ES2874544T3 - Sistema de conversión de potencia, sistema de suministro de potencia, y aparato de conversión de potencia - Google Patents

Sistema de conversión de potencia, sistema de suministro de potencia, y aparato de conversión de potencia Download PDF

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ES2874544T3 ES16918785T ES16918785T ES2874544T3 ES 2874544 T3 ES2874544 T3 ES 2874544T3 ES 16918785 T ES16918785 T ES 16918785T ES 16918785 T ES16918785 T ES 16918785T ES 2874544 T3 ES2874544 T3 ES 2874544T3
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Abstract

Un sistema (2) de conversión de potencia que comprende: un primer dispositivo (10) de conversión de potencia conectado entre un generador de CC y un sistema de potencia eléctrica, el generador de CC configurado para generar una potencia de CC, el primer dispositivo (10) de conversión de potencia configurado para convertir al menos una porción de la potencia de CC en una potencia de CA para suministrar al sistema de potencia eléctrica; un segundo dispositivo (20) de conversión de potencia conectado entre un dispositivo de almacenamiento de potencia y el sistema de potencia eléctrica, siendo posible cargar y descargar el dispositivo de almacenamiento de potencia, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia al sistema de potencia eléctrica, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia a partir del sistema de potencia eléctrica al dispositivo de almacenamiento de potencia; un tercer dispositivo (30) de conversión de potencia conectado entre el generador de CC y el dispositivo de almacenamiento de potencia, el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia para cargar el dispositivo de almacenamiento de potencia; y un dispositivo (40) de control configurado para definir operaciones del primer dispositivo (10) de conversión de potencia, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia y el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia con base en un primer dato y un segundo dato, siendo el primer dato la cantidad de potencia de CC, siendo el segundo dato un valor de un punto de ajuste de potencia de CC, el dispositivo (40) de control, cuando el primer dato es más grande que el segundo dato o es iguales al segundo dato, configurado para transmitir un primer comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, el primer comando configura una potencia de CA que el primer dispositivo (10) de conversión de potencia emite con base en el segundo dato, configurada para transmitir un segundo comando al tercer dispositivo (30) de conversión de potencia, definiendo el segundo comando una potencia en la cual el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia carga el dispositivo de almacenamiento de potencia con base en una diferencia entre el primer dato y el segundo dato, cuando el primer dato es más pequeño que el segundo dato, configurado para transmitir un tercer comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, definiendo el tercer comando una potencia de CA la cual el primer dispositivo (10) de conversión de potencia emite con base en el primer dato, configurado para transmitir un cuarto comando al segundo dispositivo (20) de conversión de potencia, definiendo el cuarto comando una potencia de CA la cual el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia emite con base en una diferencia entre el segundo dato y el primer dato, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia emite la potencia de CA para convertir una potencia suministrada a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de conversión de potencia, sistema de suministro de potencia, y aparato de conversión de potencia [Campo técnico]
Las realizaciones de la invención se refieren a un sistema de conversión de potencia, un sistema de suministro de potencia y un dispositivo de conversión de potencia.
[Técnica Antecedente]
Existe un sistema de suministro de potencia que combina un generador de CC, tal como un panel de células solares, con un dispositivo de almacenamiento de potencia, tal como una batería de almacenamiento. En dicho sistema de suministro de potencia, un dispositivo de conversión de potencia se conecta a un generador de CC, convierte una potencia de c C en una potencia de CA y suministra la potencia de CA a un sistema de potencia eléctrica o similar. Un sistema de conversión de potencia está conectado al dispositivo de almacenamiento de potencia, convierte la potencia de CC en la potencia de CA para suministrar potencia al sistema de potencia eléctrica, y convierte la potencia de CA en la potencia de CC para cargar el dispositivo de almacenamiento de potencia. En un dispositivo de conversión de potencia de este tipo, se desea que la potencia generada por el generador de CC y la potencia cargada en el dispositivo de almacenamiento de potencia se puedan usar de manera efectiva.
[Documento de la técnica precedente]
[Literatura de patentes]
[Literatura de patentes 1]
JP 2002-171674 A (Kokai)
El documento US 2005/006958 A1 divulga sistemas fotovoltaicos (PV) conectados a la red y otros sistemas de potencia conectados a la red que tienen una batería u otra fuente de potencia de respaldo para alimentar una porción seleccionada de una carga cuando la potencia de la red para la carga no está disponible.
El documento US 2015/001932 A1 divulga un dispositivo de conversión de potencia para convertir la potencia de CC obtenida a partir de energía natural, tal como la generación de potencia solar, en potencia de CA y suministrar la potencia de CA a un sistema, y un dispositivo de conversión de potencia capaz de obtener potencia de manera eficiente a partir de energía natural cuando un sistema se encuentra en un estado de corte de potencia.
El documento CN 205 565 750 U divulga un sistema distribuido con base en una red de cables eléctricos INALÁMBRICOS y una red HVDC.
[Resumen de la invención]
[Problema que se resolverá mediante la invención]
Las realizaciones de la invención proporcionan un sistema de conversión de potencia, un sistema de suministro de potencia, y un dispositivo de conversión de potencia el cual puede utilizar de manera efectiva la potencia generada por el generador de CC y la potencia cargada en el dispositivo de almacenamiento de potencia.
