ES2336876A1 - Energy transformation system for photovoltaic parks (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos.Energy transformation apparatus for photovoltaic parks
La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un aparato de transformación de energía para parques fotovoltaicos que se conecta entre la red eléctrica y las placas o módulos fotovoltaicos para transformar la tensión continua generada por dichos módulos en una tensión alterna que se inyecta en la red eléctrica.The present invention, as expressed in the statement of this specification refers to an apparatus of energy transformation for photovoltaic parks that connects between the power grid and the photovoltaic panels or modules to transform the continuous voltage generated by these modules into a AC voltage that is injected into the mains.
Es un objeto de la invención introducir mejoras para efectuar la desconexión del aparato cuando los módulos fotovoltaicos no producen suficiente energía, o cuando se produce algún mal funcionamiento o alarma.It is an object of the invention to introduce improvements to disconnect the device when the modules Photovoltaics do not produce enough energy, or when it is produced Some malfunction or alarm.
También es objeto de la invención el permitir conectar el aparato con un equipo remoto para obtener los diferentes datos del aparato y los dispositivos a él conectados en dicho equipo remoto, y para poder recibir datos desde el equipo remoto como alarmas, comandos o cualquier otro parámetro a partir de los cuales se permita efectuar la desconexión/conexión del aparato.It is also the object of the invention to allow connect the device with a remote device to obtain the different data of the device and the devices connected to it in said device remote, and to be able to receive data from the remote computer as alarms, commands or any other parameter from which the disconnection / connection of the device is allowed.
En el estado de la técnica son conocidos aparatos que permiten efectuar la transformación de la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos para su consumo a través de la red eléctrica, para lo que se conectan entre los módulos fotovoltaicos y dicha red eléctrica. Estos aparatos no realizan la desconexión del aparato durante las horas en las que la radiación solar no es suficiente para la producción de energía eléctrica en el momento óptimo, ni tampoco la posterior reconexión cuando la radiación aumenta y vuelve a ser suficiente.In the state of the art they are known devices that allow energy transformation provided by photovoltaic modules for consumption through of the electrical network, for which they are connected between the modules photovoltaic and said electrical network. These devices do not perform the disconnection of the device during the hours in which the radiation solar is not enough for the production of electrical energy in the optimal time, nor the subsequent reconnection when the radiation increases and is enough again.
Además no prevén la posibilidad de enviar los datos de funcionamiento de la instalación a un sistema remoto, ni recibir comandos desde el sistema remoto que permitan realizar las maniobras de conexión/desconexión.They also do not foresee the possibility of sending operating data of the installation to a remote system, or receive commands from the remote system that allow you to perform switching on / off maneuvers.
Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriores, la invención está prevista para permitir efectuar la transformación de la energía proporcionada por los módulos fotovoltaicos para su consumo a través de la red eléctrica, para lo que se conecta entre al menos un inversor de conversión de la tensión continua generada en unos módulos fotovoltaicos y dicha red eléctrica; y se caracteriza porque comprende un módulo de alta tensión mediante el cual se efectúa la conexión del aparato a la red eléctrica, y que está constituido por uno o más módulos de conexión a la red eléctrica, un módulo de protección, un transformador de tensión de potencia de elevación de la tensión generada por el inversor al nivel de la red eléctrica, un módulo de baja tensión de conexión del transformador de tensión de potencia al inversor y un módulo de accionamiento del módulo de alta tensión, para su desconexión de la red eléctrica cuando los módulos fotovoltaicos no producen energía.To achieve the objectives and solve the previous drawbacks, the invention is intended to allow effect the transformation of the energy provided by the photovoltaic modules for consumption through the power grid, for which it connects between at least one conversion inverter of the continuous voltage generated in some photovoltaic modules and said power grid; and it is characterized because it comprises a high module voltage through which the device is connected to the network electrical, and consisting of one or more connection modules to the power grid, a protection module, a transformer lifting power voltage of the voltage generated by the inverter at the level of the mains, a low voltage module of connection of the power voltage transformer to the inverter and a High voltage module drive module, for your disconnection from the mains when photovoltaic modules do not They produce energy.
El módulo de protección comprende un dispositivo de conexión/desconexión con una capacidad de vida de al menos de 30.000 maniobras. Dicho dispositivo es gobernado por el módulo de accionamiento. El hecho de que tenga capacidad para un número tan elevado de maniobras permite la conexión y desconexión diaria de los módulos fotovoltaicos respecto de la red eléctrica, de forma que se evitan pérdidas por trabajo en vacío del transformador de tensión de potencia durante la noche.The protection module comprises a device connection / disconnection with a life capacity of at least 30,000 maneuvers Said device is governed by the module of drive The fact that it has capacity for such a number high maneuvering allows the daily connection and disconnection of photovoltaic modules with respect to the power grid, so that avoid losses due to vacuum work of the voltage transformer power overnight.
