ES2924865T3 - Módulo de almacenamiento de energía eléctrica, sistema y procedimiento asociados - Google Patents

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Abstract

El módulo de almacenamiento de energía eléctrica comprende un dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible (17) destinado a ser conectado a una fuente de energía eléctrica y un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica (18). El dispositivo de almacenamiento comprende una primera rama que comprende dos condensadores de filtro en serie y un segundo ramal que comprende dos medios de almacenamiento de energía eléctrica idénticos conectados en serie, estando conectado el nodo común a los dos condensadores y el nodo común a los dos medios de almacenamiento de energía por una impedancia, estando conectado un primer extremo de la primera y segunda ramas a la energía eléctrica dispositivo de conversión, estando conectado un segundo extremo de las ramas primera y segunda al dispositivo de conversión de energía eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo de almacenamiento de energía eléctrica, sistema y procedimiento asociados
La presente invención se refiere al almacenamiento de energía eléctrica producida por ejemplo por un aerogenerador y se refiere más particularmente a un módulo de almacenamiento de energía eléctrica, un procedimiento de implementación del módulo y un sistema de almacenamiento de energía eléctrica que comprende varios módulos. Un circuito de energía eléctrica generalmente comprende al menos un sistema de almacenamiento de energía eléctrica de batería conocido por el acrónimo BESS “Battery Energy Storage System”.
El sistema de almacenamiento de energía eléctrica se controla para almacenar energía eléctrica, por ejemplo, en una batería o un supercondensador y restaurar la energía almacenada, por ejemplo, cuando el circuito de energía eléctrica ya no recibe energía eléctrica.
Se hace referencia a la figura 1 que ilustra un ejemplo de un sistema 1 de almacenamiento de energía eléctrica según la técnica anterior.
El sistema 1 de almacenamiento de energía eléctrica con baterías comprende un inversor 2 de tensión reversible, por ejemplo con dos niveles de tensión, conectado a una fuente G reversible de energía eléctrica trifásica así como un condensador 3 de filtrado y un dispositivo 4 de almacenamiento de energía eléctrica conectados al inversor.
El dispositivo 4 de almacenamiento de energía eléctrica comprende, por ejemplo, baterías 5 conectadas en serie. El inversor 2 se controla para cargar las baterías 5 cuando la fuente G genera energía eléctrica o para descargar las baterías 5 cuando la fuente G consume energía eléctrica.
Aunque se representa una sola fuente G, el sistema 1 puede conectarse a varias fuentes independientes.
Las baterías 5 son generalmente baterías de baja tensión, es decir, la tensión en los terminales de cada una de las baterías es inferior a 1500 voltios. Una intervención en baterías de baja tensión no requiere homologación de media o alta tensión, en particular para el bloqueo, mantenimiento o sustitución de las baterías.
El dispositivo 4 de almacenamiento de energía eléctrica está dimensionado para almacenar una cantidad predeterminada de energía eléctrica que puede alcanzar, por ejemplo, algunos megavatios durante unos minutos o unas horas.
Es útil conectar varias baterías 5 en serie con el fin de reducir la corriente en los cables.
En consecuencia, la tensión entre los terminales del dispositivo 4 de almacenamiento de energía eléctrica es generalmente superior a 1500 voltios, por ejemplo de 3000 a 20000 voltios.
El dispositivo 4 pertenece a la categoría de dispositivos de alta tensión que requieren homologaciones vinculantes para cualquier intervención en el dispositivo, en particular para el bloqueo, mantenimiento o sustitución del dispositivo. Como todas las baterías están conectadas en serie, si falla una batería 5, el dispositivo 4 deja de estar operativo. En el caso de que el sistema 1 de almacenamiento de energía eléctrica suministre una carga, esta última dejará de ser alimentada.
Por tanto, el sistema 1 de almacenamiento de energía eléctrica es poco fiable.
Además, no es posible controlar individualmente cada batería 5 incorporada en el dispositivo 4 para, en particular, garantizar un mantenimiento preventivo del sistema.
