ES3039619T3

ES3039619T3 - Energy generation load compensation

Info

Publication number: ES3039619T3
Application number: ES14782917T
Authority: ES
Inventors: Gregory Neville Rogers
Original assignee: Honey Badger Int Pty Ltd
Current assignee: Honey Badger Int Pty Ltd
Priority date: 2013-04-13
Filing date: 2014-04-14
Publication date: 2025-10-23
Anticipated expiration: 2034-04-14
Also published as: NZ714122A; EP2984750A1; US20210288501A1; US9906037B2; HK1224438A1; EP2984750C0; US20200028364A1; CN105556831B; EP4585932A2; US20160072292A1; AU2016101834A4; CN105556831B8; US10367356B2; AU2018100145A4; WO2014165938A1; AU2020277226A1; US11043816B2; AU2018217279A1; MY176766A; AU2025203362A1

Abstract

Un sistema de energía con inversor suministra energía a una instalación. Este sistema consta de varias cadenas solares, cada una de las cuales incluye uno o más paneles solares como fuente de energía renovable y un inversor. El sistema de energía con inversor está conectado a la red eléctrica y a una carga de la instalación (subcircuitos). El flujo de energía, tanto directo como inverso, que entra o sale de la red eléctrica se monitoriza en un punto de monitorización en la instalación. Se establece un límite de velocidad para el flujo de energía que entra y sale de la red eléctrica. El suministro de energía del sistema de energía con inversor se controla para que el flujo de energía que entra y sale de la red eléctrica se mantenga dentro del límite de velocidad establecido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Compensación de carga de generación de energía

Campo de la invención

Esta invención se refiere en general a la generación de energía renovable dentro de una red de suministro. En particular, la presente invención se refiere a un método, inversor y sistema inversor para la generación de energía renovable con el propósito de compensar la carga de la red de suministro y proporcionar un dispositivo de protección de red que incorpora el aislamiento de la red de suministro y el sistema de energía renovable.

Antecedentes de la invención

Debe observarse que la referencia a la técnica anterior en la presente memoria no debe tomarse como un reconocimiento de que dicha técnica anterior constituye un conocimiento general común en la técnica.

La electricidad o la energía es una parte esencial de la vida moderna. En residencias, en negocios, en instituciones y en otras ubicaciones, los consumidores usan electricidad de diversas maneras. Las instalaciones proporcionan energía generada por las centrales eléctricas a través de una red de líneas de transmisión y distribución. Esta red se denomina en lo sucesivo "red de transmisión y distribución de energía", "la red eléctrica", "la red" o "red eléctrica".

La energía renovable es una alternativa práctica y ambientalmente consciente a la producción de suministro tradicional. Una de las fuentes renovables más deseables es la energía solar. Los equipos solares no consumen combustibles fósiles y no generan contaminantes del aire. El uso de energía solar se considera generalmente seguro para el medio ambiente. Las instalaciones en la mayoría de los países son requeridas (o lo hacen voluntariamente) por razones de política pública para acreditar o comprar realmente el exceso de energía generado por un sistema de generación solar de un consumidor. Además de estos beneficios, los sistemas solares pueden proporcionar a los clientes ahorros de costes significativos a largo plazo. Como incentivo para instalar sistemas solares, las entidades gubernamentales pueden proporcionar reembolsos o deducciones fiscales a clientes que compran e instalan sistemas solares.

Tales programas han tenido un éxito limitado por diversas razones, más particularmente la incapacidad de algunos tipos de usuarios de energía para limitar el uso de energía y la falta de información en tiempo real con respecto al coste inmediato del uso de energía.

El uso de energía generada a partir de recursos de energía renovable está aumentando rápidamente, la atención se está centrando en sistemas y métodos en los que dicha energía se produce, transmite, entrega y consume. La tecnología usada en el desarrollo de recursos de energía renovable, redes eléctricas e infraestructura de energía actual sufre de muchas limitaciones.

Además, a medida que aumenta la demanda de dicha energía, y los requisitos reglamentarios para el uso de recursos "verdes" resultan más prominentes, existe una necesidad creciente de proporcionar una alternativa útil o al menos una mejora sobre lo que se ha hecho anteriormente.

En los últimos años, se han planteado cuestiones que la alta demanda de electricidad está imponiendo a la capacidad de las plantas generadoras de electricidad existentes.

Además, se están planteando cuestiones con respecto a la disponibilidad y la seguridad medioambiental de los combustibles fósiles y nucleares. Como resultado de los factores anteriores, el precio de la electricidad ha estado en una trayectoria de aumento constante. Asimismo, la industria de las instalaciones eléctricas ha trabajado durante algún tiempo bajo el problema de suministrar energía rentable para cumplir con los requisitos del período de demanda máxima del sistema.

Los sistemas de energía renovable se han usado con popularidad creciente para resolver al menos parcialmente el problema de la demanda máxima de la red eléctrica. Por ejemplo, un sistema de energía solar puede convertir la electricidad de CC generada a partir de los paneles solares en electricidad de CA y usarse para alimentar aparatos eléctricos. La energía de CC generada también se convierte en energía de CA mediante un inversor de modo que las compañías de red eléctrica puedan comprar la energía de CA producida.

Estos sistemas se están desarrollando típicamente para el hogar o negocio que permanece conectado a la red eléctrica principal, de modo que cualquier electricidad que genere su sistema por encima de lo que se usa se realimenta a la red. Cuando se requiere más electricidad de la que se está produciendo, su sistema la importa automáticamente de la red. Su factura de electricidad se calcula como la diferencia entre la cantidad de electricidad que se exporta desde su sistema de energía renovable y la cantidad que se importa desde la red - Vd., solo paga la electricidad que usa que está sobre y por encima de lo que produce su sistema de energía renovable.

Actualmente, existen reglamentaciones o tarifas de alimentación de energía renovable en más de 40 países, estados o provincias internacionalmente, todas las cuales implican el pago de una prima para la electricidad alimentada a la red desde una variedad de fuentes de energía renovable. Estas tarifas (FiT) se aplican típicamente en dos formas. Una primera forma es una FiT bruta - por la que toda la electricidad generada a partir de una fuente renovable se adquiere del generador a un precio generoso, comprando el generador cualquier electricidad que necesite usar de la red. La segunda forma de FiT es una FiT neta - por la que solo se adquiere electricidad no utilizada o excedente del generador.

Con el fin de recuperar algunos de los gastos dispuestos en conversión a un sistema de energía renovable alimentado por red, los usuarios buscan maneras de maximizar el beneficio de FiT. Actualmente, los consumidores maximizan su beneficio financiero mejorando la eficiencia energética de su hogar para exportar más electricidad a la red. Esto podría conseguirse reduciendo el consumo de energía en espera, cambiando a tarifas de carga controladas y minimizando el uso de aparatos que consumen mucha energía tales como acondicionadores de aire. El hecho de que los niveles de pago con FiT estén basados en el rendimiento pone el incentivo sobre los productores para maximizar la salida y eficiencia globales de su sistema.

Los problemas con los sistemas de alimentación de red solar doméstica actuales son que están creando problemas en la red de energía con respecto a la calidad de la energía y picos/anomalías de tensión que requieren equipo caro para rectificarla.

"Photovoltaic Systems Interconnected onto Secondary Network Distribution Systems Success Stories" de Coddington y col., publicado como Informe técnico del laboratorio de energía renovable nacional NREL/TP-550-45061, en las páginas 27 a 31 proporciona como un estudio de caso la instalación de paneles solares del Centro de Convención de Colorado en Denver, Colorado. El sistema de energía del inversor que suministra energía al sitio se controla monitorizando los flujos de energía dentro o fuera de la fuente de alimentación de la red usando un medidor o contador, estableciendo un límite de tasa de 50 kW para el flujo de energía, y reduciendo la salida procedente de los inversores si la energía cae por debajo de 50 kW.

Además, los sistemas domésticos de alimentación de red solar reducen la cantidad de energía que pueden vender los generadores y distribuidores, pero la cantidad real de energía producida por los generadores tiene que permanecer constante debido a la naturaleza fluctuante de la producción de energía solar a pequeña escala. Esto significa que las compañías de generación de energía y los distribuidores siguen teniendo los mismos o más altos costes de red, aunque su ingreso por vender y distribuir la energía se ha reducido. Por lo tanto, se han visto aumentos en las facturas eléctricas para artículos tales como cargos por servicios.

Claramente, sería ventajoso que pudiera idearse un sistema, método y aparato de compensación de carga de generación de energía renovable que ayudase a mejorar al menos algunos de los inconvenientes descritos anteriormente. En particular, sería beneficioso para un sistema de compensación de carga de generación de energía renovable mejorar estas deficiencias en la generación de energía renovable con el propósito de compensar la carga procedente de la red de suministro, o al menos proporcionar una alternativa útil.

Compendio de la invención

La invención proporciona un método para controlar una cadena de energía de inversor como se establece en la reivindicación 1, un inversor como se establece en la reivindicación 11 y un sistema de energía de inversor como se establece en la reivindicación 12. Ciertas características preferidas de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se comprenderá más completamente a partir de la descripción detallada dada a continuación y a partir de los dibujos adjuntos de la realización preferida de la presente invención, que, sin embargo, no debe considerarse que son limitantes de la invención, sino que son únicamente para explicación y comprensión.

