ES2916090T3 - Dispositivo y sistema para suprimir una degradación inducida por potencial - Google Patents

Dispositivo y sistema para suprimir una degradación inducida por potencial Download PDF

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Abstract

Un dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial, es decir, conectable a un terminal de salida de corriente alterna de un convertidor y un transformador de frecuencia de potencia conectado a la red en un sistema fotovoltaico, que comprende: un módulo de rectificación (100); un módulo de conversión de voltaje no aislado (200); y al menos un condensador, en donde un terminal de entrada del módulo de conversión de voltaje no aislado (200) es conectable a un terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) está configurado para realizar la conversión de voltaje en una salida de corriente alterna mediante el convertidor, la conversión de voltaje es conversión elevadora, el módulo de rectificación (100) está configurado para rectificar una salida de corriente alterna por el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) en una corriente continua, el condensador está conectado en paralelo con un terminal de salida de la corriente continua del módulo de rectificación (100), y o bien un electrodo positivo o bien un electrodo negativo del condensador está puesto a tierra; el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) es un transformador de frecuencia de potencia, tanto un lado primario como un lado secundario del transformador de frecuencia de potencia tienen estructuras de tipo Y, un punto neutro del lado primario está conectado con un punto neutro del lado secundario, el lado primario es conectable a una red eléctrica, y el lado secundario está conectado al terminal de entrada del módulo de rectificación (100); una relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador esté puesto a tierra; y la relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y sistema para suprimir una degradación inducida por potencial
Campo técnico
La presente descripción se refiere al campo de la tecnología de generación de energía fotovoltaica y, en particular, a un dispositivo y un sistema para suprimir una degradación inducida por potencial.
Antecedentes
La degradación inducida por potencial (PID) se refiere a un fenómeno de degradación de las características de salida debido al potencial inducido, que se caracteriza por algunos tipos de paneles fotovoltaicos a un voltaje específico a tierra. El efecto de PID dará como resultado la disminución de la energía de salida de un sistema fotovoltaico.
Por lo tanto, con el fin de evitar o debilitar el efecto de PID, es necesario compensar el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico para hacer un voltaje de polarización del panel fotovoltaico con relación a tierra en un rango sin el efecto de PID.
En la tecnología convencional, se añade un dispositivo de compensación de voltaje al lado de corriente continua del sistema fotovoltaico. Para un sistema fotovoltaico con múltiples inversores fotovoltaicos conectados en paralelo en el lado de corriente alterna, los dispositivos necesitan ser añadidos al lado de corriente continua de todos los inversores fotovoltaicos, dando como resultado por ello un coste elevado. Además, puede ocurrir una corriente circulante entre los múltiples dispositivos de compensación de voltaje, lo que afecta a la fiabilidad del sistema fotovoltaico. En la técnica anterior, se proporciona un sistema de suministro de energía y un método de suministro de energía por XU YUNYAN (Número de solicitud: CN104901618). En XU YUNYAN, el sistema de suministro de energía comprende una cadena de ensamblaje de paneles de baterías, un inversor conectado con la cadena de ensamblaje de paneles de baterías y un transformador conectado con el inversor; el sistema de suministro de energía comprende además un controlador de voltaje; el controlador de voltaje también comprende una primera unidad de muestreo, una unidad de control conectada con la primera unidad de muestreo y una unidad de inversión conectada tanto con la primera unidad de muestreo como con la unidad de control. Un método de inhibición de efecto de PID de alta seguridad se proporciona por LI TING (Número de solicitud: CN1043005848A). En LI TING, el sistema de inhibición de efecto de PID comprende un circuito de arranque suave, un inversor, un bucle de liberación de capacitancia de almacenamiento de energía y un extremo de puesta a tierra PE, en donde un conmutador del lado de corriente continua, un componente de capacitancia de bus, un módulo de energía, un filtro de salida, un contacto de conexión a la red y un disyuntor de AC están conectados en serie para formar el inversor. Un circuito eléctrico para entregar energía a dispositivos electrónicos de consumo se proporciona por FREEMAN MICHAEL H (Número de solicitud: 2016116925). En FREEMAN MICHAEL H, el circuito eléctrico incluye una celda de circuito de reducción de voltaje que incluye un primer condensador, un segundo condensador, un circuito de conmutación y un condensador de retención. El circuito de conmutación incluye una pluralidad de dispositivos de conmutación que están acoplados al primer y segundo condensadores para entregar energía desde un terminal de entrada a un terminal de salida. La pluralidad de dispositivos de conmutación incluye al menos dos dispositivos de conmutación que están acoplados a tierra. La celda de circuito de reducción de voltaje también incluye un controlador para operar el circuito de conmutación en una pluralidad de modos operacionales para entregar una señal de potencia de salida a un nivel de voltaje deseado. Los documentos de la técnica anterior US 2007/070654 A1, DE 2428257 A1, US 2012/280571 A1 y CN 104 901 378 A describen la aplicación de convertidores de retorno como convertidores no aislados.
