ES2329301T3 - Colector de energia solar con conversion de energia electromecanica. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para operar una instalación fotovoltaica (1) con múltiples módulos fotovoltaicos (5) y con un motor de corriente continua (9) conectado a los módulos fotovoltaicos (5), unido mediante un eje con un generador de corriente alterna (15), pudiendo conectarse el generador de corriente alterna (15) a una red de suministro eléctrico (17), ajustándose la regulación del motor de corriente continua (9) a aquel valor máximo de la potencia (MPP) que es posible para la temperatura reinante y la irradiación solar reinante y realizándose la regulación variando la excitación (E) del motor de corriente continua (9), caracterizado porque el generador de corriente alterna (15) es un generador síncrono, porque para la regulación se mide la potencia cedida por los módulos fotovoltaicos (5) al motor de corriente continua (9) y porque la medición de la potencia se realiza repetidamente.
Description
Colector de energía solar con conversión de
energía electromecánica.
La invención se refiere a un procedimiento para
operar una instalación fotovoltaica con múltiples módulos
fotovoltaicos y con un motor de corriente continua conectado a los
módulos fotovoltaicos, unido mediante un eje con un generador de
corriente alterna, pudiendo conectarse el generador de corriente
alterna a una red de suministro eléctrico, ajustándose la
regulación del motor de corriente continua a aquel valor máximo de
la potencia que es posible para la temperatura reinante y la
irradiación solar reinante y realizándose la regulación variando la
excitación del motor de corriente continua. El objetivo de este
procedimiento es introducir en la red de suministro eléctrico,
preferiblemente en una red pública, la corriente alterna generada en
una gran instalación por el generador de corriente alterna.
La invención se refiere también a una
instalación fotovoltaica para realizar el procedimiento.
El procedimiento antes citado se conoce por
ejemplo por el documento US 4 131 827. Allí se describen un
procedimiento y un dispositivo en los que la velocidad de giro se
regula para maximizar la misma. Correspondientemente, se mide una
magnitud mecánica, precisamente la velocidad de giro. Esto se basa
en la siguiente circunstancia: La tensión de los módulos dependen
de su temperatura. Un ensombrecimiento por nubes de los módulos
fotovoltaicos modifica la tensión sólo ligeramente, pero la
intensidad considerablemente. La potencia de los módulos puede
oscilar considerablemente en cortos periodos de tiempo. En el
documento US 4 131 827 se utiliza la potencia recibida por
irradiación del sol, cuando la misma aumenta, primeramente para
aumentar la velocidad de giro, antes de que aquélla llegue a la red
eléctrica. El aumento de la energía de rotación y su posterior
aprovechamiento, implican una indeseada pérdida de energía.
Además, se conocen instalaciones fotovoltaicas
en las que la corriente continua suministrada en conjunto por los
módulos fotovoltaicos se transforma mediante un convertidor
eléctrico u ondulador en corriente alterna, que a continuación se
introduce en la red de suministro eléctrico. Actualmente se ofrecen
en el mercado para grandes instalaciones, onduladores eléctricos
diseñados para una potencia de hasta 700 kW, que naturalmente son
correspondientemente caros. Para una instalación de mayor potencia,
deben ponerse a disposición varios onduladores eléctricos. Por
ejemplo, hoy en día se utilizan para una instalación solar de una
potencia de 2,5 MW al menos 9 onduladores eléctricos, diseñado cada
uno para una potencia de 330 kW.
Aun cuando un ondulador eléctrico tiene una
eficiencia elevada en la conversión de la energía, hay que reseñar
no obstante que el mismo reacciona con una inercia relativamente
grande, debido a los condensadores que contiene con una capacidad
eléctrica bastante grande. Actualmente deben emplearse entre 20
segundos y 3 minutos hasta que un tal ondulador puede adaptarse a
una variación de la irradiación de energía solar existente en ese
momento mediante su equipo de regulación.