[Medios para resolver el problema]
La presente invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las realizaciones específicas se definen mediante las reivindicaciones dependientes. De acuerdo con un ejemplo de la invención, un sistema de conversión de potencia incluye un primer dispositivo de conversión de potencia conectado entre un generador de CC y un sistema de potencia eléctrica, el generador de CC emite una potencia de CC, el primer dispositivo de conversión de potencia convierte al menos una porción de la potencia de cC a una potencia de CA para suministrar al sistema de potencia eléctrica, un segundo dispositivo de conversión de potencia conectado entre un dispositivo de almacenamiento de potencia y el sistema de potencia eléctrica, siendo posible cargar y descargar el dispositivo de almacenamiento de potencia, el segundo dispositivo de conversión de potencia suministra potencia a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia al sistema de potencia eléctrica, el segundo dispositivo de conversión de potencia que suministra potencia a partir del sistema de potencia eléctrica al dispositivo de almacenamiento de potencia, un tercer dispositivo de conversión de potencia conectado entre el generador de CC y el dispositivo de almacenamiento de potencia, el tercer dispositivo de conversión de potencia suministra potencia para cargar el dispositivo de almacenamiento de potencia, y un dispositivo de control que configura las operaciones del primer dispositivo de conversión de potencia, el segundo dispositivo de conversión de potencia y el tercer dispositivo de conversión de potencia con base en un primer dato y un segundo dato, siendo el primer dato un dato de la potencia de CC, siendo el segundo dato un dato de una potencia de CC definida. El dispositivo de control, cuando el primer dato es más grande que el segundo dato o es igual al segundo dato, transmite un primer comando al primer dispositivo de conversión de potencia, el primer comando define una potencia de CA la cual emite el primer dispositivo de conversión de potencia con base en el segundo dato, y transmite un segundo comando al tercer dispositivo de conversión de potencia, definiendo el segundo comando una potencia la cual el tercer dispositivo de conversión de potencia carga al dispositivo de almacenamiento de potencia con base en una diferencia entre el primer dato y el segundo dato. El dispositivo de control, cuando el primer dato es más pequeño que el segundo dato, transmite un tercer comando al primer dispositivo de conversión de potencia, el tercer comando define una potencia de CA la cual el primer dispositivo de conversión de potencia emite con base en el primer dato, y transmite un cuarto comando al segundo dispositivo de conversión de potencia, el cuarto comando define una potencia de CA la cual el segundo dispositivo de conversión de potencia emite con base en una diferencia entre el segundo dato y el primer dato, el segundo dispositivo de conversión de potencia emite la potencia de CA para convertir una potencia suministrada al dispositivo de almacenamiento de potencia.
[Efecto de la invención]
De acuerdo con las realizaciones de la invención, se puede proporcionar un sistema de conversión de potencia, un sistema de suministro de potencia, y un dispositivo de conversión de potencia el cual puede utilizar de manera efectiva la potencia generada por el generador de CC y la potencia cargada en el dispositivo de almacenamiento de potencia.
[Breve descripción de los dibujos]
[Figura 1] La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de suministro de potencia y un sistema de conversión de potencia de acuerdo con una primera realización.
[Figura 2] La Figura 2A es un diagrama de circuito que ilustra una porción de un primer dispositivo de conversión de potencia. La Figura 2B es un diagrama de circuito que ilustra una porción de una tercera parte de conversión de potencia.
[Figura 3] La Figura 3 es un ejemplo de un diagrama de flujo para describir las operaciones del sistema de suministro de potencia y el sistema de conversión de potencia de acuerdo con la primera realización.
[Figura 4] La Figura 4A y la Figura 4B son diagramas de bloques que ilustran un sistema de suministro de potencia de un ejemplo comparativo.
[Figura 5] La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de suministro de potencia y un dispositivo de conversión de potencia de acuerdo con una segunda realización.
[Figura 6] La Figura 6 es un ejemplo de un diagrama de flujo para describir una operación del dispositivo de conversión de potencia de la segunda realización.
[Figura 7] La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo de conversión de potencia de acuerdo con una tercera realización.
[Descripción de realizaciones]
A continuación, se describirán realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos.
Los dibujos son esquemáticos y conceptuales; y las relaciones entre el grosor y el ancho de las porciones, las proporciones de tamaños entre las porciones, etc., no son necesariamente las mismas que los valores reales de las mismas. Además, las dimensiones y proporciones se pueden ilustrar de forma diferente entre dibujos, incluso para porciones idénticas.
En la especificación y los dibujos, los componentes similares a los descritos o ilustrados en un dibujo anterior están marcados con números de referencia similares, y se omite una descripción detallada de acuerdo como sea apropiado.
(Primera realización)
La Figura 1 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de suministro de potencia y un sistema de conversión de potencia de acuerdo con la realización.
Se describirán las configuraciones de un sistema 50 de suministro de potencia y un sistema 2 de conversión de potencia de la realización.
Como se muestra en la Figura 1, el sistema 50 de suministro de potencia incluye un generador 1 de CC y el sistema 2 de conversión de potencia, y un dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
El sistema 2 de conversión de potencia convierte una potencia de CC generada por el generador 1 de CC en una potencia de CA, y suministra a al menos uno de un sistema 4 de potencia eléctrica o una carga 5. El generador 1 de CC puede generar la potencia de CC independientemente de la magnitud del consumo de potencia demandado por el sistema 4 de potencia eléctrica o la carga 5.
En el caso de que la magnitud de la potencia de CC generada por el generador 1 de CC no sea menor que la magnitud de un valor planeado de la potencia generada suministrada al sistema 4 de potencia eléctrica o la carga 5, el sistema 2 de conversión de potencia carga el exceso de potencia al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. En el caso de que la magnitud generada por el generador 1 de CC sea menor que el valor planeado de la potencia generada suministrada al sistema 4 de potencia eléctrica o la carga 5, el sistema 2 de conversión de potencia suministra una falta de potencia al sistema 4 de potencia eléctrica o la carga 5 del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El sistema 50 de suministro de potencia puede suministrar la potencia nivelada al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5.
