Patente nacional por "INVERSOR CON CONVERTIDOR DC/DC ELEVADOR DE TENSIÓN ESCALABLE"

Reivindicaciones:
+ ES-2957636_A11.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, caracterizado por que comprende: • al menos un transformador AC/AC (16) ; • al menos dos convertidores DC/DC (3, 4) conectables a correspondientes fuentes de tensión DC (1, 2) mediante correspondientes buses (7, 8) ; y, • al menos dos convertidores DC/AC (5, 6) conectados al transformador AC/AC (16) mediante correspondientes buses (17, 18) ; donde los dos convertidores DC/DC (3, 4) están conectados en paralelo entre sí, los dos convertidores DC/AC (5, 6) están conectados en paralelo entre sí, y los dos convertidores DC/DC (3, 4) están conectados en serie con los dos convertidores DC/AC (5, 6) mediante dos buses (11-9, 12-10) formados por tres líneas de potencia DC (13, 14, 15) donde una de las líneas de potencia DC (14) es común a los dos buses (11-9, 12-10) . 2.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según la reivindicación 1, caracterizado por que adicionalmente comprende: • N-2 convertidores DC/DC (4n) conectables a correspondientes fuentes de tensión DC (2n) mediante N-2 buses (8n) ; • N-2 convertidores DC/AC (6n) conectados al transformador AC/AC (16) mediante N-2 buses (18n) ; donde los N-2 convertidores DC/DC (4n) están conectados en paralelo entre sí y con los dos convertidores DC/DC (3, 4) ; donde los N-2 convertidores DC/AC (6n) están conectados en paralelo entre sí y con los dos convertidores DC/AC (5, 6) ; y, donde los N convertidores DC/DC (3, 4 a 4n) están conectados en serie con los N convertidores DC/AC (5, 6 a 6n) mediante respectivos N buses (9-11, 10-12, 10n-12n) formados por N+1 líneas de potencia DC (13, 14-14n, 15) , de las cuales N-1 líneas de potencia DC (14-14n) son comunes a cada dos buses de los N buses (9-11, 10-12, 10n-12n) . 3.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que los convertidores DC/DC (3, 4, 4n) tienen aislamiento galvánico. 4.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado por que el bus (7, 8, 8n) que conecta los convertidores DC/DC (3, 4, 4n) con las fuentes de tensión DC (1, 2, 2n) tiene un polo a tierra. 5.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la línea de potencia DC común (14, 14n) que conecta los convertidores DC/DC (3, 4, 4n) con los convertidores DC/AC (5, 6 a 6n) está conectada a tierra. 6.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según la reivindicación 1, caracterizado por que el al menos un transformador (16) es un transformador multidevanado con un devanado por cada convertidor DC/AC (5, 6 a 6n) . 7.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que los convertidores DC/DC (3, 4, 4n) están individualmente controlados por algoritmos "MPPT". 8.- Inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que las fuentes de tensión DC (1, 2) están seleccionadas entre plantas eólicas, plantas fotovoltaicas y plantas de almacenamiento.