Por consiguiente, un dispositivo y un sistema para suprimir una degradación inducida por potencial necesitan ser proporcionados por los expertos en la técnica para prevenir o debilitar el efecto de PID de paneles fotovoltaicos. Compendio
Para resolver los problemas técnicos en la tecnología convencional, se proporcionan un dispositivo y un sistema para suprimir una degradación inducida por potencial según la presente descripción, para prevenir o debilitar el efecto de PID de paneles fotovoltaicos.
Se proporciona un dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial según una realización de la presente descripción. El dispositivo se puede conectar entre un terminal de salida de corriente alterna de un convertidor y un transformador de frecuencia de potencia conectado a red en un sistema fotovoltaico. El dispositivo incluye un módulo de rectificación, un módulo de conversión de voltaje no aislado y al menos un condensador. Un terminal de entrada del módulo de conversión de voltaje no aislado se puede conectar a un terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado está configurado para realizar la conversión de voltaje en una salida de corriente alterna por el convertidor, la conversión de voltaje es conversión elevadora y el módulo de rectificación está configurado para rectificar una salida de corriente alterna por el módulo de conversión de voltaje no aislado en una corriente continua. El condensador está conectado en paralelo con un terminal de salida de la corriente continua y se pone a tierra o bien un electrodo positivo o bien un electrodo negativo del condensador.
En caso de que el módulo de conversión de voltaje no aislado esté conectado a la terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado es un transformador de frecuencia de potencia, tanto el lado primario como el lado secundario del transformador de frecuencia de potencia tienen estructuras tipo Y, un punto neutral del lado primario está conectado con un punto neutral del lado secundario, el lado primario está conectado a una red eléctrica, y el lado secundario está conectado al terminal de entrada del módulo de rectificación. Una relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador se ponga a tierra. La relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador se ponga a tierra.
Preferiblemente, el módulo de rectificación es un puente de rectificación no controlado.
Se proporciona un sistema fotovoltaico según una realización de la descripción. El sistema fotovoltaico incluye el dispositivo anterior para suprimir una degradación inducida por potencial, y un grupo PV, un convertidor y un transformador. El grupo PV está conectado a un terminal de entrada del convertidor, un terminal de salida del convertidor está conectado a un terminal de entrada del transformador y un terminal de salida del transformador está conectado a una red eléctrica o una carga.
Preferiblemente, el número de convertidores es uno o el número de convertidores es dos o más. En el caso de que el número de convertidores sea dos o más, un terminal de entrada de cada uno de los convertidores se conecta a un grupo PV, los terminales de salida de todos los convertidores se conectan en paralelo y luego los terminales de salida de todos los convertidores se conectan con el terminal de entrada del transformador.
En comparación con la tecnología convencional, la presente descripción tiene al menos las siguientes ventajas.
Se puede proporcionar un punto de potencial más alto o un punto de potencial más bajo al sistema fotovoltaico. Por ejemplo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador esté puesto a tierra, el potencial más alto del sistema fotovoltaico es cero. En el caso de que el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra, el potencial más bajo del sistema fotovoltaico es cero. De tal forma, se puede lograr que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea completamente positivo o negativo, y para un sistema fotovoltaico con diferentes tipos de módulos fotovoltaicos, se puede prevenir eficazmente el fenómeno de PID usando el dispositivo para suprimir la degradación inducida por potencial según la presente descripción. Además, no hay carga en el dispositivo. Por lo tanto, el consumo de energía es muy bajo, la capacidad puede ser pequeña y el coste es bajo.