La Figura 1 es un dibujo de una sola línea para un sistema de compensación de carga de energía;

La Figura 2 es un diagrama de bloques del sistema de compensación de carga de energía de la Figura 1;

La Figura 3 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica;

La Figura 4 es una vista esquemática del sistema de compensación de carga de energía de la Figura 3 con al menos un inversor conectado a cada fase;

La Figura 5 muestra un dibujo de una sola línea que muestra el sistema de la Figura 1 conectado con la tarifa acordada de alimentación;

La Figura 5A muestra el sistema de la Figura 5 que incluye además relés de control Completo y Cero;

La Figura 6 muestra un dibujo de una sola línea que muestra el sistema de la Figura 1 excluyendo la conexión de la tarifa acordada;

La Figura 7 ilustra el dispositivo de compensación de carga de la Figura 1 que muestra la conmutación de las bobinas del contactor del sistema de la Figura 3;

La Figura 8 muestra la detección de tensión y la entrada desde la fuente principal al dispositivo de compensación de carga de la Figura 3;

La Figura 9 muestra la detección de corriente y la entrada desde el suministro principal al dispositivo de compensación de carga de la Figura 3;

La Figura 10 muestra un diagrama de flujo de solamente el primer inversor del sistema que muestra la temporización para conexión y desconexión;

La Figura 11 muestra el diagrama de flujo para todos los inversores en el sistema de la Figura 1;

La Figura 12 ilustra el sistema de la Figura 1 instalado en una relación maestro-esclavo;

La Figura 13 muestra una realización de la presente invención en la que el dispositivo de compensación de carga de energía renovable se instala dentro de un inversor usado en la fuente de energía renovable;

La Figura 14 muestra un dibujo de una sola línea del dispositivo de compensación de carga de energía renovable, instalado dentro del inversor de la Figura 13;

La Figura 15 muestra la detección de corriente y la entrada de la detección de corriente en el inversor de la Figura 13;

La Figura 16 muestra la detección de tensión y la entrada de la detección de tensión en el inversor de la Figura 13;

La Figura 17 muestra un enfoque alternativo en el que el dispositivo de compensación de carga se instala como una adición o actualización de un inversor;

La Figura 18 muestra un diagrama de bloques de los componentes principales del dispositivo de compensación de carga de la Figura 1;

La Figura 19 muestra un diagrama de bloques de los componentes principales del dispositivo de compensación de carga de la Figura 13;

La Figura 20 muestra un diagrama de bloques de los componentes principales del dispositivo de compensación de carga de la Figura 17;

La Figura 21 muestra un esquema de un sistema en el que se utilizan micro-inversores para reemplazar a los inversores convencionales;

La Figura 22 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica;

La Figura 23 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica con control de energía electrónico; y

La Figura 24 muestra una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica que está configurado para la exportación de energía desde una de las cadenas solares;

La Figura 25 muestra una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica que está configurado para la exportación completa de energía desde el sistema de energía inversor;

La Figura 26 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica que incluye el control electrónico de salida de energía de los inversores y el aislamiento selectivo controlado de cadenas de energía del sistema de energía del inversor por contactores;

La Figura 27 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica que incluye el control electrónico de salida de energía de los inversores a través de un enlace de datos;

La Figura 28 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía monofásica en donde la salida de energía de los inversores a la fase única se controla digitalmente;

La Figura 29 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía bifásica en donde la salida de energía desde algunos de los inversores a una de las dos fases se controla digitalmente y la salida de energía desde algunos de los inversores a la otra de las dos fases se controla digitalmente; y

La Figura 30 es una vista esquemática de un sistema de compensación de carga de energía trifásica en donde la salida de energía de algunos de los inversores a una de las tres fases se controla digitalmente y la salida de energía de algunos de los inversores a una segunda de las tres fases se controla digitalmente y la salida de energía de los inversores restantes a una tercera de las tres fases se controla digitalmente.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

La siguiente descripción, dada únicamente a modo de ejemplo, se describe con el fin de proporcionar una comprensión más precisa del objeto de una realización o realizaciones preferidas.

A continuación se describen diversos sistemas que implementan compensación de carga. La presente invención, tal como se define en las reivindicaciones 1 y 11, pertenece específicamente a un dispositivo de compensación de carga instalado dentro de un inversor (90) durante la fabricación. En la medida en que los enfoques descritos sean incompatibles con los enfoques establecidos en las reivindicaciones, dichos enfoques se proporcionan para el contexto, pero no se considerarán parte de la materia objeto reivindicada.

Las realizaciones descritas se refieren en general a métodos, sistemas y aparatos para una compensación de carga de generación de energía y almacenamiento legible por ordenador configurado para controlar el rendimiento de tales métodos, sistemas y aparatos. El sistema de compensación de carga de energía se usa típicamente para Sistemas de Energía de Inversor, tales como instalaciones de red de alimentación fotovoltaica solar de energía renovable, con el fin de compensar la carga procedente de la red de suministro de red y las realizaciones descritas son particularmente adecuadas para tales propósitos. Sin embargo, las realizaciones no se limitan a dicho uso. Por ejemplo, el Sistema de Energía de Inversor en el sitio puede ser una agrupación de paneles fotovoltaicos e inversor(es) como se ha analizado, turbina(s) eólicas e inversor(es), turbina(es) hidroeléctrica e inversor(es), o cualquier otra fuente de energía y combinación de inversor.

El fotovoltaico (PV) es un método para generar energía eléctrica convirtiendo la radiación solar en electricidad de corriente continua usando semiconductores que exhiben el efecto fotovoltaico. La generación de energía fotovoltaica emplea paneles solares 26 compuestos de varias celdas solares que contienen un material fotovoltaico. Un Sistema de Energía Inversor en forma de un sistema fotovoltaico 8 comprende un número de cadenas solares 41,42, 43, 44 y 45. Cada cadena (o serie) solar comprende uno o más paneles 26 fotovoltaicos (PV) como fuente de energía renovable, un convertidor o inversor 25 de energía de CC/CA, interconexiones eléctricas y conmutadores y contactores 23, 24 asociados. La electricidad generada puede o bien almacenarse, o bien usarse directamente (planta aislada/independiente) o alimentarse a la red eléctrica 11, o combinarse con uno o muchos generadores de energía renovable de sitio para alimentarse a una red pequeña.

La energía renovable es la energía que procede de recursos que se reponen continuamente, tales como luz solar, viento, lluvia, mareas, olas y calor geotérmico. Por lo tanto, la presente invención no se limita a ninguna energía renovable particular. Por ejemplo, además de los sistemas solares, las turbinas eólicas también se han empleado para proporcionar energía limpia o renovable. La turbina eólica genera una energía de CA a partir de la energía cinética del viento a través de un sistema que comprende un rotador, una caja de engranajes y un generador. La energía de CA se rectifica a una energía de CC y se convierte adicionalmente en energía de CA con la misma frecuencia que la energía de CA procedente de la red eléctrica. Asimismo, hidroelectricidad es el término que se refiere a la electricidad generada por la energía hidráulica; la producción de energía eléctrica mediante el uso de la fuerza gravitacional del agua que cae o fluye.

La siguiente descripción se hará con referencia a la energía solar y al uso de paneles fotovoltaicos, sin embargo, la producción de energía renovable no se limita solo a dicho uso. Asimismo, el aislamiento al que se hace referencia en los siguientes párrafos se refiere tanto al aislamiento eléctrico como al aislamiento mecánico.

Por lo tanto, el aislamiento tanto para la red eléctrica como para el suministro de energía renovable puede incorporar aislamiento tanto mecánico como eléctrico para proteger tanto los suministros de energía principal como renovable y sus componentes asociados.

Las Figuras 1 y 2 muestran un diagrama esquemático y un diagrama de bloques de un sistema 10 de compensación de carga de energía renovable.

La Figura 1 muestra un dibujo de una sola línea de la fuente 11 de alimentación de red y la Figura 2 muestra un diagrama de bloques de los componentes principales en el sistema 10 de compensación de carga. La Figura 3 muestra un diagrama esquemático de una fuente 11 de alimentación de red trifásica. Con el fin de proporcionar la compensación para la carga o subcircuitos 16 en la fuente 11 de alimentación de red, la presente invención incorpora un conmutador controlable en forma de dispositivo 20 de compensación de carga y circuitos asociados. La referencia a un "dispositivo de compensación de carga" incluye la referencia al Controlador de Exportación de Consumo, Dispositivo de Compensación de Carga o Dispositivo de Control de Exportación, Retransmisor de Protección de Red y Retransmisor de Energía Inverso.

Una fuente 11 de alimentación de red proporciona electricidad de red en forma de fuente de alimentación eléctrica de corriente alterna (CA) de propósito general. En todo el mundo se encuentran muchos sistemas de alimentación de red diferentes para el funcionamiento de electrodomésticos y dispositivos eléctricos comerciales de iluminación. Las principales diferencias entre los sistemas se caracterizan principalmente por su tensión, frecuencia, enchufes y bases (tomas o salidas) y sistema de puesta a tierra (puesta a tierra).

La fuente de alimentación auxiliar al sitio comprende un Sistema de Energía Inversor en forma del sistema PV 8. El sistema PV 8 incluye cinco cadenas de energía inversoras, comprendiendo cada cadena de energía inversora un suministro 26 de energía renovable conectado a un inversor 25, en forma de cinco cadenas solares 41,42, 43, 44, 45.

La red eléctrica o la red 11 de suministro se alimenta a través de líneas 12 de transmisión a un sitio. El sitio puede ser una residencia o vivienda doméstica, fábrica o tienda.