El módulo de alta tensión también puede incluir un módulo de transformadores de medida, que está conectado a un dispositivo medidor de potencia (como por ejemplo el integrado en un contador de energía) para realizar la medida de al menos la potencia generada o consumida en la instalación.The high voltage module can also include a measuring transformer module, which is connected to a power measuring device (such as the one integrated in a energy meter) to measure at least the power generated or consumed in the installation.
El transformador de tensión de potencia está conectado al módulo de baja tensión mediante el cual se conectan al transformador de tensión uno o más inversores que efectúan la conversión de la tensión continua generada en los módulos fotovoltaicos a una tensión alterna a la frecuencia de la red eléctrica, por lo que los inversores constituyen el medio de conexión del aparato a los módulos fotovoltaicos.The power voltage transformer is connected to the low voltage module through which they connect to the voltage transformer one or more inverters that perform the conversion of the continuous voltage generated in the modules photovoltaic at an alternating voltage at the grid frequency electric, so investors are the means of connection of the device to the photovoltaic modules.
Para realizar la conexión/desconexión en el momento óptimo, en la realización más básica de la invención el módulo de accionamiento recibe la señal proporcionada por un relé de mínima irradiancia, provocando la desconexión cuando esta no alcanza un valor mínimo establecido. Alternativamente pueden emplearse otros dispositivos conectados al módulo de accionamiento, como un reloj astronómico, para realizar la desconexión del módulo de alta tensión según el horario establecido en dicho reloj, o relés de potencia inversa que provoquen la desconexión del módulo de alta tensión cuando el sentido de flujo de potencia se invierta. Cabe señalar que el módulo de accionamiento puede ser también actuable manualmente.To connect / disconnect in the optimal moment, in the most basic embodiment of the invention the drive module receives the signal provided by a relay minimum irradiance, causing disconnection when it does not reach a set minimum value Alternatively, others may be used. devices connected to the drive module, such as a clock astronomical, to disconnect the high voltage module according to the time established in said clock, or power relays Reverse that cause the disconnection of the high voltage module when the direction of power flow is reversed. It should be noted that the drive module can also be operable manually.
La invención prevé la posibilidad de incorporar un módulo de control que gobierna a través del módulo de accionamiento la conexión/desconexión del módulo de alta tensión. En este caso se pueden conectar al módulo de control uno o varios relés o sensores de irradiancia. Cabe la posibilidad que dichos sensores estén incluidos en una estación meteorológica que se conecta al módulo de control de forma que éste además conoce distintos parámetros meteorológicos como puede ser temperatura, presión, etc.The invention provides for the possibility of incorporating a control module that governs through the module drive the connection / disconnection of the high voltage module. In In this case, one or more relays can be connected to the control module or irradiance sensors. It is possible that these sensors are included in a weather station that connects to control module so that it also knows different meteorological parameters such as temperature, pressure, etc.
Además el módulo de control puede estar conectado a los inversores para medir su potencia y también se prevé que el módulo de control pueda estar conectado al módulo contador de energía, de forma, que el módulo de control realiza la desconexión del módulo de alta tensión cuando la potencia medida por el contador o cuando la potencia en los inversores, está por debajo de un mínimo establecido, con lo que se asegura la desconexión del aparato durante las horas improductivas.In addition the control module can be connected to the inverters to measure its power and it is also planned that the control module can be connected to the counter module of energy, so that the control module performs the disconnection of the high voltage module when the power measured by the meter or when the power in the inverters is below a minimum established, which ensures the disconnection of the device during unproductive hours.
Por otro lado, el módulo de control puede incluir medios de conexión a un relé de alarma para producir la desconexión del módulo de alta tensión al detectar una sobrecarga, un cortocircuito, sobrecalentamiento del transformador, robo o manipulación indebida, etc.On the other hand, the control module can include connection means to an alarm relay to produce the high voltage module disconnection when an overload is detected, a short circuit, transformer overheating, theft or improper handling, etc.
En el módulo de control se incluyen medios para mostrar información de los diferentes módulos y elementos a los que está conectado y además prevé la posibilidad de incluir medios de comunicación remota para la transmisión de dicha información, pudiendo enviar alarmas detectadas, y viceversa, es decir recibir alarmas y comandos producidas en un sistema remoto, a partir de las cuales realiza la desconexión del módulo de alta tensión.The control module includes means for show information of the different modules and elements to which is connected and also provides for the possibility of including means of remote communication for the transmission of said information, being able to send detected alarms, and vice versa, that is, receive alarms and commands produced in a remote system, from the which makes the disconnection of the high voltage module.