La invención se basa en la consideración de que
en particular para grandes instalaciones, es decir, de 800 kW y
más, debe utilizarse como convertidor la combinación de un único
motor de corriente continua y de un único generador de corriente
alterna accionado a través de un eje por el motor de corriente
continua. Los motores de corriente continua y los generadores de
corriente alterna para tales potencias elevadas están disponibles
en el mercado. Una gran ventaja de una tal combinación respecto a
múltiples onduladores eléctricos reside en que la misma se ve menos
afectada por fallos estadísticos, debido al bajo número de
componentes. Otra ventaja reside en que son necesarias menos
intervenciones de mantenimiento. Y también es ventajoso que en
funcionamiento sólo debe vigilarse una única unidad.
Por el documento DE 20 2006 002 726 U se conoce
un conjunto motor-generador para funcionar en una
instalación solar. No obstante, este documento se ocupa solamente
de la mecánica del conjunto motor-generador. El
mismo prevé sobre un eje varias ruedas polares que corren dentro de
respectivos estatores propios. Mediante esta medida debe
incrementarse en rendimiento en la conversión de la energía
renovable. No obstante, el aumento del rendimiento en la conversión
de la energía no es el objetivo de la presente invención.
Más bien es tarea de la presente invención, en
una instalación fotovoltaica del tipo citado al principio, recoger
con las menores pérdidas posibles la máxima potencia posible en cada
momento del conjunto existente de módulos fotovoltaicos y llevar
esta potencia máxima al convertidor, compuesto por motor de
corriente continua y generador de corriente alterna acoplado. Esto
debe ser posible en una red fija independientemente de la
temperatura ambiente y de la irradiación solar.
Esta tarea se resuelve en cuanto al
procedimiento correspondiente a la invención siendo el generador de
corriente trifásica un generador síncrono, midiéndose la potencia
cedida por los módulos fotovoltaicos al motor de corriente continua
para la regulación, y realizándose repetidamente la medición de la
potencia.
Aquí puede medirse la potencia averiguando la
tensión continua que llega al motor de corriente continua y la
corriente continua llevada al motor de corriente continua desde los
módulos fotovoltaicos.
La averiguación y el ajuste del valor máximo de
la potencia se realiza mejor en pequeños pasos. Según una forma
constructiva especialmente preferente, se prevé en consecuencia que
se calcule el valor máximo de la potencia modificando
incrementalmente en pasos fijados en el tiempo la corriente de
excitación, es decir, que por ejemplo se incremente o reduzca
escalonadamente, hasta que la correspondiente medición de la
potencia dé como resultado un valor máximo que se considera como el
valor máximo correcto de la potencia.
Entonces, poco después de averiguarse el valor
máximo de la potencia, puede que se modifique ligeramente la
irradiación solar y/o la temperatura y/o la carga, con lo que
resulta un nuevo valor máximo de la potencia (ligeramente
modificado), respecto al que debe realizarse el ajuste.
Por lo tanto, el correspondiente valor óptimo de
la corriente de excitación ha de seguir al valor máximo de la
potencia (MPP). Para lograr esto, está previsto que tras encontrar
el valor máximo de la potencia correcto, se incremente y/o se
reduzca incrementalmente a intervalos fijados de tiempo la corriente
de excitación llevada al motor de corriente continua, con lo que se
encontrará y ajustará un valor máximo de la potencia, dado el caso
modificado.
Entonces puede proseguirse el incremento y
reducción de la corriente de excitación realizado en pequeños
tramos, con lo que resulta una especie de penduleo y a continuación
se capta y ajusta igualmente un valor máximo de la potencia, dado
el caso modificado.
Este "penduleo" debe también realizarse
cuando por ejemplo son de esperar una temperatura constante y una
irradiación solar constante, así como existe una red de corriente
trifásica fija y no son de esperar grandes variaciones. Por lo
tanto, según este caso de servicio se prevé que el valor máximo de
la potencia así averiguado se mantenga, para una temperatura y una
irradiación solar aproximadamente constantes y una red de corriente
trifásica fija, oscilando incrementalmente a intervalos de tiempo
fijados la corriente de excitación alrededor del valor óptimo de la
corriente de excitación correspondiente al máximo valor de la
potencia.