Un contador de electricidad o contador 13 de energía es un dispositivo que mide la cantidad de energía eléctrica consumida por el sitio. Incorporar equipos generadores de energía renovable en el sitio, significa que un cliente puede generar más electricidad de la requerida para su propio uso, el excedente puede exportarse de vuelta a la red eléctrica principal 11. Los clientes que generan de vuelta a la "red" normalmente deben tener equipos especiales y dispositivos de seguridad para proteger los componentes de la red (así como a la propiedad del cliente) en caso de fallos (cortocircuitos eléctricos) o mantenimiento de la red (es decir potencial de tensión en una línea descendente que va a una instalación de clientes que exportan).

La medición 13 de exportación de energía proporciona medición que es capaz de medir por separado la energía importada y exportada ya sea usada o requerida.

Normalmente, estos contadores 13 son un contador bidireccional de importación/exportación que puede medir, tanto la cantidad de electricidad que se usa en el sitio, como la cantidad de electricidad que se realimenta a la red 11 desde el sistema 8 de energía solar. Un conmutador principal 14 aísla la red eléctrica principal de los subcircuitos 16 del sitio. Asimismo, el conmutador principal 15 de energía renovable aísla el sistema fotovoltaico 8 de la fuente 11 de alimentación de la red y de los subcircuitos 16 del sitio.

El dispositivo 20 de compensación de carga de energía renovable está diseñado para medir y monitorizar continuamente tanto en la dirección hacia delante como en la inversa y el valor del flujo de energía en la fuente 11 de alimentación de red hacia y desde el sitio. El valor y la dirección del flujo de energía se miden mediante un transformador 17 de corriente y/o un transformador 17 de tensión. Alternativamente, el flujo de energía puede medirse directamente mediante una conexión de referencia fija a las líneas de energía desde el conmutador principal 14 hasta los subcircuitos 16 del sitio. El transformador 17 de corriente y/o de tensión puede ser de manera similar un transductor(es) de corriente y/o de tensión.

Cuando la energía está en la dirección hacia delante, la energía fluye desde la fuente 11 de la red al sitio y es consumida por los subcircuitos 16 del sitio (consumo). Cuando la energía es en dirección hacia delante, el dispositivo 20 de compensación de carga conectará primero la cadena solar 41 con el inversor 25 y la agrupación solar 26 para alimentar los subcircuitos 16.

Si se genera potencia o consumo hacia delante adicional por los subcircuitos 16, por ejemplo cuando aumenta la carga desde los subcircuitos 16 debido al uso aumentado de energía, el dispositivo 20 de compensación de carga energizará cadenas 42, 43, 44, 45 solares adicionales para compensar el aumento de carga y el uso de energía adicional procedente de la fuente 11 de alimentación de red eléctrica. Asimismo, cuando disminuye la energía o carga hacia delante, por ejemplo, cuando disminuye la carga procedente de los subcircuitos debido a un uso de potencia disminuido, el dispositivo 20 de compensación de carga aislará las cadenas solares adicionales 42, 43, 44, 45 para evitar el exceso de generación procedente del Sistema 8 de Energía Inversor. Si no se detecta carga por el dispositivo 20 de compensación de carga, y el sistema está configurado para exportación de energía cero, la primera cadena solar 41 también se aislará. La configuración del dispositivo de compensación de carga para exportación de cero energía incluye establecer un límite inferior de consumo de energía en o ligeramente por encima de 0 kW. Esto significa que el dispositivo 20 de compensación de carga controlará el sistema fotovoltaico 8 para no exportar ninguna energía neta a la fuente de alimentación de red. El límite inferior de consumo de energía puede establecerse ligeramente por encima de 0 kW, por ejemplo, 0,1 kW, para tener en cuenta un margen de error en la medición del flujo de energía, para de esta manera permaneciendo en el lado de precaución, no exportar ninguna energía a la fuente 11 de alimentación de red eléctrica.

Como ejemplo de lo anterior, el límite inferior de consumo de energía se establece en 0,1 kW, la carga por los subcircuitos es una constante de 11 kW (hipotética) y los inversores 25 se tasan en 5 kW. Cuando está oscuro (por la noche) habrá poca o ninguna generación de energía del sistema PV 8, así todos los inversores 25 se conectarán (contactores cerrados). A medida que el sol asciende, aumentará la salida de energía del sistema fotovoltaico 8. Justo antes de que la salida de energía del sistema PV coincida con la carga de 11 kW (cuando se alcanza el límite inferior de consumo de 0,1 kW), el dispositivo 20 de compensación de carga aislará uno de los inversores 25 (contactor K5 abierto) para aislar la cadena solar 45 y, por lo tanto, reducirá la generación de energía del sistema PV 8. Si la energía procedente del sistema PV 8 necesita ser reducida nuevamente, entonces se aislará la siguiente cadena solar. Si todos los inversores están produciendo 4 kW, por ejemplo cuando está soleado a mediodía, entonces solo dos cadenas solares (41, 42) estarían conectadas (8 kW procedentes del PV 8 consumidos por la carga de 11 KW del sitio) y las tres cadenas solares restantes (43, 44, 45) aisladas. A medida que el sol desciende y los inversores 25 producen cada vez menos, las cadenas solares 43, 44, 45 se vuelven a poner secuencialmente en línea sin superar el límite inferior de consumo de energía de 0,1 kW.

Como se muestra en la Figura 5, cuando se configura para exportar energía a la fuente 11 de alimentación de red, una primera cadena solar 41 no incluye el contactor K1. Si se genera más energía o consumo hacia delante por los subcircuitos 16, el dispositivo 20 de compensación de carga energizará más cadenas solares 42, 43, 44, 45 para compensar el uso de carga procedente de la fuente 11 de alimentación de red. De manera similar, cuando disminuye la energía o carga hacia delante, el dispositivo 20 de compensación de carga aislará las cadenas solares adicionales 42, 43, 44, 45 para impedir el exceso de generación de la fuente 26 de energía renovable. Si no se detecta carga por el dispositivo 20 de compensación de carga, la primera cadena solar 41 también se aislará.

Para aislar y energizar las cadenas solares 41, 42, 43, 44, 45, el sistema 10 de compensación de carga de energía renovable de la Figura 1 usa contactores 24 (K1 a K5) para energizar o aislar selectivamente cada cadena solar. Un contactor 24 es un conmutador controlado eléctricamente usado para conmutar un circuito de energía. El contactor 24 es controlado por un medio o circuito 22 de energización, con circuitos 22 separados usados para energizar cada uno de los contactores 24 de K1 a K5. La placa 40 de servicios de generador (energía renovable) también incorpora conmutadores 23 de aislamiento de cadena que se abren si se produce una condición de error o un dispositivo de protección se energiza debido a un evento de sobretensión o bajada de tensión, corriente o frecuencia. El conmutador 23 aislará y protegerá cada cadena solar 41,42, 43, 44, 45 para proteger los inversores 25 y la agrupación solar 26. Estos conmutadores 23 de aislamiento de cadena son disyuntores, también denominados como aisladores de CA para el inversor, que sólo se activarán en una carga/fallo de exceso de corriente.

La Figura 3 muestra un dibujo esquemático detallado del sistema 10 de compensación de carga para una fuente 11 de alimentación de red trifásica. Con cualquier sistema multifásico, los componentes son normalmente los mismos para cada fase y similares a los de un sistema monofásico.

En la Figura 3, el dispositivo 20 de compensación de carga muestra la detección de la carga usando la detección 30 de corriente en las tres fases. El punto 30.1 de monitorización para la detección 30 de corriente se encuentra en el lado de carga, del conmutador principal 14. Los transformadores de corriente (CT) 31, 32, 33 se utilizan para medir corrientes eléctricas en cada una de las fases. Las mediciones de referencia de tensión se realizan en el punto 30.1 de monitorización mediante líneas 31.1,32.1 y 33.1 de referencia de monitorización de tensión.

Como se ha analizado anteriormente, la detección de la carga en la alimentación 11 de la red puede realizarse en el punto 30.1 de monitorización, bien mediante transformadores de corriente (o transformadores (VT) de tensión (también conocidos como transformadores (PT) de potencial, que se conocen como transformadores de instrumento. Cuando la corriente en un circuito es demasiado alta para aplicarse directamente a instrumentos de medición, un transformador de corriente produce una corriente reducida exactamente proporcional a la corriente en el circuito, que puede conectarse convenientemente a instrumentos de medición y registro. Un transformador de corriente aísla igualmente los instrumentos de medición de lo que puede ser una tensión muy elevada en el circuito monitorizado.

La Figura 3 muestra también un número de disyuntores 19, 21, 23 usados para proteger los circuitos respectivos. Los disyuntores 19, 21, 23 son típicamente un conmutador eléctrico operado automáticamente diseñado para proteger un circuito eléctrico del daño causado por sobrecarga o cortocircuito. El disyuntor 19 proporciona una entrada 18 de energía que ha de ser alimentada al dispositivo 20 de compensación de carga para proporcionar energía de CA cuando se conecta la fuente 26 de energía renovable. Se utilizan dispositivos 27, 28 y 29 de protección adicionales para aislar y proteger los componentes respectivos del sistema 10. Los dispositivos 27, 28 y 29 de protección son interruptores de aislamiento.

La Figura 4 muestra el sistema trifásico de la Figura 3 con inversores 25 en cada fase. Esto proporciona la ventaja añadida de poder compensar la carga en una única fase sin afectar a las otras dos fases. Por lo tanto, se puede implementar una cualquiera o más de las fases de un sistema de múltiples fases para compensar la carga en esa fase.