La invención prevé que el inversor pueda estar integrado en el aparato y no ser externo a él.The invention provides that the inverter can be integrated into the device and not be external to it.
Por último señalar que el aparato de la invención está dotado de una fuente de alimentación autónoma de forma que se garantiza el correcto funcionamiento del aparato durante las horas nocturnas en las que no hay generación fotovoltaica, sin necesidad de alimentarse de la red eléctrica.Finally, note that the device of the invention is provided with an autonomous power supply of way that the correct functioning of the device is guaranteed during the night hours when there is no generation photovoltaic, without the need to feed from the power grid.
A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.Next to facilitate a better understanding of this descriptive report and being an integral part of the same, they accompany a series of figures in which with illustrative and non-limiting nature has been represented the object of the invention.
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Figura 1.- Muestra un diagrama de bloques funcional de un posible ejemplo de realización de la invención.Figure 1.- Shows a block diagram function of a possible embodiment of the invention.
Figura 2.- Muestra un diagrama de bloques funcional de una segunda realización de la invención en la que se incluye un módulo de control para gobernar el funcionamiento del módulo de accionamiento a través del cual se efectúa el corte del módulo de alta tensión.Figure 2.- Shows a block diagram function of a second embodiment of the invention in which includes a control module to govern the operation of the drive module through which the cutting of the high voltage module
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A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.Below is a description of the invention based on the figures discussed above.
El aparato de la invención comprende un módulo de alta tensión 1 que está dotado de uno o varios módulos de conexión la a la red eléctrica 11, y además incluye un módulo de protección 1b o incluso un módulo de transformadores de medida le mediante el cual se efectúa la conexión del módulo de alta tensión 1 a un transformador de tensión de potencia 3.The apparatus of the invention comprises a module high voltage 1 which is equipped with one or several modules of connection to the power grid 11, and also includes a module 1b protection or even a measuring transformer module by means of which the high voltage module connection 1 is made to a power voltage transformer 3.
El módulo de protección 1b incluye un dispositivo de conexión/desconexión con una capacidad para un numero muy elevado de maniobras (al menos 30.000).Protection module 1b includes a connection / disconnection device with a capacity for a number very high maneuvering (at least 30,000).
Esta configuración permite la conexión y desconexión diaria del aparato de la red eléctrica 11 evitando las pérdidas por trabajo en vacío del transformador de tensión de potencia 3 durante la noche.This configuration allows connection and daily disconnection of the device from the mains 11 avoiding the Vacuum losses of the voltage transformer 3 power overnight.
El transformador de tensión de potencia 3 está conectado a un módulo de baja tensión 4 que a su vez está conectado a unos inversores 5 mediante los cuales se efectúa la conexión del aparato a unos módulos fotovoltaicos 12, de manera que la tensión continua proporcionada por los módulos fotovoltaicos 12, se convierte en una tensión alterna a la frecuencia de la red eléctrica 11 mediante los inversores 5, tensión alterna que mediante el módulo de baja tensión 4 se entrega al transformador de tensión de potencia 3 en el que se eleva al nivel de la red eléctrica 11; ya través del módulo de alta tensión 1 se inyecta en ésta. El módulo de baja tensión 4 incluye diferentes protecciones para conexión de los inversores 5 al transformador de tensión de potencia 3.The power voltage transformer 3 is connected to a low voltage module 4 which in turn is connected to some 5 inverters through which the connection of the apparatus to photovoltaic modules 12, so that the voltage continuous provided by photovoltaic modules 12, it converts into an alternating voltage at the frequency of the mains 11 by inverters 5, alternating voltage than by the module Low voltage 4 is delivered to the power voltage transformer 3 in which it rises to the level of the electricity grid 11; and through High voltage module 1 is injected into it. The low module voltage 4 includes different protections for connection of the inverters 5 to the power voltage transformer 3.
Además, el módulo de transformadores de medida le incluye transformadores de tensión e intensidad que se conectan a un módulo contador de energía 2 mediante el cual se efectúa la medida de la energía suministrada por los módulos fotovoltaicos 12, y que además mide la energía consumida en la instalación.In addition, the module of measurement transformers it includes voltage and current transformers that connect to an energy meter module 2 by means of which the measurement of the energy supplied by photovoltaic modules 12, and that also measures the energy consumed in the installation.