Por tanto, se propone mitigar los inconvenientes asociados a los sistemas de almacenamiento de energía eléctrica con baterías según la técnica anterior, en particular, mejorar la fiabilidad y facilitar la implementación de tales sistemas. Los documentos WO 2014/199628 A1 y US 2014/319919 A1 ilustran otros ejemplos de módulos de almacenamiento de energía eléctrica según la técnica anterior.
En vista de lo anterior, se propone, según un primer aspecto, un módulo de almacenamiento de energía eléctrica que comprende un dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible destinado a ser conectado a una fuente de energía eléctrica y un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica.
El dispositivo de almacenamiento comprende una primera rama que comprende dos condensadores de filtrado en serie y una segunda rama que comprende dos medios de almacenamiento de energía eléctrica idénticos, estando conectados el nodo común a los dos condensadores y el nodo común a los dos medios de almacenamiento de energía por una impedancia, estando un primer extremo de las ramas primera y segunda conectado al dispositivo de conversión de energía eléctrica, estando un segundo extremo de las ramas primera y segunda conectado al dispositivo de conversión de energía eléctrica.
Según otra característica, el dispositivo de almacenamiento comprende además un interruptor de desconexión conectado entre los segundos extremos de dichas ramas y un terminal de salida, un interruptor de derivación conectado por un lado entre el interruptor de desconexión y el terminal de salida y, por otro lado, en el primer extremo de dichas ramas para derivar los medios de almacenamiento de energía eléctrica, y un interruptor de puesta a tierra conectado entre el nodo común a los dos medios de almacenamiento y tierra.
Según una primera realización, el dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible comprende un inversor de tensión de tres niveles reversible conectado a los extremos primero y segundo de las ramas primera y segunda.
Preferiblemente, el inversor de tensión reversible de tres niveles se conecta además al nodo común entre los dos condensadores de filtrado.
Según una segunda realización, el dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible comprende inversores de tensión reversibles primero y segundo a dos niveles idénticos, estando el primer inversor conectado por un lado, al primer extremo de las ramas primera y segunda y, por otro lado, al nodo común entre los dos condensadores de filtrado y estando el segundo inversor conectado por un lado, al primer extremo de las ramas primera y segunda y, por otro lado, al nodo común entre los dos condensadores de filtrado, estando cada inversor destinado a estar conectado a una fuente de energía eléctrica diferente.
Ventajosamente, el medio de almacenamiento de energía eléctrica comprende una batería o un supercondensador y medios de monitorización adecuados para medir las características eléctricas y térmicas de cada medio de almacenamiento de energía y transmitir los valores medidos a medios de control.
Según otro aspecto, se propone un sistema de almacenamiento de energía eléctrica que comprende al menos un módulo de almacenamiento de energía tal como el definido anteriormente y medios de control adecuados para controlar el módulo de almacenamiento de energía, en el que el dispositivo de almacenamiento y el convertidor de potencia están conectados por al menos dos ramales.
Según una realización, el sistema de almacenamiento de energía eléctrica comprende además un transformador que comprende un circuito primario destinado a conectarse a una fuente de tensión reversible y un circuito secundario configurado en estrella conectado al dispositivo de conversión de energía, estando el punto neutro del circuito secundario conectado al nodo común entre los dos medios de almacenamiento de energía eléctrica.
Según otra realización, el dispositivo de almacenamiento y el convertidor de energía están conectados mediante tres ramales, estando los módulos de almacenamiento conectados en serie, estando cada inversor destinado a conectarse a una fuente de tensión reversible independiente.
Según todavía otra realización, el dispositivo de almacenamiento y el convertidor de energía están conectados por tres ramales y comprenden un transformador que comprende un circuito primario destinado a conectarse a una fuente de tensión reversible y tantos circuitos secundarios como inversores, estando cada inversor conectado a un circuito secundario diferente.
Según todavía otro aspecto, se propone un procedimiento de almacenamiento de energía eléctrica que comprende una etapa de equilibrio de tensión entre al menos dos medios de almacenamiento conectados cada uno a un circuito secundario de un transformador.
Las tensiones se equilibran a través de dicho circuito secundario.
