WO2022133619A1 - Sistema y método para determinar el estado de funcionamiento de módulos solares fotovoltaicos - Google Patents

Sistema y método para determinar el estado de funcionamiento de módulos solares fotovoltaicos Download PDF

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reference spectrum
voltage signal
photovoltaic solar
solar module
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Rodrigo Alejandro CORTÉS SEVERINO
Carlos Rodrigo CÁRDENAS BRAVO
Patricio VALDIVIA LEFORT
Antonio Alejandro SÁNCHEZ SQUELLA
Rodrigo Sebastián BARRAZA VICENCIO
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Universidad Técnica Federico Santa María
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to the field of electric power generation and distribution, more specifically to the monitoring of photovoltaic systems, and in particular provides a system and method for determining the operating status of photovoltaic solar modules.
  • MMFV photovoltaic solar modules
  • patent document EP 3537602 describes a method for diagnosing photovoltaic panels.
  • the photovoltaic system used as a reference includes a photovoltaic panel and an inverter connected to the photovoltaic panel.
  • the method comprises, as a first step, acquiring a voltage signal on the DC side of the inverter. It is mentioned that a fast Fourier transform of the voltage signal is obtained, to obtain a "fingerprint" of the system's operation. However, the signals obtained are compared with each other to obtain indicator values of the system, but it is not indicated that they allow to determine a nature of the fault.
  • document US 2016/282398 describes a method and monitoring system to detect an arc fault in a photovoltaic system. It is described that the system allows inverter monitoring. For this, it obtains current signals on the DC side of the inverter. It is mentioned that one way to detect a fault is through a threshold power in the frequency spectrum where, if the minimum of the frequency spectrum is above said threshold, it will be an indicator of a fault. However, there is no mention of allowing the nature of the failure to be identified. On the other hand, although a voltage signal is acquired on the DC side, it is obtained when the inverter is disconnected.
  • the present invention provides a system for determining the operating status of a photovoltaic solar module, characterized in that it comprises: means for acquiring a voltage signal, operatively connected to a voltage output of said photovoltaic solar module; and a processor operatively connected to said means for acquiring said an output voltage signal; wherein said processor is configured to: acquire, by means of said means for acquiring a voltage signal, an output voltage of said photovoltaic solar module; obtaining a Fourier transform of said voltage signal; comparing said Fourier transform with a reference spectrum; and determining the operating status of the photovoltaic solar module from said comparison; and wherein said acquisition of said output voltage signal is performed with the photovoltaic solar module in operation and connected to a power conversion system.
  • the system is characterized in that said means for acquiring a voltage signal comprise a DC-DC converter including a switch and in that said voltage signal is measured between the terminals of said switch.
  • the system is characterized in that said reference spectrum is selected from the group formed by spectra corresponding to fouling, spectra corresponding to breaks, spectra corresponding to hot spots, spectra corresponding to delamination, spectra corresponding to snail tracks, spectra corresponding to normal operation, as well as combinations between them.
  • the system is characterized in that said comparison comprises obtaining, from said Fourier transform and from said reference spectrum, a parameter that is selected from the group consisting of cutoff frequency and a damping coefficient, as well as a combination among them; and in that said determination of the state of operation comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if the difference between the parameter obtained for the Fourier transform and for the reference spectrum is less than a threshold value.
  • said threshold value is in the range between +/-0.1% and +/-1.0%.
  • the system is characterized in that said comparison comprises obtaining a correlation coefficient between said Fourier transform and said reference spectrum; and in that said operating state determination comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if said correlation coefficient is greater than a threshold value.
  • said threshold value is in the range between 0.99 and 0.999.
  • the system is characterized in that said comparison comprises obtaining a root mean square error between said Fourier transform and said reference spectrum; and in that said operating state determination comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if said root mean square error is less than a threshold value.
  • said threshold value is in the range between 0.005 and 0.05.
  • a method is provided to determine the operating status of a photovoltaic solar module that is characterized in that it comprises: acquiring, by means for acquiring a voltage signal, operatively connected to a voltage output of said solar photovoltaic module, an output voltage signal of said solar photovoltaic module; obtaining, by means of a processor operatively connected to said means for acquiring said an output voltage signal, a Fourier transform of said voltage signal; comparing, by said processor, said Fourier transform with a reference spectrum; and determining, by said processor, the operating state of the photovoltaic solar module from said comparison; and wherein said acquisition of said output voltage signal is performed with the photovoltaic solar module in operation and connected to a power conversion system.
  • the method is characterized in that said reference spectrum is selected from the group formed by spectra corresponding to fouling, spectra corresponding to breaks, spectra corresponding to hot spots, spectra corresponding to delamination, spectra corresponding to snail tracks, spectra corresponding to normal operation, as well as combinations between them.
  • the method is characterized in that said step of comparing said Fourier transform with said reference spectrum comprises obtaining, from said Fourier transform and from said reference spectrum, a parameter that is selected from the group formed by cutoff frequency and a damping coefficient, as well as a combination between them; and in that said step of determining the state of operation of the photovoltaic solar module comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if the difference between the parameter obtained for the Fourier transform and for the reference spectrum is less than one threshold value.
  • said threshold value is in the range between +/-0.1% and +/-1.0%.
  • the method is characterized in that said step of comparing said Fourier transform with said reference spectrum comprises obtaining a correlation coefficient between said Fourier transform and said reference spectrum; and because said step of determining the state of operating said photovoltaic solar module comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if said correlation coefficient is greater than a threshold value.
  • said threshold value is in the range between 0.99 and 0.999.
  • the method is characterized in that said step of comparing said Fourier transform with said reference spectrum comprises obtaining a root mean square error between said Fourier transform and said reference spectrum; and in that said step of determining the state of operation of said photovoltaic solar module comprises determining that said Fourier transform corresponds to said reference spectrum if said root mean square error is less than a threshold value.
  • said threshold value is in the range between 0.005 and 0.05.
  • Fig. 1 illustrates a block diagram of a first embodiment of the system that is the object of the present invention.
  • Fig. 2A illustrates an exemplary embodiment of a voltage signal and a reference signal in the time domain.