En el caso de que la potencia no se suministre a partir del generador 1 de CC y el sistema 4 de potencia eléctrica, el sistema 50 de suministro de potencia puede suministrar la potencia de CA a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a la carga 5.
El generador 1 de CC está conectado al sistema 2 de conversión de potencia. El generador 1 de CC genera la potencia de CC, y suministra la potencia de CC generada al sistema 2 de conversión de potencia. El generador 1 de CC es, por ejemplo, un panel de célula solar. El generador 1 de CC es suficiente para ser una fuente de alimentación distribuida la cual es posible suministrar la potencia de CC al sistema 2 de conversión de potencia.
El sistema 2 de conversión de potencia incluye un primer dispositivo 10 de conversión de potencia, un segundo dispositivo 20 de conversión de potencia, un tercer dispositivo 30 de conversión de potencia, y un dispositivo 40 de control.
El primer dispositivo 10 de conversión de potencia está conectado al generador 1 de CC, el sistema 4 de potencia eléctrica, la carga 5 y el dispositivo 40 de control. El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia está conectado al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, el sistema 4 de potencia eléctrica, la carga 5 y el dispositivo 40 de control. El tercer dispositivo 30 de conversión de potencia está conectado al generador 1 de CC, el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y el dispositivo 40 de control. Aquí, “conexión” incluye estar conectado de manera separable mediante el uso de un conector o similar y fijando un terminal mediante un perno o similar. En el caso de “que conecta”, no se limita a una conexión eléctrica mediante un cable o similar, sino también a un estado en el cual la transmisión y recepción por cable o inalámbrica de una señal se puede realizar a través de una línea de comunicación.
El primer dispositivo 10 de conversión de potencia incluye un primer terminal 11 de CC, un primer terminal 12 de CA, una primera parte 13 de control, y una primera parte 14 de conversión de potencia. La primera parte 14 de conversión de potencia está conectada al generador 1 de CC a través del primer terminal 11 de CC. La primera parte 14 de conversión de potencia está conectada al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5 a través del primer terminal 12 de CA. La primera parte 14 de conversión de potencia está conectada a la primera parte 13 de control. La primera parte 13 de control detecta un voltaje y una corriente de entrada y, por ejemplo, controla el generador 1 de CC para producir una potencia máxima. La primera parte 13 de control detecta un voltaje de salida y una corriente de línea, y genera una señal de control para controlar la primera parte 14 de conversión de potencia. La primera parte 14 de conversión de potencia opera de acuerdo con la señal de control generada por la primera parte 13 de control. En el caso de que el voltaje de entrada, la corriente de entrada, el voltaje de salida o la corriente de salida sean excesivamente grandes o excesivamente pequeños, la primera parte 13 de control protege la primera parte 14 de conversión de potencia deteniendo la primera parte 14 de conversión de potencia o similar.
La primera parte 14 de conversión de potencia puede basarse, por ejemplo, en un circuito de conversión auto conmutado. Como se muestra en la Figura 2A, la primera parte 14 de conversión de potencia puede basarse, por ejemplo, en un circuito puente trifásico. Cada brazo del circuito puente trifásico puede basarse, por ejemplo, en elementos 141u a 141z de conmutación de tipo auto extinguible. Los elementos de conmutación son, por ejemplo, IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada) y MOSFET (Transistor de Efecto de Campo Semiconductivo de Óxido Metálico) o similares. Un condensador 142 está conectado entre los primeros terminales 11 de CC. El condensador 142 suaviza la corriente de entrada de la primera parte 14 de conversión de potencia y suprime la variación de voltaje entre los primeros terminales 11 de CC. Un filtro 143 está conectado entre un nodo de conexión de cada brazo de los elementos 141u a 141z de conmutación y el primer terminal 12 de CA. El filtro 143 elimina los armónicos generados por la conmutación.
La descripción continuará volviendo a la Figura 1. La primera parte 13 de control está conectada al dispositivo 40 de control. La primera parte 13 de control transmite datos o similares del voltaje y la entrada de corriente a la primera parte 14 de conversión de potencia al dispositivo 40 de control (IV). La primera parte 13 de control recibe el comando del dispositivo 40 de control (I).
El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia incluye un segundo terminal 21 de CC, un segundo terminal 22 de CA, una segunda parte 23 de control, y una segunda parte 24 de conversión de potencia. El segundo terminal 21 de CC está conectado al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, y conectado al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia. El segundo terminal 22 de CA está conectado al primer terminal 12 de CA, el sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5. La segunda parte 23 de control responde al comando del dispositivo 40 de control, controla la potencia de salida del segundo dispositivo 20 de conversión de potencia, y protege el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia. El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia es un dispositivo de conversión de potencia de CA-CC bidireccional el cual convierte la potencia de CC en potencia de CA y convierte la potencia de CA a la potencia de CC. El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia realiza la descarga del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y la carga en el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia puede basarse en el circuito de conversión auto conmutado así como el primer dispositivo 10 de conversión de potencia. El circuito de conversión del segundo dispositivo 20 de conversión de potencia puede basarse en el mismo circuito que el primer dispositivo 10 de conversión de potencia y puede basarse en un circuito diferente. El primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia pueden basarse en otro circuito de conversión de potencia sin limitación al circuito de puente trifásico descrito anteriormente. El circuito de conversión puede basarse, por ejemplo, en un circuito de conversión de potencia multinivel y su circuito derivado o similares.