Breve descripción de los dibujos
Para ilustrar soluciones técnicas según realizaciones de la presente descripción o en las tecnologías convencionales más claramente, los dibujos a ser usados en las descripciones de las realizaciones o las tecnologías convencionales se describen brevemente en lo sucesivo. Evidentemente, los dibujos descritos en lo sucesivo son solamente para algunas realizaciones de la presente descripción, y se pueden obtener otros dibujos por los expertos en la técnica en base a esos dibujos sin esfuerzos creativos.
La Figura 1a es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 1b es un diagrama esquemático de un dispositivo según la presente invención;
La Figura 2a es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 2b es otro diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 3a es un diagrama de efectos que corresponde a la Figura 2b no según la presente invención;
La Figura 3b es un diagrama de efectos que corresponde a la Figura 2a no según la presente invención;
La Figura 4a es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 4b es otro diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 5a es un diagrama de efectos que corresponde a la Figura 4a no según la presente invención;
La Figura 5b es un diagrama de efectos que corresponde a la Figura 4b no según la presente invención;
La Figura 6a es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 6b es otro diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 7 es un diagrama esquemático de un dispositivo según una realización de la presente invención;
La Figura 8 es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención;
La Figura 9 es un diagrama de efectos que corresponde a la Figura 8; y
La Figura 10 es un diagrama esquemático de un sistema fotovoltaico según una realización de la presente descripción.
Descripción detallada de las realizaciones
Para facilitar a los expertos en la técnica comprender mejor las soluciones técnicas de la presente descripción, las soluciones técnicas de las realizaciones de la presente descripción se ilustran clara y completamente junto con los siguientes dibujos de las realizaciones de la presente descripción. El alcance de la protección de esta invención solamente está limitado por las reivindicaciones adjuntas.
A continuación se describen una primera realización y un primer ejemplo de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 1a y la Figura 1b, que son diagramas esquemáticos de un dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial, en donde la Figura 1a describe un ejemplo para comprender la invención, y la Figura 1b es una realización según la invención. El dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial está conectado entre un terminal de salida de corriente alterna de un convertidor y un transformador de frecuencia de potencia conectado a la red en un sistema fotovoltaico. El dispositivo incluye un módulo de rectificación 100, un módulo de conversión de voltaje no aislado 200 y al menos un condensador C.
Como se muestra en la Figura 1a, un terminal de entrada del módulo de rectificación 100 está conectado a un terminal de salida del convertidor, y el módulo de rectificación 100 está configurado para rectificar una corriente alterna emitida por el convertidor a una corriente continua. El módulo de conversión de voltaje no aislado 200 está configurado para realizar la conversión de voltaje en la salida de corriente continua por el módulo de rectificación, y la conversión de voltaje es conversión elevadora o conversión inversa de voltaje.
Alternativamente, como se muestra en la Figura 1b, un terminal de entrada del módulo de conversión de voltaje no aislado 200 está conectado a un terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado 200 está configurado para realizar la conversión de voltaje sobre una corriente alterna emitida por el convertidor, y la conversión de voltaje es conversión elevadora. El módulo de rectificación 100 está configurado para rectificar una corriente alterna emitida por el módulo de conversión de voltaje no aislado en una corriente continua.
El condensador C está conectado en paralelo con un terminal de salida de corriente continua, y o bien un electrodo positivo o bien un electrodo negativo del condensador C está puesto a tierra.
Se puede entender que el convertidor puede ser un inversor. En el caso de que no se tenga en cuenta un voltaje de rizado, PV+ y PV- de una corriente continua del convertidor son generalmente simétricas con relación a un punto N, es decir, un voltaje de PV+ con respecto a N es igual a un voltaje de N con relación a PV-. N es un potencial de punto neutro de corriente alterna y generalmente está formado por un punto medio de devanados tipo Y en el lado primario de un transformador conectado a red en un lado de corriente alterna.
Se debería observar que el módulo de conversión de voltaje no aislado 200 implementa la función de elevación o inversión de un voltaje, pero la función no puede ser reducir el voltaje. Dado que un rango de voltaje emitido en el lado de la corriente continua es más pequeño que un rango de voltaje de una red eléctrica en el caso de que el módulo de conversión de voltaje no aislado 200 implemente la función de reducir el voltaje, no se puede formar un punto más alto o un punto más bajo del voltaje. Se debería observar que, tanto en la Figura 1 a como en la Figura 1b, el electrodo negativo del condensador C está puesto a tierra. Se puede entender que el electrodo positivo del condensador C puede estar puesto a tierra. En el caso de que el electrodo negativo del condensador C esté puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente positivo. En el caso de que el electrodo positivo del condensador C esté puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente negativo.
