior y un valor límite inferior, que es menor que el valor límite superior por una diferencia de tensión predeterminada.

El sistema inversor permite una superación fiable de fallos de red en caso de caída o fallo de la tensión de la red con medios simples y con pérdidas reducidas. Las ventajas y realizaciones, como se explicó anteriormente en relación con el método descrito en la invención, también se aplican de manera análoga al sistema inversor.

El inversor del sistema inversor es preferentemente un inversor conectado a la red de una sola etapa con un enlace de tensión de CC, que tiene una disposición de circuito con interruptores semiconductores de potencia controlables. Los MOSFET o IGBT de potencia se utilizan preferentemente como interruptores del inversor. En principio, también podrían utilizarse tiristores, IGCT, etc.

El sistema inversor de acuerdo con el aspecto adicional de la invención incluye una unidad de seguimiento de MPP para realizar un seguimiento de MPP para operar el generador fotovoltaico en puntos de máxima potencia (MPP) que dependen de las respectivas condiciones operativas, cuando no se detecta caída de tensión en la red. El dispositivo de control está configurado además para desactivar la unidad de seguimiento de MPP tan pronto como se detecta una caída de tensión de la red, para almacenar el valor de la tensión del enlace de MPP directamente antes de la caída de tensión de la red y, tan pronto como detecta que una caída de tensión de la red ya no está presente, para desactivar el dispositivo de disipación de energía y activar la unidad de seguimiento de MPP, por lo que la tensión del enlace de CC se ajusta al valor de la tensión del enlace de CC del MPP justo antes de la caída de tensión de la red. La planta fotovoltaica puede entonces volver al modo de funcionamiento normal con relativa rapidez después de la recuperación de la red.

El dispositivo de control está configurado además para determinar un valor de referencia para la corriente, activa y/o reactiva que se alimentará a la red, tan pronto como se detecte una caída de tensión de la red, y para controlar el inversor dependiendo de la tensión del enlace de CC detectado actualmente y del valor de referencia de la corriente, con el fin de alimentar la red con la corriente de cortocircuito necesaria, siempre que esté presente la caída de tensión de la red.

Para la tensión de saturación, se aplica lo que ya se indicó en relación con el método de acuerdo con la invención. Depende de la topología del inversor y de los interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo, y puede determinarse empíricamente o mediante medición en el inversor o un inversor del mismo tipo y almacenarse en un dispositivo de almacenamiento del inversor. La tensión de saturación es preferentemente superior a la tensión de MPP máxima del generador fotovoltaico y/o superior a un valor límite de tensión superior de una ventana de seguimiento de MPP en el funcionamiento normal del inversor y el generador fotovoltaico, si no hay caída de tensión de red, pero está suficientemente limitado para que, en el caso de un FRT, la corriente de cortocircuito requerida pueda generarse y alimentarse a la red.

En una realización preferida de la invención, el dispositivo de disipación de energía puede tener un interruptor de freno que está conectado al enlace de tensión de CC para estar dispuesto en paralelo al generador fotovoltaico durante el funcionamiento, y el al menos un circuito en serie que comprende un interruptor controlable, preferentemente un MOSFET o IGBT de potencia y una resistencia de freno para convertir la energía eléctrica en energía térmica. Tal dispositivo de disipación de energía tiene un diseño simple y puede operarse de manera simple para limitar la tensión del enlace de CC a un valor de tensión máxima adecuado para la operación de FRT.

Otros detalles ventajosos de la invención resultan de las reivindicaciones dependientes, los dibujos y la descripción asociada. El dibujo es un ejemplo no limitativo de realización del objeto de la invención, en el que se utilizan idénticas referencias numéricas en todas las figuras para indicar elementos idénticos. Las figuras muestran lo siguiente:

La figura 1 es un diagrama de circuito de bloques de una planta fotovoltaica de ejemplo con un sistema inversor según una realización de la invención, en una representación muy simplificada;

La figura 2 muestra una curva característica I^ca/U^ccde un inversor de ejemplo que ilustra la capacidad de alimentación de corriente de un inversor, dependiendo de la tensión en la entrada de tensión de CC del inversor;

La figura 3 es un diagrama de flujo de un método para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red según la invención, en una representación simplificada;

La figura 4 muestra trayectorias de ejemplo de tensiones y corrientes en una planta fotovoltaica durante la implementación del método descrito en la invención para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red cuando la tensión del enlace de CC excede un valor límite superior fijo; y

La figura 5 muestra trayectorias de ejemplo de tensiones y corrientes en una planta fotovoltaica durante la implementación del método descrito en la invención para controlar un inversor fotovoltaico para superar un fallo de red cuando la tensión del enlace de CC no excede un valor límite superior fijo.

La figura 1 ilustra una planta de generación de energía fotovoltaica (PV) 1 según la invención, que sirve para convertir la radiación solar en energía eléctrica y alimentarla a una red. La planta fotovoltaica 1 contiene un sistema inversor 2, que está conectado eléctricamente entre un generador fotovoltaico 3 y una red de suministro de energía 4, por ejemplo, una red pública de suministro de media tensión.