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
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+ ES-2957636_A1 INVERSOR CON CONVERTIDOR DC/DC ELEVADOR DE TENSIÓN ESCALABLE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se enmarca en la creación de una topología de convertidor que permite aumentar la eficiencia en la conversión de energía en sistemas que utilizan líneas de transmisión de potencia en DC. El campo técnico de la invención se enmarca en la conversión de voltaje y especialmente altos voltajes con altas corrientes como sucede en los convertidores de potencia, controladores de motores y sistemas de generación de energía solar y eólica, que empleen o no sistemas de almacenamiento. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La industria de generación de energía renovable ha experimentado varios cambios a lo largo del tiempo con objeto de aumentar la eficiencia en la transmisión de potencia entre la fuente renovable y los sistemas de distribución eléctrica. En lo que se refiere a los valores de tensión utilizada, existe una clara tendencia a aumentar los voltajes y reducir las altas corrientes de trabajo empleadas en favor de la eficiencia de la transformación energética. Un factor limitante en los convertidores de potencia son los voltajes que son capaces de soportar los elementos activos y pasivos que los componen. La introducción de convertidores multinivel ha permitido aumentar la tensión de trabajo en la conversión de potencia y, con ello, se ha mejorado la eficiencia. Además, el mayor número de niveles de tensión empleado permite mejorar la calidad de la energía volcada a los sistemas de distribución energética. El diseño de la etapa de filtrado empleada por cada convertidor resulta fuertemente ligado al número de niveles que emplea un convertidor. En general, en convertidores DC/AC el uso de tensiones elevadas en DC, permite trabajar con tensiones AC más altas. Reduciendo de esta forma la intensidad AC empleada. La tensión mínima de trabajo en DC queda limitada por la tensión AC ectificada, mientras que el límite superior lo determina el límite eléctrico de los componentes utilizados. En contraposición, los convertidores multinivel requieren de una mayor cantidad de elementos activos. El aumento de componentes hace que el coste de estos equipos se incremente. Por lo tanto, la solución más eficiente se obtiene del compromiso entre el convertidor empleado y las características del convertidor del sistema de generación eólico o fotovoltaico, o controlador de motor alimentado mediante un bus DC. La tendencia actual en el diseño de campos fotovoltaicos es aumentar la tensión de trabajo de este. El objetivo de la presente invención es, como se ha mencionado anteriormente, disminuir las pérdidas de conducción que tiene lugar en el sistema de generación empleando para ello menores corrientes en DC. Desde este punto de vista, la tensión de vacío en los campos fotovoltaicos aumenta a una velocidad similar al desarrollo de los convertidores empleados en la conversión de energía. El límite eléctrico del convertidor DC/AC relaciona el diseño del campo fotovoltaico y la línea AC de baja tensión sobre la que se vierte la energía generada. A la hora de seleccionar el convertidor DC/AC y la tensión AC de baja utilizada, se está limitando el rango de tensión de trabajo en el bus DC, o bus que conecta con la fuente de energía renovable, o batería. Para independizar esta relación, en algunos casos, se hace uso de convertidores DC/DC. Con convertidores DC/DC se puede fijar un valor constante de trabajo en el bus común, y ampliar el rango de trabajo en la fuente de energía. Como desventaja encontramos el aumento de convertidores necesarios. Además, si se diseña con un bus común aumentan las pérdidas de conducción, ya que estas dependen del cuadrado de la corriente, y por otro lado, si se realiza con múltiples buses aumenta el número de líneas necesarias. Otro punto de mejora continua en sistemas de generación fotovoltaica son los algoritmos de seguimiento de punto de máxima potencia. Estudios anteriores han resuelto el problema para condiciones estáticas