ES2934212T3 - Procedimiento e inversor fotovoltaico para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra - Google Patents

Procedimiento e inversor fotovoltaico para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un método y un inversor fotovoltaico (2) para determinar la resistencia de aislamiento (Riso) del sistema fotovoltaico (1) a tierra (PE). De acuerdo con la invención, la tensión necesaria para la medición puede proporcionarse en forma de tensión del circuito intermedio (UZK) del circuito intermedio (6), y el dispositivo de medición (13) está diseñado para accionar un interruptor de cortocircuito de entrada. (SBoost) para cortocircuitar la entrada de CC (3) cuando el separador de CA (8) está abierto, por lo que la tensión del circuito intermedio (UZK) se puede aplicar a la entrada de CC (3) en la dirección opuesta, y el dispositivo de medición (13) está diseñado para detectar un voltaje de medición respectivo (UM1, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento e inversor fotovoltaico para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra
La invención se refiere a un procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra, con un inversor fotovoltaico con al menos una entrada de CC para la conexión a al menos un módulo fotovoltaico o a una cadena de varios módulos fotovoltaicos, un convertidor de CC/CC con un diodo de entrada, un circuito intermedio, un convertidor de CC/CA, un seccionador de CA, una salida de CA para la conexión a una red de suministro y/o a un consumidor, un dispositivo de control, y con un dispositivo de medición con un divisor de tensión que contiene al menos dos resistencias, un interruptor para conectar una resistencia del divisor de tensión y una unidad de medición de tensión para registrar las tensiones de medición en al menos una resistencia del divisor de tensión estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión durante una aplicación de la tensión de circuito intermedio en la entrada de CC y para la determinación de la resistencia de aislamiento a partir de las tensiones de medición registradas.
Además, la invención se refiere a un inversor fotovoltaico para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra, con un inversor fotovoltaico con al menos una entrada de CC para la conexión a al menos un módulo fotovoltaico o a una cadena de varios módulos fotovoltaicos, un convertidor de CC/CC con un diodo de entrada, un circuito intermedio, un convertidor de CC/CA, un seccionador de CA, una salida de CA para la conexión a una red de suministro y/o a un consumidor, un dispositivo de control, y con un dispositivo de medición con un divisor de tensión que contiene al menos dos resistencias, y con un interruptor para conectar una resistencia del divisor de tensión y una unidad de medición de tensión para registrar las tensiones de medición en al menos una resistencia del divisor de tensión estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión durante una aplicación de la tensión de circuito intermedio en la entrada de CC y para la determinación de la resistencia de aislamiento a partir de las tensiones de medición registradas.
Una instalación fotovoltaica tiene una determinada resistencia de aislamiento contra tierra, que se compone de las resistencias de aislamiento contra tierra de los módulos fotovoltaicos, los cables, el inversor fotovoltaico y posibles acumuladores de energía conectados a la misma. Para evitar que corrientes de fuga fluyan a través de los módulos fotovoltaicos u otros componentes de la instalación fotovoltaica y para evitar tensiones de contacto peligrosas, no deben ser rebasados por defecto ciertos valores límite de la resistencia de aislamiento. Por lo tanto, la resistencia de aislamiento debe ser medida antes de la conexión a la red de suministro estando abierto el seccionador de CA. Por lo tanto, debido a diversas normativas, las resistencias de aislamiento de las instalaciones fotovoltaicas deben ser comprobadas regularmente, al menos antes de conectar un inversor fotovoltaico a la red de suministro o los consumidores, o al menos una vez al día. Los valores límite típicos para la resistencia de aislamiento de instalaciones fotovoltaicas son de 30 kohm a 1 mohm, dependiendo del respectivo país.
Para el fin de la medición de resistencia de aislamiento de los módulos fotovoltaicos, estos o la cadena de varios módulos fotovoltaicos se separan del inversor fotovoltaico y se aplica una tensión de medición y a través de la corriente resultante se determina la resistencia de aislamiento. Aparte de que este tipo de circuitos de medición son muy complejos, la separación de los módulos fotovoltaicos del inversor no es viable o no es fácil de realizar.
Por lo tanto, también existen procedimientos e inversores fotovoltaicos que miden automáticamente la resistencia de aislamiento antes de conectarse a la red de suministro. Por ejemplo, el documento DE102017113192B3 describe un procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento en una instalación fotovoltaica, que es relativamente complejo.
También el documento DE102013227174A1 describe un dispositivo y un procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica. Si los módulos fotovoltaicos no suministran ninguna tensión, por ejemplo durante las horas nocturnas o cuando los módulos fotovoltaicos están a la sombra o cubiertos de nieve, y en módulos fotovoltaicos con electrónica integrada, no es posible una determinación fiable de la resistencia de aislamiento con este procedimiento.
Las instalaciones fotovoltaicas modernas, denominadas instalaciones fotovoltaicas híbridas, a menudo cuentan con acumuladores de energía, a través de los que puede almacenarse temporalmente la energía eléctrica para poder alimentarla a la red de suministro o usarla para abastecer a los consumidores también en los momentos en que los módulos fotovoltaicos no generan tensión. Por lo tanto, la conexión del inversor fotovoltaico a la red eléctrica o a los consumidores es deseada o necesaria incluso durante las horas nocturnas. Sin embargo, antes de conectarse o cerrarse el seccionador de CA, es obligatorio o conveniente determinar la resistencia de aislamiento. Sin embargo, muchos de los procedimientos conocidos no permiten medir la resistencia de aislamiento de la instalación fotovoltaica durante la noche, ya que sin irradiación solar los módulos fotovoltaicos tienen un ohmiaje especialmente alto y no es posible medir de manera fiable la resistencia de aislamiento durante la noche con los procedimientos convencionales. Además, estos acumuladores de energía conectados al inversor frecuentemente no se tienen en cuenta al comprobar la resistencia de aislamiento, aunque pueden influir en el resultado de medición.
Los módulos fotovoltaicos modernos presentan una electrónica integrada, denominada MLPE (“Module-Level Power Electronics” / electrónica de potencia a nivel de módulo), a través de la cual se puede optimizar el rendimiento de los módulos fotovoltaicos. Este tipo de circuitos suelen incluir también interruptores con los que se pueden desactivar módulos individuales, por ejemplo, si están a la sombra. El apagado ("rapid shutdown") de los módulos fotovoltaicos dotados de una electrónica de este tipo puede tener que llevarse a cabo, por ejemplo, por razones de seguridad para garantizar que no estén presentes tensiones continuas peligrosas en las líneas de suministro hacia el inversor fotovoltaico. En este caso, tampoco sería posible una medición exacta de la resistencia de aislamiento con los procedimientos de medición convencionales.
El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un inversor fotovoltaico antes mencionados para la determinación de la resistencia de aislamiento de una instalación fotovoltaica contra tierra, que hagan posible una determinación sencilla y rápida para evitar que el inversor fotovoltaico se conecte a la red de suministro y/o a los consumidores en caso de un rebase por defecto de valores límite. Debe determinarse y tenerse en cuenta la resistencia de aislamiento total de la instalación fotovoltaica, es decir, las resistencias de aislamiento entre los módulos fotovoltaicos y la tierra, pero también entre posibles acumuladores de energía y la tierra. Las desventajas de los procedimientos y dispositivos conocidos deben reducirse o evitarse.