Cada etapa fijada en el tiempo puede ser de
menos de 1 segundo, preferiblemente de menos de medio segundo.
Para acortar el arranque de la instalación
fotovoltaica, puede
- A)
- incrementarse la corriente de excitación desde un primer valor experimental predeterminado incrementalmente hasta el valor óptimo de la corriente de excitación, o
- B)
- reducirse la corriente de excitación desde un segundo valor experimental predeterminado incrementalmente hasta el valor óptimo de la corriente de excitación.
\vskip1.000000\baselineskip
La tarea antes citada relativa a la instalación
se resuelve según la invención en un instalación fotovoltaica que
se caracteriza por
- a)
- múltiples módulos fotovoltaicos,
- b)
- un motor de corriente continua conectado a los módulos fotovoltaicos, que es alimentado por los módulos fotovoltaicos con una tensión continua y una corriente continua,
- c)
- un generador síncrono de corriente alterna que está unido mediante un eje con el motor de corriente continua y que puede conectarse a una red de suministro eléctrico para conducir la tensión alterna generada por el mismo,
- d)
- una primera unidad reguladora con dos entradas, cuya primera entrada está cargada con la tensión continua aplicada al motor de corriente continua y cuya señal de salida influye sobre la excitación del motor de corriente continua mediante debilitación del campo o refuerzo del campo, para ajustar la tensión continua aplicada al motor de corriente continua, y
- e)
- una unidad de cálculo cuya señal de salida se conduce a la segunda entrada de la primera unidad de regulación y en la que para la irradiación solar en ese momento y la temperatura en ese momento, mediante modificación iterativa de esta señal de salida, se averigua el valor máximo posible de la potencia, pudiendo ajustarse en cada caso la tensión continua aplicada al motor de corriente continua en función de la señal de salida de la unidad de cálculo.
\vskip1.000000\baselineskip
La instalación de cálculo se utiliza por lo
tanto simultáneamente también para el control del procedimiento.
Según un perfeccionamiento, se prevé que a la
primera entrada de la unidad de cálculo se aplique el valor actual
de la tensión continua de los módulos fotovoltaicos y a la segunda
entrada de la unidad de cálculo, el valor actual de la corriente
continua de los módulos fotovoltaicos. Al respecto, la primera
unidad reguladora debería ser preferiblemente un regulador PI
(regulador proporcional-integral).
De manera relativamente sencilla puede
realizarse una forma constructiva en la que el motor de corriente
continua es un motor de corriente continua con excitación
independiente, cuya corriente de excitación se ve influida por la
señal de salida de la primera unidad reguladora. El circuito del
rotor y el circuito de excitación del motor de corriente continua
no están aquí unidos entre sí, sino sólo acoplados magnéticamente.
De esta manera puede realizarse en gran medida sin pérdidas el
ajuste del correspondiente valor máximo específico de la potencia
que resulta para la irradiación solar momentánea y la temperatura
momentánea.
Preferiblemente se estructura la instalación tal
que está prevista una segunda unidad reguladora a cuya primera
entrada está aplicada la señal de salida de la primera unidad
reguladora y a cuya segunda entrada está aplicada la señal de la
corriente de excitación captada por una etapa de medida de la
corriente de excitación. También aquí debería utilizarse de nuevo
un regulador PI.
En el caso más sencillo puede realizarse la
excitación previendo para aportar la corriente de excitación un
convertidor de corriente alimentado por la red de suministro
eléctrico.
La instalación fotovoltaica aquí descrita tiene
una larga duración.