  • Fig. 2B illustrates an exemplary embodiment of a Fourier transform of the voltage signal of Fig. 2A and a reference spectrum.
  • Fig. 3A illustrates an exemplary embodiment of three reference signals in the time domain.
  • Fig. 3B illustrates an exemplary embodiment of three reference spectra obtained from the reference signals of Fig. 3A.
  • a system (1) is provided to determine the operating status of a photovoltaic solar module (2) which essentially comprises means (3) to acquire a voltage signal, operatively connected to a voltage output of said photovoltaic solar module (2); and a processor (4) operatively connected to said means (3) for acquiring said an output voltage signal.
  • said processor (4) is configured to: acquire, by means of said means for acquiring a voltage signal, an output voltage of said photovoltaic solar module; obtaining a Fourier transform (5) of said voltage signal; comparing (7) said Fourier transform (5) with a reference spectrum (6); and determining (8) the operating status of the photovoltaic solar module (2) from said comparison. Additionally, said acquisition of said output voltage signal is carried out with the photovoltaic solar module (2) in operation and connected to a power conversion system (9).
  • said means (3) for acquiring a voltage signal may comprise, without being limited to these, voltmeters; switches; passive elements such as coils, resistors, capacitors, diodes; active elements, such as bipolar transistors, field effect transistors; as well as a combination between them.
  • said means (3) for acquiring a voltage signal may comprise one or more analog to digital converters.
  • said means (3) for acquiring a voltage signal comprise a DC-DC converter that includes a switch and because said voltage signal is measured between the terminals of said switch.
  • said DC-DC converter is a DC-DC converter without galvanic isolation.
  • Said means (3) for acquiring a voltage signal may acquire said output voltage signal from the photovoltaic solar module (2) substantially continuously, at regular intervals or at irregular intervals without this limiting the scope of the present invention.
  • said acquisition is performed substantially continuously when the time difference between the acquisition of two consecutive signals is less than a certain threshold value.
  • said threshold value may be less than 0.5 milliseconds, more preferably less than 0.1 milliseconds and even more preferably less than 0.05 milliseconds.
  • the system (1) that is the object of the present invention further comprises a processor (4) operatively connected to said means (3) to acquire a voltage signal.
  • said processor (4) is operatively connected to said means (3) to acquire a voltage signal when said processor (4) can control operating said means (3) for acquiring a voltage signal and receiving said voltage signal from said means (3) for acquiring a voltage signal.
  • the means by which said processor (4) is operatively connected with said means (3) to acquire a voltage signal may be wired, wireless or a combination of both without limiting the scope of the present invention.
  • said means may include UTP cables, STP cables, coaxial cables, telephone pair, fiber optics, USB cables, Bluetooth antennas, Wi-Fi antennas, LEDs, Lasers, photodiodes , as well as a combination between them.
  • Said processor (4) is configured to acquire, by means of said means (3) for acquiring a voltage signal, an output voltage of said photovoltaic solar module (2).
  • said acquisition can be performed substantially continuously, at regular intervals or at irregular intervals without this limiting the scope of the present invention.
  • the time range during which said voltage signal is acquired does not limit the scope of the present invention.
  • said acquisition can be performed for a time that is in the range between 0.05 milliseconds and 500 milliseconds, more preferably between 0.1 milliseconds and 50 milliseconds and even more preferably between 0.15 milliseconds. milliseconds and 1 millisecond.
  • Said acquisition must allow to measure the transient response of the photovoltaic solar module (2) before commutations of the power conversion system (9) or, if any, commutations incorporated by the medium (3) to acquire the signal of voltage.
  • said acquisition of said voltage signal may or may not be performed after each switching of the power conversion system (9) without this limiting the scope of the present invention.
  • said processor (4) is configured to obtain a Fourier transform (5) of said voltage signal.
  • said processor (4) can be configured to obtain a fast Fourier transform (FFT) of said voltage signal, a discrete Fourier transform (DFT), as well as a combination between them.
  • FFT fast Fourier transform
  • DFT discrete Fourier transform
  • the frequency range, as well as the frequency step, in which said processor obtains said Fourier transform does not limit the scope of the present invention and will depend, for example and without limiting the scope of the present invention, on the range of time at which the voltage signal is acquired and the rate of acquisition of the voltage signal.
  • said frequency range can be between 0 kHz and 1 MHz, more preferably between 0 kHz and 500 kHz and even more preferably between 0 kHz and 300 kHz.
  • the sampling frequency of the voltage signal can be in the range between 1 kHz and 50 kHz, more preferably between 100 kHz and 1 MHz and even more preferably between 50MHz and 500MHz.
  • Said processor (4) is also configured to compare (7) said Fourier transform (5) with a reference spectrum (6).
  • Said comparison with said reference spectrum (6) is what, advantageously, allows the nature of the fault to be identified in the event that the photovoltaic solar module (2) is not working normally.
  • Said reference spectrum (6) can, for example and without this limiting the scope of the present invention, be stored in a memory operatively connected to the processor (4) or be acquired from a standard photovoltaic solar module (not illustrated). in the figures), where said standard photovoltaic solar module has a known fault.
  • said processor (4) may be configured to acquire a pattern output voltage signal from said pattern photovoltaic solar module, by suitable means, and to obtaining said reference spectrum by means of a Fourier transform of said standard output voltage signal.
  • said processor (4) can be configured to compare said Fourier transform (5) with a plurality of reference spectra (6).
  • a plurality will be understood as two or more of the elements to which reference is made.
  • Said plurality of reference spectra may or may not correspond to the same type of malfunction of the photovoltaic solar module (2) without this limiting the scope of the present invention.
  • said plurality of reference spectra (6) correspond to different types of failure of the photovoltaic solar module (2).
  • Said reference spectrum (6) can be chosen from spectra corresponding to any type of fault in the photovoltaic solar module (2), without this limiting the scope of the present invention. Additionally, and without this limiting the scope of the present invention, said reference spectrum (6) may correspond to normal operation of the photovoltaic solar module (2). By example, and without this limiting the scope of the present invention, said reference spectrum may be selected from the group formed by spectra corresponding to fouling, spectra corresponding to breaks, spectra corresponding to hot spots, spectra corresponding to delamination, spectra corresponding to snail tracks, spectra corresponding to normal operation, as well as combinations between them.
