Patente nacional por "SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR"

Reivindicaciones:
+ ES-2963540_A21. SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR, del tipo de los que amplifica y optimiza la generación de energía eléctrica suministrada por los paneles solares, y dentro de los parámetros óptimos de la instalación, y de los inversores solares, caracterizado por que comprende al menos un fusible (1) , que se deriva de la entrada de la generación solar (0) , conectado con unos semiconductores electrónicos (2) , comandados por unos reguladores/controladores electrónicos de control, encargados de generar la señal de pulsos (3) , y desde donde se deriva toda la intensidad a una bobina/reactancia desfasadora (4) , conectada con la etapa de entrada de los inversores de red (6) . 2. SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR según reivindicación 1, caracterizado porque la bobina/reactancia desfasadora (4) , incorpora una toma de tierra (5) . 3. SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR según reivindicación 1, caracterizado porque los medios electrónicos de control (3) están configurados por un micro-controlador, alimentado por una fuente de alimentación solar; en donde dicho micro-controlador, lleva programado un algoritmo matemático para realizar el control y generación de la señal de pulsos (3) , de la corriente continua, comparando los parámetros de entrada de la fuente solar (0) , con los parámetros amplificados de la salida del amplificador, amplificando así la generación Watio Pico inyectada a los inversores de red (6) . 4. SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR según reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo está conectado a una placa o conjunto de placas solares a su entrada (0) , y la salida está conectada a la entrada del inversor/es de red (6) , de la instalación.

Los productos y servicios protegidos por este registro son:
G05F 1/67 - G05B 11/00 - H02M 3/00

Descripciones:
+ ES-2963540_A2 SISTEMA AMPLIFICADOR ELECTRÓNICO DE POTENCIA SOLAR OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención, de acuerdo como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un sistema amplificador electrónico de potencia solar, del tipo de los que aumenta y optimiza la energía eléctrica generada desde una serie de paneles solares (0) , a los parámetros óptimos de la instalación caracterizado por un fusible (1) por un módulo instalado, conectado a una placa de control centralizado (2) , comandados por unos medios electrónicos semiconductores, generadores de la señal de pulsos (3) , desde donde se deriva toda la intensidad y potencia a una bobina/reactancia desfasadora (4) , conectada con la entrada del inversor/es de red (6) . Para su implementación en cualquier tipo de instalación solar, instalaciones de hogares, industrias, comercios o cualquier tipo de usuario. Las principales ventajas técnicas que ofrece la presente invención son las siguientes; el empleo de un escaso tiempo para el diseño, instalación y puesta a punto de las plantas de energía. En contraposición con los sistemas convencionales de inversores solares, que conllevan costos elevados de fabricación, baja eficiencia en la conversión de energía, característica de v o lta je - corriente no lineal, requieren de sistemas y/o circuitos para compensación de tensión inversa, necesitan una unidad de conversión para el almacenamiento de la energía y es necesario el uso de algoritmos para la obtención de la potencia máxima. Aunque el costo actual de la energía suministrada a través de una instalación de paneles solares es más elevado que el de las instalaciones eléctricas convencionales, es la alternativa ideal para ser usada en emplazamientos aislados, autoconsumo, Inyección a red. Por ello, para conseguir una instalación eléctrica solar más eficiente, se deberá optimizar tanto técnica como económicamente, principalmente a través de estos factores: a) Gestión y optimización de la generación de producción Solar b) Gestión interna de la generación de energía producida mediante sistemas de medida c) Gestión de la Inyección producida d) Mejoras de la producción generada mediante el control y eliminación de las perturbaciones. La invención desarrollada se enmarca dentro de los cuatro puntos anteriores, en donde la incorporación progresiva de sistemas de amplificación electrónicos solares de potencia, presenta ventajas a nivel de generación energética, y regulación de ruidos/interferencias eléctricas. Su empleo comporta un aumento mayor en la generación de energía, y una mejor calidad de onda, como las producidas por corrientes armónicas y de alta frecuencia. Para mejorar la producción de los sistemas solares, existen una solución en el mercado, que dan descripción del sistema: Eliminador de sombras: se emplea para eliminar las sombras generadas en las placas afectadas por su orientación u obstáculos generadores de sombras y perjudican toda la línea de generación de placas conectadas, ya que la instalación es en serie y si no se evita esto, generamos menos inyección de energía Su principal inconveniente es que estos equipos únicamente su función, es anular la placa sombreada totalmente para que no afecte la potencia generada al resto de la línea de placas conectada. El primer inconveniente de esta solución, es que este tipo de equipo presenta un riesgo para los clientes, ya que se puede quedar puenteada definitivamente y no detectarlo el cliente Segundo inconveniente de esta solución es que con la consecuencia de la neutralización de la inyección de energía, la placa puede calentarse tanto hasta el punto de quemarse provocando un Incendio CAMPO DE APLICACIÓN El campo de aplicación industrial previsto en la presente invención será preferentemente el de la industria de la autogeneración solar, para conseguir sistemas de ahorro energético. SECTOR DE LA TÉCNICA El invento se encuentra dentro del sector de la técnica de la tecnología electrónica y de las tecnologías sostenibles. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad, debido al auge del coste de la energía eléctrica tanto para el consumo en el hogar como, sobre todo, en el consumo industrial, se han implementado una cantidad elevada de instalaciones solares, orientado a la optimización del gasto energético y eficiencia energética. Antecedentes: En el mercado solo existen los eliminadores de sombras para placas solares, su función es puentear las placas eléctricamente cuando detectan una caída de tensión en la misma, para no tener caída de potencia en toda la línea. EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN El problema técnico que resuelve la presente invención es conseguir aumentar el consumo generado de Watio Pico de cualquier instalación Solar. Obteniendo un mayor rendimiento de la generación para la instalación. El sistema de control obtiene en todo momento la potencia generada por los paneles fotovoltaicos mediante la medición de la corriente producida continuamente realizando continuas mediciones de voltaje y limitando el voltaje de salida hacia el inversor El sistema amplificador electrónico de potencia solar, objeto de la presente invención está caracterizado esencialmente por comprender un ajuste del ciclo de trabajo por un algoritmo almacenado en el procesador digital con una referencia constante de voltaje o corriente con control proporcional (1) , sistema con referencia de corriente y regulación proporcional e integral, (2) , por la conductancia incremental, (3) , control por adelanto con medición de corriente, (4) , aprovechamiento de la máxima potencia sin un método de seguimiento (5) , DSP y microcontrolador con medición de potencia y ajuste de la tensión de referencia para variar el ciclo de trabajo, (6) , por medición de voltaje, corriente y temperatura (7) . De los esquemas basados en medición de corriente se destacan (8) y (9) . Aunque en ambos casos se consigue aprovechar la potencia del arreglo fotovoltaico midiendo la corriente como única variable, disponiendo de un fusible de entrada que se deriva de la generación y donde dicho fusible está además conectado con unos segundos semiconductores comandados por unos terceros medios electrónicos de control desde donde se deriva toda la intensidad a una reactancia desfasadora conectada con la salida hacia la red del inversor. Sistema MPPT para medición de corriente El sistema mostrado en la Fig.1 detalla el circuito equivalente del panel fotovoltaico conectado a nuestro convertidor elevador de c.c. a c.c. La corriente entregada por la celda solar está determinada por [10]: donde Il , Io s c , Rs y Rp son respectivamente la corriente generada por el panel, la corriente de oscuridad, la resistencia serie y la resistencia paralelo de la célula solar, con Vt = mkT/e « 25mV a 300°K. Considerando despreciable los efectos de la resistencia paralelo, (V+IRS) / Vt »1, igualando la corriente de cortocircuito a la corriente enerada, despreciando los elementos resistivos de interconexión entre células y suponiendo células idénticas en un mismo panel solar, la ecuación 1 se reduce a: Sistema Amplificador C.C. a C.C. Donde D es el ciclo de trabajo, ton, es el tiempo de encendido del interruptor, T, es el período de la modulación y VPV, es el voltaje de entrada al convertidor proveniente del panel. En términos de potencia, despreciando las pérdidas del convertidor, se puede igualar la potencia de entrada a la potencia de salida obteniendo la relación: De acuerdo a la ecuación 5, la potencia de salida es directamente proporcional a la corriente generada por el panel fotovoltaico e inversamente proporcional al ciclo de trabajo, D. Bajo la condición de sol radiante, la corriente del panel se incrementa considerablemente. En consecuencia, el controlador debe operar a un ciclo de trabajo reducido para extraer la máxima potencia admisible. Las ecuaciones de estado del panel fotovoltaico y el convertidor son: Donde S = 0 ó 1 cuando el sistema semiconductor se encuentra abierto o cerrado respectivamente. Diseño del Sistema Amplificador Solar El diseño emplea un regulador PWM para obtener el MPPT de un grupo de paneles solares fotovoltaicos. La Fig.2 muestra el diseño elaborado basado en el regulador como LM3524, Aún cuando se emplea este regulador en particular, el diseño se puede adaptar perfectamente para operar con otros reguladores similares (TL494, LM3525, UA3844, etc.) . La medición de corriente se efectúa mediante un sensor de efecto Hall en el que se registra la corriente generada por los paneles fotovoltaicos. Esta señal actúa después de adaptarse mediante el amplificador, directamente como consigna de referencia para ajustar el ciclo de trabajo del controlador. Como método universal para generar una señal modulada en pulsos, se compara la rampa obtenida en el condensador Ct, con la consigna de corriente para variar, Usando el bloque limitador integrado en el LM3524 (National Semiconductor) , se adapta una simple red externa de resistencia para limitar el voltaje de salida cuando alcanza su valor máximo permisible. Este