Se considera especialmente ventajoso que, tal
como ha resultado de los ensayos, en el margen de unos pocos
segundos se realice el ajuste hasta el punto de la máxima potencia
(MPP). La misma es por lo tanto arrastrada en seguimiento
automáticamente cuando tiene lugar una modificación de parámetros
externos, como temperatura, irradiación solar o flexibilidad de la
red de corriente alterna, hasta el nuevo punto. Las ventajas
descritas al principio se mantienen: se utiliza sólo un único
equipo de conversión electromecánica compuesto por motor de
corriente continua, eje y generador de tensión alterna, con lo que
frente a múltiples onduladores eléctricos resulta un ahorro en
costes de mantenimiento, pero también, cuando se realiza el cuidado
de manera experta, resulta una mayor duración. Pueden obtenerse hoy
en día equipos de conversión de este tipo de hasta 2,5 MW.
Un ejemplo de ejecución de la invención se
describe más en detalle a continuación en base a cuatro figuras. Se
muestra en:
figura 1 la evolución de la potencia máxima MPP
de un generador solar a lo largo del tiempo t desde las 6 horas
hasta las 18 horas de un día en un diagrama básico,
figura 2 la típica evolución intensidad/tensión
I(U) de una instalación fotovoltaica,
figura 3 una curva característica
I-U y
figura 4 una instalación fotovoltaica
correspondiente a la invención.
En la figura 1 se representa mediante la curva
continua K la evolución de la máxima potencia MPP (punto máximo de
la potencia) que puede ceder una instalación fotovoltaica a lo largo
del tiempo t durante un día entre las 6 horas de la mañana y las 18
horas por la tarde. Se supone que no se ha presentado ninguna
perturbación debida a nubes o debida a grandes variaciones de
temperatura.
Según el procedimiento aquí existente, se
averigua esta curva K mediante exploración de la potencia P a
intervalos regulares de tiempo t, con lo que en cada caso se
obtiene la máxima potencia posible MPP del generador solar y se
cede al convertidor de energía en forma de un motor de corriente
continua con excitación independiente y un generador de corriente
trifásica (ver al respecto la figura 4) acoplado al mismo, para su
retransmisión a una red de corriente trifásica. La exploración
oscilante (penduleo) mediante una unidad de cálculo y un regulador
PI allí conectado, se indica mediante la evolución en
zig-zag de la curva del trazo continuo K. Desde
luego, debe señalarse que los intervalos de tiempo \Deltat para la
exploración se encuentran en la gama de 1 segundo, preferiblemente
en medio segundo o menos. De ello resulta que el diagrama
MPP(t) representado en la figura 1 no está dibujado a escala
en cuanto a las horas del día.
En la figura 2 se representa mediante la curva
de trazo continuo o curva característica S1 una curva típica
intensidad/tensión I(U) de una instalación fotovoltaica para
una determinada temperatura y una determinada irradiación solar.
Esta curva o curva característica S1 presenta un punto máximo de
potencia MPP1. Este punto MPP1 viene definido porque aquí la
superficie representada rayada posee el tamaño máximo,
correspondiente a una máxima potencia P aportada por el generador
solar.
La regulación del citado convertidor
electromotórico se realiza, tal como se explicará a continuación más
en detalle, mediante una aproximación iterativa a este punto de
potencia. Para ello, partiendo por ejemplo del punto P' o del punto
P'', se regula avanzando o retrocediendo varias veces a lo largo de
la curva S1 hasta que se llega al punto de la máxima potencia MPP1.
Los puntos P' y P'' corresponden entonces a puntos de partida E' y
E'' correspondientes a la experiencia, a partir de los cuales se
aumenta o reduce incrementalmente la corriente de excitación E.
La aproximación iterativa se describirá en base
a un ejemplo tomado arbitrariamente.