y dinámicas con buenos resultados. En cambio, en condiciones de sombras parciales, trabajar con una única tensión de bus dificulta la optimización de estos algoritmos bajo condiciones de sombras parciales en campos fotovoltaicos. El empleo de diferentes convertidores DC/DC ayuda al sistema a trabajar en un punto más eficiente. En las Figuras 1 y 2 se muestran algunas topologías del estado de la técnica utilizadas en los sistemas de transformación de energía proveniente de campos fotovoltaicos DC a red AC de alta tensión. En la Figura 1 se muestra un esquema simple, donde el sistema está formado por uno o varios campos fotovoltaicos con un convertidor DC/AC independiente. Los convertidores DC/AC 5, 6 vierten al sistema de distribución (línea de alta tensión AC 19) la energía generada en los campos fotovoltaicos 1 y 2, respectivamente. En la Figura 2, se incorporan al esquema anterior los convertidores DC/DC 3 y 4, entre los convertidores DC/AC 5 y 6, y los campos fotovoltaicos 1 y 2. El segundo esquema de potencia tiene más número de convertidores, aumentando los costes de inversión y mantenimiento. En contrapartida, resulta en un sistema más eficiente en varios aspectos. Por un lado, amplia el rango en el que trabaja el campo solar fotovoltaico, y permite el uso de voltajes más altos en la línea de transmisión DC reduciendo así las pérdidas por conducción. La tendencia en los sistemas de generación o almacenamiento a trabajar con tensiones cada vez más elevadas, hace que el diseño de la planta se enfoque también en los potenciales de trabajo respecto a la tierra del sistema. Un diseño eficiente tiene en cuenta estos voltajes para disminuir el coste en el aislamiento del sistema de generación y su mantenimiento. El uso de convertidores multinivel, amplia las opciones de diseño. En las Figuras 3, 4, 5 y 6, se muestran algunas topologías empleadas en los sistemas de generación fotovoltaica. En la Figura 3, se muestra una topología de inversor del estado de la técnica, donde se ha ubicado la referencia a tierra en el punto medio del convertidor DC/AC. Esta configuración genera unos potenciales de Vbus/2 y -Vbus/2 en las líneas de transmisión DC, siendo Vbus el voltaje de trabajo en el convertidor DC/AC. En la Figura 4, se representa un inversor del estado de la técnica con topología de "polos aislados". En cambio, en la Figura 5, también del estado de la técnica, el polo negativo del campo fotovoltaico se conecta a tierra. En los sistemas que utilizan esta configuración, aparecen potenciales de Vbus en el polo positivo de la línea de transmisión DC. En la Figura 6, se muestra el esquema de un inversor del estado de la técnica con convertidor DC/DC y polo negativo de paneles a tierra. En este caso, el tipo de convertidor DC/DC, aislamiento galvánico o no, condicionará el potencial de trabajo de la línea de transmisión DC. Con todo esto, el diseño de un sistema de generación fotovoltaica o almacenamiento de energía, ya sea por el nivel de tensiones seleccionado, o topología a emplear, condicionan el nivel de aislamiento necesario. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN. Se divulga un inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable. La topología del inversor de la presente invención permite aumentar la eficiencia en sistemas que transfieren potencia desde una fuente renovable o almacenamiento a la red eléctrica, disminuyendo para ello el número de líneas de transmisión DC necesarias. La presente invención tiene las siguientes ventajas: • La nueva topología de conversión de potencia descrita resulta escalable a N+1 niveles de DC usando N convertidores DC/DC y DC/AC; • Permite la reducción de los elementos constructivos del inversor (reducción del número de conductores de la transmisión DC) ; • Permite elevar la tensión de la transmisión DC, independizándolo de la tensión de la fuente de energía. • Permite elevar la tensión de la transmisión AC, independizándolo de la tensión de la fuente de energía. • Reduce las pérdidas de conducción en su conjunto. • Permite empleo de diferentes convertidores DC/DC ayudando al sistema a trabajar en un punto más