La segunda parte 23 de control está conectada al dispositivo 40 de control. La segunda parte 23 de control recibe el comando del dispositivo 40 de control (II).
La potencia de CA la cual convierten el primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia puede ser CA monofásica y CA trifásica.
El tercer dispositivo 30 de conversión de potencia incluye un tercer terminal 31 de CC, un cuarto terminal 32 de CC, una tercera parte 33 de control, y una tercera parte 34 de conversión de potencia. La tercera parte 34 de conversión de potencia está conectada al generador 1 de CC y el primer dispositivo 10 de conversión de potencia a través del tercer terminal 31 de CC. La tercera parte 34 de conversión de potencia está conectada al segundo terminal 21 de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia a través del cuarto terminal 32 de CC. La tercera parte 33 de control responde al comando del dispositivo 40 de control, controla la potencia de salida de la tercera parte 34 de conversión de potencia, y protege el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia. El tercer dispositivo 30 de conversión de potencia convierte la salida de voltaje de CC del generador 1 de CC en un voltaje c C o corriente CC diferentes y alimenta al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El tercer dispositivo 30 de conversión de potencia incluye, por ejemplo, un circuito convertidor CC-CC de tipo no aislado.
Como se muestra en la Figura 2B, la tercera parte 34 de conversión de potencia incluye un circuito convertidor CC-CC de tipo reductor-elevador en este ejemplo. Los elementos 341a, 341b de conmutación están conectados en serie entre un lado de alto potencial y un lado de bajo potencial del tercer terminal 31 de CC. Los elementos 341c, 341d de conmutación están conectados en serie entre un lado de alto potencial y un lado de bajo potencial del cuarto terminal 32 de CC. Un inductor 342 está conectado entre un nodo de conexión de los elementos 341a, 341b de conmutación y un nodo de conexión de los elementos 341c, 341d de conmutación. Un condensador 343 está conectado entre el lado de alto potencial y el lado de bajo potencial del tercer terminal 31 de CC. Un condensador 344 está conectado entre el lado de alto potencial y el lado de bajo potencial del cuarto terminal 32 de CC.
En el caso de que un valor de la entrada de voltaje de CC del tercer terminal 31 de CC sea mayor que un valor de la salida de voltaje de CC del cuarto terminal 32 de CC, la tercera parte 34 de conversión de potencia disminuye. En el caso de que el valor de la entrada de voltaje de CC del tercer terminal 31 de CC sea menor que el valor de la salida de voltaje de CC del cuarto terminal 32 de CC, la tercera parte 34 de conversión de potencia aumenta.
Se selecciona un tipo de circuito adecuado para un circuito de conversión del tercer dispositivo 30 de conversión de potencia dependiendo de un voltaje de salida del generador de CC y un voltaje del dispositivo de almacenamiento de potencia durante la carga. El circuito de conversión del tercer dispositivo 30 de conversión de potencia puede ser de tipo elevador o de tipo reductor o similar. El circuito de conversión puede ser un circuito elevador y reductor que incluye un transformador.
La tercera parte 33 de control está conectada al dispositivo 40 de control. La parte 33 de control recibe el comando del dispositivo 40 de control.
Aunque no se muestra, la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control están conectadas entre sí, y son posibles de intercambiar datos. La segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control pueden transmitir directamente los datos de voltaje o similares al dispositivo 40 de control.
El dispositivo 40 de control está conectado a la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control, la tercera parte 33 de control, una parte 8 de detección de potencia de salida y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. En este ejemplo, el dispositivo 40 de control está también conectado a un controlador 7 anfitrión. El dispositivo 40 de control controla las operaciones del sistema 50 de suministro de potencia y el sistema 2 de conversión de potencia, transmitiendo y recibiendo los datos con la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control, la tercera parte 33 de control, la parte 8 de detección de potencia de salida, el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y el controlador 7 anfitrión.
El intercambio de funciones del dispositivo 40 de control, la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control no se limitan a lo anterior. El dispositivo 40 de control puede incluir algunas o todas las funciones respectivas de la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control. Por ejemplo, las funciones de la primera parte 13 de control y la segunda parte 23 de control pueden estar incluidas en el primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia respectivamente como se describió anteriormente y la función de la tercera parte 33 de control puede estar incluida en el dispositivo 40 de control. Por ejemplo, algunas de las funciones de la tercera parte 33 de control pueden estar incluidas en el dispositivo 40 de control o similares.
El dispositivo 3 de almacenamiento de potencia incluye una batería 3a de almacenamiento, y una parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. La batería 3a de almacenamiento realiza una capacidad de almacenamiento deseada, por ejemplo, ya que las celdas unitarias tales como una batería de plomo, una batería de iones de litio o similares están conectadas en serie y los cuerpos de conexión conectados en serie están conectados en paralelo. La parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento monitoriza una cantidad de carga de la batería 3a de almacenamiento, realiza el control de carga dependiendo del tipo de batería 3a de almacenamiento, y realiza el control de descarga con base en la cantidad de carga. La parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento está conectada al segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia a través del dispositivo 40 de control. La parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento puede transmitir y recibir los datos sobre la cantidad de carga de la batería 3a de almacenamiento al segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia.
El sistema 4 de potencia eléctrica es, por ejemplo, una línea de potencia de suministro de potencia comercial, y la potencia suministrada por el sistema 4 de potencia eléctrica es de CA. El voltaje de CA del sistema 4 de potencia eléctrica es, por ejemplo, 6600 V (valor efectivo). Una frecuencia de la potencia de CA del sistema 4 de potencia eléctrica es, por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz. El sistema 4 de potencia eléctrica puede ser, por ejemplo, la línea de potencia o similar en un sistema de generación de potencia que no sea de servicio.
El primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia están conectados al sistema 4 de potencia eléctrica a través de un disyuntor 6 de circuito. El disyuntor 6 de circuito tiene un estado de entrada que conecta el primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el sistema 4 de potencia eléctrica y conecta el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el sistema 4 de potencia eléctrica, y un estado abierto que separa el primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia del sistema 4 de potencia eléctrica. La entrada y apertura del disyuntor 6 de circuito están controlados, por ejemplo, por un administrador del sistema 4 de potencia eléctrica.
La carga 5 está conectada entre el sistema 2 de conversión de potencia y el sistema 4 de potencia eléctrica. Como en este ejemplo, la carga 5 puede conectarse al sistema 4 de potencia eléctrica a través de un transformador 9. La carga 5 es una carga de CA. Una potencia nominal de la carga 5 corresponde a la potencia de CA del sistema 4 de potencia eléctrica. La carga 5 es, por ejemplo, electrónica. La carga 5 está conectada entre cada uno del primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el disyuntor 6 de circuito a través de un tablero de conmutación y un tablero de distribución o similares. En el caso de que el disyuntor 6 de circuito esté en estado abierto debido a un accidente del sistema o similar, y el sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5 estén separados, el sistema 50 de suministro de potencia pasa a un modo de operación independiente. En este caso, la carga 5 recibe el suministro de potencia del generador 1 de CC y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
El controlador 7 anfitrión gestiona la operación o similar del sistema 50 de suministro de potencia. Por ejemplo, controla el inicio y el apagado del sistema 50 de suministro de potencia. El controlador 7 anfitrión suministra, por ejemplo, un valor planeado de la potencia generada correspondiente a una demanda de potencia planeada para el sistema 50 de suministro de potencia. Por ejemplo, el valor planeado de la potencia generada se define con base en la demanda de potencia del día anterior o similar, y la potencia de salida se define dependiendo de la demanda de potencia por zona horaria.
La parte 8 de detección de potencia de salida se proporciona entre la salida del sistema 2 de conversión de potencia y el sistema 4 de potencia eléctrica. La parte 8 de detección de potencia de salida detecta el voltaje y la corriente los cuales emiten el sistema 2 de conversión de potencia, y transmite los datos del voltaje y la corriente detectados al dispositivo 40 de control. El dispositivo 40 de control calcula la potencia la cual el sistema 50 de suministro de potencia y el sistema 2 de conversión de potencia emiten con base en los datos del voltaje y la corriente recibidos. La parte 8 de detección de potencia de salida puede calcular la potencia con base en los datos del voltaje y la corriente detectados, y puede transmitir la potencia de salida calculada al dispositivo 40 de control.
En la realización, el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia carga directamente la salida de potencia de CC del generador 1 de CC al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia sin que sea a través de otros circuitos de conversión de potencia. Por esa razón, se puede suprimir una pérdida de potencia durante la carga debido al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia. Por lo tanto, el sistema 50 de suministro de potencia puede usar de manera efectiva la potencia generada por el generador 1 de CC.
En el caso de que se suministre potencia a al menos uno del sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5 a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia suministra directamente la potencia de CA a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia sin que sea a través de otros circuitos de conversión de potencia. Por lo tanto, el sistema 50 de suministro de potencia puede usar de manera efectiva la potencia cargada al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
Se describirán las operaciones del sistema 50 de suministro de potencia y el sistema 2 de conversión de potencia de la realización.
En el caso de que la potencia de generación del generador 1 de CC se suministre al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5, el primer dispositivo 10 de conversión de potencia convierte la salida de potencia de Cc del generador 1 de CC a la potencia de CA con base en el comando del dispositivo 40 de control. El primer dispositivo 10 de conversión de potencia suministra la potencia de CA convertida al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5.
En el caso de que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se cargue con la potencia generada del generador 1 de CC, la potencia se transmite en el orden del generador 1 de CC, el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia, y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Específicamente, el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia reduce o aumenta el voltaje de la salida de potencia de CC del generador 1 de CC para suministrarla al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia con base en el comando del dispositivo 40 de control.
En el caso de que la carga restante de la batería 3a de almacenamiento sea suficientemente grande, el dispositivo 40 de control transmite el comando a la tercera parte 33 de control para no cargar el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Por ejemplo, en el caso donde la carga restante no es inferior al 80% de la carga completa, la carga se detiene.
En el caso de que la potencia de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se suministre a al menos uno del sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5, la potencia se convierte en el orden del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia, el sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5. Específicamente, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia convierte la salida de potencia de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia en la potencia de CA para suministrar al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5 por el comando del dispositivo 40 de control.
En el caso de que la carga restante de la batería 3a de almacenamiento sea extremadamente pequeña, el dispositivo 40 de control transmite el comando a la segunda parte 23 de control para no descargarse del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Por ejemplo, cuando el resto carga es inferior al 20%, la descarga se detiene.
En el caso de que la potencia del sistema 4 de potencia eléctrica se cargue al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, la potencia se transmite en el orden del sistema 4 de potencia eléctrica, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El segundo dispositivo 20 de conversión de potencia convierte la potencia de CA suministrada a partir del sistema 4 de potencia eléctrica en la potencia de CC para enviarla al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia mediante el comando del dispositivo 40 de control.
En el caso de que la carga restante de la batería 3a de almacenamiento sea suficientemente grande, el dispositivo 40 de control transmite el comando a la segunda parte 23 de control para no cargarse al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Por ejemplo, cuando el resto la carga no es inferior al 80% de la carga completa, la carga se detiene.