Se supone que P1 (correspondiente a P') es el
punto de arranque. Este valor P1 da por lo tanto la primera
medición de I y U y el correspondiente cálculo resultante de la
potencia P cedida por los módulos fotovoltaicos al motor de
corriente continua (ver al respecto la figura 3). Tras un tiempo
\Deltat = 0,5 s, modifica la unidad de cálculo (ver al respecto
la figura 3) a través de la primera unidad de regulación (ver al
respecto la figura 3) la corriente de excitación E en un valor
pequeño. Con ello se reduce la tensión continua U. La unidad de
cálculo calcula ahora a partir de los nuevos valores de I y U un
valor de potencia P2. A la vez, detecta que este valor de potencia
P2 ha aumentado respecto al valor de potencia P1 precedente.
Tras otro tiempo \Deltat = 0,5 s, modifica a
su vez la unidad de cálculo a través de la unidad de regulación la
corriente de excitación en un valor pequeño. Esto implica una
reducción adicional de la tensión continua U. La unidad de cálculo
calcula ahora un valor de potencia P3. A su vez detecta que este
valor de potencia P3 ha aumentado respecto al valor de potencia P2
precedente.
De nuevo tras un tiempo \Deltat = 0,5 s, se
modifica ligeramente la corriente de excitación
correspondientemente. Entonces se alcanza el valor de potencia P4
aún más elevado. Este es, supongamos, a la vez el máximo valor de
potencia MPP1, que desde luego no puede ser detectado al principio
por la unidad de cálculo.
Tras otro tiempo adicional \Deltat = 0,5 s,
reduce la unidad de cálculo por la vía ya descrita a su vez,
mediante la corriente de excitación, la tensión U. La misma mide
ahora el valor P5 y detecta que la potencia ha caído de P4 a P5.
Por lo tanto, entre P3 y P5 debe encontrarse en este instante en
algún lugar el punto de máxima potencia MPP1.
La unidad de cálculo aumenta, tras otro tiempo
\Deltat = 0,5 s, la tensión continua U, lo que da lugar a que en
el punto P4 alcanzado de nuevo la potencia P ha aumentado de nuevo.
A modo de prueba, retrocede la misma entonces una vez transcurrido
el tiempo \Deltat al punto P3. Pero desde allí vuelve de nuevo al
punto P4 y prueba correspondientemente de nuevo el punto P5.
Por lo tanto, la unidad de cálculo intenta desde
entonces, mediante oscilación pendulante alrededor del punto de
potencia P4, es decir, aumentando y reduciendo la tensión continua
U, retener este valor MPP1.
En la figura 3 se representa una curva
tensión-tiempo U(t). La curva de trazo
continuo U(MPP) corresponde entonces a la tensión ideal en
el punto de la máxima potencia MPP. Y la curva en
zig-zag corresponde a la aproximación incremental a
esta tensión ideal dominante en cada caso.
Debe señalarse de nuevo que en la figura 2 la
correspondiente potencia P viene señalada por los rectángulos que
limitan los distintos puntos, de los cuales sólo se ha resaltado con
rayado el rectángulo correspondiente a P4.
En función de la irradiación solar y/o la
temperatura, se modifica continuamente la curva característica S1
representada en la figura 2. En una modificación puede resultar por
lo tanto por ejemplo la curva S2 de trazo discontinuo. De esta
manera resulta un nuevo punto de potencia máxima, por ejemplo el
valor MPP2. La regulación descrita se ocupa ahora de que la tensión
continúa U se ajuste tal que el generador solar funcione en el nuevo
punto de potencia máxima MPP2.
En la figura 4 se representa una instalación
fotovoltaica 1 con un generador solar 3, que presenta múltiples
módulos fotovoltaicos 5. Cada módulo 5 incluye a su vez múltiples
células fotovoltaicas. Los módulos 5 están conectados de la manera
conocida para formar ramales, en cuyos extremos están previstas
conexiones 7 para tomar la tensión continua U generada y la
corriente continua I de ello resultante. En función de cuánta
corriente continua I se tome de la carga conectada a las conexiones
7, resulta la tensión continua U correspondiente por ejemplo en las
curvas S1 y S2 de la figura 2.