eficiente de tracking (MPPT) . Se divulga, por tanto, un inversor con una nueva topología para los sistemas de generación eléctrica DC como las plantas eólicas y/o fotovoltaicas, y/o plantas de lmacenamiento, basada en utilizar N convertidores (multinivel o no) en serie para generar un sistema con N+1 niveles de tensión DC. El nivel de voltaje empleado en el bus DC común es constante, e independiente del punto de trabajo más eficiente del campo fotovoltaico, eólico o de almacenamiento. El inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable de la presente invención comprende: un transformador AC/AC; al menos dos convertidores DC/DC conectables a correspondientes fuentes de tensión DC mediante correspondientes buses; y, al menos dos convertidores DC/AC, conectados al transformador AC/AC mediante correspondientes buses (distintos de los anteriores) . Donde los dos convertidores DC/DC están conectados en paralelo entre sí. Los dos convertidores DC/AC están conectados en paralelo entre sí. Y los dos convertidores DC/DC están conectados en serie con los dos convertidores DC/AC, respectivamente, mediante dos buses (distintos de todos los anteriores) formados por tres líneas de potencia DC donde una de las líneas de potencia DC es común a los dos buses. El inversor tiene una topología de campos flotantes. En una realización de la invención, el inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión escalable de la presente invención adicionalmente puede comprender: N-2 convertidores DC/DC conectables a correspondientes fuentes de tensión DC mediante N-2 buses; y, N-2 convertidores DC/AC conectados al transformador AC/AC mediante N-2 buses. Los N-2 convertidores DC/DC están conectados en paralelo entre sí y también en paralelo con los dos convertidores DC/DC anteriores, los N-2 convertidores DC/AC están conectados en paralelo entre sí y con los dos convertidores DC/AC anteriores. De esta forma, sumando todo, en esta realización de la invención hay N convertidores DC/DC conectables a N fuentes de tensión DC mediante N buses; y, N convertidores DC/AC conectados al transformador AC/AC (con N devanados o a N transformadores de un solo devanado) mediante N buses. Los N convertidores DC/DC están conectados en serie con los N convertidores DC/AC mediante respectivos N buses formados por N+1 líneas de potencia DC, de las cuales N-1 líneas de potencia DC son comunes a cada dos buses de los N buses. Es decir, cada dos buses adyacentes de los N buses, están formados por tres líneas de potencia DC donde una de ellas es común a los dos buses. En una realización de la invención, los convertidores DC/DC pueden tener aislamiento galvánico. Opcionalmente, el bus que conecta los convertidores DC/DC con las fuentes de tensión DC puede tener un polo a tierra. En una realización de la invención, la línea común de los buses que conectan los convertidores DC/DC con los convertidores DC/AC puede estar conectada a tierra. En una realización de la invención, el transformador AC/AC puede ser un transformador AC/AC por cada convertidor DC/AC, o puede haber un transformador AC/AC con tantos devanados (multidevanado) como convertidores DC/AC. En una realización de la invención, los convertidores DC/DC pueden estar individualmente controlados por algoritmos "MPPT" (del inglés "Máximum Power Point Tracking") . Esto permite mejorar la eficiencia del inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención. En una realización de la invención, los convertidores DC/DC elevadores de tensión pueden estar cerca de las fuentes de tensión DC (fotovoltaica, eólica, almacenamiento) reduciendo el número de líneas de transmisión DC de potencia empleadas para ello. Esto permite aumentar la eficiencia en la línea de potencia que une las fuentes de tensión DC y los convertidores DC/DC. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1. Muestra una topología de un inversor del estado de la técnica conectado con un campo solar fotovoltaico DC y la red AC de alta tensión. Figura 2. Muestra otra topología de un inversor del estado de la técnica conectado con un campo solar fotovoltaico DC y la red AC de alta tensión. Figura 3. Muestra otra topología de un inversor del estado de la técnica con conexión a tierra del punto medio del convertidor DC/AC. Figura 4. Muestra otra topología de un inversor del estado de la técnica en configuración de polos aislados. Figura 5. Muestra otra topología de un inversor del estado de la técnica en configuración de polo negativo de paneles a tierra. Figura 6. Muestra otra topología de un inversor fotovoltaico del estado de la técnica con convertidor DC-DC en el lado del campo fotovoltaico, en configuración de polo negativo de paneles a tierra. Figura 7. Muestra el inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión según la presente invención en configuración de campo flotante. Figura 8. Muestra el inversor de la presente invención en configuración de campo flotante y con N convertidores DC/DC y N convertidores DC/AC. Figura 9. Muestra el inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión según la presente invención en configuración de línea de potencia DC común a tierra y con dos convertidores DC/DC con aislamiento galvánico. Figura 10. Muestra el inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión según la presente invención con dos convertidores DC/DC y dos convertidores DC/AC en configuración de línea de potencia DC común a tierra. Figura 11. Muestra el inversor de la presente invención con dos convertidores DC/DC y dos convertidores DC/AC en configuración de campo flotante como el mostrado en la figura 7, con explicación de potencias y corrientes para un flujo de potencia simétrico. Figura 12. Muestra el inversor de la presente invención con dos convertidores DC/DC y dos convertidores DC/AC en configuración de campo flotante como el mostrado en la figura 7, con explicación de potencias y corrientes para un flujo de potencia asimétrico. Figura 13. Muestra el inversor de la presente invención con dos convertidores DC/DC y dos convertidores DC/AC en configuración de campo flotante como el mostrado en la figura 7 con indicaciones de los parámetros (potencias, voltajes y corrientes) para un flujo de potencia simétrico hasta t=1 segundo, y asimétrico posteriormente. Figura 14. a) , b) , c) y d) .- Muestran los valores de potencia, corriente y voltaje que se indican en la Figura 13. DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN Listado de referencias: I, 2: campo fotovoltaico; 3, 4: convertidor DC-DC elevador de tensión; 5, 6: convertidor DC-AC conexión a red AC de alta tensión; 7, 8: bus de entrada del convertidor DC-DC elevador de tensión; 9, 10: bus de entrada del convertidor DC-AC; I I, 12: bus de salida del convertidor DC-DC elevador de tensión; 13, 15: líneas de potencia DC; 14, 14i, 14n: N-1 líneas de potencia DC comunes; 16: transformador AC de devanado múltiple; 17, 18: buses/líneas de baja tensión AC; 19: línea de alta tensión -re d AC; 20, 21, 22 y 23: líneas de potencia DC del estado de la técnica; 24: tierra; 25 y 26: semi-buses convertidor DC/AC multinivel. La topología más básica del inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención se muestra en la Figura 7. El inversor mostrado en la Figura 7 comprende: • los buses 7, 8, 9, 10, 11, 12, 17 y 18; • el transformador AC/AC 16, que es multidevanado aunque podría ser reemplazado por dos transformadores AC/AC de devanado simple situados a la salida de los convertidor DC/AC 5 y 6; • los dos convertidores DC/DC 3 y 4 conectados a dos fuentes de tensión DC 1 y 2 mediante los dos buses 7 y 8, respectivamente; y, • los dos convertidores DC/AC 5 y 6 tienen sus salidas conectadas al transformador AC/AC 16 mediante los buses 17 y 18. Los dos convertidores DC/DC 3 y 4 están conectados en paralelo entre sí mediante los buses 11 y 12. Los dos convertidores DC/AC 5 y 6 están conectados en paralelo entre sí mediante los buses 9 y 10. Los dos convertidores DC/DC 3 y 4 están conectados en serie con los dos convertidores DC/AC 5 y 6 mediante los buses 9, 11, 10y 12 unidos por las tres líneas de potencia DC 13, 14 y 15, donde la línea de potencia DC 14 es común a los buses 9, 11, 10 y 12. Es decir, se forman dos buses de conexión con tres líneas de potencia DC (13, 