  • comparison (7) will be understood as the application of one or more mathematical operations to said Fourier transform (5) and to said reference spectrum (6), in such a way as to determine a correspondence between both of them.
  • said comparison (7) may comprise obtaining, from said Fourier transform (5) and from said reference spectrum (6), a parameter that is selected from the group formed by a cutoff frequency, a damping coefficient, as well as a combination between them.
  • said Fourier transform (5) corresponds to said reference spectrum (6) if the difference between the parameter obtained for the Fourier transform and for the reference spectrum is less than a threshold value.
  • the cutoff frequency is the frequency for which the signal has an energy lower than a certain limit (usually defined in 3 dB), both in the Fourier transform (5), as in the reference spectrum (6).
  • the damping coefficient will be understood as a measure of the magnitude and number of harmonics present both in the Fourier transform (5), and in the reference spectrum (6).
  • Said threshold value can be any suitable value to determine said correspondence between said Fourier transform (5) and said reference spectrum (6).
  • said threshold value may be in the range between +/-0.05% and +/-1.0%, more preferably between +/-0.1%. and +/-0.8% and even more preferably be +/-0.5%.
  • said comparison (7) may comprise obtaining a correlation coefficient between said Fourier transform (5) and said reference spectrum (6). In this case, it will be said that said Fourier transform (5) corresponds to said reference spectrum (6) if said correlation coefficient is greater than a threshold value.
  • the correlation coefficient is a measure of the linear dependence between the Fourier transform (5) and the reference spectrum (6). Given this, while the signals are found with a higher correlation level, the correlation coefficient is closer to 1.
  • Said threshold value can be any suitable value to determine said correspondence between said Fourier transform (5) and said reference spectrum (6).
  • said threshold value can be in the range between 0.95 and 1, more preferably between 0.98 and 0.999 and even more preferably be 0.995.
  • said comparison (7) may comprise obtaining a root mean square error (RMSE) of the difference between said Fourier transform (5) and said reference spectrum (6). ).
  • RMSE root mean square error
  • RMSE root mean square error
  • Said threshold value can be any suitable value to determine said correspondence between said Fourier transform (5) and said reference spectrum (6).
  • said threshold value can be in the range between 0.001 Hz and 0.07 Hz, more preferably between 0.005 Hz and 0.05 Hz and even more preferably be 0. 01Hz
  • said processor (4) is configured to determine (8) the operating status of the photovoltaic solar module (2).
  • said processor (4) uses the result of the comparison between the Fourier transform (5) and the reference spectrum (6). In this way, the processor (4) can not only determine if said photovoltaic solar module (2) is operating normally or faulty, but also, additionally and advantageously, it can determine the nature of the fault in the event of a faulty operation.
  • the system (1) that is the object of the present invention has the advantage that it does not require the disconnection of the photovoltaic solar module (2) from the power converter system (9) to determine the operating state. .
  • the system (1) that is the object of the present invention may comprise, optionally and without this limiting the scope of the present invention, additional elements to those previously described.
  • the system (1) may comprise a radio frequency transceiver operatively connected to said processor (1) and said processor may be configured to perform one or more of the following tasks: receiving an instruction to determine the operating status of the photovoltaic solar module (2) by means of said radio frequency transceiver; transmitting the operating status of the photovoltaic solar module (2) by means of said radio frequency transceiver; generating an alarm in response to determining that the photovoltaic solar module (2) is malfunctioning and transmitting said alarm through said radio frequency transceiver.
  • the nature of the radiofrequency transceiver does not limit the scope of the present invention and can be selected from the group consisting of Bluetooth antennas, Wi-Fi antennas, as well as a combination of both.
  • said system (1) may comprise a memory operatively connected to said processor (4).
  • Said memory can be a volatile or non-volatile memory, as well as a combination of both, without this limiting the scope of the present invention.
  • said memory can store one or more reference spectra (6) that allow comparison (7) between the Fourier transform (5) and each of said one or more reference spectra (6).
  • said processor (4) can be configured to execute one or more of the following tasks: read, from said memory, one or more reference spectra (6 ); storing, in said memory, the output voltage signal that is acquired from the photovoltaic solar module (2); storing, in said memory, the Fourier transform (5) obtained from the output voltage signal; storing, in said memory, one or more records of the operating status of the photovoltaic solar module (2).
  • the present invention additionally provides a method for determining the operating status of a photovoltaic solar module (2) which essentially comprises the steps of: acquiring, by means of acquiring a voltage signal, operatively connected to an output voltage of said solar photovoltaic module, an output voltage signal of said solar photovoltaic module; obtaining, by means of a processor operatively connected to said means for acquiring said an output voltage signal, a Fourier transform of said voltage signal; comparing, by said processor, said Fourier transform with a reference spectrum; and determining, by said processor, the operating state of the photovoltaic solar module from said comparison. Additionally, said acquisition of said output voltage signal is performed with the photovoltaic solar module in operation and connected to a power conversion system.
  • Example 1 Acquisition of a voltage signal and a reference signal in the time domain
  • FIG. 2A illustrates a voltage signal (i) and a reference signal in the time domain (i) corresponding to a photovoltaic solar module (2).
  • a fast Fourier transform of both signals was obtained, obtaining, respectively, a Fourier transform (5) and a reference spectrum (6), which are illustrated in Figure 2B.
  • Example 2 Obtaining parameters from the Fourier transform and the reference spectrum
  • Figure 3A illustrates a first reference signal (i) corresponding to a photovoltaic solar module (2) with normal operation; a second reference signal (i) corresponding to an MSFV (2) that has cracks; and a third reference signal (iii) corresponding to an MSFV (2) that presents soiling.
  • a fast Fourier transform of said reference signals was obtained, obtaining the reference spectra illustrated in Figure 3B.
  • a first reference spectrum (6a) was obtained from the first reference signal (i) and which corresponds to an MSFV (2) in normal operation; a second reference spectrum (6b) from the second reference signal ( ⁇ i) and corresponding to an MSFV (2) showing cracking; and a third reference spectrum (6c) from the third reference signal (iii) and corresponding to an MSFV (2) that presents soiling.