El generador fotovoltaico 3 está construido a partir de uno o una pluralidad de módulos fotovoltaicos que convierten la luz incidente del sol en energía eléctrica. El generador fotovoltaico 3 tiene conexiones eléctricas que están conectadas a una conexión de tensión de CC positiva y negativa 6, 7 del sistema inversor 2. Las ramas de tensión de CC 8, 9 se extienden desde las conexiones de tensión de CC 6, 7 hasta un enlace de tensión de CC 11 del sistema inversor 2.

El enlace de tensión CC 11 está representado aquí por un condensador C, 12, pero también puede formarse a partir de una conexión en serie y/o una conexión en paralelo de condensadores. En cualquier caso, el al menos un condensador de enlace de Cc 12 sirve como medio de almacenamiento para almacenar la energía suministrada por el generador fotovoltaico 3, que se suministra al sistema inversor 2.

En la realización preferida que se muestra, el sistema inversor 2 tiene, además del condensador de enlace de CC 12, un inversor 13, un interruptor de freno 14, un dispositivo de estrangulador de potencia 16 y un dispositivo de filtro de red 17.

El inversor 13 se proporciona para convertir la tensión de CC U^ccaplicada al enlace 11 en una tensión de CA del lado de salida. El inversor 13 está conectado en paralelo al condensador 12 a las ramas de tensión de CC 8, 9. Aunque no se ilustra en la figura 1, está diseñado preferentemente en forma de disposición de circuito con un circuito puente, por ejemplo, basado en medio puente o puente completo, con elementos de conmutación pulsantes, que están configurados preferentemente como interruptores semiconductores de potencia en forma de MOSFET o IGBT de potencia. Los interruptores semiconductores de potencia se conmutan de acuerdo con un patrón de reloj predefinible con altas frecuencias en el intervalo de kHz para invertir la tensión del enlace de CC U^cc.

El inversor 13 es un inversor de red de una etapa que, como se muestra en la figura 1, convierte la tensión de CC U^ccdel enlace 11 en su entrada de tensión continua 18 en una tensión alterna, en este caso, en particular, tensión alterna trifásica, en su salida 19, que está adaptada a la amplitud y a la fase de la tensión de la red y que aquí se denomina generalmente como U^ca. Las fases individuales se designan en la figura 1 como U, V y W.

La salida trifásica 19 del inversor 13 está conectada eléctricamente a la red 4 a través de un transformador 22 a través de ramas de fase de tensión alterna 21u, 21v, 21w. En las ramas de tensión de CA 21, se dispone el dispositivo estrangulador de potencia 16, que tiene un dispositivo estrangulador de potencia 23u, 23v, 23w en cada rama de fase 21u, 21v y 21w, respectivamente, que suaviza las señales de CA de salida del inversor 13 para filtrar las interferencias de alta frecuencia causadas por el reloj de los interruptores semiconductores de potencia del inversor 3 para mantenerlas fuera de la red 4.

Además, en las ramas de tensión de CA 21 está dispuesto el dispositivo de filtro de red 17, que tiene una red RC 24 con tres condensadores en un circuito triangular y tres resistencias conectadas a los mismos, y que sirve para suprimir los componentes de frecuencia de reloj de las tensiones generadas de conductor a conductor.

Las ramas de fase 21u, 21v, 21w están conectadas a la red 4 a través del transformador opcional 22, que aquí es preferentemente un transformador de tensión media que convierte los niveles de tensión y corriente al nivel de baja tensión en las ramas de fase 21 en los correspondientes niveles de corriente y tensión del nivel de media tensión de la red 4.

Como también se puede ver en la figura 1, en el lado de tensión de CC del inversor 13, el interruptor de freno 14 está conectado al enlace de tensión de CC 11 de manera que está dispuesto en paralelo al generador fotovoltaico 3 durante la operación. El interruptor de freno 14 sirve como dispositivo de disipación de potencia, para disipar y consumir el exceso de energía del mismo, en particular, en caso de sobretensión en el enlace de tensión continua 11. Para ello, el interruptor de freno 14 presenta un interruptor controlable 26 que está conectado en serie con una resistencia de freno 27 y un diodo 28 dispuestos en paralelo entre sí. En el estado cerrado del interruptor 26, fluye una corriente a través de la resistencia de freno 27, que luego convierte la energía del enlace de tensión de CC 11 en energía térmica. El diodo 28 se utiliza para la conmutación de corriente durante la parada del interruptor 26 para protegerlo.

El sistema inversor 2 también tiene un dispositivo de medición que se usa para detectar parámetros operativos en el sistema inversor 2 durante la operación, para generar señales características que pueden usarse para controlar la planta fotovoltaica 1. El dispositivo de medición incluye un dispositivo de detección 29 para detectar la tensión de red U^caque, por ejemplo, detecta aquí la tensión U^{u v}entre las ramas de fase 21u, 21v y la tensión U^{v w}entre las ramas de fase 21v, 21w. El dispositivo de medición también incluye un dispositivo de detección 30 que detecta las corrientes de fase I^u, I^ve I^wen los ramales de fase 21u, 21v y 21w.