A las conexiones 7 está conectado un motor de
corriente continua 9. Al respecto se trata de una máquina de
corriente continua con excitación independiente, que presenta un
devanado de excitación 11. El eje 13 del motor de corriente
continua 9 acciona un generador de corriente trifásica 15,
especialmente un generador de corriente trifásica de elevada
tensión de salida. El generador 15 está conectado, para ceder su
tensión alterna U_{W}, a una red de corriente trifásica 17. Esta
red de corriente trifásica 17 es aquí una red pública de por
ejemplo 400 V. Por lo tanto, es constante en cuanto a frecuencia y
al valor de la tensión. El generador 15 corre en funcionamiento
normal con una velocidad de giro constante. El mismo está
sincronizado en este funcionamiento normal a la frecuencia de la
red de corriente trifásica 17, de la manera conocida.
Además, se prevé una unidad de cálculo 19. Ésta
está prevista entre otros para calcular el punto de máxima potencia
MPP del generador solar 5. Su primera entrada está cargada con la
tensión continua U aplicada al motor de corriente continua 9. Y a
su segunda entrada se lleva desde una etapa de medición de la
corriente 21 el valor real de la corriente continua I, cedida por
el generador solar 3 al motor de corriente continua 9.
Desde la unidad de cálculo 19 se emite una señal
de salida para calcular el punto de máxima potencia MPP del
generador solar 3 para la irradiación solar instantánea y la
temperatura instantánea. Esta señal de salida se pone a disposición
por ejemplo, según la explicación relativa a la figura 2, cada 0,5
s. La señal de salida ha de considerarse como nuevo valor de
consigna U* para la tensión continua U.
Este valor de consigna U* se lleva a la segunda
entrada de una primera unidad de regulación 23, estando cargada la
primera entrada con la tensión continua U aplicada al motor de
corriente continua 9. La unidad de regulación 23 es preferiblemente
un regulador proporcional-integral (regulador PI).
Su señal de salida \DeltaU corresponde a la desviación de
regulación y se utiliza para influir sobre la excitación del motor
de corriente continua 9, especialmente sobre la corriente de
excitación E. La señal de salida \DeltaU provoca así en función de
su magnitud, un debilitamiento del campo o un refuerzo del
campo.
La señal de salida \DeltaU se lleva para
influir al respecto a la primera entrada de una segunda unidad de
regulación 25. Esta segunda unidad de regulación 25 es
preferiblemente un regulador PI. La misma es un equipo regulador
para la corriente de excitación E. Así puede considerarse la señal
de salida \DeltaU aportada como señal de valor de consigna E*
para la corriente de excitación. A la segunda entrada se conduce
desde una etapa de medición de la corriente de excitación 27 en el
circuito de corriente de excitación el valor real E de la corriente
de excitación. La comparación entre ambas señales \DeltaU = E* y E
da como resultado a la salida de la segunda unidad de regulación 25
una señal de salida \DeltaE, que representa la desviación de
regulación y que se utiliza directamente para ajustar la corriente
de excitación E.
La corriente de excitación E es aportada por un
rectificador de red 29 que puede controlarse, conectado por el lado
de entrada a la red de la corriente trifásica 17. El mismo está
conectado por el lado de salida al devanado de excitación 11.
Naturalmente puede utilizarse también otra fuente de energía. El
rectificador de red 29 alimenta el devanado de excitación 11 con la
corriente de excitación E necesaria.
Hay que señalar con ello que aquí la regulación
de la tensión continua para la tensión de entrada U del motor de
corriente continua 9 lleva subordinada una regulación de la
corriente de excitación para la corriente de excitación E en el
devanado de excitación 11.
La adaptación y la búsqueda de la MPP se realiza
incrementalmente, es decir, en pequeñas variaciones por pasos de la
corriente de excitación E, utilizándose el citado penduleo.