El objetivo se consigue en cuanto al procedimiento porque la tensión necesaria para la medición es puesta a disposición en forma de la tensión de circuito intermedio por el circuito intermedio, y las tensiones de medición estando abierto el seccionador de CA mientras la entrada de CC se cortocircuita con un interruptor de cortocircuito de entrada, por lo que la tensión de circuito intermedio se aplica en dirección inversa en la entrada de CC, y porque se registra respectivamente una tensión de medición estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión, y a partir de los valores de medición de las dos tensiones de medición registradas estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión se determina la resistencia de aislamiento. Al cortocircuitar la entrada de CC del inversor fotovoltaico, se forma un circuito eléctrico en el que la corriente del circuito intermedio fluye a través de los módulos fotovoltaicos en dirección a los diodos de derivación conectados en paralelo a los módulos fotovoltaicos. De esta manera, es posible una medición exacta de la resistencia de aislamiento, especialmente también durante las horas nocturnas, cuando los módulos fotovoltaicos tienen un ohmiaje especialmente alto o cuando los módulos fotovoltaicos no generan ninguna tensión por otros motivos. Con la ayuda de la unidad de medición de tensión, se registran las tensiones de medición estando abierto y cerrado el interruptor, y a partir de ello se determina la resistencia de aislamiento. Esto se hace a través de los valores de las dos tensiones de medición, conociendo los valores de las resistencias del divisor de tensión. La tensión necesaria para la medición se pone a disposición en forma de tensión de circuito intermedio del circuito intermedio del inversor fotovoltaico. El circuito intermedio se alimenta con energía eléctrica o desde una fuente de alimentación, la entrada de CC o un acumulador de energía. El procedimiento también es adecuado para los módulos fotovoltaicos con electrónica integrada, los llamados MLPE (“Module-Level Power Electronics” / electrónica de potencia a nivel de módulo), para los que hasta ahora no era posible una medición fiable de la resistencia de aislamiento. El seccionador de CA está abierto durante la determinación de la resistencia de aislamiento, es decir, el inversor fotovoltaico está completamente separado de la red de suministro o de los consumidores. Evidentemente, la resistencia de aislamiento puede medirse con este procedimiento también durante el día, cuando los módulos fotovoltaicos están suministrando una tensión. Sin embargo, en este caso el interruptor de cortocircuito de entrada está más cargado por la corriente más alta, por lo que la resistencia de aislamiento también se puede determinar con procedimientos convencionales. En la determinación de la resistencia de aislamiento se da la seguridad de un solo fallo, porque ya en caso del fallo de un componente de los componentes relevantes para la medición (interruptor de cortocircuito de entrada, resistencias del divisor de tensión, interruptor para conectar una resistencia del divisor de tensión) no es posible ninguna medición y, por tanto, tampoco es posible una medición errónea.
Según otra característica, el seccionador de CA del inversor fotovoltaico solo se cierra si se rebasa por exceso una resistencia de aislamiento mínima definida. De esta manera, se puede evitar un peligro debido a corrientes de fuga inadmisiblemente altas y daños en los componentes de la instalación fotovoltaica.
Si se desea determinar la resistencia de aislamiento absoluta y no solo la superación de una resistencia de aislamiento mínima definida, las tensiones de medición se registran durante un período de tiempo predeterminado, en particular de 1 s a 10 s. La medición de los valores absolutos de la resistencia de aislamiento requiere esperar el decaimiento de diversos procesos transitorios dentro del período de tiempo predefinido. Para las clases de potencia habituales de las instalaciones fotovoltaicas en el rango de unos pocos kW, han resultado ser adecuados unos períodos de tiempo en el rango entre 1 s y 10 s. Por lo tanto, la medición de la resistencia de aislamiento absoluta lleva más tiempo que la medición de la resistencia de aislamiento relativa. A continuación, el inversor fotovoltaico puede conectarse a la red eléctrica y/o a los consumidores.
Si la entrada de CC se cortocircuita a través de un interruptor de amplificación existente del convertidor de CC/CC, configurado como booster, del inversor fotovoltaico como interruptor de cortocircuito de entrada, el interruptor de amplificación existente puede usarse para los fines de la determinación precisa y fiable de la resistencia de aislamiento sin necesidad de un hardware propio.
Según otra característica de la invención, la tensión en la entrada de CC del inversor fotovoltaico puede medirse, y en caso del rebase por defecto de un límite preajustado, la entrada de CC puede cortocircuitarse con el interruptor de cortocircuito de entrada. De este modo, queda garantizado que durante las horas nocturnas o cuando los módulos fotovoltaicos no suministran ninguna tensión o suministran una tensión demasiado reducida por otros motivos, como por ejemplo la activación de una electrónica integrada en los módulos fotovoltaicos, es posible una determinación exacta de los valores de medición y, por tanto, de la resistencia de aislamiento, aplicando la tensión de circuito intermedio en los módulos fotovoltaicos en sentido inverso.
Preferiblemente, adicionalmente a la resistencia de aislamiento, la capacidad de la instalación se determina también a través del curso temporal de la tensión de medición tras el cierre del interruptor del divisor de tensión. Una instalación fotovoltaica tiene habitualmente una determinada capacidad de instalación contra tierra. Habitualmente, la capacidad de instalación es relativamente pequeña, por lo que resultan solo corrientes de fuga capacitivas relativamente bajas. Una serie de factores, especialmente el clima húmedo o el agua, además del tipo de montaje de los módulos fotovoltaicos y los posibles fallos de aislamiento de componentes de la instalación fotovoltaica, influyen en la capacidad de la instalación. Si aumenta la capacidad de la instalación, aumentan también las corrientes de fuga capacitivas. En el caso de la conexión del inversor fotovoltaico a la red de suministro y/o a los consumidores, puede producirse un disparo de los fusibles de la instalación en caso de que las capacidades de la instalación sean mayores debido a las corrientes de fuga capacitivas. Por ejemplo, diversos países prevén interruptores diferenciales (RCD) que para proteger las instalaciones fotovoltaicas se disparan ya, por ejemplo, con 30 mA. Después de un disparo del interruptor diferencial, este debe volver a conectarse manualmente. Hasta que esto ocurra, puede pasar mucho tiempo durante el cual no se alimenta energía eléctrica a la red de suministro o no se suministra energía eléctrica a los consumidores. En consecuencia, disminuyen el rendimiento de la instalación fotovoltaica y un posible beneficio para el usuario de la misma. Con la ayuda de la unidad de medición de tensión, son registradas las tensiones de medición estando abierto y cerrado el interruptor, y a partir del curso temporal de la tensión de medición tras el cierre del interruptor del divisor de tensión se determina la capacidad de la instalación. Esto se hace a través de la constante de tiempo del curso temporal de la tensión de medición, conociendo los valores de las resistencias del divisor de tensión. El procedimiento también es adecuado para módulos fotovoltaicos con electrónica integrada, los llamados MLPE (“Module-Level Power Electronics” / electrónica de potencia a nivel de módulo), para los que hasta ahora no era posible una medición fiable de la capacidad de la instalación. El seccionador de CA está abierto durante la determinación de la capacidad de la instalación, es decir, el inversor fotovoltaico está completamente desconectado de la red de suministro o de los consumidores. Evidentemente, la capacidad de la instalación también puede medirse según este procedimiento durante el día, cuando los módulos fotovoltaicos están suministrando tensión. Sin embargo, en este caso, el interruptor de cortocircuito de entrada está más cargado por la corriente más alta, por lo que la capacidad de la instalación también puede determinarse con procedimientos convencionales. En la determinación de la capacidad de la instalación se da la seguridad de un solo fallo, porque ya en caso del fallo de un componente de los componentes relevantes para la medición (interruptor de cortocircuito de entrada, resistencias del divisor de tensión, interruptor para la conexión de una resistencia del divisor de tensión) no es posible ninguna medición y, por tanto, tampoco una medición errónea.