divisor provoca una señal de voltaje apropiada en la salida limitando el ciclo de trabajo al 25%. De acuerdo a la disposición del circuito externo que opera como inversor, el conjunto completo actúa en dicha condición al valor complementario de un 75% para aumentar así la potencia a la salida. Por ser un circuito en modo de control por corriente, el método de generación es mediante corriente constante en función a la intensidad de radiación solar. FIGURA 2 Diseño del circuito centralizado, para obtener MPPT de los paneles fotovoltaicos mediante la conversión directa de corriente a PWM 25 Resultados de Rendimiento La Fig.3 ilustra el comportamiento del circuito cuando se perturban intencionalmente celdas en uno de los paneles. A mayor potencia de radiación solar, el circuito opera a mayor potencia de salida a un bajo ciclo de trabajo. Este modo de funcionamiento se corresponde con la ecuación 5 donde a mayor potencia de entrada se reduce D para transferir mayor potencia de salida. Al emplear como carga un inversor que impone una tensión máxima en sus terminales, el circuito bajo esta condición de operación mantiene el inversor a un valor de tensión sin alcanzar el régimen de sobrecarga para evitar daños irreversibles en el. En ambas curvas se puede apreciar un descenso de la potencia registrado ante la presencia adicional de sombra, lo que provoca un cambio drástico en la respuesta del circuito en incrementar el ciclo de trabajo. Esta condición trae como consecuencia una caída importante en el voltaje de salida de los paneles que es compensada por el aumento del ciclo de trabajo, con el fin de incrementar el voltaje de salida para seguir con las mismas características. La actuación del circuito se corresponde al modo de amplificación de señales con una corriente constante con límite de intensidad. El voltaje de salida se mantiene prácticamente constante, aunque empieza a decaer cuando los paneles no pueden suministrar el mínimo necesario por el bloqueo de las celdas. FIGURA 3 FIGURA 4 El circuito opera siguiendo la potencia de entrada ajustando el ciclo de trabajo cuando se cubren celdas progresivamente en uno de los paneles dispuestos en serie. Relación de potencia de salida frente variaciones en la fuente de entrada. FIGURA 5 La Figura, muestra el comportamiento del circuito cuando entra en régimen de sobrecarga debido al incremento excesivo de voltaje generado. Durante esta fase, el iclo de trabajo se autorregula para mantener la condición persiste en la salida. Mantenemos la frecuencia fija y suprimimos pulsos de la salida automáticamente. FIGURA 6 La Fig.6 Muestra el control por límite de voltaje (trazo superior) y en condición normal (trazo inferior) BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos, en los que, con carácter ilustrativo, y no limitativo se ha representado lo siguiente: -La figura 1 muestra una vista esquemática de los componentes que conforman el sistema amplificador electrónico de potencia solar en una sola placa solar, objeto de la presente invención. -La figura 2 muestra una vista esquemática de los componentes que conforman el sistema amplificador electrónico de potencia solar en un conjunto de placas solares, objeto de la presente invención. -La figura 3 muestra una grafica de potencia y rendimiento con las celdas solares bloqueadas, objeto de la presente invención. -La figura 4 muestra una grafica del rendimiento de trabajo con las celdas solares, objeto de la presente invención -La figura 5 muestra una grafica de potencia de entrada y diferencia de salida con las celdas, objeto de la presente invención -La figura 6 muestra una grafica del osciloscopio del límite de voltaje (trazo superior y trazo inferior) con las celdas solares, objeto de la presente invención REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN En una realización práctica no limitativa, el sistema irá conectado por un lado a una placa solar Individual, o al conjunto de placas que compongan la serie de la instalación. Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren el principio fundamental.

Publicaciones:
ES2963540 (27/03/2024) - A2 Solicitud de patente sin informe sobre el estado de la técnica
ES2963540 (02/04/2024) - R1 Informe sobre el estado de la técnica
Eventos:
En fecha 15/11/2023 se realizó Registro Instancia de Solicitud
En fecha 05/12/2023 se realizó 3003_Registro Doc. Subsanación Defectos en Admisión a Trámite Patente Invención
En fecha 06/12/2023 se realizó Registro Documentación no Identificada
En fecha 11/12/2023 se realizó Admisión a Trámite
En fecha 11/12/2023 se realizó 1001P_Comunicación Admisión a Trámite
En fecha 14/12/2023 se realizó Superado examen de oficio
En fecha 15/03/2024 se realizó Realizado IET
En fecha 17/03/2024 se realizó 3103P_Registro Solicitud Publicación Anticipada
En fecha 18/03/2024 se realizó Concesión Publicación anticipada
En fecha 21/03/2024 se realizó 1109P_Comunicación Traslado del IET
En fecha 22/03/2024 se realizó Publicación Concesión Publicación Anticipada
En fecha 27/03/2024 se realizó Publicación Solicitud
En fecha 27/03/2024 se realizó Publicación Folleto Solicitud (A2)
En fecha 02/04/2024 se realizó Publicación IET
En fecha 02/04/2024 se realizó Publicación Folleto IET (R1)
En fecha 10/04/2024 se realizó 5215P_Observaciones del solicitante al IET, Opinión Escrita y/o alegaciones a observaciones de terceros
En fecha 11/04/2024 se realizó 5215P_Observaciones del solicitante al IET, Opinión Escrita y/o alegaciones a observaciones de terceros
Pagos:
15/11/2023 - Pago Tasas IET