Aún más, el dispositivo de medición comprende dispositivos de detección 31, 32 que detectan la tensión del enlace de CC U^cco el enlace de corriente I^ccen el enlace de tensión de CC 11 entre las ramas de tensión de CC 8, 9.

Todos estos dispositivos de detección 29-32 están conectados por medios de comunicación a un dispositivo de control que se muestra en la figura 1 como un bloque 33, que sirve para controlar el sistema inversor 2 o la planta fotovoltaica 1 en función de las señales de medición suministradas por los dispositivos de medición 29-32. El dispositivo de control 33 tiene una unidad de seguimiento de MPP (punto de máxima potencia) 34, una unidad de control de inversor 36, una unidad de monitorización de red 37 y una unidad de control de corte 38.

La unidad de seguimiento de MPP 34 se proporciona para realizar un algoritmo de seguimiento de MPP para establecer el punto de funcionamiento óptimo con la máxima potencia de salida del generador fotovoltaico 3 durante el funcionamiento normal y para ajustar continuamente el punto de funcionamiento. Para ello, la unidad de seguimiento de MPP 34 recibe las señales de medición instantáneas, que caracterizan la tensión del enlace de CC y la corriente del enlace, de los dispositivos de detección 31,32 y genera señales de corriente o tensión de referencia para la unidad de control del inversor 36. Al igual que las otras unidades 36-38 del dispositivo de control 33, la unidad de seguimiento de MPP también se puede implementar en forma de un circuito integrado específico de aplicación (ASIC), como software, firmware, hardware u otra tecnología.

La unidad de control del inversor 36 recibe señales desde el dispositivo de detección 29, 30 que caracterizan las tensiones de fase y las corrientes de fase en el lado de la red del inversor 13 y los valores de referencia de tensión de la unidad de seguimiento de MPP 34, y controla los interruptores semiconductores de potencia del inversor 13 de forma adecuada, a partir de la tensión del enlace de CC U^cc, para generar una CA I^cacorrespondiente apta para alimentar la red 4.

La unidad de monitorización de red 37 monitoriza las señales suministradas por los dispositivos de detección 29, 30 y está configurada para detectar fallos en la red, incluyendo caídas de tensión de la tensión de la red.

La unidad de control de corte 38 se proporciona para controlar el interruptor de freno 14. Por ejemplo, la unidad de control de corte 38 puede cerrar el interruptor 26 del interruptor de freno 14 en caso de sobretensión en el enlace de tensión de CC 11 para disipar energía del enlace de tensión de CC 11 y convertirla en energía térmica en la resistencia de freno 27. La unidad de control de corte 38 también sirve para activar el interruptor de freno 14 en caso de caída de tensión de la red para realizar una superación de fallo de red (FRT), para evitar que la planta fotovoltaica 1 siga funcionando y permitir una alimentación continua de corriente en la red 4.

Las directivas y normas cada vez más estrictas para la conexión y el funcionamiento en paralelo de plantas de generación de energía en redes de todo el mundo exigen que las plantas de generación de energía puedan superar un fallo de red sin apagarse, sino que permanezcan conectadas a la red y alimentando una corriente específica, generalmente una corriente reactiva, al fallo para ayudar a eliminar el fallo y activar los dispositivos de protección. Por ejemplo, en algunos países europeos, se requiere el suministro de una corriente de cortocircuito máxima en aproximadamente la corriente nominal en el caso de caídas de tensión del 50 %.

Por lo tanto, el dispositivo de control 33 tiene una unidad de control de FRT o circuito lógico 39, que entra en un modo de funcionamiento de FRT para superar el fallo de la red en caso de caída o avería de la red. Tan pronto como la unidad de monitorización de red 37 detecta una caída o ruptura de la tensión de la red, lo comunica a la unidad de control de FRT 39. La unidad de control de FRT 39 luego finaliza el modo de funcionamiento normal al deshabilitar la unidad de seguimiento de MPP 34 e instruye a la unidad de control del inversor 36 para operar el inversor 13 de acuerdo con la tensión de CC U^ccdel circuito de enlace de tensión de CC 11 para que la corriente de cortocircuito requerida continúe siendo alimentada hasta la corriente nominal máxima en la red 4. La unidad de control de FRT 39 también monitoriza la tensión del enlace de CC U^ccpara detectar un aumento inadmisible de la tensión del circuito intermedio y, si es necesario, ordena a la unidad de control de corte 38 que limite la tensión del circuito intermedio a valores admisibles por medio del interruptor de freno 14.