Preferiblemente, el seccionador de CA del inversor fotovoltaico solo se cierra si se rebasa por defecto una capacidad de instalación máxima definida. De esta manera, se puede evitar el disparo no deseado de un interruptor diferencial en caso de que la capacidad de instalación de la instalación fotovoltaica sea inadmisiblemente alta y se pueden reducir los tiempos durante los cuales la instalación fotovoltaica no genera energía.
La capacidad de instalación medida también puede utilizarse para determinar el estado de conmutación de un seccionador de CC habitualmente presente en la entrada del inversor fotovoltaico. Esto es posible porque ciertas capacidades del inversor fotovoltaico contra tierra también forman parte de la capacidad de instalación total. El seccionador de CC se abre, por ejemplo, durante los trabajos de mantenimiento del inversor fotovoltaico, para que no haya ninguna tensión de CC peligrosa procedente de los módulos fotovoltaicos en la entrada del inversor fotovoltaico. Preferiblemente, el seccionador de CA del inversor fotovoltaico solo se activa y se cierra cuando el seccionador de CC está cerrado y, por tanto, el inversor está conectado a la red de suministro y/o a los consumidores. Si la capacidad de instalación medida cae por debajo de una capacidad de instalación mínima definida, esto es un indicio de que el seccionador de CC está abierto y, por tanto, de que los módulos fotovoltaicos no están conectados a la entrada del inversor fotovoltaico. Por lo tanto, la comparación de la capacidad de instalación medida con una capacidad de instalación mínima definida puede utilizarse como condición para conectar el inversor fotovoltaico a la red de suministro y/o a los consumidores.
Si, como en el caso de los denominados inversores híbridos, está previsto un acumulador de energía, este acumulador de energía puede conectarse mediante el cierre de un desconectador de batería, y pueden ser registradas las tensiones de medición y, a partir de ello, pueden determinarse la resistencia de aislamiento y, dado el caso, la capacidad de la instalación. Al garantizarse que el acumulador de energía está conectado durante la determinación de la resistencia de aislamiento y, dado el caso, de la capacidad de la instalación, la contribución del acumulador de energía a la resistencia de aislamiento y, dado el caso, a la capacidad de instalación total también puede registrarse de forma fiable.
El rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida, la resistencia de aislamiento absoluta, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta pueden determinarse respectivamente con y sin el acumulador de energía conectado. En el caso ideal, la medición de la resistencia de aislamiento y, dado el caso, de la capacidad de la instalación se efectúa tanto con el acumulador de energía conectado como con el acumulador de energía desconectado. De este modo, la contribución del acumulador de energía a la resistencia de aislamiento y a la capacidad de la instalación puede registrarse por separado y un fallo en la instalación fotovoltaica también puede localizarse mejor o encontrarse más rápidamente.
Preferiblemente, se determinan el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida, la resistencia de aislamiento absoluta, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta durante las horas nocturnas. Como ya se ha mencionado anteriormente, en los inversores híbridos modernos puede ser conveniente o necesario conectarlos a la red de suministro o a los consumidores también durante las horas nocturnas, por ejemplo, para poder alimentar energía del acumulador de energía a la red de suministro. De acuerdo con la normativa pertinente, al menos el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida y/o la resistencia de aislamiento absoluta, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta se determinan al menos una vez al día, en particular antes de cada conexión del inversor fotovoltaico a la red de suministro y/o al consumidor cerrando el seccionador de CA.
De manera ventajosa, las tensiones de medición se promedian durante un período de tiempo definido. Por ejemplo, los valores de medición se muestrean con una frecuencia de muestreo de 10 kHz y se forma por bloques un valor medio aritmético a partir de 10 valores de medición. El promediado da como resultado un alisamiento de los valores de medición y, por tanto, unos valores de medición más fiables.
El rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida, la resistencia de aislamiento absoluta, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta pueden visualizarse y/o almacenarse. La visualización y/o el almacenamiento de los valores de medición pueden servir para fines de documentación o de vigilancia. Evidentemente, en caso de necesidad, los valores también pueden consultarse a distancia, como también es habitual con otros datos de medición de las instalaciones fotovoltaicas modernas. De manera ventajosa, el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida, la resistencia de aislamiento absoluta, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta se determinan dentro de un tiempo de medición de 10 s como máximo. Los tiempos de medición cortos de este tipo han demostrado ser posibles para las instalaciones fotovoltaicas en los rangos de potencia habituales de unos kW. Gracias a estos tiempos de medición cortos, a pesar de las frecuentes mediciones de la resistencia de aislamiento y, dado el, de la capacidad de la instalación, apenas hay que prescindir de tiempo valioso por alimentar energía a la red de suministro y/o suministrar energía eléctrica a los consumidores. Por ello, este tipo de instalaciones fotovoltaicas se caracterizan por un rendimiento especialmente elevado.
El objetivo según la invención también se consigue mediante un inversor fotovoltaico mencionado anteriormente, en el que la tensión necesaria para la medición puede ponerse a disposición desde el circuito intermedio en forma de la tensión de circuito intermedio, y el dispositivo de medición está configurado para accionar un interruptor de cortocircuito de entrada para cortocircuitar la entrada de CC estando abierto el seccionador de CA, por lo que la tensión de circuito intermedio puede aplicarse en la entrada de CC en sentido inverso, y el dispositivo de medición está configurado para registrar respectivamente una tensión de medición estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión, y para la determinación con seguridad de un solo fallo de la resistencia de aislamiento a partir de los valores de medición de las dos tensiones de medición registradas estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión. El inversor fotovoltaico hace posible la determinación exacta de la resistencia de aislamiento estando completamente abierto el seccionador de Ca , especialmente también durante las horas nocturnas cuando los módulos fotovoltaicos no suministran tensión o cuando está activada una electrónica de los módulos fotovoltaicos, y la consideración de posibles acumuladores de energía que estén conectados al inversor fotovoltaico. El gasto en hardware es particularmente bajo, la programación necesaria del procedimiento de medición también puede llevarse a cabo en un dispositivo de control ya existente del inversor fotovoltaico. El interruptor del divisor de tensión puede formarse por relés muy pequeños y económicas a causa de la baja corriente. En cuanto a las ventajas adicionales que se pueden obtener con el inversor fotovoltaico según la invención, se remite a la descripción anterior del procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento de la instalación fotovoltaica contra tierra.
El dispositivo de medición preferentemente está conectado al seccionador de CA o al dispositivo de control, de modo que el seccionador de CA solo puede cerrarse en caso del rebase por exceso de una resistencia de aislamiento mínima definida. De este modo, queda garantizado que durante las horas nocturnas o cuando los módulos fotovoltaicos no suministran ninguna tensión o suministran muy poca tensión por otros motivos como, por ejemplo, la activación de la electrónica integrada en los módulos fotovoltaicos, es posible una determinación exacta de los valores de medición aplicando la tensión de circuito intermedio en los módulos fotovoltaicos en sentido inverso.