Las Figuras 5 a 9 muestran el funcionamiento de partes respectivas del sistema 10 de compensación de carga de energía renovable.

La Figura 5 ilustra la conexión de cada cadena solar 41,42, 43, 44, 45 de la fuente de energía renovable 26 con la cadena 41 conectada para la exportación de energía a la alimentación 11 red eléctrica en línea con la alimentación acordada en tarifa para el sistema 10.

La Figura 5A muestra el sistema 10 que incluye un contactor 82 de Exportación Cero y un contactor 84 de Exportación Completa. Los contactores 82, 84 son controlados por el dispositivo 20 de exportación de carga.

El contactor 82 de Exportación Cero será abierto por el dispositivo 20 cuando se detecte una condición de fallo, incluyendo cuando se detecta exportación en el punto 30.1 de medición.

El contactor 84 de Exportación Completa es un dispositivo de protección para la cadena solar 41 de exportación. El contactor 84 de Exportación Completa será abierto por el dispositivo 20 cuando se detecte una condición de fallo, excepto por exportación de energía. El contactor 84 de Exportación Completa no se dispara cuando se detecta exportación en 30.1, ya que el dispositivo 20 todavía permite exportar una alimentación acordada por la cadena solar 41. La primera cadena solar 41 está conectada al conmutador 15 de red de alimentación de generador en una conexión de modo que el aislamiento de las cadenas solares adicionales (42 a 45) por el contactor 82 no aísla la primera cadena solar 41 del conmutador 15 de alimentación del generador de alimentación de red.

La Figura 6 muestra un esquema similar a la Figura 5, sin embargo, todos los inversores 25 están conectados a través de la energización de los contactores 24, y por lo tanto no hay exportación de energía renovable a la fuente 11 de alimentación de red si el límite de consumo inferior del sistema 10 de compensación de carga está establecido en 0 kW o más.

La Figura 7 muestra la conmutación de las bobinas 22 para controlar los contactores 24 (K1 a K5). Por ejemplo, cuando el consumo es generado por los subcircuitos 16 según lo detectado por la detección 30, 34 de tensión o corriente, el dispositivo 20 de compensación de carga energizará las cadenas solares 41,42, 43, 44, 45 para compensar el uso de carga procedente de la fuente 11 de alimentación de red.

La Figura 8 (detección 34 de tensión) y la Figura 9 (detección 30 de corriente) muestran las dos formas de detección de la carga del sitio en la fuente 11 de alimentación de red. En la Figura 8 la tensión 35, 36, 37 en cada fase de un sistema trifásico se detecta y se devuelve al dispositivo 20 de compensación de carga. La detección 34 de tensión puede conectarse al, o aislarse del, sistema 10 mediante el disyuntor 38. La Figura 9 muestra la detección 30 de corriente usando los CT 31,32, 33 en cada fase de un sistema trifásico.

Las Figuras 10 y 11 muestran diagramas de flujo del proceso de control y temporización para el sistema 10 de compensación de carga de energía. La Figura 9 muestra solo la energización y desenergización del contactor K1. Las Figuras 9 y 10 muestran el proceso de control en donde el dispositivo 20 de compensación de carga está programado para exportación 0 y consumo limitado. Es decir, el dispositivo 20 de compensación de carga está programado con un límite de consumo inferior de 0 kW y un límite de consumo superior de X kW.

El proceso comienza en la etapa 50 en la que se están consumiendo 0 kW de energía medida en el punto 30.1 de medición. Si se consumen 0 kW de energía durante más de 10 segundos, el contacto o K1 permanece desenergizado. En la etapa 52, si el consumo es mayor de X kW durante un periodo de tiempo preestablecido de 90 segundos, entonces el contactor K1 se energiza en la etapa 53 para mantener el consumo dentro del límite superior de la tasa de consumo de X kW. En la etapa 55 si el consumo disminuye a 0 kW o más, lo que significa exportación, durante más de 10 segundos, entonces K1 se desenergiza en la etapa 56 y permanece desenergizado si no se detecta consumo en la etapa 58. En la etapa 54, K1 permanece energizado cuando el consumo es mayor de X kW durante un periodo preestablecido mayor de 90 segundos. En la etapa 56, K1 permanece desenergizado, sin embargo si la carga resulta mayor de X kW durante el periodo de tiempo preestablecido entonces K1 se energiza en la etapa 53.

La Figura 11 muestra el diagrama de flujo para la energización y desenergización de todas las cadenas 41,42, 43, 44, 45. Las etapas 50 a 58 son las mismas que en la Figura 10 y cada cadena representada por las etapas 60, 61, 62 y 63 se replica con la excepción de que si la energía continúa por encima de X kW entonces cada contactor K1 a K5 se energiza respectivamente. Asimismo, cuando la energía disminuye por debajo de X kW, los contactores K5 a K1 se desenergizan. Alternativamente y una ventaja del presente sistema que comprende un microprocesador programable en el dispositivo 20 de compensación de carga, permite que se cambie el orden de energización y se puede programar cualquier orden en el dispositivo 20 de compensación de carga.

Un diseñador del sistema elige X teniendo en cuenta varios factores, incluyendo el tamaño de diseño kW de cada cadena solar 41 a 45. Simplemente como ejemplo, si las cadenas solares incluyeron una agrupación solar 26 y un inversor 25 capaces de producir 10 kW (suponiendo una eficiencia del 100%), entonces X puede seleccionarse para que sea 10,5 kW. Esto es para evitar que una cadena solar se lleve en línea solo para ser aislada de nuevo (también conocida como ciclo de encendido-apagado) porque llevar la cadena solar en línea provoca que el sistema exporte energía (por encima del límite de exportación inferior de 0 kW para el sistema). Cuando el consumo es mayor que la tasa establecida de 10,5 kW durante 90 segundos, K1 se energiza, lo que lleva 10 kW desde la cadena PV 41 en línea. Una cadena PV está "en línea" cuando su contactor asociado 24 está cerrado de manera que se suministra energía desde su inversor. El consumo (suponiendo que la carga del sitio de los subcircuitos 16 permanece constante) caerá entonces por debajo del límite superior de consumo de 10,5 kW a 0,5 kW (10,5 kW - 10 kW = 0,5 kW)). K1 permanece activado a menos que el consumo cambie a exportación (exportando en dirección inversa del flujo de energía por debajo del límite inferior de consumo de 0 kW) o el consumo aumenta por encima de 10,5 kW de nuevo. El consumo puede cambiar a exportación, porque la carga procedente de los circuitos 16 de consumo cae, o la fuente de alimentación de energía de la cadena PV 41 aumenta, o una combinación de estos dos factores. De manera similar, el consumo puede aumentar por encima de 10,5 kW de nuevo si aumenta la carga procedente de los circuitos 16 de consumidor o disminuye la fuente de alimentación de energía renovable procedente de la cadena PV 41, o una combinación de estos dos factores. Si el consumo se eleva por encima de 10,5 kW de nuevo durante más de 90 segundos, se energiza K2 para poner también la cadena 42 PV en línea.

El ejemplo de cadena solar de 10 kW dado anteriormente supone una eficiencia del 100 % de la cadena solar. En un ejemplo alimentado con energía solar en el mundo real del sistema 10, el valor X puede elegirse para que esté en la región del 87 % de la tasa de diseño de la cadena solar. Esto es porque las cadenas solares nunca son 100% eficientes y rara vez superan el 87% de su tasa. El 87 % de la salida de energía nominal de la cadena solar como valor para X permite que el valor X sea más que la salida de energía del mundo real de la cadena solar la mayor parte del tiempo, si no todo el tiempo. Para una cadena solar que tiene un inversor de 10 kW nominal, el valor X puede elegirse, por lo tanto, como 8,7 kW, ya que la cadena solar rara vez producirá más de 8,7 kW. Se puede aplicar una metodología de diseño similar para otras cadenas de generación de energía renovable tales como turbinas eólicas. En otros ejemplos del sistema 10 donde la generación de energía de cada cadena permanece constante razonable (energía hidráulica, por ejemplo), el valor X se puede establecer marginalmente por encima de la energía constante conocida de la cadena de generación de energía.

Lo anterior es un ejemplo de configuración del dispositivo 20 de compensación de carga como un dispositivo de consumo limitado o dispositivo de exportación 0 donde el límite superior se establece como 10,5 kW y el límite inferior para exportación 0 se establece como 0 kW. El dispositivo 20 de compensación de carga controla así el sistema PV 8 de modo que el consumo se mantenga en un intervalo establecido entre un límite de consumo superior y un límite de consumo inferior cuando sea posible.

Para configurar el dispositivo 20 de compensación de carga como un dispositivo de exportación limitada, por ejemplo, se establece un límite de exportación superior como exportación de X kW (flujo de energía en dirección inversa). Así, se pueden exportar hasta X kW desde el sistema PV a la alimentación 11 de la red. Si la exportación supera X kW durante una cantidad de tiempo establecida, el dispositivo 20 de compensación de carga tendrá una de las cadenas PV fuera de línea (aislará la cadena PV abriendo el contactor asociado 24) para llevar la tasa de exportación por debajo del límite de exportación establecido.

Se apreciará que el ejemplo anterior se basa en el aislamiento de las cadenas PV mediante los conmutadores K1 - K5 para aumentar o disminuir la salida de energía desde el sistema PV 8 según se controla por el dispositivo 20 de compensación de carga. La salida del sistema PV 8 puede ser igualmente aumentada/escalonada hacia arriba o disminuida controlando electrónicamente la salida de potencia en cada uno de los inversores 25 por control binario o digital.