En caso de caída o ruptura de la tensión de la red, la tensión del enlace de CC de una planta fotovoltaica 1, por ejemplo, la planta fotovoltaica de la figura 1, salta a valores cercanos a la tensión de circuito abierto de la fuente de energía fotovoltaica, por ejemplo, el generador fotovoltaico 3, porque la potencia de CA durante el fallo de red se reduce significativamente. Este aumento en la tensión del enlace de CC U^ccconduce a una limitación natural de la potencia de tensión de CC en el lado de CC del inversor, pero al mismo tiempo limita la capacidad de suministro de corriente del inversor, si los interruptores semiconductores de potencia no pueden conmutar la corriente en la cantidad requerida, por ejemplo, la corriente nominal, a una tensión de enlace de CC alta. Para superar este problema, según la invención, el interruptor de freno 14 se utiliza para evitar un aumento inaceptable de la tensión del enlace de CC U^ccdurante un falla en la red.

La figura 2 muestra una curva característica I^ca/U^ccque ilustra la capacidad de suministro de corriente de un inversor de ejemplo. La corriente máxima de salida de CA I^{ca, máx}se aplica, es decir, la corriente de salida de CA máxima I^{ca, máx}suministrable por el inversor, en función de la tensión del circuito intermedio U^cc, la tensión de entrada de CC del inversor. Como puede verse, la corriente máxima de salida de CA I^{ca, máx}es en gran medida constante en un amplio intervalo de la tensión de CC U^cc. Como se muestra en la figura 2, la corriente máxima disminuye en amplitud por encima de una cierta tensión límite, la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}, que se puede denominar aquí como la tensión nominal máxima. Para tensiones de circuito intermedio U^ccque son más altas que la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}y hasta la tensión de enlace de CC máxima Ucc, máx la corriente de salida de CA máxima I^{ca, máx}del inversor disminuye cada vez más rápido.

Aunque los valores específicos para I^{ca, máx,}U^{cc, nom(máx)}y Ucc,máx son específicos de cada inversor y dependen de la topología del inversor y de los interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo, las características de I^ca/U^ccde varios inversores tienen sustancialmente la misma trayectoria con una tensión de saturación característica U^{cc, nom(máx)}, que indica la transición a valores de CA máximos decrecientes con valores de tensión de enlace de CC aún más crecientes. Para dar solo un ejemplo, en los inversores que pueden funcionar con una tensión de entrada de CC máxima de 1.500 V, la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}puede ser aproximadamente 1.300 V, por ejemplo.

En el funcionamiento normal del inversor, el valor límite superior de la ventana de seguimiento de MPP 41 que se muestra en la figura 2, en la que la unidad de seguimiento de MPP 34 opera la planta fotovoltaica, siempre es ligeramente inferior a la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}, de modo que el inversor 13 proporcione la corriente nominal para el intervalo de MPP específico.

En caso de caída de tensión de la red, la potencia de salida disminuye proporcionalmente a la tensión de la red. Debido a la reducción de la potencia de salida, la tensión del enlace de CC U^ccaumenta para limitar la potencia de tensión de CC. En función de la tensión residual durante el fallo de la red, la tensión del enlace de CC U^ccpodría aumentar a valores cercanos a la tensión de circuito abierto del generador fotovoltaico 3. De acuerdo con las directivas y normas de los operadores de red, por ejemplo, la Directiva de Media Tensión en Alemania, el inversor durante el FRT (LVRT o ZVRT) debe permanecer conectado a la red y suministrar potencia reactiva. La amplitud de la corriente reactiva a inyectar debe ser como mínimo el 90 % de la corriente nominal del FRT a una tensión residual inferior al 50 %.

Como se muestra en la figura 2, la capacidad de suministro de corriente del inversor disminuye significativamente durante un evento de FRT si la tensión del enlace de CC U^ccaumenta a valores por encima de la tensión de saturación V^{cc, nom(máx)}. En consecuencia, la corriente reactiva que podría alimentarse durante el evento de FRT es limitada.

Para resolver este problema, según la invención, el interruptor de freno 14 se controla según sea necesario para disipar la energía del generador fotovoltaico 4 y mantener la tensión del enlace de CC U^cca un nivel deseado por debajo de un valor límite predeterminado, para garantizar una capacidad máxima de suministro de corriente del inversor durante el evento de FRT. El valor límite predeterminado según la invención es la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}como se describió anteriormente.

Un diagrama de flujo que muestra una realización de un método de control de un inversor fotovoltaico para superar un falla de red, por ejemplo, LFRT o ZVRT (generalmente FRT), se explicará con más detalle a continuación con referencia a la figura 3.

En la etapa S1, la tensión de la red se monitoriza, por ejemplo, por medio de la unidad de monitorización de red 37 en la figura 1.

En la etapa S2 se comprueba si existe una caída de tensión. Si no hay caída de tensión (no en la etapa S2), el proceso vuelve a la etapa S1.

En la etapa S2, si se detecta una caída de tensión (sí en la etapa S2), entonces en la etapa S3 se establece un indicador de estado de FRT, por ejemplo, en "alto" lógico.

El seguimiento de MPP se interrumpe posteriormente, en la etapa S4, por ejemplo, desactivando la unidad de seguimiento de MPP 34 en la figura 1. Además, en la etapa S4, el valor de la tensión del enlace de CC de MPP U^{cc,m pp}se almacena directamente antes de la caída de tensión de la red para su posterior reutilización.