  • Example 5 Obtaining parameters from reference spectra
  • the reference spectra of the previous example were used to obtain different parameters. Specifically, for each spectrum the parameters of overshoot, undershoot, cutoff frequency and damping coefficient were obtained.

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Abstract

La presente invención se relaciona con el monitoreo de sistemas fotovoltaicos y en particular proporciona un sistema para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico, que incluye medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico; y un procesador conectado operativamente a dichos medios, para adquirir dicha una señal de voltaje de salida que, mediante el uso de transformadas de Fourier y espectros de referencia, determina el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico. La presente invención proporciona, además, un método para determinar el estado de funcionamiento de módulos solares fotovoltaicos.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA DETERMINAR EL ESTADO DE FUNCIONAMIENTO DE MÓDULOS SOLARES FOTOVOLTAICOS
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con el campo de la generación y distribución de energía eléctrica, más específicamente con el monitoreo de sistemas fotovoltaicos y en particular proporciona un sistema y método para determinar el estado de funcionamiento de módulos solares fotovoltaicos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Diferentes métodos de detección del estado de salud han sido desarrollados para los módulos solares fotovoltaicos (MSFV), entre los cuales se encuentran la caracterización de operación en el plano tensión/corhente, electroluminiscencia, inspección visual, entre otros.
Estos métodos requieren en su mayoría la desconexión del MSFV o grupo de estos para determinar el estado de salud, lo cual presenta una desventaja ya que interrumpe la continuidad de servicio del grupo de módulos bajo ensayo. Además, en general, no son capaces de identificar la naturaleza del fallo en caso de detectar alguna anomalía.
Por ejemplo, el documento de patente EP 3537602 describe un método para el diagnóstico de paneles fotovoltaicos. El sistema fotovoltaico que se utiliza como referencia incluye un panel fotovoltaico y un inversor conectado al panel fotovoltaico. El método comprende, como primera etapa, adquirir una señal de voltaje en el lado DC del inversor. Se menciona que se obtiene una transformada rápida de Fourier de la señal de voltaje, para obtener una “huella digital” de funcionamiento del sistema. Sin embargo, las señales obtenidas se comparan entre sí para obtener valores indicadores del sistema, pero no se indica que permitan determinar una naturaleza del fallo.
Por otra parte, el documento US 2016/282398 describe un método y sistema de monitoreo para detectar una falla de arco en un sistema fotovoltaico. Se describe que el sistema permite el monitoreo del inversor. Para esto, obtiene señales de corriente en el lado DC del inversor. Se menciona que una forma de detectar una falla es mediante una potencia umbral en el espectro de frecuencias en donde, si el mínimo del espectro de frecuencia se encuentra por sobre dicho umbral, será indicador de una falla. Sin embargo, no se menciona que se permita identificar la naturaleza del fallo. Por otra parte, si bien se adquiere una señal de voltaje en el lado DC, el mismo se obtiene al desconectar el inversor.
En consecuencia, se requiere de un sistema y método para determinar el estado de funcionamiento de un MSFV que no requiera de la interrupción en la operación y que permita identificar la naturaleza del fallo.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un sistema para la determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico que se caracteriza porque comprende: medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico; y un procesador conectado operativamente a dichos medios para adquirir dicha una señal de voltaje de salida; en donde dicho procesador se encuentra configurado para: adquirir, mediante dichos medios para adquirir una señal de voltaje, un voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje; comparar dicha transformada de Fourier con un espectro de referencia; y determinar el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico a partir de dicha comparación; y en donde dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia.
En una realización preferida, el sistema se caracteriza porque dichos medios para adquirir una señal de voltaje comprenden un convertidor DC-DC que incluye un conmutador y porque dicha señal de voltaje se mide entre los terminales de dicho conmutador.
En otra realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicho espectro de referencia se selecciona del grupo formado por espectros correspondientes a ensuciamiento, espectros correspondientes a roturas, espectros correspondientes a puntos calientes, espectros correspondientes a delaminación, espectros correspondientes a snail tracks, espectros correspondientes a funcionamiento normal, así como combinaciones entre los mismos.
En una realización preferida adicional, el sistema se caracteriza porque dicha comparación comprende obtener, desde dicha transformada de Fourier y desde dicho espectro de referencia, un parámetro que se selecciona del grupo formado por frecuencia de corte y un coeficiente de amortiguamiento, así como una combinación entre ellos; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si la diferencia entre el parámetro obtenido para la transformada de Fourier y para el espectro de referencia es menor que un valor umbral. En una realización más preferida, el sistema se caracteriza porque dicho valor umbral está en el rango entre +/-0,1 % y +/-1 ,0%.
En una realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicha comparación comprende obtener un coeficiente de correlación entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicho coeficiente de correlación es mayor que un valor umbral. En una realización más preferida, el sistema se caracteriza porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,99 y 0,999.
En otra realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicha comparación comprende obtener una raíz del error cuadrático medio entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicha raíz del error cuadrático medio es menor que un valor umbral. En una realización más preferida, el sistema se caracteriza porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,005 y 0,05.
En otro objeto de la presente invención se proporciona un método para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico que se caracteriza porque comprende: adquirir, mediante medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico, una señal de voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener, mediante un procesador conectado operativamente a dichos medios para adquirir dicha una señal de voltaje de salida, una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje; comparar, mediante dicho procesador, dicha transformada de Fourier con un espectro de referencia; y determinar, mediante dicho procesador, el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico a partir de dicha comparación; y en donde dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia.
En una realización preferida, el método se caracteriza porque dicho espectro de referencia se selecciona del grupo formado por espectros correspondientes a ensuciamiento, espectros correspondientes a roturas, espectros correspondientes a puntos calientes, espectros correspondientes a delaminación, espectros correspondientes a snail tracks, espectros correspondientes a funcionamiento normal, así como combinaciones entre los mismos.
En otra realización preferida, el método se caracteriza porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener, desde dicha transformada de Fourier y desde dicho espectro de referencia, un parámetro que se selecciona del grupo formado por frecuencia de corte y un coeficiente de amortiguamiento, así como una combinación entre ellos; y porque dicho paso de determinar el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si la diferencia entre el parámetro obtenido para la transformada de Fourier y para el espectro de referencia es menor que un valor umbral. En una realización más preferida, el método se caracteriza porque dicho valor umbral está en el rango entre +/-0,1 % y +/-1 ,0%.