Los inversores 25 pueden ser controlados para que la potencia en los inversores 25 respectivos aumente y disminuya en paralelo. Alternativamente, la salida de potencia procedente de solo uno de los inversores 25 puede ser aumentada o disminuida, seguida de aumentar o disminuir la salida de potencia procedente de los otros inversores uno tras otro, para hacer corresponder la salida de potencia requerida procedente del sistema PV 8 para el perfil de carga requerido (para mantener el consumo/exportación dentro de los límites de consumo/exportación).

El control electrónico de los inversores 25 permite que los inversores 25 permanezcan conectados a los circuitos 16 del sitio (sin aislamiento) pero que tengan una salida de potencia variable por el controlador 20 entre el 0 % y el 100 % de salida de potencia. En lugar de aislar selectivamente las cadenas solares para gestionar la salida de potencia desde el sistema PV 8, la salida de potencia procedente de los inversores 25 se controla entre una salida de potencia del 0 % y una salida de potencia del 100 %. El control de la salida de potencia de los inversores se denomina control electrónico. El control electrónico de los inversores 25 proporciona un tiempo de aumento y reducción de potencia más rápido en comparación con el aislamiento escalonado de las cadenas solares. La potencia del sistema PV 8 también puede controlarse en incrementos/pasos más pequeños mediante el control electrónico de la salida del inversor 25 en comparación con el aislamiento de los inversores 25. El control electrónico de los inversores 25, 90 puede proporcionar un control casi infinito para estrangular la salida de potencia (arriba o abajo) procedente del sistema PV 8.

Un ejemplo en el que un único inversor 90 se controla para subir o bajar durante la compensación de carga se describe con referencia a las Figuras 13 y 14.

La Figura 12 ilustra un sistema con el sistema de compensación de carga de energía usado como una instalación maestra y esclava. El maestro/esclavo es un modelo de comunicación en el que un dispositivo o proceso, el maestro 70 tiene control unidireccional sobre uno o más de otros dispositivos, esclavos 73, 74, 75. El dispositivo 70 de compensación de carga maestro tiene control sobre cada esclavo 73, 74 y 75. En cada vivienda 46 un dispositivo 73, 74, 75 de compensación de carga esclavo está controlado por contactores respectivos 72 (S1 a S3) que son energizados y desenergizados por el dispositivo 70 de compensación de carga maestro. Cada vivienda tiene una fuente 26 de energía renovable (agrupación PV), un inversor 25, subcircuitos 16 y un conmutador 23 de aislamiento esclavo. El dispositivo 70 de compensación de carga maestro está controlado por una mini-red de instalaciones de energía renovable conectadas a la red, así como por otras cargas 16. Al igual que el dispositivo 20 de compensación de carga, el dispositivo 70 de compensación de carga maestro ha sido diseñado para medir y monitorizar continuamente la dirección de flujo de potencia tanto hacia delante como en sentido inverso en la alimentación de la red 11.

Por ejemplo, si se conecta la exportación de energía renovable, cuando la energía está en la dirección hacia adelante (consumo), el dispositivo 70 de compensación de carga maestro conectará el primer esclavo 73 con el inversor 25 y la agrupación solar 26 diseñada y dimensionada para la alimentación acordada en tarifa para exportar energía renovable alimentada a la red. Si se genera más potencia directa o consumo por los subcircuitos 16, el dispositivo 70 de compensación de carga maestro energizará esclavos 74, 75 adicionales para compensar el uso de carga desde la alimentación 11 de energía de la red. De manera similar, cuando disminuye la potencia o carga hacia delante, el dispositivo 70 de compensación de carga maestro aislará los esclavos 74, 75 adicionales para evitar el exceso de generación desde la fuente 26 de energía renovable. Si no se detecta carga por el dispositivo 70 de compensación de carga maestro, el primer esclavo 73 también estará aislado. Un experto en la técnica debe identificar que se puede implementar cualquier número de esclavos y también se puede cambiar el orden en el que cada esclavo se energiza, y que la presente descripción solo ilustra tres esclavos a modo de ejemplo solamente.

La salida de potencia de los inversores 25 de las unidades esclavas puede controlarse de manera similar electrónicamente mediante control binario/digital para aumentar o disminuir la potencia según lo requieran los controladores maestros o esclavos 70, 73, 74, 75.

Un uso ejemplar de la configuración esclava maestra es en un parque de caravanas con caravanas 46 de alquiler y sitios permanentes con instalaciones 16 medidas privadamente y otros servicios 16 (otras cargas) tales como inodoros, etc. Como se ilustra en la Figura 12, el dispositivo 70 de compensación de carga maestro puede monitorizar y controlar los sitios de alquiler como esclavos.

Otra adición opcional al presente sistema es el uso de una red de datos (no mostrada) para monitorizar y controlar la transmisión de datos alrededor del sistema 10. A modo de ejemplo y como se ilustra en la Figura 12, el controlador maestro 70 que controla cada dispositivo 73, 74, 75 de compensación de carga esclavo en las instalaciones unitarias respectivas 46. Una red de datos es un proceso de comunicaciones electrónicas que permite la transmisión y recepción ordenada de datos; en este presente sistema esto incluye la carga detectada en la alimentación 11 de energía de la red y señales de control a las instalaciones respectivas 46. La red de datos podría ser o bien una red privada de datos o bien una red pública de datos diseñada para transferir datos entre diversas instalaciones 46.

El presente sistema se ha ilustrado como una nueva instalación en la que los dispositivos de compensación de carga 20 y 70 se instalan en varias nuevas instalaciones con componentes asociados. La presente invención se refiere a una instalación en la que el dispositivo de compensación de carga se instala dentro de un inversor (90) durante la fabricación (Figura 13). Una alternativa en la que un dispositivo modulador está instalado fuera del inversor (Figura 17) también se describe a continuación pero este enfoque no está cubierto por la invención reivindicada.

En la Figura 13 se muestra un inversor 90 que comprende el dispositivo 20 de compensación de carga que puede medir y monitorizar la carga en la alimentación 11 de energía de la de red mediante la detección de tensión y corriente 30, 34 y ajustar la salida de potencia en el inversor 90. Todos los componentes se instalan en el inversor 90 durante la fabricación. La presente realización se ha diseñado de manera que el inversor convencional 25 puede ser sustituido por el inversor 90 según otra realización de la presente invención.

Las Figuras 14 a 16 muestran también diagramas de una sola línea de la presente realización en la que está instalado el inversor 90, así como muestran la detección de tensión (figura 16) y de corriente (figura 15) y entradas al inversor 90 desde los circuitos de detección de tensión y corriente.

La Figura 17 muestra una disposición adicional (no cubierta por la invención reivindicada) en la que el sistema 100 de compensación de carga está instalado como un dispositivo modulador 101 fuera del inversor 25. En esta disposición, el dispositivo 101 es un dispositivo separado con las mismas capacidades que el dispositivo 20 de compensación de carga anterior, pero alimentado por separado desde el inversor 25. En esta disposición, el dispositivo 101 se usa fácilmente como un reajuste de una instalación de energía renovable existente. Los proyectos de reajuste típicamente reemplazan o añaden equipos a las instalaciones existentes para poder medir y monitorizar continuamente tanto la dirección hacia delante como la inversa del flujo de potencia en la alimentación 11 de energía de la red. El dispositivo modulador 101 proporciona una salida variable a la alimentación 11 de energía de la red y a las cargas 16 y puede medir y monitorizar la carga en la alimentación 11 de energía de la red mediante la detección 30, 34 de tensión y corriente y ajustar la salida de energía y/o la salida de energía reactiva en el modulador 101 en línea con la carga detectada.

Las Figuras 18 a 20 muestran diagramas de bloques de los respectivos dispositivos 20, 90, 100 de compensación de carga. En la Figura 18 se muestra el dispositivo 20 de compensación de carga que incluye un microprocesador 111, un dispositivo 110 de visualización, terminales 112 de entrada de detección de tensión y corriente con entradas desde la detección 30, 34 de tensión y corriente. En el dispositivo 20 de compensación de carga están previstos también relés 22 de control y terminales 115 de salida que conectan las salidas 113 de señal de control.

La Figura 19 ilustra un diagrama de bloques del inversor 90 que incluye un microprocesador 111, un dispositivo 110 de visualización, terminales 112 de entrada de detección de tensión y corriente con entradas procedentes de la detección 30, 34 de tensión y corriente. Las entradas procedentes de la fuente 76 de energía renovable (agrupaciones PV) son alimentadas a los terminales 116 de entrada y luego tanto al microprocesador 111 como a la placa 114 de control electrónico/regulador del inversor 90. Las salidas 113 y los relés de control que incluyen los terminales de salida también se prevén en 115.

La Figura 20 ilustra el modulador 101 que incluye la entrada del inversor 25 y la fuente de energía renovable y todos los componentes restantes del dispositivo 20 de compensación de carga que incluye un microprocesador 111, un dispositivo 110 de visualización, terminales 112 de entrada de detección de tensión y corriente con entradas desde la detección 30, 34 de tensión y corriente. La placa 114 de control electrónico/regulador del dispositivo 20 de compensación de carga y las salidas 113 y los relés de control que incluyen terminales de salida también se prevén en 115.

Las Figuras 1 y 6 no incluyen la exportación de energía a la alimentación 11 de energía de la red. El contactor K1 puede programarse de manera que se proporcione una alimentación en tarifa y exportación.