- 1
- instalación fotovoltaica
- 3
- generador solar
- 5
- módulo fotovoltaico
- 7
- conexión
- 9
- motor de corriente continua
- 11
- devanado de excitación
- 13
- eje
- 15
- generador de corriente trifásica
- 17
- red de corriente trifásica, red de suministro eléctrico
- 19
- unidad de cálculo
- 21
- etapa de medición de la intensidad
- 23
- primera unidad de regulación
- 25
- segunda unidad de regulación
- 27
- etapa de medición de la corriente de excitación
- 29
- convertidor de corriente de red
\vskip1.000000\baselineskip
- K
- curva
- t
- tiempo
- \Deltat
- intervalo de tiempo, escalón de tiempo fijado
- S1
- curva característica
- S2
- curva característica
- P
- potencia
- E
- corriente de excitación (señal)
- MPP
- valor máximo de la potencia, punto de máxima potencia
- U
- tensión continua
- I
- corriente continua
- E'
- primer valor experimental de la corriente de excitación
- E''
- segundo valor experimental de la corriente de excitación
- U_{W}
- tensión alterna
- \DeltaU
- señal inicial de la primera unidad de regulación 23
- \DeltaE
- señal inicial de la segunda unidad de regulación 25
- U*
- señal inicial de la unidad de cálculo 19; valor de consigna de la tensión continua U
- 18
- reivindicaciones
- 4
- figuras
Claims (18)
1. Procedimiento para operar una instalación
fotovoltaica (1) con múltiples módulos fotovoltaicos (5) y con un
motor de corriente continua (9) conectado a los módulos
fotovoltaicos (5), unido mediante un eje con un generador de
corriente alterna (15), pudiendo conectarse el generador de
corriente alterna (15) a una red de suministro eléctrico (17),
ajustándose la regulación del motor de corriente continua (9) a
aquel valor máximo de la potencia (MPP) que es posible para la
temperatura reinante y la irradiación solar reinante y realizándose
la regulación variando la excitación (E) del motor de corriente
continua (9),
caracterizado porque el generador de
corriente alterna (15) es un generador síncrono, porque para la
regulación se mide la potencia cedida por los módulos fotovoltaicos
(5) al motor de corriente continua (9) y porque la medición de la
potencia se realiza repetidamente.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la potencia (P) se
mide averiguando la tensión continua (U) aplicada al motor de
corriente continua (9) y la corriente continua (I) llevada al motor
de corriente continua (9) desde los módulos fotovoltaicos (5).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
2,
caracterizado porque el valor máximo de
la potencia (MPP) se averigua modificando incrementalmente en
escalones de tiempo (\Deltat) fijados la corriente de excitación
(E), hasta que la correspondiente medición de la potencia (P) da
como resultado un valor máximo, que se considera como el valor
máximo de la potencia (MPP) correcto.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque tras encontrar un
valor máximo de la potencia (MPP1) correcto, la corriente de
excitación (E) llevada al motor de corriente continua (5) se
aumenta y/o reduce incrementalmente en escalones de tiempo
(\Deltat) fijados, con lo que se halla y ajusta un valor máximo de
la potencia (MPP2), dado el caso modificado.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó
4,
caracterizado porque el valor máximo de
la potencia (MPP) así hallado se mantiene cuando la temperatura y
la irradiación solar son aproximadamente constantes y la red
trifásica es fija, oscilando (penduleo) incrementalmente en
escalones de tiempo (\Deltat) fijados la corriente de excitación
(E) alrededor del valor óptimo de la corriente de excitación
correspondiente al valor máximo de la potencia (MPP).
6. Procedimiento según la reivindicación 3, 4 ó
5,
caracterizado porque cada escalón de
tiempo (\Deltat) fijado es de menos de 1 segundo, preferiblemente
de menos de medio segundo.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5,
caracterizado porque para acortar el
arranque de la instalación fotovoltaica (1), puede
- a)
- incrementarse la corriente de excitación desde un primer valor experimental (E') predeterminado incrementalmente hasta el valor óptimo de la corriente de excitación, o
- b)
- reducirse la corriente de excitación desde un segundo valor experimental (E'') predeterminado incrementalmente hasta el valor óptimo de la corriente de excitación.