En la etapa S5, se determinan los valores de referencia para la corriente activa y reactiva, y en la etapa S6, la corriente de salida se ajusta mediante un dispositivo de control de corriente (que no se muestra con más detalle aquí) al valor deseado para alimentar a la red, por ejemplo, la red 4 en la figura 1. El inversor, por ejemplo, el inversor 13 en la figura 1, se controla adecuadamente para suministrar la corriente de salida, dependiendo de la tensión del enlace de CC U^cc. La tensión del enlace de CC U^ccse monitoriza continuamente, como se indica en la figura 3 mediante la etapa S7.

En la etapa S8, se comprueba si la tensión del enlace de CC U^ccexcede un valor límite superior predeterminado U^THsup. Como se mencionó anteriormente, el valor límite superior U^thsupcorresponde a la tensión del enlace de CC U^ccde la tensión de saturación específica U^{cc, nom(máx)}correspondiente a la curva característica I^ca/U^ccdel inversor utilizado. La tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}corresponde a la tensión por encima de la cual la corriente de salida de CA máxima I^{ca, máx}del inversor disminuye. Depende de la topología del inversor y de los interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo. Es superior al límite de tensión superior de una ventana de seguimiento de MPP en el funcionamiento normal del inversor y del generador fotovoltaico cuando no hay una caída de tensión de red, y puede determinarse empíricamente antes de poner en marcha un inversor o medirse en el inversor respectivo o tipo de inversor. El valor de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}como valor límite superior U^thsupse almacena en un almacenamiento del sistema inversor, por ejemplo, un almacenamiento (no mostrado aquí) del sistema inversor 2 en la figura 1.

Si se detecta en la etapa S8 que la tensión del enlace de CC U^ccsupera el valor límite superior, es decir, el valor de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}(U^cc> U^{cc, nom(máx)}) (sí en la etapa S8), luego el proceso avanza a la etapa S9. De lo contrario (no en la etapa S8), el proceso procede a continuar monitorizando la tensión del enlace de CC U^ccen la etapa S7 y continúa controlando el inversor en términos de alimentación de la corriente de cortocircuito requerida.

Si la tensión del enlace de CC U^ccexcede la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}en la etapa S9 se activa un dispositivo de disipación de energía, que está dispuesto para transferir energía desde el enlace de tensión de CC, y controla el dispositivo de disipación de energía para mantener la tensión de enlace de CC U^ccen un intervalo deseado de valores entre un valor límite inferior U^{t h m}y un valor límite superior U^THsup. El valor límite superior U^thsupcorresponde al valor de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}, y el valor límite inferior U^THinfes menor por una diferencia de tensión predeterminada AU que el valor límite superior U^THsup. Por lo tanto, el dispositivo de disipación de energía se controla para mantener la tensión del enlace de CC en el intervalo U^{cc, nom(máx)}- AU < U^cc< U^{c c , nom(máx)}.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, como se muestra en la figura 1, el dispositivo de disipación de energía utilizado para controlar la tensión del enlace de CC U^ccen modo FRT es el corte de frenado 14. Tan pronto como la tensión del enlace de CC U^ccexcede la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}, la unidad de control de corte 38 cierra el interruptor 26 del cierre de freno 14 para disipar la energía del enlace de tensión de CC 11 y convertirla en energía térmica en la resistencia de freno 27. El valor de la resistencia de freno 27 se determina en función de la tensión de saturación, de modo que el interruptor de freno 14 sea capaz de reducir la tensión del enlace de CC U^ccpor debajo del valor de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx).}Cuando el interruptor 26 del interruptor de freno 14 está cerrado, la tensión del enlace de CC U^cc, por lo tanto, disminuye por debajo del valor de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}.

Tan pronto como la unidad de control de corte 38 detecta que la tensión del enlace de CC U^ccestá por debajo del límite inferior Ü^THinf= U^{cc, nom(máx)}- AU, con AU de alrededor de 20 o 30 voltios, la unidad de control de corte 38 abre el interruptor 26 del interruptor de freno 14 para interrumpir la disipación de energía del enlace de tensión de CC 11. En consecuencia, la tensión del enlace de CC U^ccluego puede aumentar de nuevo. Este proceso se puede repetir, de modo que la tensión del enlace de CC oscile entre el valor límite inferior U^THinfy el valor límite superior U^THsup.

Cabe señalar que, aunque en la figura 1 se muestra una realización preferida de un interruptor de freno 14 con un circuito en serie de un interruptor semiconductor de potencia 26 y una resistencia de freno 27, que se utiliza como dispositivo de disipación de energía preferido para realizar el modo de funcionamiento de FRT, el dispositivo de disipación de energía en general también puede implementarse de manera diferente a como se muestra, si es capaz de limitar la tensión del enlace de CC U^ccal intervalo deseado.