En una realización preferida adicional, el método se caracteriza porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener un coeficiente de correlación entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicho paso de determinar el estado de funcionamiento de dicho módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicho coeficiente de correlación es mayor que un valor umbral. En una realización más preferida, el método se caracteriza porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,99 y 0,999.
En otra realización preferida, el método se caracteriza porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener una raíz del error cuadrático medio entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicho paso de determinar el estado de funcionamiento de dicho módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicha raíz del error cuadrático medio es menor que un valor umbral. En una realización más preferida, el método se caracteriza porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,005 y 0,05.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Fig. 1 ¡lustra un diagrama de bloques de una primera realización del sistema que es objeto de la presente invención.
La Fig. 2A ¡lustra un ejemplo de realización de una señal de voltaje y una señal de referencia en el dominio del tiempo.
La Fig. 2B ¡lustra un ejemplo de realización de una transformada de Fourier de la señal de voltaje de la Fig. 2A y de un espectro de referencia.
La Fig. 3A ¡lustra un ejemplo de realización de tres señales de referencia en el dominio del tiempo.
La Fig. 3B ¡lustra un ejemplo de realización de tres espectros de referencia obtenidos a partir de las señales de referencia de la Fig. 3A.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación se describirá de manera detallada la presente invención, haciendo referencia para esto a las figuras que acompañan la presente solicitud. En un primer objeto de la presente invención, se proporciona un sistema (1 ) para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico (2) que comprende, de manera esencial, medios (3) para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico (2); y un procesador (4) conectado operativamente a dichos medios (3) para adquirir dicha una señal de voltaje de salida. Además, dicho procesador (4) se encuentra configurado para: adquirir, mediante dichos medios para adquirir una señal de voltaje, un voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener una transformada de Fourier (5) de dicha señal de voltaje; comparar (7) dicha transformada de Fourier (5) con un espectro de referencia (6); y determinar (8) el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico (2) a partir de dicha comparación. Adicionalmente, dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico (2) en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia (9).
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, debe entenderse como medios (3) para adquirir una señal de voltaje a uno o más elementos que, en su conjunto, permitan adquirir una señal de voltaje desde el módulo solar fotovoltaico (2), sin requerir la desconexión de dicho módulo solar fotovoltaico desde un sistema de conversión de potencia (9). Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje puede comprender, sin limitarse a estos, voltímetros; conmutadores; elementos pasivos tales como bobinas, resistencias, condensadores, diodos; elementos activos, tales como transistores bipolares, transistores de efecto de campo; así como una combinación entre ellos. Adicionalmente, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje pueden comprender uno o más convertidores análogo a digital.
En un ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje comprenden un convertidor DC-DC que incluye un conmutador y porque dicha señal de voltaje se mide entre los terminales de dicho conmutador. En una realización más preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho convertidor DC-DC es un convertidor DC-DC sin aislamiento galvánico. Dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje pueden adquirir dicha señal de voltaje de salida desde el módulo solar fotovoltaico (2) de manera sustancialmente continua, a intervalos regulares o a intervalos irregulares sin que esto limite el alcance de la presente invención. En el contexto de la presente invención, se entenderá que dicha adquisición se realiza de manera sustancialmente continua cuando la diferencia temporal entre la adquisición de dos señales consecutivas es menor que un cierto valor umbral. Por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho valor umbral puede ser menor que 0,5 milisegundos, más preferentemente menor que 0,1 milisegundos y aún más preferentemente menor que 0,05 milisegundos.
El sistema (1 ) que es objeto de la presente invención comprende, además, un procesador (4) conectado operativamente a dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje. En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá que dicho procesador (4) se encuentra conectado operativamente a dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje cuando dicho procesador (4) puede controlar la operación de dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje y recibir dicha señal de voltaje desde dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje. Los medios mediante los cuales dicho procesador (4) se conecte operativamente con dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje pueden ser cableados, inalámbricos o una combinación de ambos sin que esto limite el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dichos medios pueden comprender cables UTP, cables STP, cables coaxiales, par telefónico, fibra óptica, cables USB, antenas bluetooth, antenas Wi-Fi, LEDs, Laser, fotodiodos, así como una combinación entre ellos.
Dicho procesador (4), además, se encuentra configurado para adquirir, mediante dichos medios (3) para adquirir una señal de voltaje, un voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico (2). Tal como se mencionó previamente, dicha adquisición puede realizarse de manera sustancialmente continua, a intervalos regulares o a intervalos irregulares sin que esto limite el alcance de la presente invención. Adicionalmente, el rango de tiempo durante el cual se adquiera dicha señal de voltaje no limita el alcance de la presente invención. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha adquisición puede realizarse durante un tiempo que se encuentra en el rango entre 0,05 milisegundos y 500 milisegundos, más preferentemente entre 0,1 milisegundos y 50 milisegundos y aún más preferentemente entre 0,15 milisegundos y 1 milisegundo. Dicha adquisición, a su vez, debe permitir medir la respuesta transiente del módulo solar fotovoltaico (2) ante conmutaciones del sistema de conversión de potencia (9) o, en caso de existir, conmutaciones incorporadas por el medio (3) para adquirir la señal de voltaje. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha adquisición de dicha señal de voltaje puede o no realizarse luego de cada conmutación del sistema de conversión de potencia (9) sin que esto limite el alcance de la presente invención.
Luego de adquirir dicha señal de voltaje, dicho procesador (4) se encuentra configurado para obtener una transformada de Fourier (5) de dicha señal de voltaje. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador (4) puede estar configurado para obtener una transformada rápida de Fourier (FFT) de dicha señal de voltaje, una transformada discreta de Fourier (DFT), así como una combinación entre ellas. El rango de frecuencias, así como el paso de frecuencia, en el cual dicho procesador obtenga dicha transformada de Fourier no limita el alcance de la presente invención y dependerá, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, del rango de tiempo en el cual se adquiere la señal de voltaje y de la tasa de adquisición de la señal de voltaje. En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho rango de frecuencias puede estar entre 0 kHz y 1 MHz, más preferentemente entre 0 kHz y 500 kHz y aún más preferentemente entre 0 kHz y 300 kHz. En otra realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, la frecuencia de muestreo de la señal de voltaje puede estar en el rango de entre 1 kHz y 50 kHz, más preferentemente entre 100 kHz y 1 MHz y aún más preferentemente entre 50 MHz y 500 MHz.