El dispositivo 40 de control puede adquirir los datos de la salida de corriente y del voltaje del generador 1 de CC a través de por ejemplo, la primera parte 13 de control. El dispositivo 40 de control calcula la potencia generada la cual emite el generador 1 de CC con base en los datos adquiridos del voltaje y la corriente. El dispositivo 40 de control determina si la potencia generada calculada no es menor que el valor planeado de la potencia generada definido de antemano o no. El dispositivo 40 de control determina a través de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento si no es menor que el valor predeterminado determinado con base en la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El dispositivo 40 de control transmite el comando sobre la operación dependiendo del resultado de determinación a cada uno del primer dispositivo 10 de conversión de potencia, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia.
La Figura 3 es un ejemplo de un diagrama de flujo para describir la operación del sistema de suministro de potencia y el dispositivo de conversión de potencia de acuerdo con la realización.
La serie de operación del sistema 2 de conversión de potencia de la realización se describirá utilizando el diagrama de flujo de la Figura 3. La descripción detallada de la carga a partir del sistema 4 de potencia eléctrica al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia por el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia se omite debido a que se superpone con la descripción anterior.
En la etapa S1, el dispositivo 40 de control determina si una salida de potencia generada Pgen del generador 1 de CC no es menor que un valor planeado Pplan de la potencia generada definida o no. En el caso de que se determine que la potencia generada Pgen no es menor que el valor planeado Pplan, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la siguiente etapa S2. En el caso de que se determine que la potencia generada Pgen es menor que el valor planeado Pplan, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la etapa S9.
En la etapa S2, el dispositivo 40 de control determina si la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se puede cargar o no. La cantidad restante que se puede cargar se define de antemano, por ejemplo, como el 80% de la carga completa. Por ejemplo, el valor umbral predefinido SOCth1 es el 80% de la carga completa. El dispositivo 40 de control puede tener el valor umbral SOCth1. La parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento puede tener el valor umbral SOCth1, y la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento puede transmitir una señal de que se puede cargar al dispositivo 40 de control. En el caso en que se determine que la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se puede cargar, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la etapa S3. En el caso de que se determine que la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia no se puede cargar, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la etapa S6. En la etapa S3, el dispositivo 40 de control comanda la primera parte 13 de control de modo que el primer dispositivo 10 de conversión de potencia emita el valor planeado Pplan de la potencia generada con.
En la etapa S4, el dispositivo 40 de control comanda a la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia no se cargue ni se descargue.
En la etapa S5, el dispositivo 40 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo de conversión 30 cargue el exceso de potencia con respecto al valor planeado Pplan de la potencia generada Pgen al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Este exceso de potencia es en general igual a una diferencia entre la potencia generada Pgen y el valor planeado Pplan.
En el caso de que se determine que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia no se puede cargar en la etapa S2, en la etapa S6, el dispositivo 40 de control comanda la primera parte 13 de control de modo que el primer dispositivo 10 de conversión de potencia emita el valor planeado Pplan. En este caso, debido a que la potencia generada Pgen es mayor que el valor planeado Pplan, se define que la primera parte 13 de control limita el valor de la corriente de salida dependiendo del valor planeado Pplan. Alternativamente, la potencia efectiva de salida puede definirse ajustando una fase de la corriente de salida dependiendo del valor planeado Pplan.
En la etapa S7, el dispositivo 40 de control comanda la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia no se cargue ni se descargue.
En la etapa S8, el dispositivo 40 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 20 de conversión de potencia no realice la operación de carga.
En el caso de que se determine que la potencia generada Pgen es menor que el valor planeado Pplan, en la etapa S9, el dispositivo 40 de control determina si el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia tiene la cantidad restante descargable o no a través de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. La cantidad restante descargable está predeterminada, por ejemplo, como el 20% de la carga completa. El valor umbral predeterminado SOCth12 es, por ejemplo, el 20% de la carga completa. El dispositivo 40 de control determina si el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se puede descargar o no con base en los datos que muestran la cantidad restante recibida de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. Alternativamente, el dispositivo 40 de control puede determinar mediante una señal de carga transmitida a partir de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. En el caso de que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia tenga la cantidad restante que se puede cargar, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la etapa S10. En el caso de que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia no tenga la cantidad restante que se puede cargar, el dispositivo 40 de control pasa el procesamiento a la etapa S13.
En la etapa S10, el dispositivo 40 de control comanda la primera parte 13 de control de modo que el primer dispositivo 10 de conversión de potencia convierta toda la potencia generada Pgen en la potencia de cA a emitir.
En la etapa S11, el dispositivo 40 de control comanda la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia convierta una falta de potencia con respecto al valor planeado Pplan en la potencia de CA para emitirla a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia al sistema de potencia eléctrica.
En la etapa S12, el dispositivo 40 de control comanda a la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia no realice la operación de carga.
En el caso de que se determine que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia no tiene la cantidad restante descargable, en la etapa S13, el dispositivo 40 de control comanda la primera parte 13 de control de modo que el primer dispositivo 10 de conversión de potencia convierta toda la potencia generada Pgen suministrada a la potencia de CA a emitir.
En la etapa S14, el dispositivo 40 de control comanda la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia no realice las operaciones de carga y descarga.
En la etapa S15, el dispositivo 40 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia no realice la operación de carga.
Los efectos del sistema de suministro de potencia y el sistema de conversión de potencia de la realización se describirán a la vez que se comparan con un sistema de suministro de potencia de un ejemplo comparativo.
La Figura 4A y Figura 4B son diagramas de bloques que ilustran el sistema de suministro de potencia del ejemplo comparativo.