En paralelo a la etapa S9, el control del dispositivo de disipación de energía, por ejemplo, el interruptor de freno 14, para la operación de FRT, en la etapa S10, la tensión de red U^cacontinúa siendo monitorizada, y se verifica en la etapa S11 si todavía está presente una caída o ruptura de tensión de la red. Siempre que no se detecte una recuperación de la red en la etapa S11 (NO en la etapa S11), la monitorización de la tensión de red en la etapa S10 continúa en paralelo a la etapa S9. De lo contrario, si se detecta una recuperación de la red (sí en la etapa S11), el indicador de estado de FRT se establece en "bajo" lógico para indicar que el modo de funcionamiento de FRT ya no es necesario.

En la etapa S13, se comprueba el estado del indicador de estado de FRT. Si es "alto" (no "bajo") (NO en la etapa S13), la tensión del enlace de CC U^ccse mantiene dentro del intervalo deseado por debajo de la tensión de saturación U^{cc, nom(máx)}controlando el dispositivo de disipación de energía, por ejemplo, el interruptor de freno 14 en la figura 1. De lo contrario, si el indicador de estado de FRT es "bajo" (sí en la etapa S13), entonces, en la etapa S14, el modo de funcionamiento de FRT finaliza y se reanuda el modo de funcionamiento normal. En particular, el dispositivo de disipación de energía, por ejemplo, el interruptor de freno 14 se desactiva y el seguimiento de MPP se reanuda por medio de la unidad de seguimiento de MPP 34 en la figura 1. La tensión del enlace de CC U^ccse establece en el valor previamente almacenado de la tensión del enlace de CC del MPP U^{cc,m pp}directamente por la caída de tensión de la red, de modo que la planta fotovoltaica 1 pueda volver relativamente rápido a su modo de funcionamiento normal.

En la figura 4, se muestran formas de onda de ejemplo en el control del dispositivo de disipación de energía, en particular, el interruptor de freno 14 según la figura 1, durante el modo de funcionamiento de FRT. Aquí se muestra el curso de la tensión del enlace de CC U^cc, el componente de secuencia positiva del vector de tensión de red U^+línea, un valor de referencia para el componente de secuencia positiva de la corriente reactiva h ^ínea.rque se alimentará a la red y el estado del FRT a lo largo del tiempo. En el momento t⁰, la tensión de la red colapsa y se activa el modo de funcionamiento de FRT (aquí LVRT). El valor de referencia para la corriente reactiva que se alimenta a la red se establece adecuadamente, por ejemplo, según la corriente nominal. La tensión del enlace de CC U^ccaumenta y tiende a exceder la tensión de saturación U^cc,nom(máx). Mediante la activación del interruptor de freno 14, se mantiene por debajo de la tensión de saturación U^cc,nom(máx)dentro del intervalo U^{cc, nom(máx)}- AU < U^cc< U^cc,nom(máx). La tensión del enlace de CC U^cc, por lo tanto, fluctúa de un lado a otro entre el límite superior e inferior.

En el momento t1, la tensión de la red se recupera, el modo de LVRT finaliza y la tensión del enlace de CC U^cccae a niveles normales correspondientes al ajuste de potencia por la unidad de seguimiento de MPP 34.

En la figura 5, se muestra un caso en el que la tensión del enlace de CC U^cc, durante el modo de funcionamiento de LVRT, no aumenta a valores superiores a la tensión de saturación U^cc,nom(máx)pero, debido a la luz solar, la temperatura del generador fotovoltaico y otras condiciones operativas permanece por debajo de la tensión de saturación U^cc,nom(máx). Ventajosamente, el dispositivo de disipación de energía, en particular, el interruptor de freno 14 de la figura 1, en este caso, no se activa durante el modo de funcionamiento de LVRT. No se desperdicia energía.

La elección de la tensión de saturación específica del inversor U^cc,nom(máx)como el valor límite superior para el control del interruptor de freno 14 o el dispositivo de disipación de energía es particularmente ventajoso porque el intervalo de funcionamiento normal de MPP de la planta está por debajo de este valor, la tensión del enlace de CC se limita a un valor límite superior U^THsup, que se determina adecuadamente de antemano y no depende de las condiciones operativas respectivas y siempre debe volver a determinarse y se minimiza la activación del interruptor de freno 14 en el modo de FRT, mientras que los interruptores de semiconductores de potencia del inversor 13 están protegidos de manera eficiente contra daños por tensión de circuito intermedio inadmisible. De acuerdo con la invención, el control del sistema inversor 2 para superar un fallo de red es simple, pero extremadamente eficiente.