Dicho procesador (4), además, se encuentra configurado para comparar (7) dicha transformada de Fourier (5) con un espectro de referencia (6). Dicha comparación con dicho espectro de referencia (6) es la que, ventajosamente, permite identificar la naturaleza del fallo en caso de que el módulo solar fotovoltaico (2) no se encuentre funcionando normalmente. Dicho espectro de referencia (6) puede, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, estar almacenado en una memoria conectada operativamente al procesador (4) o ser adquirido desde un módulo solar fotovoltaico patrón (que no se ¡lustra en las figuras), en donde dicho módulo solar fotovoltaico patrón presenta un fallo conocido. En esta última realización preferida, por ejemplo y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador (4) puede estar configurado para adquirir una señal de voltaje de salida patrón desde dicho módulo solar fotovoltaico patrón, mediante medios adecuados, y para obtener dicho espectro de referencia mediante una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje de salida patrón.
En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador (4) puede estar configurado para comparar dicha transformada de Fourier (5) con una pluralidad de espectros de referencia (6). En el contexto de la presente invención, se entenderá como pluralidad a dos o más de los elementos a los cuales se hace referencia. Dicha pluralidad de espectros de referencia puede o no corresponder al mismo tipo de funcionamiento defectuoso del módulo solar fotovoltaico (2) sin que esto limite el alcance de la presente invención. En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha pluralidad de espectros de referencia (6) corresponde a tipos diferentes de fallo del módulo solar fotovoltaico (2).
Si bien, en lo sucesivo, se describirá una realización del sistema (1 ) que es objeto de la presente invención en la cual el procesador (4) está configurado para comparar la transformada de Fourier (5) con un único espectro de referencia (6), una persona normalmente versada en la materia entenderá que todas las opciones descritas son aplicables para los casos en los cuales dicho procesador (4) está configurado para comparar dicha transformada de Fourier (5) con una pluralidad de espectros de referencia (5).
Dicho espectro de referencia (6) puede escogerse de espectros correspondientes a cualquier tipo de fallo en el módulo solar fotovoltaico (2), sin que esto limite el alcance de la presente invención. Adicionalmente, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho espectro de referencia (6) puede corresponder a un funcionamiento normal del módulo solar fotovoltaico (2). Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención dicho espectro de referencia puede seleccionarse del grupo formado por espectros correspondientes a ensuciamiento, espectros correspondientes a roturas, espectros correspondientes a puntos calientes, espectros correspondientes a delaminación, espectros correspondientes a snail tracks, espectros correspondientes a funcionamiento normal, así como combinaciones entre los mismos.
En el contexto de la presente invención, se entenderá como comparación (7) a la aplicación de una o más operaciones matemáticas a dicha transformada de Fourier (5) y a dicho espectro de referencia (6), de forma tal que permite determinar una correspondencia entre ambos.
Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha comparación (7) puede comprender obtener, desde dicha transformada de Fourier (5) y desde dicho espectro de referencia (6) un parámetro que se selecciona del grupo formado por una frecuencia de corte, un coeficiente de amortiguamiento, así como una combinación entre ellos. En este caso, se dirá que dicha transformada de Fourier (5) se corresponde con dicho espectro de referencia (6) si la diferencia entre el parámetro obtenido para la transformada de Fourier y para el espectro de referencia es menor que un valor umbral.
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá que la frecuencia de corte es la frecuencia para la cual la señal presenta una energía menor a cierto límite (usualmente definido en 3 dB), tanto en la transformada de Fourier (5), como en el espectro de referencia (6). Por otra parte, en el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá al coeficiente de amortiguamiento como una medida de la magnitud y cantidad de armónicos presentes tanto en la transformada de Fourier (5), como en el espectro de referencia (6).
Dicho valor umbral puede ser cualquier valor adecuado para determinar dicha correspondencia entre dicha transformada de Fourier (5) y dicho espectro de referencia (6). Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho valor umbral puede estar en el rango entre +/-0,05% y +/-1 ,0%, más preferentemente entre +/-0,1 % y +/-0,8% y aún más preferentemente ser de +/- 0,5%. En otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha comparación (7) puede comprender obtener un coeficiente de correlación entre dicha transformada de Fourier (5) y dicho espectro de referencia (6). En este caso, se dirá que dicha transformada de Fourier (5) se corresponde con dicho espectro de referencia (6) si dicho coeficiente de correlación es mayor que un valor umbral.
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá que el coeficiente de correlación es una medida de la dependencia lineal entre la transformada de Fourier (5) y el espectro de referencia (6). Dado esto, mientras las señales se encuentren con un nivel de correlación mayor, más cercano a 1 se encontrará el coeficiente de correlación.
Dicho valor umbral puede ser cualquier valor adecuado para determinar dicha correspondencia entre dicha transformada de Fourier (5) y dicho espectro de referencia (6). Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho valor umbral puede estar en el rango entre 0,95 y 1 , más preferentemente entre 0,98 y 0,999 y aún más preferentemente ser de 0,995.
En otro ejemplo, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicha comparación (7) puede comprender obtener una raíz del error cuadrático medio (RMSE) de la diferencia entre dicha transformada de Fourier (5) y dicho espectro de referencia (6). En este caso, se dirá que dicha transformada de Fourier (5) se corresponde con dicho espectro de referencia (6) si dicha raíz del error cuadrático medio (RMSE) es menor que un valor umbral.
En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se entenderá que la raíz del error cuadrático medio (RMSE) es una medida de la desviación entre las frecuencias indicadas por la transformada de Fourier (5) y el espectro de referencia (6).