Los inversores 25 como se ilustra en la Figura 3 muestran un inversor polifásico 25. Alternativamente, el sistema también puede implementarse usando inversores monofásicos 25 en cada fase. Esto proporciona la ventaja añadida de poder compensar la carga en una única fase sin afectar a las otras dos fases. Por lo tanto, se puede implementar una cualquiera o más de las fases de un sistema de múltiples fases para compensar la carga en esa fase.

Alternativamente, el inversor 25 puede incluir un micro-inversor 120 como se muestra en la Figura 21 para cada panel de una agrupación solar 26. Un micro-inversor 120 convierte la electricidad de corriente continua (CC) de uno o dos paneles solares 26 de una agrupación solar en corriente alterna (CA).

La salida procedente de varios micro-inversores 120 se combina y a menudo se alimenta a la red eléctrica. Los micro-inversores 120 contrastan con los dispositivos inversores de cadena o centrales convencionales, que están conectados a múltiples paneles solares.

Los micro-inversores 120 tienen varias ventajas sobre los inversores centrales convencionales. La principal ventaja es que pequeñas cantidades de sombreado, residuos o líneas de nieve en cualquier panel solar, o incluso un fallo completo del panel, no reduce desproporcionadamente la salida de toda la agrupación. Cada micro-inversor recolecta la potencia óptima realizando un seguimiento del punto de potencia máxima para su panel conectado.

A modo de ejemplo solamente, un sistema de micro-inversor 120 puede implementarse como se muestra en la Figura 21 donde cada micro-inversor 120 se trata como esclavo y se controla por un dispositivo 125 de compensación de carga maestro. Asimismo, cada micro-inversor 120 puede tener su propio dispositivo 20 de compensación de carga para cada módulo fotovoltaico 26. Esto sería similar a la realización descrita con referencia a las Figuras 13 a 16 en las que un micro-inversor 120 reemplazaría al inversor 90.

La Figura 22 muestra otra realización del sistema 10 de compensación de carga de energía que incluye el dispositivo 20 de compensación de carga. El dispositivo 20 de compensación de carga de la Figura 22 incluye conmutadores SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 y SW6 para conmutar los contactores K1, K2, K3, K4, K5 y K6, respectivamente. Los conmutadores SW1 a SW6 también pueden usarse para el control digital de la salida de potencia de los inversores 25 como se muestra en la Figura 23.

La Figura 23 muestra una realización del sistema 10 de compensación donde los primeros cuatro conmutadores SW1, SW2, SW3 y SW4 pueden usarse para control digital de 4 bits para variar la salida de potencia de los inversores 25. Cada conmutador SW1, SW2, SW3 y SW4 está conectado a una entrada de control digital respectiva de los inversores 25. Cada conmutador puede estar encendido o apagado, dando 16 incrementos (42) de salida de potencia controlada entre el 0% y el 100%. Por ejemplo, los inversores 25 pueden estrangularse a una salida de potencia del 0 % cuando todos los conmutadores SW1 a SW4 están abiertos (binario 0000 de 4 bits). De manera similar, los inversores pueden tener salida de potencia completa cuando todos los conmutadores SW1 a SW4 están cerrados (binario 1111 de 4 bits). La tabla siguiente muestra un ejemplo de las 16 posiciones de estrangulación del inversor para las diferentes combinaciones de activado/desactivado de los conmutadores SW1 a SW4.

1 Los inversores 25 se controlan en paralelo, lo que significa que cuando un inversor se estrangula todos los inversores se estrangulan ya que todos están enlazados entre sí a los conmutadores SW1 a SW4.

El dispositivo 20 de compensación de carga de las Figuras 22 y 13 también incluye un puerto 80 de comunicaciones en serie. El puerto 80 en serie puede conectarse a través de un enlace de comunicaciones a cada uno de los inversores 25 para controlar electrónicamente la salida de potencia variable procedente de los inversores 25. La Figura 27 muestra el puerto 80 de comunicaciones conectado a los inversores 25 a través de un cable 86 de datos. Los inversores pueden, por ejemplo, ser controlados usando la norma RS485.

El puerto 80 en serie proporciona un control preciso de la salida de potencia del sistema fotovoltaico 8. El dispositivo 20 de compensación de carga puede configurarse para que la salida de potencia procedente de un inversor 25 sea controlada por separado de la salida de potencia de cualquiera de los otros inversores 25 a través del puerto en serie. Por ejemplo, la salida de potencia procedente de un inversor 25 puede ser del 100 %, la salida de potencia de otro inversor aumenta y disminuye entre el 0 % y el 100 % para seguir el perfil de carga de la carga (manteniendo el flujo de potencia en el punto 30.1 de medición en o cerca del límite de consumo inferior) y la salida de potencia del resto de los inversores se establece en el 0 %. Alternativamente, el dispositivo 20 de compensación de carga puede configurarse para que el tanto por ciento (%) de la salida de potencia de todos los inversores 25 uno sea controlado simultáneamente para que sea el mismo. Por ejemplo, la salida de potencia de todos los inversores 25 puede aumentar y disminuir entre el 0 % y el 100 % simultáneamente (todos los inversores tienen el mismo % de salida en cualquier momento dado) para que la salida de potencia del sistema PV 8 siga el perfil de carga de la carga.

El dispositivo 20 de compensación de carga de la Figura 23 muestra la detección de la carga usando la detección 30 de corriente en las tres fases en el punto 30.1 de monitorización. Los inversores 25 pueden controlarse electrónicamente a través del puerto 80 en serie para variar la salida de potencia en cada fase suministrada por el inversor 25. Si el dispositivo 20 de compensación de carga mide las fases que deben estar desequilibradas en el punto 30.1 de monitorización, uno o más de los inversores 25 pueden ser controlados por el dispositivo 20 para equilibrar la carga trifásica a la alimentación 11 de la red. En particular, cada una de las fases de la fuente de alimentación de un inversor 25 se controla individualmente a través del puerto 80 en serie para equilibrar la carga trifásica. El dispositivo 20 es así operable para controlar los inversores 25 para equilibrar la carga trifásica en el sitio. Cada fase sigue independientemente la carga, los inversores 25 se controlan de modo que la fase con mayor carga recibe más soporte de generación de energía de los inversores 25, dando como resultado un equilibrio de fases medido en el punto 30.1 de monitorización.

El dispositivo de las Figuras 22 y 23 incluye una función de Control Maestro. La Función de Control Maestro incluye dos relés de control maestro MC1 y MC2 controlados por el microprocesador 111 del dispositivo 20. El relé de control maestro MC1 es operable para controlar el contactor KM1 de exportación cero (Figura 22) o K1 (Figura 23), que corresponde al contactor 82 de Exportación Cero de la Figura 5A. Cuando el contactor KM1/K1 es abierto por el MC1, toda la generación desde el sistema 8 de energía solar está aislada. El microprocesador 111 está programado de manera que el contactor KM1/K1 de exportación cero será abierto por el relé MC1 del dispositivo 20 cuando se detecte una condición de fallo, incluyendo cuando se detecte la exportación en el punto 30.1 de medición.

La Figura 24 muestra un ejemplo del sistema 10 configurado para la exportación de energía desde la primera cadena solar 41. El microprocesador 111 está programado de manera que el relé MC1 de control maestro del dispositivo 20 está configurado para disparar (abrir) el contactor KM1 (Figura 24) en caso de cualquiera de los eventos de protección, incluyendo exportación. El microprocesador 111 está programado también de manera que el relé MC2 de control maestro del dispositivo 20 está configurado para disparar (abrir) el contactor KM2 (Figura 24) tras cualquiera de los eventos de protección, distinto de la exportación. Debido a que el sistema 10 está configurado para exportar energía desde la cadena solar 41, el dispositivo no disparará el contactor KM2 si se detecta exportación (flujo inverso de energía) en el punto 30.1 de monitorización. La primera cadena solar 41 está conectada a la alimentación 11 de la red en una conexión de modo que el aislamiento de las otras cadenas solares (42 a 45) por el contactor KM1 no aísla la primera cadena solar 41 de la alimentación 11 de la red.

La Figura 25 muestra un ejemplo del sistema 10 configurado para la exportación completa de energía desde todo el sistema PV 8. Se apreciará que todas las cadenas solares (incluidos los inversores 25) del sistema PV 8 de la Figura 25 están conectadas a la red eléctrica a través del contactor KM1. El relé MC2 de control maestro del dispositivo 20 está configurado para disparar (abrir) el contactor KM1 tras cualquiera de los eventos de protección, distintos de la protección de exportación. Debido a que el sistema 10 está configurado para exportar energía desde todas las cadenas solares, el MC2 no disparará el contactor KM1 si se detecta exportación (flujo inverso de energía) en el punto 30.1 de monitorización.

La salida de potencia del sistema PV 8 puede ser estrangulada, hacia arriba o hacia abajo según se requiera, ya sea mediante aislamiento (Figura 22) de las cadenas PV usando los contactores K1 a K6, o mediante control electrónico (Figura 23) de la salida de potencia de los inversores 26.