Se describe un método para controlar un inversor 13, que está conectado entre un generador fotovoltaico 1 y una red de suministro de energía 4 para superar un falla de red. Se detecta una caída de tensión en la tensión de la red y la tensión U^ccde un enlace de tensión de CC 11 del inversor 13 se monitoriza. Cuando se detecta que la tensión de enlace de CC U^ccsupera un valor límite superior U^thup, se inicia un modo de operación para superar el fallo de red (FRT). El valor límite superior U^THsupcorresponde a una tensión de saturación U^cc,nom(máx)en la curva característica I^ca/U^ccespecífica del inversor 14, por encima de la cual la corriente de salida de CA máxima I^ca,máxdel inversor 14 disminuye. En el modo de operación de FRT, se activa un dispositivo de disipación de energía 14, que está adaptado para disipar energía del enlace de tensión de CC 11, si es necesario, y se controla para mantener la tensión del enlace de CC U^ccdentro de un intervalo U^cc- AU < U^cc< U^{cc, nom(máx)}por debajo de la tensión de saturación U^cc,nom(máx). También se describe un sistema inversor 2 para una planta fotovoltaica 1 que implementa el método según la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar un inversor (13), que se puede conectar entre un generador fotovoltaico, PV, (3) y una red de suministro de energía (4) para superar un fallo de red, teniendo el inversor (13) una entrada de tensión de CC (18) configurada para recibir una tensión de enlace de CC (U^cc) proporcionada por el generador fotovoltaico (3) en un enlace de tensión de CC (11), estando configurado el inversor (13) para convertir la tensión del enlace de CC (U^cc) proporcionado por el generador fotovoltaico (3) en una tensión de red de CA (U^ca) a suministrarse a la red de alimentación (4), comprendiendo el método:

realizar un seguimiento del punto de máxima potencia, MPP, para hacer funcionar el generador fotovoltaico (3) en puntos de funcionamiento de máxima potencia dependiendo de las respectivas condiciones operativas; monitorizar la tensión de la red (U^ca);

detectar si hay una caída de tensión en la red (U^ca);

si no hay caída de tensión en la red (U^ca), se continúa monitorizando la tensión de la red (U^ca);

caracterizado por:

si se detecta una caída de tensión en la red (U^ca):

interrumpir el seguimiento del MPP y almacenar un valor de la tensión del enlace de CC de MPP (U^{cc, m p p}) directamente antes de la caída de tensión;

monitorizar la tensión del enlace de CC (U^cc) en la entrada de tensión continua (18) del inversor (13);

determinar valores de referencia para una corriente a alimentar a la red de suministro de energía (4),

controlar/regular el inversor (13) en función de la tensión del enlace de CC (U^cc) y los valores de referencia para la corriente, para alimentar una corriente de cortocircuito requerida en la red de alimentación (4), siempre que la caída de tensión en la tensión de la red (U^ca) está presente; detectar si la tensión del enlace de CC (U^cc) supera un valor límite superior (U^thsup), con lo que el valor límite superior (U^thsup) corresponde a la tensión del enlace de CC (U^cc) de una tensión de saturación específica (U^cc,nom(máx)) correspondiente a una curva característica I^ca/U^ccdel inversor (13), en la que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) corresponde a una tensión por encima de la cual una corriente de salida de CA máxima (I^ca,máx) del inversor (13) disminuye, en la que I^caes la corriente proporcionada a la salida del inversor (13) y U^cces la tensión del enlace de CC (U^cc);

si la tensión del enlace de CC (U^cc) no supera el valor límite superior (U^thsup) de la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)), se continúa monitorizando la tensión del enlace de CC (U^cc) en la entrada de tensión continua (18) del inversor (13);

si la tensión del enlace de CC (U^cc) supera el valor límite superior (U^thsup) de la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)):

activar un dispositivo de disipación de energía (14), que está conectado en paralelo al enlace de tensión de CC (11) para disipar energía desde el enlace de tensión de CC (11), y

controlar el dispositivo de disipación de energía (14) para mantener la tensión del enlace de CC (U^cc) dentro de un intervalo entre un valor límite inferior (U^THinf), que es menor por una diferencia de tensión predeterminada (AU) que el valor límite superior (U^thsup); y

continuar monitorizando la tensión de la red (U^ca) y, al detectar que la caída de tensión en la red ya no existe,

desactivando el dispositivo de disipación de energía (14) y reanudando el seguimiento de MPP, por lo que la tensión del enlace de CC (U^cc) se establece en el valor almacenado de la tensión del enlace de CC del MPP (U^{cc,m p p}) directamente antes de la caída de tensión en la red (U^ca).

2. Un método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) depende de la topología del inversor (13) y de los interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo.

3. Un método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) es superior a un valor límite de tensión superior de una ventana de seguimiento de punto de máxima potencia, MPP, en funcionamiento normal del inversor (13) y el generador fotovoltaico (3) si ninguna caída de tensión en la tensión de la red (U^ca) está presente.

4. Un método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) se determina de antemano empíricamente o midiendo en el inversor (13) o en un inversor del mismo tipo.

5. Un método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la activación y el control del dispositivo de disipación de energía (14) comprende la activación y el control de un interruptor de freno (14) conectado en paralelo al generador fotovoltaico (3) en el enlace de tensión de CC (11), incluyendo el interruptor de freno (14) al menos un circuito en serie que consiste en un interruptor controlable (26) y una resistencia de freno (27) para convertir la energía eléctrica en energía térmica.