14 y 15) y una línea de potencia DC es común (14) a ambos buses, para conectar los convertidores DC/DC 3 y 4 con los convertidores DC/AC 5 y 6. La topología mostrada en la Figura 7 se denomina "topología de campo flotante". El inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención es escalable en número de convertidores empleados tal y como se muestra en la Figura 8. En la Figura 8 se representa la presente invención para N+1 niveles de tensión DC, N convertidores DC/DC y N convertidores DC/AC. El inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención mostrado en la Figura 8 comprende: • los buses 7, 8 a 8n, 9, 10 a 10n, 11, 12 a 12n, 17 y 18 a 18n; • los N transformadores AC/AC 16 a 16n, que podrían ser sustituido por un único transformador "multidevanado" de N devanados; • los N convertidores DC/DC 3, 4 a 4n conectados a N fuentes de tensión DC 1, 2 a 2n mediante los buses 7 y 8 a 8n, respectivamente; y, • los N convertidores DC/AC 5 y 6 a 6n, que tienen sus salidas conectadas a los N transformadores AC/AC 16-16n mediante los buses 17 y 18 a 18n. Los N convertidores DC/DC 3, 4 a 4n están conectados en paralelo entre sí mediante los buses 11 y 12 a 12n. Los N convertidores DC/AC 5 y 6 a 6n están conectados en paralelo entre sí mediante los buses 9 y 10 a 10n. Los N convertidores DC/DC 3, 4 a 4n están conectados en serie, respectivamente, con los N convertidores DC/AC 5, 6 a 6n mediante los N buses 9, 11, 10 a 10n y 12 a 12n. Los N buses 9, 11, 10 a 10n y 12 a 12n están unidos por las N+1 líneas de potencia DC 13, 14 a 14i a 14n, y 15, donde las líneas de potencia DC 14 a 14i a 14n son comunes a cada dos buses adyacentes de los N buses 9, 11, 10 a 10n y 12 a 12n. Es decir, se forman N buses de conexión con N+1 líneas de potencia DC (13, 14 a 14i a 14n, y 15) y N-1 líneas de potencia DC comunes (14 a 14i a 14n) a los N buses, para conectar cada convertidor DC/DC de los N convertidor 3, 4 a 4n en serie con cada convertidor DC/AC de los N convertidores DC/AC 5 y 6 a 6n. En la Figura 9, se muestra el mismo inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención mostrado en la Figura 7, pero donde los convertidores DC/DC 3 y 4 tienen aislamiento galvánico, y la línea de transmisión de potencia DC 14 común que une los buses 11 y 12 está conectada a tierra 24. Esto permite que las fuentes de tensión DC, como por ejemplo los campos fotovoltaicos, trabajen sobre el mismo potencial común. Por ejemplo, con conexión del polo negativo a tierra 24 tal y como se muestra en la Figura 9. En la Figura 10, se muestra el mismo inversor con convertidor DC/DC elevador de tensión de la presente invención mostrado en la Figura 7, donde la línea de transmisión de potencia DC 14 que une los buses 11 y 12 está conectada a tierra 24. En caso de no usar convertidores DC/DC con aislamiento galvánico, se puede referenciar una línea intermedia de transmisión de potencia DC 14 para limitar el potencial máximo de trabajo respecto a tierra 24 de las líneas de transmisión DC y las fuentes de tensión DC, como por ejemplo, los campos solares fotovoltaicos. Con ayuda de las Figuras 11, 12, 13 y 14 a) , b) , c) y d) , se va a explicar el flujo de potencia a través del inversor de la presente invención. En la Figura 11, se muestra un flujo de potencia en condiciones ideales de funcionamiento, donde los campos fotovoltaicos 1 y 2, y por tanto los convertidores DC/AC 5 y 6 conectados a la red AC 19 trifásica de distribución, están proporcionando la misma energía instantánea P1 y P2. La potencia es distribuida de forma simétrica (P1 = P2) . Continuando con la Figura 11, el convertidor DC/AC 5 está proporcionando la misma potencia P1 que el convertidor DC/DC 3, siendo esta la potencia aportada por el campo fotovoltaico 1. Lo mismo sucede con el convertidor DC/AC 6, el convertidor DC/DC 4, y el campo fotovoltaico 2, el cual aporta P2. Los convertidores DC/AC 5 y 6, fijan el voltaje en los buses 9 y 10. Los convertidores DC/DC 3 y 4 establecen en los buses 7 y 8, la tensión del algoritmo MPPT. Los N convertidores DC/DC implementan N algoritmos MPPT. En este punto de trabajo, o punto nominal (P1 = P2) , no aparece corriente en la línea de potencia DC común 14. La corriente de retorno del nivel más alto de tensión DC, aportada por el campo fotovoltaico 1 en el bus 11, se compensa con la corriente generada en el bus 12 por el campo fotovoltaico 2. Como ambos campos fotovoltaicos están funcionando al mismo nivel de potencia, la corriente total en la línea de potencia DC común 14 es nula. Con la topología propuesta, en condiciones ideales, se reduce a la mitad las pérdidas de conducción que tendrían lugar en sistema con dos buses distribuidos, sin tener en cuenta el aumento de los valores del voltaje de trabajo que la topología propuesta admite. Además, se requiere de una línea física menos para el caso de tres niveles de tensión DC. La función de la línea de transmisión DC común 14 es doble. Por un lado, se utiliza como transmisora de potencia (en el caso de sistemas funcionando de forma asimétrica) , y por otra parte permite el balanceado de las tensiones en los buses 11 y 12. En las figuras 12 y 13 se muestra el flujo de potencia que tiene lugar cuando un campo fotovoltaico reduce la potencia aportada al inversor (P1>P2) . Por ejemplo, una sombra parcial temporal que se produce en el tiempo "t=1" segundo. Los valores mostrados en las Figuras 14 a) , b) , c) y d) se corresponden con parámetros indicados en la Figura 13. En condiciones de trabajo no uniformes, el balanceo de los buses no requiere ningún algoritmo. Cuando los convertidores DC/AC 5 y 6 fijen la misma tensión de trabajo en los buses 9 y 11 respectivamente, la potencia en el convertidor DC/DC 3 recaerá directamente en el convertidor DC/AC 5, análogo para los convertidores 4 y 6. La línea de potencia DC común 14 asegura que los niveles de tensión de los buses 11 y 12 sean iguales a los niveles de tensión de los buses 9 y 10. La corriente en la línea de potencia DC común 14 es la diferencia de corriente DC (referidas a las tensiones de los buses 11 y 12) entre dos conjuntos de campos fotovoltaicos puestos en serie y consecutivos 1 y 2. Las pérdidas de conducción en el sistema siempre serán menores o igual que las existentes con sistemas aislados. El peor caso se produce cuando el campo solar 1 o el campo solar 2 se encuentren deshabilitados, ya que en este caso no se apreciaría disminución de la corriente por la línea de potencia DC común 14. Como resultado, por las líneas de potencia DC intermedias (14 a 14i a 14n) para N+1 niveles de tensión, se obtiene un flujo de potencia parcial en lo referente a las pérdidas de conducción. Este flujo de potencia dependerá de la diferencia de punto de trabajo de los convertidores DC/DC 3 y 4. La presente invención permite establecer un punto óptimo de diseño en la tensión en los buses 9, 10, 11 y 12 que independiza la relación de tensiones entre las tensiones AC (del transformador AC/AC 16 y líneas de baja tensión AC 17 y 18) y las tensiones DC (de los campos fotovoltaicos 1 y 2) . De esta forma, con el inversor de la presente invención se cumple el objetivo de incrementar la eficiencia del sistema completo (fuente DC, inversor y red AC de distribución) de conversión energética DC/AC. Con el inversor de la presente invención también se consigue ampliar el rango de tensiones con las que trabajan los campos fotovoltaicos 1 y 2. El límite superior de diseños de las tensiones en líneas de baja tensión AC 17 y 18, queda determinado por las tensiones de trabajo en los buses de entrada de los convertidores DC/AC 9 y 10, siendo estas últimas mayores que en los sistemas de conversión energética DC/AC convencionales de campos fotovoltaicos, o cualquier fuente DC. Todo ello resulta, en una optimización de diseño en el lado de AC del inversor reduciendo las pérdidas de conducción del sistema de generación.

Publicaciones:
ES2957636 (23/01/2024) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
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En fecha 27/04/2022 se realizó Registro Instancia de Solicitud
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En fecha 28/04/2022 se realizó 1001P_Comunicación Admisión a Trámite
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