El sistema 10 también puede usar una combinación de aislamiento de cadena de generación de energía y control electrónico de la potencia emitida por los inversores 25 de las cadenas por el dispositivo 20 de compensación de carga. La Figura 26 muestra la combinación de control de aislamiento de cadena PV y control de salida de potencia de inversor digital. Las cadenas PV se extraen fuera de línea (se desconectan de la carga) mediante aislamiento mecánico a través de los contactores K1 a K6 y las cadenas PV que están en línea (conectadas a la carga) tienen su salida de potencia regulada por control electrónico desde el dispositivo 20 de compensación de carga a través del puerto 80 en serie. Un sistema 10 en el que el dispositivo 20 está configurado para aislamiento y control electrónico combinados es útil para aislar un inversor 25 independientemente según sea necesario o requerido. Poder controlar digitalmente la salida de los inversores 25 también ayuda a evitar el aislamiento mecánico de las cadenas PV.

Los sistemas 10 de las Figuras 22 a 27 incluyen transformadores 88 de corriente de generador que son operables para medir la generación por el sistema PV 8. Los transformadores 88 de corriente del generador están conectados a las entradas 90 del dispositivo 20. El dispositivo 20 monitoriza la generación de energía del sistema PV 8.

El dispositivo 20 de las Figuras 22 a 27 puede incorporarse y/o formar parte del inversor 90 de las Figuras 13 a 16. De manera similar, el dispositivo 30 de las Figuras 22 a 27 puede incorporarse y/o formar parte del modulador de la Figura 17.

La presente invención también permite al consumidor medir, controlar y monitorizar continuamente la dirección de flujo de potencia tanto hacia delante como en sentido inverso en la alimentación de energía de la red. Con el uso de una red de datos que conecta un sistema de control que tiene un programa legible por ordenador almacenado en el ordenador, el sistema de compensación de carga de energía renovable puede automatizarse o controlarse manualmente por el consumidor con el uso de un ordenador.

Además y como es a veces el caso, cuando el sistema de compensación de carga de energía renovable no está conectado para la exportación de energía a la alimentación de la red, los inversores pueden configurarse a cualquier valor deseado por el consumidor.

Por ejemplo, un sitio puede configurarse para una potencia inversa de 6,73 kW en una fase con 5,28 kW en una segunda fase y 3,45 kW en la tercera fase. Para todas las opciones anteriores, los circuitos han sido diseñados para ser energizados para su conexión. Por lo tanto, si se produce algún fallo o falla en el sistema, todos los elementos están protegidos al desenergizarse. El presente sistema proporciona varios dispositivos de protección programados adicionales tales como protección contra sobretensión, protección contra subtensión, protección contra exceso de frecuencia, protección contra defecto de frecuencia, protección contra frecuencia diferencial entre las fases, protección contra fallo de fase, protección contra desplazamiento vectorial de tensión (VVS), protección contra tasa de cambio de frecuencia (RoCoF), protección contra formación de isla y protección contra flujo de potencia inverso. Todos lo anterior es programable en el dispositivo de protección de carga con el fin de proteger y aislar adicionalmente el sistema si se produce cualquiera de los fallos. Esto también se aplica a todos los dispositivos de aislamiento mecánico dentro de los sistemas de compensación de carga de energía renovable que están diseñados para energizarse para conectarse y, por lo tanto, en caso de fallo o fallos se desenergizarán para proteger tanto la alimentación de energía de red como la alimentación de energía renovable y los componentes asociados.

El dispositivo 20 está configurado para las siguientes funciones de protección para los diferentes eventos de protección establecidos en los párrafos a continuación con referencia al dispositivo de Exportación Cero de la Figura 22:

Protección contra Sobretensión según el código 59 de la Norma ANSI/IEEE. La protección contra sobretensión incluye la monitorización y detección en tiempo real en el punto 30.1 de monitorización de tensión de red anormalmente alta o la comprobación de tensión suficiente para permitir el funcionamiento de relés/contactores de cierre. Por ejemplo, una detección de sobretensión en 30.1 de entre 255 V de valor eficaz y 260 V de valor eficaz tendrá el dispositivo 20 disminuyendo las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de dos segundos. El Control Maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Protección contra Subtensión según el código 27 de la Norma ANSI/IEEE. La protección contra subtensión incluye la monitorización y detección en tiempo real en el punto 30.1 de monitorización de tensión de red anormalmente baja. Por ejemplo, la detección por el dispositivo 20 de tensión por debajo de 200 V de valor eficaz hará que el dispositivo 20 reduzca las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de dos segundos. El Control Maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Protección contra Sobrefrecuencia según el Código 810 de la Norma ANSI/IEEE. La protección contra sobrefrecuencia incluye la detección de una frecuencia anormalmente alta en comparación con la frecuencia nominal. Por ejemplo, la detección por el dispositivo 20 de frecuencia superior a 52 Hz hará que el dispositivo 20 disminuya las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de 1,5 segundos. El Control Maestro también abre el contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Protección contra Subfrecuencia según el código 81U de la Norma ANSI/IEEE. La protección contra subfrecuencia incluye la detección de una frecuencia anormalmente baja en comparación con la frecuencia nominal, para monitorizar la calidad de la fuente de alimentación. La protección puede usarse para el disparo general o la desconexión de carga. La estabilidad de protección se asegura en el caso de pérdida de la fuente principal y presencia de tensión remanente por una restricción en el caso de una disminución continua de la frecuencia, que se activa por el ajuste de parámetros. Por ejemplo, la detección por el dispositivo 20 de Frecuencia por encima de por debajo de 48 Hz tendrá el dispositivo 20 disminuyendo las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de 1,5 segundos. El Control Maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Tasa de cambio de frecuencia de ROCOF según el código 81R de la Norma ANSI/IEEE. La tasa de cambio de protección de frecuencia incluye la desconexión rápida de una cadena solar. Se basa en el cálculo de la variación de frecuencia, es insensible a las perturbaciones transitorias de la tensión. El dispositivo 20 mide la lectura real de frecuencia y la compara con la frecuencia anterior medida para ver la variación de frecuencia. En caso de que la frecuencia cambie más de un cierto punto de ajuste, por ejemplo 0,4 Hz/segundo, dentro de una cierta cantidad de tiempo, disminuirá las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de 1,5 segundos. El control maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Pérdida de desplazamiento vectorial de tensión VVS de la red. Las funciones de Desplazamiento Vectorial de Tensión detectan cruces por el valor cero de la tensión. Compara el cruce por cero calculado de los períodos anteriores con el último cruce por cero. Si la diferencia es mayor que el punto de ajuste, por ejemplo 8 grados, activará la acción de CEC respectiva. Punto de ajuste de 8 grados, disminuirá las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de 1,5 segundos. El Control maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Frecuencia diferencial en Fases. Si el dispositivo 20 mide más de, por ejemplo, 1 Hz entre fases, disminuirá las cadenas solares por aislamiento a través de K1 a K6, en intervalos de 1,5 segundos. El Control Maestro también abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) después de que todas las cadenas estén aisladas y si el fallo de protección permanece.

Con referencia a la Figura 24, el Contactor 84 de Exportación Completa (KM2) se abrirá al mismo tiempo que se abre el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) para las condiciones de fallo descritas anteriormente con referencia a la Figura 22. El Contactor 84 de Exportación Completa (KM2) no se abrirá, sin embargo, tras la condición de exportación de potencia a través del punto 30.1 de monitorización, mientras que el Contactor 82 de Exportación Cero (KM1) se abrirá tras la condición de exportación de potencia.

También se ha considerado que un registrador de datos registre y grabe cada fase del punto de monitorización y cada fase del punto de generación a lo largo de una escala de tiempo predeterminada. Un registrador de datos o grabador de datos es un dispositivo electrónico que graba datos a lo largo del tiempo o en relación con la ubicación, bien con un instrumento o sensor incorporado, o bien a través de instrumentos y sensores externos. El registrador de datos puede basarse en un procesador digital (u ordenador). El registrador de datos puede ser pequeño, alimentado por batería, portátil y equipado con un microprocesador, memoria interna o extraíble para almacenamiento de datos y sensores. El registrador de datos puede interactuar con un ordenador personal y utilizar software para activar el registrador de datos y ver y analizar los datos recogidos.

Los datos se recogen típicamente a intervalos de un minuto. Los datos recogidos pueden procesarse para proporcionar información tal como uno o una combinación de; gráficos en amperios, kVA, kW, total de kW hora para consumo, Exportación, Generación, Uso Total para el sitio monitorizado, valores de Tensión, Factor de Potencia, Demanda Máxima con valor y tiempo para cada día, en control digital del % de valor de salida de potencia de inversores y relés conectados.

Asimismo, el registrador de datos puede tener un dispositivo de interfaz local (teclado, LCD) y puede usarse como un dispositivo independiente. La capacidad de la presente invención para monitorizar el flujo de potencia en un punto y ajustar la salida de corriente del inversor es particularmente importante cuando se considera el flujo de potencia real y reactiva a la carga y tal como se muestra en la Figura 13 (inversor 90) y en la Figura 17 (modulador 101), el presente sistema también se extiende a la monitorización de la potencia reactiva o del factor de potencia en el mismo punto o cualquier otro punto relativo y la capacidad para ajustar la alimentación de potencia reactiva, el factor de potencia o la posición de fase de la salida de corriente para adaptarse a la carga. El dispositivo 20 de las Figuras 22 a 26 puede monitorizar y controlar de manera similar la potencia reactiva con respecto a los límites de tasa de potencia establecidos tal como se describe para la potencia activa y controlar los inversores 25 para ayudar en la corrección del factor de potencia.

Típicamente, cualquier carga práctica tendrá resistencia, inductancia y capacitancia, por lo que fluirá potencia tanto real como reactiva a la carga. La relación entre la potencia real y la potencia aparente en un circuito se denomina factor de potencia. Es una medida práctica de la eficiencia de un sistema de distribución de energía.