8. Instalación fotovoltaica (1) para realizar el
procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizada por
- a.
- múltiples módulos fotovoltaicos (5),
- b.
- un motor de corriente continua (9) conectado a los módulos fotovoltaicos (5), que es alimentado por los módulos fotovoltaicos (5) con una tensión continua (U) y una corriente continua (I),
- c.
- un generador síncrono de corriente alterna (15) que está unido mediante un eje (13) con el motor de corriente continua (9) y que puede conectarse a una red de suministro eléctrico (17) para conducir la tensión alterna (U_{w}) generada por el mismo,
- d.
- una primera unidad reguladora con dos entradas, cuya primera entrada está cargada con la tensión continua (U) aplicada al motor de corriente continua (9) y cuya señal de salida (\DeltaU) influye sobre la excitación (E) del motor de corriente continua (9) mediante debilitación del campo o refuerzo del campo, para ajustar la tensión continua (U) aplicada al motor de corriente continua (9), y
- e.
- una unidad de cálculo (19) cuya señal de salida (U*) se conduce a la segunda entrada de la primera unidad de regulación (23) y en la que para la irradiación solar en ese momento y la temperatura en ese momento, mediante modificación iterativa de esta señal de salida (U*), se averigua el valor máximo posible de la potencia (MPP), pudiendo ajustarse en cada caso la tensión continua (U) aplicada al motor de corriente continua (9) en función de la señal de salida (U*) de la unidad de cálculo (19).
9. Instalación fotovoltaica según la
reivindicación 8,
caracterizada porque a la primera entrada
de la unidad de cálculo (19) está aplicado el valor actual de la
tensión continua (U) de los módulos fotovoltaicos (5) y a la segunda
entrada de la unidad de cálculo (19), el valor actual de la
corriente continua (I) de los módulos fotovoltaicos (5).
10. Instalación fotovoltaica según la
reivindicación 8 ó 9,
caracterizada porque la primera unidad de
regulación (23) es un regulador PI.
11. Instalación fotovoltaica según una de las
reivindicaciones 8 a 10,
caracterizada porque el motor de
corriente continua (9) es un motor de corriente continua (9) con
excitación independiente, cuya corriente de excitación (E) se ve
influida por la señal de salida (\DeltaU) de la primera unidad de
regulación (23).
12. Instalación fotovoltaica según la
reivindicación 11,
caracterizada porque está prevista una
segunda unidad de regulación (25), a cuya primera entrada está
aplicada la señal de salida (\DeltaU) de la primera unidad de
regulación (23) y a cuya segunda entrada está aplicada la señal de
la corriente de excitación (E) captada por una etapa de medida de la
corriente de excitación (27).
13. Instalación fotovoltaica según la
reivindicación 12,
caracterizada porque la segunda unidad de
regulación (25) es un regulador PI.
14. Instalación fotovoltaica según una de las
reivindicaciones 11 a 13,
caracterizada porque para aportar la
corriente de excitación (E) está previsto un convertidor de
corriente (29) alimentado por la red de suministro eléctrico
(17).
15. Instalación fotovoltaica según la
reivindicación 14,
caracterizada porque el convertidor de
corriente (29) es controlado por la señal de salida (\DeltaE) de
la segunda unidad de regulación (25).
16. Instalación fotovoltaica según una de las
reivindicaciones 8 a 15,
caracterizada porque la misma está
diseñada para una potencia de más de 800 KW.
17. Instalación fotovoltaica según una de las
reivindicaciones 8 a 16,
caracterizada porque la red de suministro
eléctrico (17) es una red pública, cuya resistencia interna -vista
desde el generador de corriente alterna (15)- es constante.
18. Instalación fotovoltaica según una de las
reivindicaciones 8 a 17,
caracterizada porque el generador
síncrono de corriente alterna (15) es un generador que da una
tensión alterna (U_{W}) de 400 V.
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