Según una implementación, el procedimiento comprende además comprender una etapa de registro que comprende una primera fase durante la que se abre un interruptor de desconexión de cada uno de los módulos de almacenamiento para desconectar los módulos entre sí, luego una segunda fase durante la que se cierra un interruptor de puesta a tierra de cada uno de los módulos de almacenamiento.
Según una implementación, si un módulo de almacenamiento de energía eléctrica está defectuoso, se abre el interruptor de derivación del módulo de almacenamiento de energía eléctrica defectuoso y luego se cierra un interruptor de derivación del módulo de almacenamiento de energía para aislar dicho módulo defectuoso de los otros módulos.
Otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción de realizaciones de la invención, proporcionadas únicamente a modo de ejemplos no limitativos y con referencia a los dibujos, en los que:
- la figura 1 ilustra una realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica con batería según la técnica anterior;
- la figura 2 ilustra una primera realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 3 ilustra una primera realización de un módulo de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 4 ilustra una realización de un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 5 ilustra una segunda realización de un primer módulo de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 6 ilustra una segunda realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 7 ilustra una tercera realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 8 ilustra una realización de un segundo módulo de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 9 ilustra una tercera realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica;
- la figura 10 ilustra una cuarta realización de un sistema de almacenamiento de energía eléctrica; y
- La figura 11 ilustra una realización del sistema de almacenamiento de energía eléctrica.
Se hace referencia a la figura 2 que ilustra una primera realización de un sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica conectado por un lado a una primera fuente G1 de tensión eléctrica trifásica reversible y por otro lado, a tierra GND.
La primera fuente G1 de tensión es, por ejemplo, una red eléctrica que comprende un aerogenerador y una carga eléctrica.
El sistema 10 de almacenamiento comprende un módulo 11 de almacenamiento de energía eléctrica que comprende un primer terminal 12 conectado a la fuente G1 de tensión, un segundo terminal 13 conectado a tierra GND, un tercer terminal 14, un primer terminal 15 de interconexión y un segundo terminal 16 de interconexión adecuado para conectar módulos en serie entre sí.
El sistema 10 de almacenamiento comprende además medios MC de control adecuados para controlar el módulo 11 de almacenamiento de energía eléctrica.
La figura 3 ilustra una primera realización del módulo 11 de almacenamiento de energía eléctrica.
Este módulo comprende un dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible que comprende un inversor 17 de tensión de tres niveles reversible controlado por los medios MC de control según, por ejemplo, un control del tipo modulación por ancho de pulso (PWM) y un dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
El dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica comprende, en este caso, tres terminales 19, 20 y 21 de entrada conectados a diferentes salidas del inversor 17 de tensión, un cuarto terminal 22 conectado al segundo terminal 13 del módulo 11 de almacenamiento, un terminal 23 de salida conectado al tercero terminal 14 del módulo 11 de almacenamiento, un quinto terminal 24 conectado al primer terminal 15 de interconexión y un sexto terminal 25 conectado al segundo terminal 16 de interconexión.
El inversor 17 de tensión también está conectado al primer terminal 12 del módulo 11 de almacenamiento y se controla por los medios MC de control.
Se hace referencia a la figura 4 que ilustra una realización del dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
El dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica comprende una primera rama BR1 que comprende dos condensadores C1 y C2 de filtrado idénticos conectados en serie y una segunda rama BR2 que comprende dos medios MS1 y MS2 de almacenamiento de energía eléctrica idénticos conectados en serie.
El nodo común a los dos condensadores C1 y C2 y el nodo común entre los dos medios MS1 y MS2 de almacenamiento están unidos por una impedancia Z.
Un primer extremo de las ramas BR1 y BR2 primera y segunda está conectado al primer terminal 19 de entrada del dispositivo 18, un segundo extremo de las ramas BR1 y BR2 de almacenamiento de energía eléctrica primera y segunda está conectado al tercer terminal 21 de entrada y el nodo común a los dos condensadores C1 y C2 está conectado al segundo terminal 20 de entrada.
El nodo común a los dos medios MS1 y MS2 de almacenamiento está conectado al terminal 23 de salida del dispositivo 16 de almacenamiento.
El primer extremo de las ramas BR1 y BR2 primera y segunda también está conectado al quinto terminal 24 del dispositivo 18 y el segundo extremo de las ramas BR1 y BR2 de almacenamiento de energía eléctrica primera y segunda está conectado al sexto terminal 25 del dispositivo 18.
El dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica comprende además un interruptor 26a de desconexión conectado entre el segundo extremo de las ramas BR1 y BR2 primera y segunda y el sexto terminal 25 del dispositivo 18, un interruptor 26b de derivación conectado por un lado entre el interruptor 26a de desconexión y el sexto borne 25 y, por otro lado, al primer extremo de las ramas BR1 y BR2 primera y segunda, y un interruptor 27 de puesta a tierra conectado entre el nodo común a los dos medios MS1 y MS2 de almacenamiento y el cuarto borne 22 del dispositivo 16.
Los interruptores comprenden cada uno, por ejemplo, un dispositivo de corte con cuchillas y/o un dispositivo basado en un semiconductor controlado.
El dispositivo 18 comprende además medios M1 de monitorización adecuados para medir las características eléctricas y térmicas de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento, en particular la tensión en los terminales de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento y la temperatura de los medios de almacenamiento.
Los medios MC de control pueden ser además adecuados para accionar los interruptores 26a de desconexión y de derivación 26b y el interruptor 27 de puesta a tierra y además son adecuados para procesar los valores medidos por los medios M1 de monitorización.
Los medios MS1 y MS2 de almacenamiento pueden comprender cada uno, por ejemplo, una batería o un supercondensador, siendo la tensión en los terminales de los medios de almacenamiento igual o inferior a 1500 voltios de corriente continua, de modo que cada medio de almacenamiento se rige por las normas relativas a los dispositivos de almacenamiento de baja tensión.
La impedancia Z se dimensiona para estabilizar la corriente en particular durante las fases de conmutación del dispositivo 17 de conversión de energía.
La figura 5 ilustra una segunda realización del módulo 11 de almacenamiento de energía eléctrica.
Los elementos idénticos a los descritos anteriormente se identifican con los mismos números de referencia.
El inversor 17 de tensión reversible se encuentra en tres niveles conectado al dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
Sin embargo, el segundo terminal 20 de entrada del dispositivo 18 de almacenamiento no está conectado al inversor 17.
Se hace referencia a la figura 6 que ilustra una segunda realización de un sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica conectado a la primera G1 fuente de tensión eléctrica trifásica reversible y a tierra GND.
Los elementos idénticos a los descritos anteriormente se identifican con los mismos números de referencia.
El sistema 10 de almacenamiento comprende el módulo 11 de almacenamiento de energía eléctrica según la segunda realización de la figura 5 y un transformador 28 que comprende un circuito P primario en una configuración de triángulo y un circuito S secundario en una configuración de estrella.
El circuito P primario está conectado a la fuente G1 y el circuito S secundario está conectado al primer terminal 12 del módulo 11 de almacenamiento.
El sistema 10 de almacenamiento comprende además medios MC1 de control adecuados para controlar el módulo 11 de almacenamiento, controlar los interruptores 26a de desconexión y de derivación 26b y el interruptor 27 de puesta a tierra y adecuados además para procesar los valores medidos por los medios M1 de monitorización.
Un punto N neutro del circuito S secundario está conectado al tercer terminal 14 del módulo 11 para equilibrar la tensión de CC a través de los terminales de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento.
En caso de desequilibrio entre las tensiones continuas de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento provocado por ejemplo por la fuente G1 generando armónicos de corriente de segundo orden, los medios MC1 de control aplican un potencial al punto N neutro del circuito S secundario del transformador para generar una corriente que fluye desde el medio de almacenamiento que tiene la tensión de CC más alta. La corriente generada descarga dicho medio de almacenamiento para reducir la tensión en sus terminales y equilibrar las tensiones en los terminales de los medios MS1 y MS2 para que el valor de la tensión en los terminales de los medios MS1 y MS2 sea igual.
En la realización descrita en la figura 3, un desequilibrio entre las tensiones continuas de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento se reabsorbe parcialmente por la inyección por parte del inversor de un armónico de tercer orden en cada fase según el principio de sobremodulación.