También se ha previsto que el aparato comprenda un módulo de accionamiento 8 que está conectado al módulo de protección 1b para realizar el accionamiento del mismo de la forma que ya fue descrita, accionamiento que se efectúa a partir de un módulo de irradiancia 10 que está conectado al módulo de accionamiento 8, de forma que cuando el módulo de irradiancia 10 detecta que el nivel de radiación está por debajo de un mínimo establecido, el módulo de accionamiento 8 desconecta la instalación de la red evitando el consumo en vacío durante las horas improductivas.It is also planned that the device comprises a drive module 8 that is connected to the module protection 1b to perform the same drive that was already described, drive that is made from a irradiance module 10 which is connected to the module drive 8, so that when the irradiance module 10 detects that the radiation level is below a minimum established, drive module 8 disconnects the installation of the network avoiding empty consumption during the hours unproductive
El módulo de irradiancia 10 puede ser, por ejemplo, un relé de mínima irradiancia.The irradiance module 10 can be, by example, a minimum irradiance relay.
Para realizar la alimentación del módulo de accionamiento 8, se prevé la incorporación de una fuente de alimentación 6 que puede estar constituida por un conjunto de baterías y un sistema de recarga de las mismas que es alimentado desde el lado de baja tensión del transformador 3, de forma que las baterías garantizan el correcto funcionamiento del aparato durante las horas nocturnas en las que no hay generación fotovoltaica, sin necesidad de alimentarse de la red eléctrica.To power the module drive 8, the incorporation of a source of feed 6 that may be constituted by a set of batteries and a recharging system that is powered from the low voltage side of the transformer 3, so that the batteries guarantee the correct functioning of the device during the night hours in which there is no photovoltaic generation, without need to feed on the power grid.
En la figura 2 se muestra otro posible ejemplo de realización del aparato de la invención que presenta una configuración más completa, para lo que comprende un módulo de control 7 que está conectado al módulo contador de energía 2 y al módulo de accionamiento 8, de forma que el módulo de control 7 conoce la potencia suministrada por los módulos fotovoltaicos 12. El módulo de control 7 está también conectado a una estación meteorológica 9 que proporciona los datos de irradiancia, temperatura ambiente, etc. Además el módulo de control 7 está conectado a los inversores 5, que le informan de la medida de la potencia en su salida. También se prevé que la invención incorpore un reloj astronómico externo o interno (no representado).Another possible example is shown in figure 2 of embodiment of the apparatus of the invention having a more complete configuration, for which it comprises a module of control 7 which is connected to the energy meter module 2 and the drive module 8, so that the control module 7 knows the power supplied by the photovoltaic modules 12. The control module 7 is also connected to a station 9 that provides irradiance data, room temperature, etc. In addition the control module 7 is connected to investors 5, who inform you of the extent of the power at its exit. It is also provided that the invention incorporates an external or internal astronomical clock (not shown).
El módulo de control 7 puede utilizar por tanto diferentes estrategias de control de la conexión y desconexión del módulo de alta tensión 1 a través del módulo de accionamiento 8, empleando para ello las informaciones recibidas sobre el nivel de irradiancia, los flujos de potencia en los inversores y en el módulo de alta tensión 1, y del reloj astronómico.The control module 7 can therefore use different strategies for controlling the connection and disconnection of the high voltage module 1 through drive module 8, using the information received on the level of irradiance, power flows in inverters and in the module High voltage 1, and astronomical clock.
En este caso la fuente de alimentación 6, proporciona además las tensiones de funcionamiento necesarias para el módulo de control 7 y la estación meteorológica 9.In this case the power supply 6, also provides the operating voltages necessary to the control module 7 and the weather station 9.
El módulo de control 7 además incorpora o dispone de medios para conexión a uno o varios relés de protección, para producir la desconexión del módulo de alta tensión al detectar una alarma como puede ser una sobrecarga, un cortocircuito, sobrecalentamiento del transformador 3, robo o cualquier otra.The control module 7 also incorporates or it has means for connection to one or several protection relays, to cause disconnection of the high voltage module upon detection an alarm such as an overload, a short circuit, overheating of transformer 3, theft or any other.
Además el módulo de control 7 está dotado de medios para visualizar localmente y/o transmitir a distancia los datos y alarmas de funcionamiento del aparato. Para ello incluye medios de comunicación que permiten una conexión 13 con un sistema remoto.In addition the control module 7 is equipped with means to visualize locally and / or transmit remotely device data and alarms. This includes communication means that allow a connection 13 with a system remote.
La conexión remota 13 también permite al módulo de control generar la señal de maniobra en respuesta a otro tipo de situaciones, tales como condiciones de alarma detectables a partir de la información recibida a través de dicha conexión o por una orden externa remota.Remote connection 13 also allows the module control generate the maneuver signal in response to another type of situations, such as detectable alarm conditions from of the information received through said connection or by a remote external order.
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