Como se muestra en la Figura 4A, en un sistema 150a de suministro de potencia del ejemplo comparativo, un primer dispositivo 110 de conversión de potencia está conectado entre el generador 1 de Cc y el sistema 4 de potencia eléctrica. El primer dispositivo 110 de conversión de potencia ingresa la potencia de CC generada en el generador 1 de CC y la convierte en corriente de AC para suministrarla al sistema 4 de potencia eléctrica.
En el sistema 150a de suministro de potencia del ejemplo comparativo, un segundo dispositivo 120a de conversión de potencia está conectado entre el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y el sistema 4 de potencia eléctrica. El segundo dispositivo 120a de conversión de potencia es un inversor bidireccional. En el caso de que la potencia de CA que suministra el primer dispositivo 110 de conversión de potencia sea menor que la potencia de CA que requiere el sistema 4 de potencia eléctrica, el segundo dispositivo 120a de conversión de potencia ingresa la potencia de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, y la convierte en la potencia de CA a emitir.
En el caso de que la potencia de CA la cual emite el primer dispositivo 110 de conversión de potencia sea mayor que la potencia de CA la cual requiere el sistema 4 de potencia eléctrica, el segundo dispositivo 120a de conversión de potencia ingresa la potencia de CA la cual requiere la potencia de CA el sistema de 4 potencia eléctrica se resta de la potencia de CA la cual emite el primer dispositivo 110 de conversión de potencia. El segundo dispositivo 120a de conversión de potencia convierte la potencia de CA de la diferencia, y carga el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
En el sistema 150a de suministro de potencia del ejemplo comparativo, en el caso donde el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se carga a partir del generador 1 de CC como se describió anteriormente, la potencia para cargar se suministra al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a través del primer dispositivo 110 de conversión de potencia y del segundo dispositivo 120a de conversión de potencia los cuales están en cascada. Por esa razón, una porción de la salida de potencia generada por el generador 1 de CC son pérdidas del primer dispositivo 110 de conversión de potencia y del segundo dispositivo 120a de conversión de potencia, y se reduce la eficiencia de carga del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
Como se muestra en la Figura 4B, en un sistema 150b de suministro de potencia de otro ejemplo comparativo, un segundo dispositivo 120b de conversión de potencia está conectado entre el generador 1 de CC y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El segundo dispositivo 120b de conversión de potencia es un convertidor de CC-CC bidireccional.
En el caso de que la magnitud de la potencia de CC que emite el generador de CC sea menor que la magnitud de la potencia de CA la cual requiere el sistema 4 de potencia eléctrica, el segundo dispositivo 120b de conversión de potencia ingresa la potencia de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, y suministra al primer dispositivo 110 de conversión de potencia. El primer dispositivo 110 de conversión de potencia convierte la potencia de CC suministrada a partir del generador 1 de CC y el segundo dispositivo 120b de conversión de potencia a la potencia de CA, y suministra al sistema 4 de potencia eléctrica.
En el caso de que la magnitud de la potencia de CC la cual emite el generador de CC sea mayor que la magnitud de la potencia de CA la cual requiere el sistema 4 de potencia eléctrica, el segundo dispositivo 120b de conversión de potencia ingresa la potencia que la magnitud de la potencia la cual requiere el sistema 4 de potencia eléctrica se resta de la magnitud de la potencia de CC que emite el generador 1 de CC. El segundo dispositivo 120b de conversión de potencia convierte la potencia de la diferencia en potencia de CC dependiendo de la batería de almacenamiento, y carga el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
En el sistema 150b de suministro de potencia del ejemplo comparativo, en el caso de que la descarga se realice a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia al sistema 4 de potencia eléctrica como se describió anteriormente, la potencia de descarga se suministra al sistema 4 de potencia eléctrica a través del segundo dispositivo 120b de conversión de potencia y el primer dispositivo 110 de conversión de potencia los cuales están en cascada. Por esa razón, una porción de la potencia suministrada a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia son pérdidas del primer dispositivo 110 de conversión de potencia y del segundo dispositivo 120b de conversión de potencia, y se reduce la eficiencia de uso del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
Por el contrario, de acuerdo con el sistema 50 de suministro de potencia y el sistema 2 de conversión de potencia de la realización, debido a que la salida de potencia de CC del generador 1 de CC se carga al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a través del tercer dispositivo 30 de conversión de potencia, se genera una pérdida de un solo nivel del convertidor. Incluso si la potencia se suministra a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia al sistema 4 de potencia eléctrica, la descarga se realiza a través del segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y, por lo tanto, solo se genera la pérdida de un solo nivel del convertidor. Por esta razón, en el sistema 50 de suministro de potencia y el sistema 2 de conversión de potencia de la realización, es posible hacer un uso efectivo de la potencia generada por el generador 1 de CC, y la cantidad de carga del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia puede ser efectivamente usada.
(Segunda realización)
La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de suministro de potencia y un dispositivo de conversión de potencia de acuerdo con la realización.
En el caso de la primera realización descrita anteriormente, cuando el generador 1 de CC emite una potencia generada suficiente, el sistema 50 de suministro de potencia suministra la potencia al sistema de potencia eléctrica y carga el dispositivo de almacenamiento de potencia. En la realización, en el caso de que la salida del generador 1 de CC no sea suficiente para invertir el flujo al sistema de potencia eléctrica, el dispositivo de control comanda al tercer dispositivo de conversión de potencia para cargar el dispositivo de almacenamiento de potencia. En la realización, cuando la salida del generador 1 de CC se reduce más, el dispositivo de control permite que el segundo dispositivo de conversión de potencia suministre potencia a la carga.