Se hace referencia a la figura 7 que ilustra una tercera realización de un sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica conectado a la primera fuente G1 de tensión eléctrica trifásica reversible y a tierra GND.
El sistema 10 de almacenamiento comprende un módulo 29 de almacenamiento de energía eléctrica y un transformador 30 que comprende un circuito primario, por ejemplo en una configuración de triángulo, conectado a la fuente G1 y dos circuitos secundarios de idéntica configuración, por ejemplo en una configuración de estrella, conectados cada uno a una entrada 31 y 32 diferente del módulo 29 de almacenamiento.
El módulo 29 de almacenamiento comprende un terminal 33 conectado a tierra GND y dos terminales 34 y 35 de interconexión.
El sistema 10 de almacenamiento comprende además medios MC2 de control adecuados para controlar el módulo 29 de almacenamiento, controlar los interruptores 26a de desconexión y de derivación 26b y el interruptor 27 de puesta a tierra y además adecuados para procesar los valores medidos por los medios M1 de monitorización.
Ahora se hace referencia a la figura 8 que ilustra una realización del módulo 29 de almacenamiento de energía eléctrica.
El módulo 29 de almacenamiento de energía eléctrica comprende inversores 36 y 37 reversibles primero y segundo idénticos, con dos niveles de tensión y el dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
El primer inversor 36 está conectado a la entrada 31 y el segundo inversor 37 está conectado a la entrada 32 del módulo de almacenamiento.
Salidas primera y segunda del primer inversor 36 están conectadas respectivamente al primer terminal 19 y al segundo terminal 20 de entrada del dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
Salidas primera y segunda del primer inversor 37 están conectadas respectivamente al segundo terminal 20 y al tercer terminal 21 de entrada del dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica.
El cuarto terminal 22 del dispositivo 18 de almacenamiento está conectado al terminal 33 del módulo 29 de almacenamiento de energía eléctrica.
El terminal 23 de salida del dispositivo 18 de almacenamiento no se utiliza.
Los terminales 24 y 25 quinto y sexto del dispositivo 18 de almacenamiento están conectados respectivamente a los terminales 34 y 35 de interconexión primero y segundo.
En el caso de un desequilibrio entre las tensiones de CC de los medios MS1 y MS2 de almacenamiento, los medios MC1 de control controlan los inversores 36 y 37 primero y segundo para que el medio de almacenamiento que tiene la tensión de CC más alta en sus terminales se descargue y cargue el segundo medio de almacenamiento a través de los dos circuitos secundarios del transformador 30 hasta que el valor de las tensiones en los terminales de los medios MS1 y MS2 sea igual.
En las diversas realizaciones del sistema de almacenamiento de energía eléctrica descrito anteriormente, se incorpora un único dispositivo 18 de almacenamiento de energía eléctrica en el sistema de almacenamiento.
En consecuencia, el sistema de almacenamiento almacena energía eléctrica bajo una tensión de CC máxima del doble de 1500 voltios de CC, es decir, 3000 voltios de CC.
Dado que la tensión en los terminales de cada medio de almacenamiento es inferior a 1500 voltios CC, se aplica la norma de “baja tensión”.
Cuando el sistema de almacenamiento almacena energía eléctrica bajo una tensión de CC superior a 3000 voltios, es necesario conectar varios módulos de almacenamiento de energía eléctrica para que el valor de la tensión en los terminales del conjunto de dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica sea igual al valor de la tensión impuesta, por ejemplo, por una especificación.
Los módulos de almacenamiento están conectados entre sí a través de los terminales 15 y 16 de interconexión. Ahora se describen realizaciones de un sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica que comprende dos módulos.
Se hace referencia a la figura 9 que ilustra una tercera realización de un sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica conectado a la primera fuente G1 de tensión eléctrica trifásica reversible y a tierra GND.
El sistema 10 de almacenamiento comprende módulos 11a y 11b de almacenamiento primero y segundo idénticos a la primera realización de la figura 3 y un transformador 40 que comprende un circuito primario, por ejemplo configurado en triángulo, conectado a la fuente G1 y dos circuitos secundarios idénticos, por ejemplo, configurado en estrella. Un primer circuito secundario del transformador 40 está conectado a un primer terminal 12a del primer módulo 11a de almacenamiento y un segundo circuito secundario del transformador 40 está conectado a un primer terminal 12b del segundo módulo 11b de almacenamiento.