Dicho valor umbral puede ser cualquier valor adecuado para determinar dicha correspondencia entre dicha transformada de Fourier (5) y dicho espectro de referencia (6). Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho valor umbral puede estar en el rango entre 0,001 Hz y 0,07 Hz, más preferentemente entre 0,005 Hz y 0,05 Hz y aún más preferentemente ser de 0,01 Hz. Tal como se mencionó previamente, dicho procesador (4) está configurado para determinar (8) el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico (2). Para esto, dicho procesador (4) utiliza el resultado de la comparación entre la transformada de Fourier (5) y el espectro de referencia (6). De esta manera, el procesador (4) no solo puede determinar si dicho módulo solar fotovoltaico (2) se encuentra funcionando de manera normal o defectuosa sino que, adicional y ventajosamente, puede determinar la naturaleza del fallo en caso de un funcionamiento defectuoso.
Adicionalmente, tal como se mencionó previamente, el sistema (1 ) que es objeto de la presente invención presenta la ventaja de que no requiere la desconexión del módulo solar fotovoltaico (2) del sistema convertidor de potencia (9) para determinar el estado de funcionamiento.
El sistema (1 ) que es objeto de la presente invención puede comprender, de manera opcional y sin que esto limite el alcance de la presente invención, elementos adicionales a los previamente descritos. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, el sistema (1 ) puede comprender un transceptor de radiofrecuencia conectado operativamente a dicho procesador (1 ) y dicho procesador puede estar configurado para ejecutar una o más de las siguientes tareas: recibir una instrucción para determinar el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico (2) mediante dicho transceptor de radiofrecuencia; transmitir el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico (2) mediante dicho transceptor de radiofrecuencia; generar una alarma en respuesta a determinar que el módulo solar fotovoltaico (2) se encuentra funcionando de forma defectuosa y transmitir dicha alarma mediante dicho transceptor de radiofrecuencia.
En dicha realización preferida, la naturaleza del transceptor de radiofrecuencia no limita el alcance de la presente invención y puede seleccionarse del grupo formado por antenas Bluetooth, antenas Wi-F¡, así como una combinación entre ambas. En otra realización opcional, sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho sistema (1 ) puede comprender una memoria conectada operativamente a dicho procesador (4). Dicha memoria puede ser una memoria volátil o no volátil, así como una combinación de ambas, sin que esto limite el alcance de la presente invención. Tal como se mencionó previamente, dicha memoria puede almacenar uno o más espectros de referencia (6) que permitan la comparación (7) entre la transformada de Fourier (5) y cada uno de dichos uno o más espectros de referencia (6). En esta realización preferida, adicionalmente y sin que esto limite el alcance de la presente invención, dicho procesador (4) puede estar configurado para ejecutar una o más de las siguientes tareas: leer, desde dicha memoria, uno o más espectros de referencia (6); almacenar, en dicha memoria, la señal de voltaje de salida que se adquiere desde el módulo solar fotovoltaico (2); almacenar, en dicha memoria, la transformada de Fourier (5) obtenida a partir de la señal de voltaje de salida; almacenar, en dicha memoria, uno o más registros del estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico (2).
La presente invención, adicionalmente, proporciona un método para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico (2) que comprende, de manera esencial, los pasos de: adquirir, mediante medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico, una señal de voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener, mediante un procesador conectado operativamente a dichos medios para adquirir dicha una señal de voltaje de salida, una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje; comparar, mediante dicho procesador, dicha transformada de Fourier con un espectro de referencia; y determinar, mediante dicho procesador, el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico a partir de dicha comparación. Adicionalmente, dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia.
Todas las opciones previamente descritas para el sistema (1 ) son aplicables para el método que es objeto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma.
De acuerdo con la descripción previamente detallada es posible obtener un sistema (1 ) y método para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico (2). Debe entenderse que las diferentes opciones descritas pueden ser combinadas entre sí, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera prevista sin que esto limite el alcance de la presente invención.
A continuación, se presentarán ejemplos de realización del sistema y método que son objeto de la presente invención. Debe entenderse que el propósito de estos ejemplos es el de proveer un mejor entendimiento de la presente invención pero en ningún caso limitan el alcance de la protección solicitada. Adicionalmente, características técnicas o parámetros descritos en ejemplos diferentes pueden combinarse entre sí, o con cualquiera de las realizaciones previamente descritas, de cualquier manera prevista por una persona normalmente versada en la materia sin que esto limite el alcance de la presente invención.
Ejemplo 1 : Adquisición de una señal de voltaje y una señal de referencia en el dominio del tiempo
La Figura 2A ¡lustra una señal de voltaje (i) y una señal de referencia en el dominio del tiempo (¡i) correspondientes a un módulo solar fotovoltaico (2). En este ejemplo de realización, se obtuvo una transformada rápida de Fourier de ambas señales, obteniendo, respectivamente, una transformada de Fourier (5) y un espectro de referencia (6), que se ¡lustran en la Figura 2B.
Dichas señales fueron adquiridas sobre la operación de un módulo solar de 10 Wp conectado a un convertidor DC/DC con una irradiancia de 1000 W/m2. Ejemplo 2: Obtención de parámetros a partir de la transformada de Fourier y del espectro de referencia
A partir de la transformada de Fourier (5) y del espectro de referencia del ejemplo anterior se obtuvieron los siguientes parámetros para comparar ambas señales: Frecuencia de corte, Coeficiente de Amortiguamiento, Coeficiente de Correlación y Raíz del error cuadrático medio.
Los resultados se resumen en la Tabla 1 :
Tabla 1. Parámetros obtenidos a partir de transformada de Fourier (5) y espectro de referencia (6)
Figure imgf000016_0001
Ejemplo 3: Comparación entre la transformada de Fourier y el espectro de referencia
Los resultados del ejemplo anterior se utilizaron para realizar una comparación entre la transformada de Fourier (5) y el espectro de referencia (6). Previamente, se habían definido los siguientes valores umbrales: para la frecuencia de corte y para el coeficiente de amortiguamiento, una diferencia menor a +/- 0,5%; para el coeficiente de correlación un valor mayor que 0,995 y para el error cuadrático medio un valor menor que 0,01 Hz.