Se puede entender que el dispositivo según la realización puede proporcionar el punto de potencial más alto o el punto de potencial más bajo al sistema fotovoltaico. Por ejemplo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador esté puesto a tierra, el potencial más alto del sistema fotovoltaico es cero. En el caso de que el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra, el potencial más bajo del sistema fotovoltaico es cero. Cuando ocurre un fenómeno de PID, se puede forzar un voltaje de salida del sistema fotovoltaico para que sea mayor que cero o menor que cero. De tal forma, se puede lograr la unipolaridad del voltaje de salida del sistema fotovoltaico, logrando por ello una función de resistencia a la PID. Además, no hay carga en el dispositivo. Por lo tanto, el consumo de energía es muy bajo, la capacidad puede ser pequeña y el coste es bajo.
Se debería observar que el módulo de conversión de voltaje no aislado se puede implementar de una variedad de formas. En lo sucesivo, se describirán en detalle implementaciones específicas junto con los dibujos.
A continuación se describe un segundo ejemplo de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 2a y la Figura 2b, que son diagramas esquemáticos de un dispositivo no según la presente invención. En el ejemplo, el módulo de conversión de voltaje no aislado es cualquiera de un circuito elevador, un circuito reductor-elevador, un circuito Cuk, un circuito Sepic y un circuito Zeta, en el caso de que la terminal de entrada del módulo de rectificación 100 esté conectado al terminal de salida del convertidor.
Se debería observar que, en el ejemplo, la descripción se realiza tomando como ejemplo un caso en el que el módulo de rectificación 100 es un puente de rectificación no controlado. Como se muestra en la Figura 2a, el puente de rectificación no controlado es un circuito trifásico de puente completo.
En el ejemplo, la descripción se realiza tomando como ejemplo un caso en el que el módulo de conversión de voltaje no aislado es un circuito reductor-elevador 2001. Un terminal de salida del circuito reductor-elevador 2001 está conectado en paralelo con el condensador C. Se controla un voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador C esté puesto a tierra. Como se muestra en la Figura 2b, el voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado se controla para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra.
Se describe junto con la Figura 3a en lo sucesivo que el dispositivo según la Figura 2b puede hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo.
Se debería observar que el sistema fotovoltaico puede incluir un convertidor o múltiples convertidores, los terminales de salida de los cuales están conectados en paralelo. La descripción se realiza tomando como ejemplo un caso en el que el sistema fotovoltaico incluye múltiples convertidores y el convertidor es un inversor.
Se supone que hay tres inversores en el sistema fotovoltaico, los rangos de voltaje de los tres inversores en un lado de corriente continua son respectivamente PV1+ a PV1-, PV2+ a PV2- y PV3+ a PV3-, y la amplitud de un voltaje de una red eléctrica oscila de G+ a G-, donde N es un potencial de punto medio del voltaje de la red eléctrica y PV1- es el voltaje más bajo del sistema fotovoltaico. En el ejemplo, el circuito reductor-elevador 2001 está controlado para hacer un electrodo negativo DC- de un voltaje continuo del voltaje de salida del circuito reductor-elevador 2001 más bajo que PV1-. Dado que DC- está puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente positivo.
Por ejemplo, un valor eficaz de voltaje en una fase de corriente alterna del sistema fotovoltaico es de 230V, un voltaje de modo diferencial más alto de la corriente continua es APV1 = 1000 V. Un valor pico de un voltaje alterno es G+ = 230V * 1,414 = 325V (con relación al punto N), y PV1+ = 500V (con relación al punto N) y PV1- = -500V (con relación al punto N) en el lado de corriente continua. El voltaje de salida del inversor en la realización es DC+ = G- = -325V (con relación al punto N). En el caso de que el voltaje de salida del inversor se controle para que sea ADC > 175V, DC- = (DC+) -(ADC) < -500V (con relación al punto N). Dado que DC- está puesto a tierra (PE), es decir, el voltaje del punto N con respecto a PE es mayor que 500V, el voltaje más bajo PV1- del sistema fotovoltaico con relación a tierra es mayor que cero.