Un segundo terminal 13a y 13b de los módulos 11a y 11b de almacenamiento está conectado a tierra GND.
Un primer terminal 15b de interconexión del segundo módulo 11b de almacenamiento está conectado al segundo terminal 16a del primer módulo 11a de almacenamiento.
Los medios de almacenamiento incorporados en los módulos 11a y 11b primero y segundo están conectados en serie. El sistema 10 de almacenamiento comprende además medios MC3 de control adecuados para controlar los módulos 11a y 11b primero y segundo.
Cada módulo 11a y 11b de almacenamiento comprende un tercer terminal 14a y 14b que no está conectado en esta realización.
En caso de desequilibrio de tensiones entre los distintos medios de almacenamiento, el equilibrado de tensiones se realiza mediante una transferencia de energía eléctrica controlada por los medios MC3 de control entre los medios de almacenamiento a través de los circuitos secundarios del transformador, tal como se describió anteriormente en la realización ilustrada en la figura 8.
El sistema 10 de almacenamiento descrito en la figura 10 comprende módulos 29a y 29b de almacenamiento primero y segundo idénticos a la realización de la figura 8 y un transformador 41 que comprende un circuito primario, por ejemplo configurado en triángulo, conectado a la fuente G1 y cuatro circuitos secundarios idénticos, por ejemplo configurados en estrella.
Circuitos secundarios primero y segundo del transformador 41 están conectados respectivamente a entradas 31a y 32a primera y segunda diferentes del primer módulo 29a de almacenamiento.
Circuitos secundarios tercero y cuarto del transformador 41 están conectados respectivamente a entradas 31b y 32b primera y segunda diferentes del segundo módulo 29b de almacenamiento.
Un terminal 33a y 33b de los módulos 29a y 29b de almacenamiento primero y segundo está conectado a tierra GND. Un primer terminal 34b de interconexión del segundo módulo 29b de almacenamiento está conectado a un segundo terminal 35a de interconexión del primer módulo 29a de almacenamiento.
El sistema 10 de almacenamiento comprende además medios MC4 de control adecuados para accionar los módulos 29a y 29b de almacenamiento de energía eléctrica primero y segundo.
En caso de desequilibrio de tensiones entre los distintos medios de almacenamiento, el equilibrado de tensiones se produce mediante una transferencia de energía eléctrica controlada por los medios MC4 de control entre los medios de almacenamiento a través de los circuitos secundarios del transformador tal como se describió anteriormente con referencia a la figura 8.
Aunque las realizaciones ilustradas por las figuras 9 y 10 incluyen solo dos módulos de almacenamiento de energía eléctrica, según la cantidad de energía que va a almacenarse, un sistema de almacenamiento de energía eléctrica puede comprender más de dos módulos de almacenamiento conectados entre sí tal como se describió anteriormente. En este caso, el transformador comprende tantos circuitos secundarios como inversores de tensión, estando cada inversor conectado a un circuito secundario diferente.
En las diversas realizaciones del sistema 10 de almacenamiento, el transformador realiza una función de aislamiento galvánico entre los módulos de almacenamiento de energía eléctrica.
El sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica descrito anteriormente está conectado a una única fuente G1. Sin embargo, puede conectarse a varias fuentes de tensión reversibles independientes.
En este caso, cada fuente se conecta directamente a un inversor diferente incorporado en el sistema. No hay más transformadores de aislamiento galvánico.
Se hace referencia a la figura 11 que describe una implementación del sistema 10 de almacenamiento de energía eléctrica.
Inicialmente se asume que el sistema 10 de almacenamiento se verifica y los medios de almacenamiento se descargan. Los interruptores 26a de desconexión y de derivación 26b y el interruptor 27 de puesta a tierra están abiertos.
La fuente G1 genera energía eléctrica.
En una primera etapa 40 de inicialización, los medios de control controlan el interruptor 26a de desconexión de cada uno de los módulos de almacenamiento para que se cierre.