De manera ventajosa, el dispositivo de medición para medir la resistencia de aislamiento absoluta está realizado de tal manera que las tensiones de medición pueden registrarse durante un período de tiempo predeterminado, en particular de 1 s a 10 s, estando abierto y cerrado el interruptor del divisor de tensión. La medición de los valores absolutos de la resistencia de aislamiento requiere esperar diversos procesos transitorios, por lo que las mediciones se realizan durante el período de tiempo predefinido. En consecuencia, la medición tarda naturalmente más tiempo antes de que pueda realizarse la conexión del inversor fotovoltaico a la red de suministro o a los consumidores.
Según otra característica de la invención, al menos una conexión de batería conectada al circuito intermedio está provista de al menos un desconectador de batería para la conexión a al menos un acumulador de energía, estando el desconectador de batería conectado al dispositivo de medición o al dispositivo de control de manera que el desconectador de batería pueda ser accionado durante el registro de las tensiones medidas. De este modo, se puede garantizar que en la medición de la resistencia de aislamiento y, dado el caso, de la capacidad de la instalación, se tenga en cuenta un posible contacto a tierra del acumulador de energía.
Si el interruptor de cortocircuito de entrada está formado por un interruptor de amplificación existente del convertidor CC/CC configurado como amplificador (“booster”), se puede reducir el gasto en hardware.
El dispositivo de medición puede estar configurado para medir la tensión de entrada en la entrada de CC del inversor fotovoltaico de manera que en caso de un rebase por defecto de un valor límite predefinido pueda cerrarse el interruptor de cortocircuito de entrada. De esta manera, se asegura que la tensión de circuito intermedio se aplique en sentido inverso en los módulos fotovoltaicos o la cadena de módulos fotovoltaicos, lo que garantiza una medición exacta de la resistencia de aislamiento y, dado el caso, de la capacidad de la instalación, incluso durante las horas nocturnas o cuando el módulo fotovoltaico no suministra ninguna tensión o suministra muy poca tensión por otros motivos.
De manera ventajosa, el dispositivo de medición también está configurado para la medición de la capacidad de la instalación y para la comparación de la capacidad de la instalación con una capacidad de instalación máxima definida, de modo que el seccionador de CA solo puede cerrarse si no se alcanza la capacidad de instalación máxima definida. En particular, el dispositivo de medición está configurado para la determinación de la resistencia de aislamiento y, en caso de necesidad, de la capacidad de instalación en caso de la conexión de módulos fotovoltaicos con electrónica integrada (los llamados MLPE, “Module-Level Power Electronics” / electrónica de potencia a nivel de módulo) están conectados a la entrada de CC. De esta manera, se puede, por ejemplo, realizar una determinación fiable de la resistencia de aislamiento y, dado el caso, de la capacidad de la instalación, incluso en el caso de módulos fotovoltaicos con "Rapid Shutdown" (desconexión rápida) activado. La desconexión de los módulos fotovoltaicos equipados con este tipo de electrónica puede tener que realizarse, por ejemplo, por motivos de seguridad, para garantizar que no haya tensiones continuas peligrosas en las líneas de alimentación al inversor fotovoltaico.
De manera ventajosa, está prevista una pantalla para visualizar y/o una memoria para almacenar el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima definida, de la resistencia de aislamiento absoluta, dado el caso, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida y/o la capacidad de instalación absoluta.
La presente invención se explica con más detalle con la ayuda de los dibujos adjuntos. Muestran:
La figura 1 un diagrama de bloques de un inversor fotovoltaico realizado según la invención para la determinación de la resistencia de aislamiento contra tierra;
la figura 2 un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico realizado según la invención con módulos fotovoltaicos conectados al mismo;
la figura 3 un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico configurado según la invención con módulos fotovoltaicos con electrónica integrada conectados al mismo;
la figura 4 un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico realizado según la invención con módulos fotovoltaicos con electrónica integrada conectados al mismo y con un acumulador de energía conectado al mismo;
la figura 5 un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la capacidad de instalación relativa y de la resistencia de aislamiento relativa;
la figura 6 un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la capacidad de instalación relativa y de la resistencia de aislamiento relativa en un inversor híbrido con acumulador de energía conectado; la figura 7 un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la capacidad de instalación absoluta y de la resistencia de aislamiento absoluta; y
la figura 8 un diagrama de flujo que ilustra la determinación de la capacidad de instalación absoluta y de la resistencia de aislamiento absoluta en un inversor híbrido con acumulador de energía conectado. En la figura 1 está representado un diagrama de bloques de un inversor fotovoltaico 2 sin transformador, configurado según la invención, de una instalación fotovoltaica 1, para la determinación de la resistencia de aislamiento Riso contra tierra PE. El inversor fotovoltaico 2 incluye al menos una entrada de CC 3 para la conexión a al menos un módulo fotovoltaico 4 o a una cadena 4' de varios módulos fotovoltaicos 4. Los módulos fotovoltaicos 4 presentan un diodo de derivación DBypass para hacer posible el flujo de corriente en caso de sombreado de un módulo fotovoltaico 4 de una cadena 4'. A continuación de la entrada de CC 3 del inversor fotovoltaico 2 está dispuesto un convertidor CC/CC 5 que frecuentemente está configurado como amplificador (“booster”) o convertidor ascendente o elevador. En el convertidor CC/CC 5 está dispuesto un diodo de entrada (también diodo amplificador) Dboost. A continuación, están previstos el circuito intermedio 6, un convertidor de CC/CA 7, un seccionador de CA 8 y una salida de CA 9 para la conexión a una red de suministro 10 y/o a consumidores 11. A través de un dispositivo de control 12 se controlan o regulan los distintos componentes del inversor fotovoltaico 2. Para poder ser independiente de la red de suministro 10 incluso por la noche, durante la cual los módulos fotovoltaicos 4 no suministran ninguna tensión, al inversor fotovoltaico 2 frecuentemente están conectados, a través de una conexión de batería 16, los correspondientes acumuladores de energía 18. Los acumuladores de energía 18 se conectan al inversor fotovoltaico 2 a través de un desconectador de batería 17 para poder desconectarlas también del inversor fotovoltaico 2. El desconectador de batería 17, que también puede estar integrado en el acumulador de energía 18, y el acumulador de energía 18 habitualmente están conectados al dispositivo de control 12, lo que se muestra con la línea discontinua. Una fuente de alimentación 21 suministra energía eléctrica a los componentes del inversor fotovoltaico 2.
La instalación fotovoltaica 1 tiene una determinada capacidad de instalación C p v contra tierra PE, que se compone de capacidades individuales C p v ,í contra tierra PE. En el esquema de conexiones equivalente, la capacidad de instalación C p v total puede representarse a partir de una conexión en paralelo de diferentes capacidades de instalación C p v ,í. Por ejemplo, entre los módulos fotovoltaicos 4 y la tierra PE, así como entre posibles acumuladores de energía 18 y la tierra PE, existen determinadas capacidades C p v ,í que se suman a la capacidad de instalación total C p v . Para evitar que en caso de un valor inadmisiblemente alto de la capacidad de instalación C p v durante la conexión del inversor fotovoltaico 2 a la red de suministro 10 o a los consumidores 11, se dispare el interruptor diferencial (no representado), previsto para la protección de la instalación fotovoltaica 1, es importante una determinación regular la capacidad de instalación C p v de la instalación fotovoltaica 1 completa. Puede bastar con una medición de la capacidad de instalación relativa C p v , es decir, el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima definida C pv_máx, o se puede determinar la capacidad de instalación absoluta C p v .
