IT202100002417A1

IT202100002417A1 - Apparato per il condizionamento della lettura di un sensore di corrente

Info

Publication number: IT202100002417A1
Application number: IT102021000002417A
Authority: IT
Inventors: Cristiano Griletti
Original assignee: Cartender Srl
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-08-04

Description

APPARATO PER IL CONDIZIONAMENTO DELLA LETTURA DI UN SENSORE DI CORRENTE

Descrizione

Campo di applicazione

La presente invenzione trova applicazione nel campo dei dispositivi elettrici ed ha particolarmente per oggetto un apparato per il condizionamento della lettura di un sensore di corrente, atto ad essere applicato in particolare a trasformatori amperometrici.

Stato della tecnica

Come ? noto, i sistemi domestici di accumulo energetico (BESS, battery energy storage system) sono sistemi configurati per consentire la gestione e l?accumulo di energia elettrica prodotta da sorgenti rinnovabili, solitamente ma non necessariamente mediante l?utilizzo di batterie appositamente sviluppate, al fine di bilanciare la produzione e il consumo di energia.

In particolare, lo scopo di questi sistemi ? quello di consentire l?accumulo di energia in eccesso prodotta da una fonte di energia rinnovabile, tipicamente ma non esclusivamente di tipo fotovoltaico, in modo da evitare l?immissione di tale energia nella rete elettrica, rendendola disponibile successivamente in alternativa al prelievo di energia dalla rete elettrica.

Un esempio tipico di un impianto domestico provvisto di sistema di accumulo energetico ? illustrato in Fig.1, in cui il sistema di accumulo 1 ? collegato all?impianto elettrico di un?utenza 2, ad esempio un?abitazione, in cui ? installato un impianto fotovoltaico 3 o altro impianto per produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. Il sistema di accumulo utilizza un trasformatore amperometrico 4 per misurare l?energia immessa o prelevata dalla rete di distribuzione elettrica 5.

Il sistema di accumulo tipicamente interverr?, nei limiti costruttivi, per mantenere il valore di energia misurata dal trasformatore amperometrico 4 prossimo allo zero. In particolare, qualora il trasformatore amperometrico 4 legga un valore positivo, che indica un surplus di energia prodotta dall?impianto 3 non consumata dall?utenza 2 e quindi immessa in rete 5, il sistema di accumulo 1 cercher? di utilizzare energia pari al valore letto dal trasformatore amperometrico 4 per caricare l?accumulatore 6 al suo interno.

In caso di lettura di un valore negativo da parte del trasformatore amperometrico 4, che indica un consumo domestico maggiore della produzione fotovoltaica e quindi un prelievo di energia dalla rete 5, il sistema di accumulo 1 immetter? nell?impianto l?energia immagazzinata nell?accumulatore 6 a bilanciamento del valore letto.

Tipicamente il funzionamento automatico del sistema di accumulo ? sufficiente a coprire le esigenze di una utenza domestica tipica.

Tuttavia, l?aggiunta di un grande consumatore di energia quale, ad esempio ma non esclusivamente, un veicolo elettrico a batteria, pu? portare ad esigenze diverse rispetto alla gestione dell?energia immagazzinata dal sistema di accumulo.

A titolo di esempio, potrebbero esserci le seguenti esigenze:

- in caso di eccesso di produzione fotovoltaica, si desidera caricare prima la batteria del veicolo e, una volta raggiunta una certa autonomia, caricare la batteria del sistema di accumulo;

- in caso di eccesso di produzione fotovoltaica, si potrebbe volere innanzitutto la carica della batteria del sistema di accumulo e, una volta raggiunta una certa capacit?, ad esempio tale da soddisfare le esigenze di consumi energetici notturni dell?abitazione, caricare la batteria del veicolo;

- in caso di prelievo di energia dal sistema di accumulo dovuto ad una insufficiente produzione dell?impianto fotovoltaico o altro impianto ad energia rinnovabile, o ad un eccessivo consumo dell?abitazione, non utilizzare l?energia immagazzinata per caricare il veicolo.

Allo stato dell?arte, per soddisfare le precedenti esigenze ? necessario un sistema di accumulo ?comandabile?, oppure l?utente deve intervenire manualmente per abilitare o disabilitare il sistema di accumulo, avendo un controllo on/off e non modulato, eventualmente installando il TA 104 a monte o a valle rispetto all?allacciamento del sistema di ricarica.