De manera similar, se puede hacer referencia a la Figura 3b, que es un diagrama esquemático de efectos que corresponde a la Figura 2a. Se puede ver a partir de la Figura 3b que, en el caso de que DC+ esté puesto a tierra, el inversor se controla para hacer un electrodo positivo DC+ del voltaje continuo del voltaje de salida mayor que PV1 . Dado que DC+ está puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente negativo.
A continuación se describe un tercer ejemplo de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 4a y la Figura 4b, que son diagramas esquemáticos de un dispositivo no según la presente invención. En base al dispositivo en el ejemplo, en el caso de que un terminal de entrada del módulo de rectificación 100 esté conectado a un terminal de salida del convertidor y el módulo de conversión de voltaje no aislado sea un circuito elevador 2002, un terminal de salida del circuito elevador 2002 está conectado en paralelo con el condensador C. Como se muestra en la Figura 4a, se controla un voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador C está puesto a tierra. Como se muestra en la Figura 4b, se controla un voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador C esté puesto a tierra.
Se describe junto con la Figura 5a en lo sucesivo que el dispositivo según la Figura 4a puede hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo.
Se supone que hay tres inversores conectados en paralelo en el sistema fotovoltaico, los rangos de voltaje de los tres inversores en un lado de corriente continua son respectivamente PV1+ a PV1-, PV2+ a PV2- y PV3+ a PV3-, y la amplitud de un voltaje de una red eléctrica oscila de G+ a G-, donde N es un potencial de punto medio del voltaje de la red eléctrica, y PV1- es el voltaje más bajo del sistema fotovoltaico. En el ejemplo, el circuito elevador se controla para hacer un electrodo negativo DC- de un voltaje continuo del voltaje de salida del circuito elevador menor que PV1-. Dado que DC- está puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente positivo.
Por ejemplo, un valor eficaz de voltaje en una fase de corriente alterna del sistema fotovoltaico es 230V, un voltaje de modo diferencial más alto de la corriente continua es APV1 = 1000 V. Un valor pico de un voltaje alterno es G+ = 230V * 1,414 = 325V (con relación al punto N), y PV1+ = 500V (con relación al punto N) y PV1- = -500V (con relación al punto N) en el lado de corriente continua. El voltaje de salida del inversor en la realización es DC+ = G+ = 325V (con relación al punto N). En el caso de que el voltaje de salida del convertidor se controle para que sea ADC > 825V, DC- = (DC+) -(ADC) < -500V (con relación al punto N). Dado que DC- está puesto a tierra (PE), es decir, el voltaje del punto N con respecto a PE es mayor que 500V, el voltaje más bajo PVl- del sistema fotovoltaico con respecto a tierra es mayor que cero.
De manera similar, se puede hacer referencia a la Figura 5b, que es un diagrama esquemático de efecto que corresponde a la Figura 4b. Se puede ver a partir de la Figura 5b que, en el caso de que DC+ esté puesto a tierra, el inversor se controla para hacer un electrodo positivo DC+ del voltaje continuo del voltaje de salida mayor que PV1 . Dado que DC+ está puesto a tierra, el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico es completamente negativo.
A continuación se describe un cuarto ejemplo de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 6a y la Figura 6b, que son diagramas esquemáticos de un dispositivo según un cuarto ejemplo para comprender la invención de la presente descripción. En el caso de que el terminal de entrada del módulo de rectificación esté conectado al terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado es un convertidor DC-DC aislado basado en un transformador de alta frecuencia, y el convertidor DC-DC aislado incluye cualquiera de un convertidor directo, un convertidor de retorno, un convertidor de LLC, un convertidor aislado de medio puente, un convertidor aislado de puente completo y un convertidor de contrafase. Se conectan un electrodo negativo de entrada y un electrodo positivo de salida del convertidor DC-DC aislado, o se conectan un electrodo positivo de entrada y un electrodo negativo de salida del convertidor DC-DC aislado.
Se puede entender que el transformador de alta frecuencia es relativo al transformador de frecuencia de potencia. Se debería observar que, en el ejemplo, el módulo de conversión de voltaje no aislado se puede implementar mediante un convertidor DC-DC aislado, que se puede cambiar a un módulo de conversión de voltaje no aislado siempre que se destruya el aislamiento del convertidor DC-DC aislado. Se pueden conectar un terminal de entrada y un terminal de salida del convertidor DC-DC aislado para destruir el aislamiento del convertidor DC-DC aislado. Por ejemplo, se conectan el electrodo positivo de entrada y el electrodo positivo de salida del convertidor DC-DC aislado, o se conectan el electrodo negativo de entrada y el electrodo negativo de salida del convertidor DC-DC aislado, o se conectan el electrodo positivo de entrada y el electrodo negativo de salida del convertidor DC-DC aislado, o se conectan el electrodo negativo de entrada y el electrodo positivo de salida del convertidor DC-DC aislado.