La instalación fotovoltaica 1 también tiene una determinada resistencia de aislamiento R iso contra tierra PE, que también se compone de resistencias de aislamiento parciales individuales R iso,i a tierra PE. En el esquema de conexiones equivalente, la resistencia de aislamiento total R iso puede representarse a partir de un circuito paralelo de diferentes resistencias de aislamiento parciales R iso,i. Por ejemplo, hay ciertas resistencias de aislamiento parciales R iso,i entre los módulos fotovoltaicos 4 y la tierra PE, así como entre posibles acumuladores de energía 18 y la tierra PE, que forman la resistencia de aislamiento total R iso. Para poder evitar un peligro para las personas, pero también una destrucción de los componentes de la instalación fotovoltaica 1, es importante, o por lo general incluso obligatoria, la determinación periódica de la resistencia de aislamiento real R iso de toda la instalación fotovoltaica 1. Se puede determinar una medición de la resistencia de aislamiento relativa R iso, es decir, el rebase por exceso de una resistencia de aislamiento mínima R iso mín definida o la resistencia de aislamiento absoluta R iso.
Normalmente, tanto la capacidad de instalación C p v como la resistencia de aislamiento R iso se determinan simultáneamente o directamente seguidas.
Para este fin, está previsto un dispositivo de medición 13 que incluye un divisor de tensión 14 que contiene al menos dos resistencias R-i ,R2 y un interruptor S iso para conectar una resistencia R 1 del divisor de tensión 14. A través de una unidad de medición de tensión 15, en al menos una resistencia R2 del divisor de tensión 14 se registran tensiones de medición Um í. Estando abierto el interruptor S iso, se determina un primer valor de medición de la tensión de medición Um 1 y estando cerrado el interruptor S iso, se determina un segundo valor de medición de la tensión de medición Um 2. A partir del curso temporal de la tensión de medición Um2 tras el cierre del interruptor S iso. Esto se hace a través de la constante de tiempo del curso temporal de la tensión de medición Um 2 y el conocimiento de las resistencias R-i ,R2 del divisor de tensión 14. La resistencia de aislamiento R iso también se determina a partir de los dos valores de medición UM 1,UM 2y el conocimiento de las resistencias R-i ,R2 del divisor de tensión 14. La tensión necesaria para la medición la proporciona el circuito intermedio 6 en forma de tensión de circuito intermedio Uz k . La energía eléctrica necesaria para ello es puesta a disposición por una fuente de alimentación 21, la entrada de CC 3 o un acumulador de energía 18.
Hasta ahora, la medición de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso se realizaba al amanecer, cuando los módulos fotovoltaicos 4 comienzan a generar una tensión. Por lo general, no era necesaria ni posible una medición también durante las horas nocturnas. Cuando los módulos fotovoltaicos 4 no generan ninguna tensión, tienen un ohmiaje muy alto, por lo que no sería posible una medición exacta de la resistencia de aislamiento R iso (véase la figura 2). Las instalaciones fotovoltaicas 1 modernos, en particular las llamadas instalaciones híbridas con acumuladores de energía 18, hacen necesaria y conveniente la medición de la capacidad de instalación C p v y la resistencia de aislamiento R iso también durante las horas nocturnas.
Según la invención, el dispositivo de medición 13 está configurado para accionar un interruptor de cortocircuito de entrada SBoost para cortocircuitar la entrada de CC 3 estando abierto el seccionador de CA 8, por lo que la tensión de circuito intermedio Uz k puede aplicarse en la entrada de CC 3 en sentido inverso. De este modo, el circuito de corriente se cierra entre el circuito intermedio 6 y los módulos fotovoltaicos 4, de modo que la corriente I (flecha de líneas discontinuas) fluye en la dirección de paso de los diodos de derivación DBypass de los módulos fotovoltaicos 4. De esta manera, incluso durante las horas nocturnas, cuando los módulos fotovoltaicos 4 son de ohmiaje especialmente alto, puede realizarse una medición fiable de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso. Con la ayuda de la unidad de medición de tensión 15, se registra respectivamente una tensión de medición Um 1 ,Um 2 estando abierto y cerrado el interruptor S iso, y a partir de ello se determinan la capacidad de instalación C p v y la resistencia de aislamiento R iso. El interruptor de cortocircuito de entrada SBoost puede estar formado idealmente por un interruptor de amplificación SBoost dispuesto como un convertidor CC/CC de amplificación 5, por lo que no se requiere ningún hardware propio. El circuito o el procedimiento también son adecuados para módulos fotovoltaicos 4 con electrónica 22 integrada (véanse las figuras 3 y 4), los llamados MLPE (“Module-Level Power Electronic”), para los que hasta ahora no era posible una medición fiable de la capacidad de instalación C p v o de la resistencia de aislamiento R iso para determinados circuitos de la electrónica 22. Además, la capacidad de instalación C p v o la resistencia de aislamiento R iso pueden realizarse con especial precisión y teniendo en cuenta los posibles acumuladores de energía 18 conectados. Solo hay que asegurarse de que durante la medición de las tensiones de medición Um 1 ,Um 2 el acumulador de energía 18 esté conectado por el cierre del desconectador de batería 17, de modo que un contacto a tierra del acumulador de energía 18 también se tenga en cuenta de manera correspondiente. Idealmente, la medición de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso se realiza tanto estando conectado el acumulador de energía 18 como estando desconectado el acumulador de energía 18. De este modo, se puede registrar por separado la contribución del acumulador de energía 18 a la capacidad de instalación C p v y a la resistencia de aislamiento R iso, y también se puede localizar mejor o encontrar más rápidamente un fallo en la instalación fotovoltaica 1.
Dado el caso, el dispositivo de medición 13 puede estar configurado para medir la tensión Ud c en la entrada de CC 3 y, en caso de un rebase por defecto de un valor límite UD cj ímite predefinido de la tensión medida Ud c , el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost puede accionarse o cerrarse al determinar la resistencia de aislamiento R iso y, si es necesario, la capacidad de instalación C p v . De este modo, se garantiza que durante las horas nocturnas, cuando los módulos fotovoltaicos 4 no suministran tensión o esta es demasiado baja, sea posible una determinación exacta de los valores de medición.
Para completar, cabe mencionar que un inversor fotovoltaico 2 también puede presentar varias entradas de CC 3 para la conexión de varias cadenas 4' de módulos fotovoltaicos 4. El procedimiento descrito para la determinación de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso puede llevarse a cabo para cada entrada de CC 3. La conexión a la red de suministro 10 o a los consumidores 11 solo se realiza entonces para aquellas cadenas 4' de módulos fotovoltaicos 4, cuya capacidad de instalación C p v sea inferior a la capacidad de instalación máxima C pv_máx definida, o bien el seccionador de CA 8 del inversor fotovoltaico 2 solo se cierra si la condición es aplicable para todos los módulos fotovoltaicos 4 y todos los componentes de la instalación fotovoltaica 1. Como condición adicional para el cierre del seccionador de CA 8, puede comprobarse el rebase por exceso de una capacidad de instalación mínima C pv_mín definida, lo que es indicio de un seccionador de CC cerrado en la entrada de CC 3 del inversor fotovoltaico 2 (no está representado).