Attualmente, le soluzioni presenti in commercio non offrono la possibilit? di modificare o regolare il loro funzionamento, oppure offrono possibilit? molto limitate e differenti in base al costruttore.

Infatti, il condizionamento del sensore viene effettuato intervenendo direttamente nell?elettronica con cui viene letto, limitando la soluzione ad uno specifico dispositivo. Pertanto, i noti sistemi non si adattano in maniera ottimale all?uso in utenze in cui sia prevista l?aggiunta di un grande consumatore di energia quale, ad esempio ma non esclusivamente, un veicolo elettrico a batteria, che pu? portare ad esigenze diverse rispetto alla gestione dell?energia immagazzinata dal sistema di accumulo.

Al contrario, in tali sistemi non ? invece possibile condizionarne il funzionamento per implementare logiche di gestione dell?energia immagazzinata che siano diverse da quanto previsto dal costruttore.

Presentazione dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? quello di superare gli inconvenienti sopra indicati, realizzando un apparato per il condizionamento della lettura di un sensore di corrente applicabile a sistemi di accumulo e gestione di energia elettrica che sia caratterizzato da particolare efficienza e relativa economicit?.

Uno scopo particolare ? quello di mettere a disposizione un tale apparato che permetta una gestione ottimizzata di un sistema di accumulo e gestione di energia elettrica anche in presenza di macchine o apparati caratterizzati da elevati consumi energetici, quali ad esempio i veicoli elettrici.

Ancora altro scopo ? quello di mettere a disposizione un tale apparato che sia applicabile in maniera generale a qualsiasi sistema di accumulo al fine di condizionarne il funzionamento ed implementando logiche di gestione dell?energia immagazzinata diverse da quanto previsto dal costruttore del sistema stesso.

Tali scopi, nonch? altri che appariranno pi? chiari in seguito, sono raggiunti da un apparato per il condizionamento della lettura di un sensore di corrente, in accordo alla rivendicazione 1, alla quale si rimanda per maggiore sinteticit? dell?esposizione. L?apparato cos? configurato permetter? di modificare i valori di corrente letti dal sistema di accumulo energetico per condizionare il comportamento del sistema di gestione ed accumulo energia al quale il sistema ? collegato per farlo funziona re anche in maniera diversa da come ? programmato, ed adeguarlo alle specifiche esigenze, in particolare in presenza di carichi ad elevato assorbimento energetico quale pu? essere, in maniera esemplificativa, un veicolo elettrico.

Forme vantaggiose di esecuzione dell?invenzione sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferite ma non esclusive dell?apparato secondo l?invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l?aiuto delle unite tavole di disegno in cui:

Fig. 1 ? una vista schematica di un sistema di accumulo di energia elettrica provvisto dell?apparato;

Fig. 2 ? una vista di un apparato secondo l?invenzione in una prima forma di realizzazione;

Fig. 3 ? una vista di un apparato secondo l?invenzione in una seconda forma di realizzazione.

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Con riferimento alle figure allegate sono illustrate due forme di realizzazione preferite ma non esclusiva dell?apparato secondo l?invenzione.

L?apparato sar? particolarmente adatto ad essere applicato a sistemi per la gestione e l?accumulo di energia elettrica, in particolare del tipo destinato ad essere collegato ad impianti elettrici ad uso domestico che, oltre a essere collegati alla normale rete di distribuzione elettrica, siano anche provvisti di uno o pi? impianti ausiliari per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, quali in maniera esemplificativa impianti fotovoltaici, microeolici, microidrici, collegati all?impianto elettrico.

In particolare, il sistema di gestione ed accumulo sar? destinato a gestire l?energia prodotta dagli impianti ausiliari in modo da accumularla in appositi dispositivi di accumulo, solitamente batterie, oppure renderla immediatamente disponibile o, ancora, immetterla nella rete.

In Fig. 1 ? illustrata una prima configurazione dell?apparato che comprende essenzialmente un sensore di corrente, preferibilmente un trasformatore amperometrico indicato globalmente con 100, avente un nucleo 101, un avvolgimento primario 104 atto ad essere collegato ad una rete elettrica per il passaggio di corrente elettrica e la generazione di un flusso magnetico variabile nel nucleo 101 ed un avvolgimento secondario 102 avvolto attorno al nucleo 101 per il rilevamento della corrente o tensione indotta dal flusso magnetico.