Se hace referencia a la Figura 6a, en el caso de que el convertidor DC-DC aislado sea el convertidor de retorno, estén conectados un electrodo negativo de entrada y un electrodo positivo de salida del convertidor de retorno, un terminal de salida del convertidor de retorno esté conectado en paralelo con el condensador, y el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra. Se debería observar que, en el caso de que el electrodo negativo de entrada y el electrodo positivo de salida del convertidor de retorno 600 estén conectados, el aislamiento del convertidor de retorno 600 se destruye y el convertidor de retorno 600 es igual a un convertidor no aislado. Los voltajes a tierra del sistema fotovoltaico pueden ser completamente positivos controlando el voltaje de salida del convertidor de retorno. Se hace referencia a la Figura 6b, en el caso de que el convertidor DC-DC aislado sea el convertidor de retorno, estén conectados un electrodo positivo de entrada y un electrodo negativo de salida del convertidor de retorno, un terminal de salida del convertidor de retorno esté conectado en paralelo con el condensador, y el electrodo positivo del condensador esté puesto a tierra. El voltaje a tierra del sistema fotovoltaico puede ser completamente negativo controlando el voltaje de salida del convertidor de retorno.
A continuación se describe una realización de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 7, que es un diagrama esquemático de un dispositivo según una realización de la invención de la presente descripción. Para el dispositivo según la realización, en el caso de que el módulo de conversión de voltaje no aislado esté conectado al terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado es un transformador de frecuencia de potencia T. Ambos son el lado primario y el lado secundario del transformador de frecuencia de potencia T tiene estructuras de tipo Y, un punto neutro del lado primario está conectado con un punto neutro del lado secundario, el lado primario está conectado a una red eléctrica y el lado secundario está conectado al terminal de entrada del módulo de rectificación 100.
Se debería observar que el punto neutro del lado primario está conectado con el punto neutro del lado secundario para destruir el aislamiento del transformador T. Además, el transformador de frecuencia de potencia, como se muestra en la Figura 7, es un transformador trifásico que incluye tres fases que son U, V y W.
En la Figura 7, se ajusta una relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador C esté puesto a tierra. Se ajusta la relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador C esté puesto a tierra, lo que no se muestra en los dibujos.
Se debería observar que, en las realizaciones anteriores, el electrodo positivo o el electrodo negativo del condensador C que se pone a tierra corresponde a un terminal positivo DC+ o un terminal negativo DC- de la corriente continua de salida que se pone a tierra, respectivamente.
A continuación se describe un quinto ejemplo de un dispositivo.
Se hace referencia a la Figura 8, que es un diagrama esquemático de un dispositivo no según la presente invención. En las realizaciones anteriores, el módulo de rectificación y el módulo de conversión de voltaje no aislado están implementados mediante diferentes circuitos. En este ejemplo, el módulo de rectificación y el módulo de conversión de voltaje no aislado no están separados, sino implementados por un circuito, es decir, un rectificador de PWM 800. El dispositivo según el ejemplo está conectado entre un terminal de salida de corriente alterna de un convertidor y un transformador de frecuencia de potencia conectado a la red en un sistema fotovoltaico. El dispositivo incluye un módulo de rectificación, un módulo de conversión de voltaje no aislado y al menos un condensador. El módulo de rectificación y el módulo de conversión de voltaje no aislado se implementan por el rectificador de PWM 800. Un terminal de entrada del rectificador de PWM 800 está conectado a un terminal de salida del convertidor. El rectificador de PWM 800 está configurado para rectificar una corriente alterna emitida por el convertidor a una corriente continua y realizar conversión de voltaje en la corriente alterna, y la conversión de voltaje es una conversión elevadora. El condensador C está conectado en paralelo con un terminal de salida de corriente continua, y o bien un electrodo positivo o bien un electrodo negativo del condensador C están puestos a tierra.