Durante una etapa 41 de carga posterior, los medios de control controlan el/los inversor(es) de tensión del sistema de almacenamiento para cargar los medios de almacenamiento de energía eléctrica.
Los medios de monitorización de cada módulo de almacenamiento elevan en particular la tensión en los terminales de cada medio de almacenamiento y la temperatura de cada medio de almacenamiento.
Cuando los medios de almacenamiento están cargados, es decir cuando la tensión en los terminales de cada medio de almacenamiento es igual a un valor predeterminado inferior a 1500 vuelos de CC, durante una etapa 42 de espera, los medios de control controlan los inversores de tal forma que no permiten que fluya ninguna corriente.
Cuando la fuente G1 solicita energía eléctrica, en una etapa 43 de descarga, los medios de control controlan los inversores para descargar los medios de almacenamiento a la tensión y frecuencia solicitadas por la fuente G1. Durante las etapas 41 y 43 de carga y descarga, en una subetapa 44 de registro, los medios de control equilibran la tensión en los terminales de cada uno de los medios de almacenamiento para que la tensión en los terminales de cada uno de los medios de almacenamiento sea idéntica.
Durante las etapas de inicialización, carga, descarga y espera, los medios de monitorización transmiten los valores medidos a los medios de control.
Si los medios de control identifican un medio de almacenamiento defectuoso, por ejemplo un medio de almacenamiento sobrecalentado, durante una etapa 45, los medios de control abren, durante una primera fase, el interruptor 26a de desconexión del módulo de almacenamiento de energía eléctrica que comprende el medio de almacenamiento defectuoso, entonces, en una segunda fase, cierran el interruptor 26b de derivación del módulo de almacenamiento de energía eléctrica que comprende el medio de almacenamiento defectuoso.
El módulo de almacenamiento defectuoso está aislado, por lo que el sistema de almacenamiento sigue siendo operativo.
Ventajosamente, el sistema de almacenamiento funciona incluso cuando uno o más módulos de almacenamiento son defectuosos.
Cuando el sistema 10 de almacenamiento no es funcional, por ejemplo durante una operación de mantenimiento, durante una etapa 46 de registro, los medios de control abren durante una primera fase el interruptor 26a de desconexión de cada uno de los módulos de almacenamiento y luego, durante una segunda fase, los medios de control cierran el interruptor 27 de puesta a tierra de cada uno de los módulos de almacenamiento (etapa 47).
Ventajosamente, la tensión en los terminales de cada uno de los medios de almacenamiento es inferior a 1500 voltios CC.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Módulo de almacenamiento de energía eléctrica que comprende un dispositivo (17, 36, 37) de conversión de energía eléctrica reversible destinado a conectarse a una fuente (G1) de energía eléctrica y un dispositivo (18) de almacenamiento de energía eléctrica, comprendiendo el dispositivo una primera rama (BR1) que comprende dos condensadores (C1, C2) de filtrado en serie y una segunda rama (BR2) que comprende dos medios (MS1, MS2) de almacenamiento de energía eléctrica idénticos, estando el nodo común a los dos condensadores y el nodo común a los dos medios de almacenamiento de energía conectados por una impedancia (Z), estando un primer extremo de las ramas primera y segunda conectado al dispositivo de conversión de energía eléctrica, estando un segundo extremo de las ramas primera y segunda conectado al dispositivo de conversión de energía eléctrica reversible, caracterizado por que el dispositivo (18) de almacenamiento comprende además un terminal (24) conectado al primer extremo de las ramas primera y segunda, un interruptor (26a) de desconexión conectado entre el segundo extremo de dichas ramas y un terminal (25) de salida, un interruptor (26b) de derivación conectado, por un lado, entre el interruptor de desconexión y el terminal (25) de salida y, por otro lado, al primer extremo de dichas ramas para derivar los medios (MS1, MS2) de almacenamiento de energía eléctrica y un interruptor (27) de puesta a tierra conectado entre el nodo común a los dos medios de almacenamiento y tierra.
2. Módulo de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (17) de conversión de energía eléctrica reversible comprende un inversor de tensión reversible de tres niveles conectado a los extremos primero y segundo de las ramas (BR1, BR2) primera y segunda.