La figura 2 muestra un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico 2 configurado según la invención con módulos fotovoltaicos 4 conectados al mismo, estando representados de forma simbólica la capacidad de instalación C p v y, paralelamente a esta, la resistencia de aislamiento R iso contra tierra PE. Los módulos fotovoltaicos 4 están representados en el esquema de conexiones equivalente respectivamente como fuentes de corriente con un diodo parasitario Dp paralelo en la dirección de flujo, una resistencia paralela R p y una resistencia en serie R s . Si la célula del módulo fotovoltaico 4 suministra corriente y está presente una tensión Ud c en la entrada de CC 3 y se rebasa por defecto la tensión de paso del diodo parasitario Dp, solo la resistencia en serie R s relativamente baja (habitualmente del orden de mohmios) tiene efecto. Sin embargo, durante las horas nocturnas, la célula del módulo fotovoltaico 4 no suministra ninguna corriente, por lo que entra en juego la resistencia paralela R p relativamente alta (habitualmente unos kohmios). Con los procedimientos de medición convencionales, esta elevada resistencia paralela R p falsearía o haría imposible la determinación de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso.
Los módulos fotovoltaicos 4 está puenteados respectivamente por un diodo de derivación DBypass que se conmuta de forma antiparalela a la dirección de flujo de la corriente solar. El diodo de derivación DBypass representa un dispositivo de seguridad en el módulo fotovoltaico 4, a través del cual se desvía la corriente a través del diodo de derivación DBypass en caso de sombreado o defecto en el módulo fotovoltaico 4. El diodo de derivación DBypass habitualmente está dispuesto externamente en el módulo fotovoltaico 4. Está representado un esquema de conexiones equivalente de una célula individual del módulo fotovoltaico 4. Una cadena 4' de varios módulos fotovoltaicos 4 está conectada a la entrada de CC 3 del inversor fotovoltaico 2. El siguiente convertidor CC/CC 5 está configurado como amplificador (“booster”) e incluye un interruptor de amplificación SBoostdispuesto en paralelo a la entrada de CC 3, que normalmente se usa para la regulación ascendente de la tensión continua de entrada Ud c , y un diodo de amplificación DBoost en la dirección del flujo de corriente deseado. El circuito intermedio 6 del inversor fotovoltaico 2 está representado por el condensador de circuito intermedio C z k , en el que está presente la tensión de circuito intermedio Uz k . El dispositivo de medición 13 para la determinación de la capacidad de instalación C p v y de la resistencia de aislamiento R iso incluye el divisor de tensión 14 que presenta al menos dos resistencias R i ,R2 , pudiendo conectarse o desconectarse la resistencia R i a través de un interruptor S iso. Entre las resistencias R i ,R2 , en el punto central del divisor de tensión 14, está dispuesta una unidad de medición de tensión 15 para registrar las tensiones de medición Umí en la resistencia R2. Según la invención, la entrada de CC 3 se cortocircuita con un interruptor de cortocircuito de entrada SBoost que aquí está formado por el interruptor de amplificación SBoost del convertidor CC/CC 5. De este modo se forma un circuito a través de la capacidad de instalación C p v y la resistencia de aislamiento R iso, según el cual la tensión de circuito intermedio Uz k se aplica en sentido contrario a los módulos fotovoltaicos 4 o a la cadena 4' de los módulos fotovoltaicos 4 (dibujados con líneas discontinuas). La corriente I fluye por tanto conforme a la línea discontinua en la dirección de paso de los diodos de derivación DBypass. De este modo, incluso durante las horas nocturnas, cuando los módulos fotovoltaicos 4 son de ohmiaje especialmente alto se puede realizar una medición fiable de la capacidad de instalación C pv y de la resistencia de aislamiento R iso. Durante ello, estando cerrado el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost son registradas respectivamente una tensión de medición Umi estando abierto el interruptor S iso del divisor de tensión 14 y una tensión de medición Um2 estando cerrado el interruptor S iso del divisor de tensión 14. A partir de los valores de medición de las dos tensiones de medición UM 1,UM 2y el curso temporal pueden ser determinadas la capacidad de instalación C pv y la resistencia de aislamiento R iso.
La figura 3 muestra un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico 2 según la invención con módulos fotovoltaicos 4 conectados al mismo con electrónica 22 integrada, denominada M LPE (“Module-Level Power Electronic” / electrónica de potencia a nivel de módulo). Además del diodo De y de una resistencia de medición de alta resistencia Rm, la electrónica 22 del esquema de conexiones equivalente incluye también un interruptor Se, a través del cual pueden ser desactivados los respectivos módulos fotovoltaicos 4. Por ejemplo, los módulos fotovoltaicos 4 pueden ser desactivados por razones de seguridad mediante la apertura del interruptor Se para garantizar que no estén presentes tensiones continuas peligrosas en las líneas de alimentación hacia el inversor fotovoltaico 2. En este caso, la resistencia de aislamiento R iso y, dado el caso, la capacidad de instalación C pv no podrían determinarse, o no de forma fiable, con los procedimientos convencionales, ya que la corriente para medir la capacidad de instalación C pv y la resistencia de aislamiento R iso no puede fluir a través del ramal 4' de los módulos fotovoltaicos 4 debido al interruptor abierto Se de la electrónica 22. Debido al cortocircuito de la entrada de CC 3 según la invención con la ayuda del interruptor de cortocircuito de entrada SBoost y la inversión resultante de la tensión de circuito intermedio Uzk en la entrada de CC 3, es posible aquí un flujo de corriente a través de los diodos De integrados en la electrónica 22. De esta manera, incluso cuando los módulos fotovoltaicos 4 están desactivados o durante las horas nocturnas, cuando los módulos fotovoltaicos 4 son de ohmiaje muy alto, puede tener lugar una medición fiable de la capacidad de instalación C P v y de la resistencia de aislamiento R iso.
La figura 4 muestra un esquema de conexiones simplificado de un inversor fotovoltaico 3 configurado según la invención con módulos fotovoltaicos 4 conectados al mismo con electrónica 22 integrada y un acumulador de energía 18 conectado al mismo con desconectador de batería integrado 17. Por lo demás, es aplicable la descripción del inversor fotovoltaico 2 según las figuras 1 y 3. Adicionalmente, en este caso, antes de registrarse las tensiones de medición Umí, se asegura que el desconectador de batería 17 esté cerrado, de manera que el acumulador de energía 18 también se tenga en cuenta al medir la capacidad de instalación C pv y la resistencia de aislamiento R iso. La parte de la capacidad de instalación C pv,í y de la resistencia de aislamiento R iso,i desde el acumulador de energía 18 hacia la tierra PE está representada de forma simbólica. De manera ventajosa, la resistencia de aislamiento R iso y, dado el caso, la capacidad de instalación C pv son determinadas respectivamente con y sin el acumulador de energía 18 conectado. De este modo, puede ser determinada por separado la proporción del acumulador de energía 18 con respecto a la capacidad de instalación C pv y la resistencia de aislamiento R iso, y puede ser localizado más rápidamente un posible fallo de aislamiento.