La Figura 8 muestra un caso en el que el electrodo negativo del condensador C está puesto a tierra. En este caso, el voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado se controla para hacer que el voltaje a tierra de todo el sistema fotovoltaico sea completamente positivo, para detalles de lo cual se puede hacer referencia a la Figura 9. De manera similar, el voltaje de salida del módulo de conversión de voltaje no aislado se controla para hacer que el voltaje a tierra de todo el sistema fotovoltaico sea completamente negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador C esté puesto a tierra.
En base al dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial según las realizaciones anteriores, se proporciona además un sistema fotovoltaico según la presente descripción, que se describirá a continuación en detalle junto con los dibujos.
Se hace referencia a la Figura 10, que es un diagrama esquemático de un sistema fotovoltaico según una realización de la presente descripción. El sistema fotovoltaico según la realización incluye el dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial según las realizaciones anteriores, y un grupo PV, un convertidor y un transformador. Se debería observar que el grupo PV es un grupo fotovoltaico. El grupo PV puede incluir múltiples paneles solares fotovoltaicos, que están conectados en serie, o conectados en paralelo o conectados en serie y en paralelo. El grupo PV está conectado a un terminal de entrada del convertidor, un terminal de salida del convertidor está conectado a un terminal de entrada del transformador, y un terminal de salida del transformador está conectado a una red eléctrica o a una carga. El número de convertidores es uno o el número de convertidores es dos o más. En el caso de que el número de convertidores sea dos o más, un terminal de entrada de cada uno de los convertidores se conecta a un grupo PV, los terminales de salida de todos los convertidores se conectan en paralelo y luego los terminales de salida de todos los convertidores se conectan con el terminal de entrada del transformador.
Se hace referencia a la Figura 10, que toma un ejemplo de que hay múltiples convertidores y que los terminales de salida de todos los convertidores están conectados en paralelo. Un terminal de salida positivo del dispositivo 1000 está puesto a tierra, lo que puede asegurar que los voltajes a tierra de todo el sistema fotovoltaico sean negativos. En el caso de que un terminal de salida negativo del dispositivo 1000 esté puesto a tierra, se puede asegurar que los voltajes a tierra de todo el sistema fotovoltaico sean positivos.
Se debería observar que, en el caso de que el convertidor sea un convertidor de múltiples etapas, por ejemplo, un convertidor de dos etapas que incluya un convertidor DC-DC y un convertidor DC-AC, PV+ y PV- de una corriente continua del convertidor ya no será simétrico con respecto al punto N cuando opera el convertidor DC-DC de etapa de entrada. No obstante, se puede lograr el efecto de supresión de la PID, siempre que el dispositivo según la presente descripción forme un potencial más bajo o un potencial más alto del sistema fotovoltaico en un terminal de salida continua, y un terminal correspondiente a un condensador de salida esté puesto a tierra. Por lo tanto, la presente descripción es igualmente aplicable en el caso del convertidor de múltiples etapas, o en otro caso en el que PV+ y PV- de la corriente continua sean asimétricos con respecto al punto N.
Se debería observar que el dispositivo descrito anteriormente para suprimir una degradación inducida por potencial puede incluir además un circuito de limitación de corriente, que se puede conectar en serie entre un terminal de salida en el lado de corriente continua y la tierra. Además, el circuito de limitación de corriente está situado en el dispositivo, está conectado en serie con cualquiera de los circuitos en el dispositivo y juega un papel en la limitación de una corriente. El circuito de limitación de corriente incluye al menos uno de un resistor y un inductor. Se puede entender que el circuito de limitación de corriente puede ser solamente un resistor, o solamente un inductor, o resistores e inductores conectados en serie, o resistores e inductores conectados en paralelo, o resistores e inductores conectados en serie y en paralelo.
El circuito de limitación de corriente en la realización es para suprimir una corriente de fuga del sistema fotovoltaico que fluye a través del dispositivo, y para suprimir una sobrecorriente transitoria cuando el dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial se conecta nuevamente al sistema fotovoltaico, o para evitar una la corriente emitida por una fuente de alimentación de compensación sea demasiado grande en el caso de que la impedancia a tierra del sistema fotovoltaico sea demasiado baja.