El factor de potencia es la unidad (uno) cuando la tensión y la corriente están en fase. Es cero cuando la corriente se adelanta o retrasa con relación a la tensión en 90 grados. Los factores de potencia se indican normalmente como "adelantado" o "retrasado" para mostrar el signo del ángulo de fase de la corriente con respecto a la tensión.

El sistema de compensación de carga de energía renovable de las Figuras 13 y 17 que incorpora la monitorización del factor de potencia, el factor de potencia típicamente estaría entre - 0,8 y 0,8 monitorizados en el punto de monitorización y soportados por la salida del inversor 90 o modulador 101. De manera similar, el dispositivo 20 de las Figuras 26 y 27 monitoriza el factor de potencia en el punto 30.1 de monitorización y controla electrónicamente la salida de los inversores 25 (a través del puerto 80 de comunicaciones) para corregir el factor de potencia.

Cada dispositivo 20 de las Figuras está diseñado para controlar y monitorizar sistemas PV 8 monofásicos, bifásicos o trifásicos.

La Figura 28 muestra un sistema 10 de compensación de carga de energía monofásica en el que la salida de potencia de todos los inversores 25 están conectadas a una fase única, y controladas digitalmente.

La Figura 29 muestra un sistema 10 de compensación de carga de energía de dos fases en el que la salida de potencia procedente de los inversores 25.1 están conectadas a una de las dos fases y la salida de potencia de los inversores 25.2 están conectadas a la otra de las dos fases. Los inversores 25.1 y 25.2 pueden controlarse digitalmente por el dispositivo 20 para equilibrar las fases y corregir el factor de potencia.

La Figura 30 muestra un sistema 10 de compensación de carga de energía trifásica en el que la salida de potencia de los inversores 25.1 están conectadas a la primera fase, la salida de potencia de los inversores 25.2 están conectadas a la segunda fase y la salida de potencia de los inversores 25.3 están conectadas a la tercera fase. Los inversores 25.1, 25.2 y 25.3 pueden controlarse digitalmente por el dispositivo 20 para equilibrar las fases y corregir el factor de potencia.

Ventajas

Al usar sistemas de energía renovable para alimentar su hogar o negocio están reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y sus facturas de electricidad. La presente invención proporciona la ventaja añadida de poder permitir la generación solar adicional en una instalación que ha de ser utilizada con el propósito de compensar la carga procedente de la red solamente.

Además, la presente invención monitoriza y protege la red por medio de aislamiento de exportación no deseada de energía renovable generada en exceso. El dispositivo de compensación de carga según la presente invención permite la medición y monitorización continuas de la dirección hacia delante y en sentido inverso de la fuente de alimentación en la alimentación de energía de la red de una instalación. La presente invención gestiona y limita la exportación de energía a la red eléctrica por medio del aislamiento o control digital de la salida de energía del inversor. Asimismo, tanto la fuente de energía renovable como los componentes y los componentes de la red eléctrica se energizan para conectar, por lo tanto, cualquier fallo o falla en el sistema, todos los elementos están protegidos al desenergizarse.

Al fallar un inversor, la presente invención se extiende al montaje de un nuevo inversor con los circuitos de compensación de carga instalados dentro del inversor.

La capacidad de la presente invención para monitorizar el flujo de potencia en un punto y ajustar la salida de corriente del inversor es particularmente importante cuando se considera el flujo de potencia real y reactiva a la carga. Existen varias ventajas en la capacidad de monitorizar la potencia reactiva o el factor de potencia en el mismo punto o en cualquier otro punto relativo y la capacidad de ajustar el suministro de potencia reactiva, el factor de potencia o la posición de fase de la salida de corriente para adaptarse a la carga. Aparte de la corrección del factor de potencia, las cargas de corriente y la minimización de aumentos de tensión, la presente invención también permite a la red o comerciante minorista que suministre la potencia, la capacidad de minimizar los problemas de aumento de tensión en la red creados por el sitio de energía renovable, minimizar los problemas de calidad de potencia transpuestos al sitio de energía renovable y también minimizar la toma de la potencia reactiva necesaria de la red. Para las redes, el suministro de potencia reactiva es un gasto y no es algo que pueda medir y cargar adecuadamente.

La presente invención proporciona a un consumidor la capacidad de gestionar la producción de su suministro de energía renovable usando el lado de CA y la carga en la alimentación de red.

Variaciones

Se entenderá que lo anterior se ha proporcionado únicamente a modo de ejemplo ilustrativo y que todas las demás modificaciones y variaciones que serían evidentes para los expertos en la técnica se consideran que caen dentro del amplio alcance y ámbito de la invención como se expone en la presente memoria.

En la memoria descriptiva, se entenderá que el término "que comprende" tiene un significado amplio similar al término "que incluye" y se entenderá que implica la inclusión de un número entero o etapa o grupo de números enteros o etapas indicados pero no la exclusión de cualquier otro número entero o etapa o grupo de números enteros o etapas. Esta definición también se aplica a variaciones en el término "que comprende", tales como "comprender" y "comprende".

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para controlar una cadena de energía inversora que suministra energía a un sitio, incluyendo la cadena de energía inversora un inversor (90) y una fuente (26) de energía renovable y que se conecta a una fuente (11) de alimentación de red y a una carga del sitio, siendo el método realizado en un dispositivo (20) de compensación de carga que tiene:

- un microprocesador (111);

- terminales (112) de entrada de detección de tensión y corriente con entradas para detección (30, 34) de tensión y corriente;

- entradas (116) para la fuente (26) de energía renovable; y

- terminales (115) de salida y relés (22) de control;

en donde el dispositivo de compensación de carga está configurado para monitorizar la carga en la fuente de alimentación de red usando las entradas de detección de tensión y/o corriente y para ajustar la salida de potencia en el inversor (90), teniendo el inversor (90) una placa (114) de control;

en donde el dispositivo (20) de compensación de carga es instalado dentro del inversor (90) durante la fabricación;

incluyendo el método:

monitorizar, mediante el dispositivo (20) de compensación de carga, el flujo de potencia hacia delante o en sentido inverso hacia o desde la fuente (11) de alimentación de red en un punto de monitorización en el sitio por medio de la detección (30, 34) de tensión y/o corriente;

establecer un límite de tasa para el flujo de potencia dentro o fuera de la fuente (11) de alimentación de red; y

variar el suministro de potencia a la carga desde la cadena de energía del inversor controlando el inversor (90), mediante el dispositivo (20) de compensación de carga, de modo que el flujo de potencia dentro o fuera de la fuente (11) de alimentación de red es controlado para estar dentro del límite de tasa.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el control del inversor (90) se logra mediante el aislamiento mecánico o eléctrico del inversor (90).

3. El método de la reivindicación 1, en donde el control del inversor (90) se logra aumentando o reduciendo la salida de potencia del inversor (90).

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la cadena de energía del inversor es parte de un sistema (8) de energía del inversor que suministra energía a un sitio y que está conectado a una fuente (11) de alimentación de red, integrando el sistema la cadena de energía del inversor y al menos una cadena de energía del inversor adicional que incluye un inversor y una fuente (26) de energía renovable.

5. El método de la reivindicación 4, en donde el límite de consumo de energía establecido es de, o cercano a, 0 kW, para equilibrar aproximadamente la tasa de suministro de energía desde el sistema (8) de energía del inversor con la tasa de uso de energía por la carga del sitio.

6. El método de la reivindicación 4, en donde el límite de tasa es un límite de exportación de potencia establecido del flujo de potencia a la fuente (11) de alimentación de red.

7. El método de la reivindicación 6, en donde el límite de exportación de potencia establecido es un límite superior del flujo de potencia en la fuente (11) de alimentación de red.

8. El método de la reivindicación 7, en donde el límite de tasa incluye un límite de consumo de energía establecido y un límite de exportación de energía establecido.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el suministro de energía renovable es una agrupación (26) de paneles fotovoltaicos.

10. El método de la reivindicación 4, en donde el sistema (8) de energía del inversor incluye la cadena de energía del inversor y una cadena de energía del inversor adicional, incluyendo el método, cuando la energía es en la dirección hacia adelante, conectar dicha cadena de energía del inversor adicional para compensar el uso de carga procedente de la fuente (11) de alimentación de red y cuando la energía o carga hacia adelante disminuye aislando dicha cadena de energía del inversor adicional para evitar la generación en exceso desde la cadena de energía adicional por encima del límite de tasa.

11. Un inversor (90) para una cadena de energía del inversor, suministrando la cadena de energía del inversor energía desde una fuente (26) de energía renovable a un sitio y estando conectada a una fuente (11) de alimentación de red y a una carga del sitio;

en donde el inversor (90) comprende una placa (114) de control y un dispositivo (20) de compensación de carga instalado dentro del inversor (90) durante la fabricación, que tiene:

- un microprocesador (111);

- entradas (116) para la fuente (26) de energía renovable; y

- terminales (115) de salida y relés (22) de control;

estando configurado el dispositivo (20) de compensación de carga para monitorizar la carga en la fuente (11) de alimentación de red usando las entradas de detección de tensión y/o corriente y para ajustar la salida de potencia en el inversor (90);

en donde el dispositivo (20) de compensación de carga está configurado además para implementar las etapas del método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.

12. Un sistema (8) de energía del inversor que incluye un inversor según la reivindicación 11 y configurado además para implementar las etapas del método en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 10.