3. Módulo de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 2, en el que el inversor de tensión reversible de tres niveles está conectado además al nodo común entre los dos condensadores (C1, C2) de filtrado.
4. Módulo de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (17) de conversión de energía eléctrica reversible comprende inversores (36, 37) de tensión reversibles primero y segundo con dos niveles idénticos, estando el primer inversor (36) conectado, por un lado, al primer extremo de las ramas primera y segunda y, por otro lado, al nodo común entre los dos condensadores (C1, C2) de filtrado y estando el segundo inversor (37) conectado, por un lado, al primero extremo de las ramas primera y segunda y, por otro lado, al nodo común entre los dos condensadores de filtrado, estando cada inversor destinado a conectarse a una fuente de energía eléctrica diferente.
5. Módulo de almacenamiento de energía eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el medio (MS1, MS2) de almacenamiento de energía eléctrica comprende una batería o un supercondensador y medios (M1) de monitorización adecuados para medir las características eléctricas y térmicas de cada medio de almacenamiento de energía y transmitir los valores medidos a los medios de control.
6. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica que comprende al menos un módulo (11) de almacenamiento de energía según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y medios (MC, MC1, MC2, MC3, MC4) de control adecuados para controlar el módulo de almacenamiento de energía, en el que el dispositivo (18) de almacenamiento y el convertidor (17) de energía están conectados por al menos dos ramales.
7. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 6, que comprende además un transformador (28) que comprende un circuito (P) primario destinado a conectarse a una fuente de tensión reversible y un circuito (S) secundario configurado en estrella conectado al dispositivo de conversión de energía, estando el punto (N) neutro del circuito secundario conectado al nodo común entre los dos medios (MS1, MS2) de almacenamiento de energía eléctrica.
8. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 6, en el que el dispositivo (18) de almacenamiento y el convertidor (17) de energía están conectados por tres ramales, estando los módulos de almacenamiento conectados en serie, estando cada inversor destinado a conectarse a una fuente de tensión reversible independiente.
9. Sistema de almacenamiento de energía eléctrica según la reivindicación 6, en el que el dispositivo (18) de almacenamiento y el convertidor (17) de energía están conectados por tres ramales y comprendiendo un transformador (30, 40, 41) que comprende un circuito primario destinado a conectarse a un fuente de tensión reversible y teniendo tantos circuitos secundarios como inversores, estando cada inversor conectado a un circuito secundario diferente.
10. Procedimiento de almacenamiento de energía eléctrica que comprende una etapa (44) de equilibrado de tensiones entre al menos dos medios de almacenamiento de al menos un módulo de almacenamiento de energía que comprende un dispositivo (17, 36, 37) de conversión de energía eléctrica reversible conectado a una fuente (G1) de energía eléctrica y un dispositivo (18) de almacenamiento de energía eléctrica que comprende una primera rama (BR1) que comprende dos condensadores (C1, C2) de filtrado en serie y una segunda rama (BR2) que comprende los dos medios (MS1, MS2) de almacenamiento de energía eléctrica idénticos, estando el nodo común a los dos condensadores y el nodo común a los dos medios de almacenamiento de energía conectados al dispositivo de conversión de energía eléctrica a través de una impedancia (Z), estando un primer extremo de las ramas primera y segunda conectado al dispositivo de conversión de energía eléctrica, estando cada medio de almacenamiento conectado a un circuito secundario de un transformador a través del dispositivo de conversión de energía eléctrica, en el que las tensiones se equilibran a través de dicho circuito secundario, caracterizado por que el procedimiento comprende además una etapa (46) de registro que comprende una primera fase durante la que se abre un interruptor (26b) de desconexión de cada uno de los módulos de almacenamiento para desconectar los módulos entre sí, luego una segunda fase durante la que se cierra un interruptor (27) de puesta a tierra de cada uno de los módulos de almacenamiento.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que, si un módulo de almacenamiento de energía eléctrica es defectuoso, se abre el interruptor (26a) de desconexión del módulo de almacenamiento de energía eléctrica defectuoso y luego se cierra un interruptor (26b) de desvío del módulo de almacenamiento de energía eléctrica para aislar dicho módulo defectuoso de los otros módulos.
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