6. Un sistema inversor para una planta fotovoltaica, PV, comprendiendo el sistema:

un inversor (13) configurado para acoplarse entre un generador (3) fotovoltaico, PV, y una red de suministro de energía (4), comprendiendo el inversor (13) una entrada de tensión de CC (18) configurada para recibir una tensión de enlace de CC (U^cc) proporcionada por el generador fotovoltaico (3) en un enlace de voltaje de CC (11), estando configurado el inversor (13) para convertir la tensión del enlace de CC (U^cc) del generador fotovoltaico (3) en una tensión de red de CA (U^ca) para alimentar la red de suministro de energía (4), comprendiendo el enlace de tensión de CC (11) un condensador (12) conectado en la entrada de tensión de CC (18) del inversor (13) y dispuesto para su conexión al generador fotovoltaico (3) para proporcionar la tensión del enlace de CC (U^cc);

un dispositivo de disipación de energía (14) conectado en paralelo al condensador (12) para disipar energía del enlace de tensión de CC (11) cuando sea necesario,

un dispositivo de detección (29, 31) que está configurado para detectar la tensión de la red (U^ca) y la tensión del enlace de CC (U^cc) y generar señales;

un dispositivo de control (33) configurado para controlar el inversor (13) y el dispositivo de disipación de potencia (14), estando conectado el dispositivo de control (33) por medios de comunicación con el dispositivo de detección (29, 31), estando el dispositivo de control (33) dispuesto para:

realizar un seguimiento del punto de máxima potencia, MPP, para hacer funcionar el generador fotovoltaico (3) en puntos de funcionamiento de máxima potencia dependiendo de las respectivas condiciones operativas;

monitorizar la tensión de la red (U^ca);

detectar si hay una caída de tensión en la red (U^ca);

caracterizado por que:

si se produce una caída de tensión en la red (U^ca), el dispositivo de control (33) está dispuesto además para:

controlar/regular el inversor (13) en función de la tensión del enlace de CC (U^cc) y los valores de referencia para la corriente, para alimentar una corriente de cortocircuito requerida en la red de alimentación (4), siempre que la caída de tensión en la tensión de la red (U^ca) está presente;

detectar si la tensión del enlace de CC (U^cc) supera un valor límite superior (U^thsup), con lo que el valor límite superior (U^thsup) corresponde a la tensión del enlace de CC (U^cc) de una tensión de saturación específica (U^cc,nom(máx)) correspondiente a una curva característica I^ca/U^ccdel inversor (13), en el que la tensión de saturación (U ^cc,nom(máx)) corresponde a una tensión por encima de la cual una corriente de salida de CA máxima (I^ca,máx) del inversor (13) disminuye, en el que I^caes la corriente proporcionada a la salida del inversor (13) y U^cces la tensión del enlace de CC (U^cc);

controlar el dispositivo de disipación de energía (14) para mantener la tensión del enlace de CC (U^cc) dentro de un intervalo entre un valor límite inferior (U^THinf), que es menor por una diferencia de tensión predeterminada (AU) que el valor límite superior (U^thsup); y continuar monitorizando la tensión de la red (U^ca) y, al detectar que la caída de tensión en la tensión de la red ya no existe, desactivar el dispositivo de disipación de potencia (14) y reanudar el seguimiento del MPP, por lo que la tensión del enlace de CC (U^cc) se establece en el valor almacenado de la tensión del enlace de CC del MPP (U^{cc,m p p}) directamente antes de la caída de tensión en la red (U^ca).

7. El sistema inversor de la reivindicación 6, en el que el inversor (13) es un inversor accionado por red de una sola etapa con el enlace de tensión de CC (11) que tiene una disposición de circuito con interruptores semiconductores de potencia controlables, preferiblemente MOSFET o IGBT de potencia.

8. El sistema inversor de la reivindicación 6 o 7, en el que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) depende de la topología del inversor (13) y de los interruptores semiconductores de potencia utilizados en el mismo.

9. El sistema inversor de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la tensión de saturación (U ^cc,nom(máx)) es superior a un valor límite de tensión superior de una ventana de seguimiento (41) de punto de máxima potencia, MPP, en un modo de funcionamiento normal del sistema inversor (2) y el generador fotovoltaico (3) si ninguna caída de tensión en la tensión de la red (U^ca) está presente.

10. El sistema inversor de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que la tensión de saturación (U^cc,nom(máx)) se determina de antemano empíricamente o midiendo en el inversor (13) o en un inversor del mismo tipo y se almacena en un dispositivo de almacenamiento del sistema inversor (2).

11. El sistema inversor de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, en el que el dispositivo de disipación de energía (14) es un interruptor de freno (14) conectado al enlace de tensión de CC (11) para estar dispuesto en paralelo al generador fotovoltaico (3) durante la operación, incluyendo el interruptor de freno (14) el al menos un circuito en serie que comprende un interruptor controlable (26), preferentemente un MOSFET o IGBT de potencia, y una resistencia de freno (27) para convertir energía eléctrica en energía térmica.