La figura 5 muestra un diagrama de flujo más detallado de la determinación de la capacidad de instalación relativa C pv y de la resistencia de aislamiento relativa R iso. Tras el inicio del procedimiento según el bloque 101, tiene lugar una inicialización (bloque 102), durante la cual también se cierra el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost. El bloque 200 representado con líneas discontinuas contiene los pasos de procedimiento para la determinación de la capacidad de instalación relativa C pv y de la resistencia de aislamiento relativa R iso, es decir, la comprobación si la capacidad de instalación C pv está por debajo de la capacidad de instalación máxima C pv_máx definida y si la resistencia de aislamiento R iso está por encima de la resistencia de aislamiento mínima R iso_mín definida. Según el paso de procedimiento 202, la primera tensión de medición Um1 se mide estando abierto el interruptor S iso del divisor de tensión 14. A continuación, el interruptor S iso se cierra según el paso 203. A continuación (paso 205) se mide la segunda tensión de medición Um2 estando cerrado el interruptor S iso del divisor de tensión 14. A continuación, según el paso 206, se determina la resistencia de aislamiento R iso y, según el paso 207, se determina si está por encima de la resistencia de aislamiento mínima R iso_mín definida. A partir del curso temporal de la tensión de medición Um2 estando cerrado el interruptor S iso se determina la capacidad de instalación C pv (paso 208) y se comprueba si está por debajo de la capacidad de instalación máxima C pv_máx definida (bloque 209). Si tanto la resistencia de aislamiento R iso como la capacidad de instalación C pv no rebasan por defecto o por exceso los valores límite correspondientes, tiene lugar según el bloque 301 la apertura del interruptor S iso del divisor de tensión 14 y del interruptor de cortocircuito de entrada SBoost y, a continuación, la conexión del inversor fotovoltaico 2 a la red de suministro 10 y/o a los consumidores 11 mediante el cierre del seccionador de CA 8 (bloque 302).
Si la resistencia de aislamiento R iso está por debajo de la resistencia de aislamiento mínima R iso_mín definida, es decir, la consulta 207 da un resultado negativo, se espera un tiempo definido según el paso de procedimiento 303 y la medición se reinicia al cabo de cierto tiempo (bloque 306) y se salta al paso de procedimiento 101. Al cabo de cierto número de mediciones o de exceder un tiempo determinado, es emitido un mensaje de error según el bloque 304 y se abren el interruptor S iso del divisor de tensión y el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost. Por lo tanto, no se mide una resistencia de aislamiento R iso suficientemente alta. Si la capacidad de instalación C pv rebasa por exceso la capacidad de instalación máxima C pv_máx definida es decir, la consulta 209 da un resultado negativo, es emitido un mensaje de error y se abre el interruptor S iso del divisor de tensión 14 (bloque 305) y al cabo de un período de tiempo predefinido (bloque 306) se vuelve a saltar al inicio (bloque 101).
La figura 6 muestra el diagrama de flujo según la figura 5 en un inversor híbrido con acumulador de energía 18 conectado. Para simplificar, los pasos de procedimiento dentro del bloque 200 no están representadas de forma tan detallada aquí como en la figura 5. Adicionalmente a los pasos de procedimiento descritos en la figura 5, estando conectado el acumulador de energía 18, es decir, estando cerrado el desconectador de batería 17, después de la determinación de la capacidad de instalación relativa C pv, es decir, del rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima C pV_máx definida (bloque 207) y de la resistencia de aislamiento relativa R iso, es decir, del rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima R iso_mín (bloque 209), el acumulador de energía 18 se desconecta por la apertura del desconectador de batería 17 y el interruptor S iso del divisor de tensión 14 se abre (bloque 401). En caso de un error durante la apertura del desconectador de la batería 17, se produce un mensaje de error según el bloque 402. En caso contrario, se determinan la resistencia de aislamiento R iso (bloque 403) y la capacidad de instalación C pv (bloque 406) y se comparan con la resistencia de aislamiento mínima R iso_mín definida (bloque 405) y la capacidad de instalación máxima C pv_máx definida (bloque 406). Si las consultas 405 y 406 dan un resultado positivo, se produce según el bloque 407 la apertura del interruptor S iso del divisor de tensión 14 y del interruptor de cortocircuito de entrada SBoosty, a continuación, se produce la conexión del inversor fotovoltaico 2 sin acumulador de energía 18 conectado a la red de suministro 10 o a los consumidores 11 mediante el cierre del seccionador de CA 8 (bloque 408). Si una de las consultas 405 y 406 da un resultado negativo, se emite un mensaje de error según el bloque 304 o 305 y, tras esperar un tiempo predefinido (bloque 306), se produce un reinicio del procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento R iso y, dado el caso, de la capacidad de instalación relativa C pv.
En la figura 7 se muestra un diagrama de flujo más detallado de la determinación de la capacidad de instalación absoluta Cpv y de la resistencia de aislamiento absoluta R iso. La inicialización según el bloque 102 se muestra con más detalle en este caso. En consecuencia, según el bloque 104, se realiza una medición de la tensión Udc en la entrada de CC 3 del inversor fotovoltaico 2 y una comparación con un valor límite predefinido UD cj ímite (bloque 104). Si la comparación arroja un resultado positivo, esto es un indicio de que el módulo fotovoltaico 4 no está suministrando tensión (por ejemplo, durante las horas nocturnas o cuando el interruptor Se de la electrónica 22 del módulo fotovoltaico 4 está abierto) y la entrada de CC 3 se cortocircuita con el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost (bloque 105). En caso contrario, el interruptor de cortocircuito de entrada SBoost permanece abierto (bloque 106) y la determinación de la capacidad de instalación absoluta C pv y la resistencia absoluta de aislamiento Riso se realiza sin cortocircuitar la entrada de CC 3.
Adicionalmente a los pasos de procedimiento según la figura 5, aquí las mediciones de la primera tensión de medición Um1 se realiza estando abierto el interruptor S iso del divisor de tensión 14 y las de la segunda tensión de medición Um2 estando cerrado el interruptor S iso del divisor de tensión 14, durante un periodo de tiempo predeterminado At, en particular de 1 s a 10 s, de manera que los procesos transitorios puedan decaer y se obtengan valores de medición estables (bloques 201 y 204). Por lo demás, la determinación de la capacidad de instalación C pv y de la resistencia de aislamiento R iso transcurre tal como se muestra y se describe en la figura 5.
Por último, la figura 8 muestra un diagrama de flujo según la figura 7 en un inversor híbrido con un acumulador de energía 18 conectado. Durante la inicialización (bloque 102), el acumulador de energía 18 se conecta al inversor fotovoltaico 2 mediante el cierre del seccionador de la batería 17 (bloque 103). Después, la inicialización coincide con la de la figura 7. Los tiempos de espera descritos en la figura 7 (bloques 201 y 205) para la medición de la capacidad de instalación absoluta C pv y la resistencia de aislamiento absoluta R iso no se muestran aquí para mayor claridad y el bloque 200 está resumido. Si la medición estando conectado el acumulador de energía 18 da un resultado positivo, el inversor fotovoltaico 2 se conecta a la red de suministro 10 o a los consumidores 11 con el acumulador de energía 18 conectado (bloque 302); de lo contrario, la medición se repite con el acumulador de energía 18 desconectado (bloques 401 a 406). Si esta medición da un resultado positivo, el inversor fotovoltaico 2 se conecta a la red de suministro 10 o a los consumidores 11 estando desconectado el acumulador de energía 18 (bloque 408). Si esta medición también da un resultado negativo, el inversor fotovoltaico 2 no se conecta a la red de suministro 10 ni a los consumidores 11 y la medición vuelve a comenzar con el paso de procedimiento 101 una vez transcurrido un tiempo predefinido (bloque 306).