Se observa que en todos los casos, las comparaciones entre la transformada de Fourier (5) y el espectro de referencia se encuentran por fuera de los umbrales definidos, por lo que se determinó que la transformada de Fourier (5) no se corresponde con el espectro de referencia (6). Ejemplo 4: Obtención de otros espectros de referencia
La Figura 3A ¡lustra una primera señal de referencia (i) que corresponde a un módulo solar fotovoltaico (2) con funcionamiento normal; una segunda señal de referencia (¡i) que corresponde a un MSFV (2) que presenta cracks; y una tercera señal de referencia (iii) que corresponde a un MSFV (2) que presenta soiling.
Se obtuvo una transformada rápida de Fourier de dichas señales de referencia, obteniendo los espectros de referencia que se ¡lustran en la Figura 3B. Se obtuvo un primer espectro de referencia (6a) a partir de la primera señal de referencia (i) y que corresponde a un MSFV (2) en funcionamiento normal; un segundo espectro de referencia (6b) a partir de la segunda señal de referencia (¡i) y que corresponde a un MSFV (2) que presenta cracking; y un tercer espectro de referencia (6c) a partir de la tercera señal de referencia (iii) y que corresponde a un MSFV (2) que presenta soiling.
Ejemplo 5: Obtención de parámetros a partir de espectros de referencia
Los espectros de referencia del ejemplo anterior se utilizaron para obtener diferentes parámetros. En específico, por cada espectro se obtuvo los parámetros de overshoot, undershoot, frecuencia de corte y coeficiente de amortiguamiento.
Los resultados se resumen en la Tabla 2:
Tabla 2. Parámetros obtenidos a partir de espectros de referencia
Figure imgf000017_0001

Claims

REIVINDICACIONES Un sistema para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico, CARACTERIZADO porque comprende: medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico; y un procesador conectado operativamente a dichos medios para adquirir dicha una señal de voltaje de salida; en donde dicho procesador se encuentra configurado para: adquirir, desde dichos medios para adquirir una señal de voltaje, un voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje; comparar dicha transformada de Fourier con un espectro de referencia; y determinar el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico a partir de dicha comparación; y en donde dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia. El sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dichos medios para adquirir una señal de voltaje comprenden un convertidor DC-DC que incluye un conmutador y porque dicha señal de voltaje se mide entre los terminales de dicho conmutador. El sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicho espectro de referencia se selecciona del grupo formado por espectros correspondientes a ensuciamiento, espectros correspondientes a roturas, espectros correspondientes a puntos calientes, espectros correspondientes a delaminación, espectros correspondientes a snail tracks, espectros correspondientes a funcionamiento normal, así como combinaciones entre los mismos.
4. El sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicha comparación comprende obtener, desde dicha transformada de Fourier y desde dicho espectro de referencia, un parámetro que se selecciona del grupo formado por frecuencia de corte y un coeficiente de amortiguamiento, así como una combinación entre ellos; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si la diferencia entre el parámetro obtenido para la transformada de Fourier y para el espectro de referencia es menor que un valor umbral.
5. El sistema de la reivindicación 4, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral está en el rango entre +/-0,1 % y +/-1 ,0%.
6. El sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicha comparación comprende obtener un coeficiente de correlación entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicho coeficiente de correlación es mayor que un valor umbral.
7. El sistema de la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,99 y 0,999.
8. El sistema de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque dicha comparación comprende obtener una raíz del error cuadrático medio entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicha determinación del estado de funcionamiento comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicha raíz del error cuadrático medio es menor que un valor umbral. 19
9. El sistema de la reivindicación 8, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,005 Hz y 0,05 Hz. 0. Un método para determinar el estado de funcionamiento de un módulo solar fotovoltaico, CARACTERIZADO porque comprende: adquirir, mediante medios para adquirir una señal de voltaje, conectados operativamente a una salida de voltaje de dicho módulo solar fotovoltaico, una señal de voltaje de salida de dicho módulo solar fotovoltaico; obtener, mediante un procesador conectado operativamente a dichos medios para adquirir dicha una señal de voltaje de salida, una transformada de Fourier de dicha señal de voltaje; comparar, mediante dicho procesador, dicha transformada de Fourier con un espectro de referencia; y determinar, mediante dicho procesador, el estado de funcionamiento del módulo solar fotovoltaico a partir de dicha comparación; y en donde dicha adquisición de dicha señal de voltaje de salida se realiza con el módulo solar fotovoltaico en funcionamiento y conectado a un sistema de conversión de potencia. 1. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque dicho espectro de referencia se selecciona del grupo formado por espectros correspondientes a ensuciamiento, espectros correspondientes a roturas, espectros correspondientes a puntos calientes, espectros correspondientes a delaminación, espectros correspondientes a snail tracks, espectros correspondientes a funcionamiento normal, así como combinaciones entre los mismos. 2. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener, desde dicha transformada de Fourier y desde dicho espectro de referencia, un parámetro que se selecciona del grupo formado por frecuencia de corte y un coeficiente de amortiguamiento, así como una combinación entre ellos; y porque dicho paso de determinar el estado de 20 funcionamiento del módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si la diferencia entre el parámetro obtenido para la transformada de Fourier y para el espectro de referencia es menor que un valor umbral.
13. El método de la reivindicación 12, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral está en el rango entre +/-0,1 % y +/-1 ,0%.
14. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener un coeficiente de correlación entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicho paso de determinar el estado de funcionamiento de dicho módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicho coeficiente de correlación es mayor que un valor umbral.
15. El método de la reivindicación 14, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,99 y 0,999.
16. El método de la reivindicación 10, CARACTERIZADO porque dicho paso de comparar dicha transformada de Fourier con dicho espectro de referencia comprende obtener una raíz del error cuadrático medio entre dicha transformada de Fourier y dicho espectro de referencia; y porque dicho paso de determinar el estado de funcionamiento de dicho módulo solar fotovoltaico comprende determinar que dicha transformada de Fourier se corresponde con dicho espectro de referencia si dicha raíz del error cuadrático medio es menor que un valor umbral.
17. El método de la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque dicho valor umbral se encuentra en el rango entre 0,005 Hz y 0,05 Hz.
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