L?avvolgimento primario 104 sar? costituito da un cavo elettrico attraverso il quale scorre la corrente alternata da misurare.

Il secondo avvolgimento 102 ? a sua volta collegato ad un dispositivo di lettura 103 della corrente o tensione indotta e che saranno collegati alla centralina di controllo del sistema di immagazzinamento dell?energia elettrica, che si comporter? in coerenza con le modalit? in cui ? stato programmato.

In maniera peculiare, l?apparato 100 comprende un avvolgimento addizionale 105 posto intorno al nucleo 101 ed associato ad un circuito di controllo 106 che sar? configurato per inviare corrente nell?avvolgimento addizionale 105 cos? da modificare il flusso magnetico nel nucleo 101 ed alterare il valore misurato dall?avvolgimento secondario 102.

In questo modo sar? possibile condizionare la lettura della corrente misurata dal dispositivo di lettura 103 e controllare il sistema di gestione ed accumulo per avere una ripartizione dell?energia elettrica prodotta dall?impianto con fonti rinnovabili quanto pi? ottimizzato rispetto alle esigenze del momento.

Nella prima configurazione illustrata, l?avvolgimento addizionale 105 ? costituito da un?unica spira mentre nella configurazione della Fig. 2 ? presente un avvolgimento aggiuntivo 107 comprendente una pluralit? di spire, come pi? chiaramente visibile dal particolare ingrandito.

In entrambi i casi, l?avvolgimento addizionale 105, 107 potr? comprendere un anello protettivo in cui sono racchiuse le spire. Preferibilmente, l?anello protettivo sar? in materiale plastico di adeguata robustezza.

Il circuito di controllo 106 sar? opportunamente provvisto di interfaccia per comandare i valori da condizionare, sia da remoto che in locale.

A tal fine, in maniera preferita ma non esclusiva, l?interfaccia sar? del tipo digitale e cablata.

Il sistema pu? anche essere applicato a sistemi trifase utilizzando tre avvolgimenti addizionali, ad una e/o pi? spire, collegati ai relativi nuclei da condizionare e che potranno essere sincronizzati da un circuito di controllo principale.

In alternativa, ogni avvolgimento addizionale potr? essere associato ad un rispettivo circuito di controllo che sar? a sua volta collegato ad un sistema centrale per la gestione che ricever? le misure dei tre circuiti di controllo.

Da quanto sopra esposto appare evidente che l?apparato secondo la presente invenzione raggiunge gli scopi prefissati.

Claims

Rivendicazioni

1. Un apparato per il condizionamento della lettura di un sensore di corrente, comprendente:

- un sensore di corrente (100) avente un nucleo (101), un avvolgimento primario (104) atto ad essere collegato ad una rete elettrica per il passaggio di corrente elettrica e la generazione di un flusso magnetico variabile in detto nucleo (101) ed un avvolgimento secondario (102) avvolto attorno a detto nucleo (101) per il rilevamento della corrente o tensione indotta da detto flusso magnetico;

- mezzi di lettura (106) di detta corrente indotta atti ad essere collegati ad un sistema di immagazzinamento dell?energia elettrica;

caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un avvolgimento addizionale (105, 107) posto intorno a detto nucleo (101) ed associato ad un circuito di controllo (106) atto ad alterare il valore misurato da detto avvolgimento secondario (102) per condizionare la lettura della corrente misurata da detti mezzi di lettura (106).

2. Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sensore di corrente (100) ? un trasformatore amperometrico.

3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto avvolgimento aggiuntivo (105) ? costituito da un?unica spira.

4. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto avvolgimento aggiuntivo (107) comprende una pluralit? di spire.

5. Apparato secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che dette una o pi? spire sono racchiuse in un anello protettivo in materiale plastico.

6. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto circuito di controllo (106) ? provvisto di interfaccia per comandare i valori da condizionare.

7. Apparato secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta interfaccia ? del tipo digitale e cablata.

8. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, associabile a sistemi trifase, caratterizzato dal fatto di comprendere tre di detti avvolgimenti addizionali avvolti intorno ad uno stesso nucleo e collegati ad uno stesso circuito di controllo.

9. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 7, associabile a sistemi trifase, caratterizzato dal fatto di comprendere tre di detti avvolgimenti addizionali avvolti intorno ad uno stesso nucleo e collegati a rispettivi circuiti di controllo connessi ad un sistema centrale di gestione atto a riceverne le rispettive misure.