Además, el dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial según la realización de la presente descripción puede incluir además un conmutador o un fusible. Tanto el conmutador como el fusible son para la protección en el caso de accidente y están conectados en serie entre el dispositivo y la red eléctrica. Por ejemplo, el fusible puede jugar un papel protector fundiéndose oportunamente en el caso de sobrecorriente. El conmutador se apaga en el caso de que la corriente sea grande, o mantenga en un estado apagado al sistema fotovoltaico antes de que se encienda el dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial.
Además, el dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial está cerca de la red eléctrica, y se proporciona un circuito de protección contra sobretensiones en consideración de la influencia de la sobretensión en el lado de la red eléctrica. Es decir, el dispositivo puede incluir además el circuito de protección contra sobretensiones, que se puede conectar en serie entre el dispositivo y la red eléctrica.
Las realizaciones anteriores son solamente realizaciones preferidas de la presente descripción y no están destinadas a limitar la presente descripción de ninguna forma. Aunque las realizaciones preferidas se describen como anteriormente para la descripción de la presente descripción, estas realizaciones no están destinadas a limitar la presente descripción. Se pueden realizar muchas posibles variaciones y modificaciones, o realizaciones equivalentes modificadas por transformaciones equivalentes en las soluciones técnicas de la presente descripción por cualquier experto en la técnica usando los métodos y contenidos técnicos descritos en lo anterior sin apartarse del alcance de las soluciones técnicas de la presente descripción. Cualquier modificación simple, transformación equivalente y modificación realizadas en base a la esencia técnica de la presente descripción sin apartarse de los contenidos de las soluciones técnicas de la presente descripción caerán dentro del alcance de protección de las soluciones técnicas de la presente descripción. El alcance de la protección de esta invención solamente está limitado por las reivindicaciones adjuntas.
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente china N° 201610316246.9, titulada “DEVICE FOR SUPPRESSING POTENTIAL INDUCED DEGRADATION AND SYSTEM” presentada el 11 de mayo de 2016 ante la Oficina Estatal de Propiedad Intelectual de la República Popular China.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo para suprimir una degradación inducida por potencial, es decir, conectable a un terminal de salida de corriente alterna de un convertidor y un transformador de frecuencia de potencia conectado a la red en un sistema fotovoltaico, que comprende:
un módulo de rectificación (100);
un módulo de conversión de voltaje no aislado (200); y
al menos un condensador, en donde
un terminal de entrada del módulo de conversión de voltaje no aislado (200) es conectable a un terminal de salida del convertidor, el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) está configurado para realizar la conversión de voltaje en una salida de corriente alterna mediante el convertidor, la conversión de voltaje es conversión elevadora, el módulo de rectificación (100) está configurado para rectificar una salida de corriente alterna por el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) en una corriente continua, el condensador está conectado en paralelo con un terminal de salida de la corriente continua del módulo de rectificación (100), y o bien un electrodo positivo o bien un electrodo negativo del condensador está puesto a tierra;
el módulo de conversión de voltaje no aislado (200) es un transformador de frecuencia de potencia, tanto un lado primario como un lado secundario del transformador de frecuencia de potencia tienen estructuras de tipo Y, un punto neutro del lado primario está conectado con un punto neutro del lado secundario, el lado primario es conectable a una red eléctrica, y el lado secundario está conectado al terminal de entrada del módulo de rectificación (100); una relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea negativo, en el caso de que el electrodo positivo del condensador esté puesto a tierra; y la relación de elevación del transformador de frecuencia de potencia se ajusta para hacer que el voltaje a tierra del sistema fotovoltaico sea positivo, en el caso de que el electrodo negativo del condensador esté puesto a tierra.
2. Un sistema fotovoltaico, es decir, que comprende el dispositivo para suprimir la degradación inducida por potencial según la reivindicación 1, y un grupo fotovoltaico, PV, un convertidor y un transformador, en donde el grupo PV está conectado a un terminal de entrada del convertidor, un terminal de salida del convertidor está conectado a un terminal de entrada del transformador, y un terminal de salida del transformador está conectado a una red eléctrica o a una carga.
3. El sistema fotovoltaico según la reivindicación 2, en donde el número de convertidores es uno o el número de convertidores es dos o más; y
en el caso de que el número de convertidores sea dos o más, un terminal de entrada de cada uno de los convertidores se conecta a un grupo PV, los terminales de salida de todos los convertidores se conectan en paralelo y luego los terminales de salida de todos los convertidores se conectan con el terminal de entrada del transformador.
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