La presente invención permite determinar de manera sencilla y fiable la resistencia de aislamiento R iso y, dado el caso, la capacidad de instalación C pv de una instalación fotovoltaica 1 contra tierra PE, en particular también durante las horas nocturnas o cuando los módulos fotovoltaicos 4 están desactivados, teniendo en cuenta los posibles acumuladores de energía 18 conectados al inversor fotovoltaico 2.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la determinación de la resistencia de aislamiento (R iso) de una instalación fotovoltaica (1) contra tierra (PE), con un inversor fotovoltaico (2) con al menos una entrada de CC (3) para la conexión de al menos un módulo fotovoltaico (4) o a una cadena (4') de varios módulos fotovoltaicos (4), un convertidor CC/CC (5) con un diodo de entrada (DBoost), un circuito intermedio (6), un convertidor CC/CA (7), un seccionador de CA (8), una salida de CA (9) para la conexión a una red de suministro (10) y/o a un consumidor (11), un dispositivo de control (12), y con un dispositivo de medición (13) con un divisor de tensión (14) que contiene al menos dos resistencias (R i ,R2), y con un interruptor (Siso) para la conexión de una resistencia (R1 ) del divisor de tensión (14), y con una unidad de medición de tensión (15) para registrar tensiones de medición (Um í) en al menos una resistencia (R2) del divisor de tensión (14) estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) durante la aplicación de la tensión de circuito intermedio (Uz k ) en la entrada de CC (3) y para la determinación de la resistencia de aislamiento (R iso) a partir de las tensiones de medición (Um í) registradas, caracterizado porque la tensión necesaria para la medición en forma de la tensión de circuito intermedio (Uz k ) es proporcionada por el circuito intermedio (6), y las tensiones de medición (Um í) se miden estando abierto el seccionador de CA (8), mientras que la entrada de CC (3) se cortocircuita con un interruptor de cortocircuito de entrada (SBoost), por lo que la tensión de circuito intermedio (Uz k ) se aplica en la entrada de CC (3) en sentido inverso, y porque es registrada respectivamente una tensión de medición (Um-i , Um2 ) estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14), y a partir de los valores de medición de las dos tensiones de medición (Um i,Um 2 ) registradas estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) se determina la resistencia de aislamiento(Riso).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el seccionador de CA(8) solo se cierra si se rebasa por exceso una resistencia de aislamiento mínima (R iso_min) definida.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la resistencia de aislamiento (R iso) se mide registrando las tensiones de medición (Um i ,Um 2) durante un periodo de tiempo (At) predefinido, en particular de 1 s a 10 s.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se mide la tensión (Ud c ) en la entrada de CC (3) del inversor fotovoltaico (2), y en caso del rebase por defecto de un valor límite (UD c jím ite) preajustado de la tensión (Ud c ), la entrada de CC (3) se cortocircuita con el interruptor de cortocircuito de entrada (SBoost).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque a través del curso temporal de la tensión de medición (Um 2 ) después del cierre del interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) es determinada la capacidad de instalación (Cp v ).
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se conecta un acumulador de energía (18) mediante el cierre de un desconectador de batería (17), y se registran las tensiones de medición (Um i ,Um2 ) y a partir de ellas se determina la resistencia de aislamiento (R iso) y, dado el caso, la capacidad de instalación (Cp v ).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima (R iso_min) definida, la resistencia de aislamiento absoluta (R iso), el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima (Cpv_máx) definida y/o la capacidad de instalación absoluta (Cp v ) se determinan respectivamente con y sin acumulador de energía (18) conectado.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se indican y/o se almacenan el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima (R iso_min) definida, la resistencia de aislamiento absoluta (R iso), el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima (Cpv_máx) definida y/o la capacidad de instalación absoluta (Cp v ).
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el rebase por exceso de la resistencia de aislamiento mínima (R iso_min) definida, la resistencia de aislamiento absoluta (R iso), el rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima (cpv_m áx) definida y/o la capacidad de instalación absoluta (Cp v ) se determinan dentro de un tiempo de medición (tm) de 10 s, como máximo.
10. Inversor fotovoltaico (2) para la determinación de la resistencia de aislamiento (R iso) de una instalación fotovoltaica (1) contra tierra (PE), con al menos una entrada de CC (3) para la conexión a al menos un módulo fotovoltaico (4) o a una cadena (4') de varios módulos fotovoltaicos (4), un convertidor CC/CC (5) con un diodo de entrada (DBoost), un circuito intermedio (6), un convertidor CC/CA (7), un seccionador de CA (8), una salida de CA (9) para la conexión a una red de suministro (10) y/o a un consumidor (11), un dispositivo de control (12), y con un dispositivo de medición (13) con un divisor de tensión (14) que contiene al menos dos resistencias (R i ,R2), y con un interruptor (Siso) para la conexión de una resistencia(R i ) del divisor de tensión (14), y con una unidad de medición de tensión (15) para registrar tensiones de medición (Um í) en al menos una resistencia (R2) del divisor de tensión (14) estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) durante la aplicación de la tensión de circuito intermedio (Uz k ) en la entrada de CC (3) y para la determinación de la resistencia de aislamiento (R iso) a partir de las tensiones de medición (Um í) registradas, caracterizado porque la tensión necesaria para la medición puede ser puesta a disposición en forma de la tensión de circuito intermedio (Uz k ) desde el circuito intermedio (6), y el dispositivo de medición (13) está realizado para accionar un interruptor de cortocircuito de entrada (SBoost) para cortocircuitar la entrada de CC (3) estando abierto el seccionador de CA (8), por lo que la tensión de circuito intermedio (Uz k ) puede aplicarse en la entrada de CC (3) en sentido inverso, y el dispositivo de medición (13) está realizado para registrar respectivamente una tensión de medición (Um 1 ,Um 2) estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) y para la determinación de la resistencia de aislamiento (R iso) a partir de los valores de medición de las dos tensiones de medición (Um i,Um 2) registradas estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14).
11. Inversor fotovoltaico (2) según la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de medición (13) está conectado al seccionador de CA (8) o al dispositivo de control (12) de manera que el seccionador de CA (8) solo puede cerrarse en caso del rebase por exceso de una resistencia de aislamiento mínima (R iso_min) definida.
12. Inversor fotovoltaico (2) según la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el dispositivo de medición (13) está realizado para la medición de la resistencia de aislamiento (R iso), de tal manera que las tensiones de medición (Um i ,Um 2) pueden ser registradas estando abierto y cerrado el interruptor (Siso) del divisor de tensión (14) durante un período de tiempo (At) predefinido, en particular de 1 s a 10 s.
13. Inversor fotovoltaico (2) según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque al menos una conexión de batería (16) conectada al circuito intermedio (6) está provista de al menos un desconectador de batería (17) para la conexión a al menos un acumulador de energía (l8), estando el desconectador de batería (17) conectado al dispositivo de medición (13) o al dispositivo de control (12), de manera que el desconectador de batería (17) puede ser accionado durante el registro de las tensiones de medición (Um i,Um 2).
14. Inversor fotovoltaico (2) según una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el interruptor de cortocircuito de entrada (SBoost) está formado por un interruptor de amplificación (SBoost) existente del convertidor CC/CC (5) realizado como amplificador.
15. Inversor fotovoltaico (2) según una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque el dispositivo de medición (13) está realizado para la medición de la capacidad de instalación (Cp v ) y para la comparación de la capacidad de instalación (Cp v ) con una capacidad de instalación máxima (Cpv_máx) definida, de modo que el seccionador de CA (8) solo puede cerrarse en caso del rebase por defecto de la capacidad de instalación máxima (Cpv_m áx) definida.
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