Un sistema 250 de suministro de potencia y un sistema 202 de conversión de potencia de la realización son diferentes del caso de la primera realización en la configuración de un dispositivo 240 de control, y otros componentes de configuración son los mismos que en el caso de la primera realización. Los mismos componentes de configuración están marcados con los mismos números de referencia y se omiten las descripciones detalladas. El sistema 202 de conversión de potencia de la realización incluye el dispositivo 240 de control. El dispositivo 240 de control adquiere el dato Vdc1 del voltaje el cual emite el generador 1 de CC. El dispositivo 240 de control tiene el primer dato Vth1 del voltaje umbral al dato Vdc1 del voltaje. En el caso de que el dato Vdc1 adquirido del voltaje sea menor que el dato Vth1 del primer voltaje umbral, el dispositivo 240 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia cargue el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
El dispositivo 240 de control necesita adquirir permiso de carga del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia con el fin de comandar al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia que cargue el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia mediante el dato Vdc1 del voltaje.
El dispositivo 240 de control puede transmitir un comando para detener el primer dispositivo 10 de conversión de potencia a la primera parte 13 de control cuando transmite un comando de carga al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia.
El dispositivo 240 de control tiene el segundo dato Vth2 del voltaje umbral al dato Vdc1 del voltaje. En el caso de que el dato Vdc1 adquirido del voltaje sea más bajo que el segundo dato Vth2 del voltaje umbral, el dispositivo 240 de control comanda a la tercera parte 33 de control que detenga la operación del tercer dispositivo 30 de conversión de potencia. El dispositivo 240 de control además comanda a la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia suministre potencia a la carga 5. En este caso, lo que el sistema 250 de suministro de potencia está desmontado del sistema 4 de potencia eléctrica puede agregarse a la condición.
En el caso de que el dato Vdc1 del voltaje no sea menor que el primer dato Vth1 del voltaje umbral, el sistema 202 de conversión de potencia opera así como en el caso de la primera realización.
En el sistema 202 de suministro de potencia de la realización, como este ejemplo, se puede proporcionar un medidor 251 de radiación solar. El medidor 251 de radiación solar se proporciona en el caso de que el generador 1 de CC sea un panel de células solares. El medidor 251 de radiación solar mide la intensidad de la radiación solar la cual recibe el panel de células solares y, por ejemplo, transmite los datos de la intensidad de la radiación solar al controlador 7 anfitrión. Los datos de la intensidad de la radiación solar se miden, por ejemplo, en un tiempo predeterminado, y se transmiten al controlador 7 anfitrión. Debido a que la potencia generada del panel de células solares cambia dependiendo de la intensidad de la radiación solar, el sistema 250 de suministro de potencia puede reconocer indirectamente la magnitud de la potencia generada usando los datos de la intensidad de la radiación solar.
La Figura 6 es un ejemplo de un diagrama de flujo para describir la operación de la realización.
Como se muestra en la Figura 6, en la etapa S20, el dispositivo 240 de control compara el dato Vdc1 adquirido del voltaje el cual emite el generador 1 de CC con el primer dato Vth1 del voltaje umbral. En el caso de que el dato Vdc1 del voltaje no sea menor que el primer dato Vth1 del voltaje umbral, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S1. En el caso de que el dato Vdc1 del voltaje sea más bajo que el dato del primer voltaje Vth1 umbral, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S21.
En la etapa S21, el dispositivo 240 de control comanda la primera parte 13 de control que detenga la operación del primer dispositivo 10 de conversión de potencia.
En la etapa S22, el dispositivo 240 de control compara el dato Vdc1 del voltaje con el segundo dato Vth2 del voltaje umbral. En el caso de que el dato Vdc1 del voltaje no sea menor que el segundo dato Vth2 del voltaje umbral, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S23. En el caso de que el dato Vdc1 del voltaje sea más bajo que el segundo dato Vth2 del voltaje umbral, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S26. En la etapa S23, el dispositivo 240 de control determina si el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia tiene una cantidad restante cargable o no a través de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. En el caso de que se pueda cargar la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S24. En el caso de que la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia esté en el nivel de parada de carga, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S25.
En la etapa S24, el dispositivo 240 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia cargue el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia.
En la etapa S25, el dispositivo 240 de control comanda la tercera parte 33 de control de modo que el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia detenga la operación de carga.
En las etapas S24, S25, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia puede estar en un estado operativo, sin embargo, es deseable que esté en un estado en el cual el dispositivo 240 de control detenga la operación. El consumo de potencia de la totalidad del sistema 202 de conversión de potencia puede suprimirse deteniendo el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia mediante el bloque de puerta o similar.
En el caso de que se determine que el dato Vdc1 del voltaje es menor que el segundo Vth2 dato del voltaje umbral en la etapa S22, en la etapa S26, el dispositivo 240 de control determinó si el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se puede cargar o no a través de la parte 3b de gestión de la batería de almacenamiento. En el caso de que el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia tenga la cantidad restante que se puede cargar, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S27. En el caso de que la cantidad restante del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia esté en el nivel de parada de carga, el dispositivo 240 de control pasa el procesamiento a la etapa S28.
En la etapa S27, el dispositivo 240 de control comanda la segunda parte 23 de control de modo que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia convierta la potencia de CC del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia en la potencia de CA para suministrar a la carga 5.
Como una condición para que el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia convierta la potencia de descarga del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia y emita la potencia de CA, se puede agregar además el caso en donde el sistema 250 de suministro de potencia se desmonta del sistema 4 de potencia eléctrica. En el caso o similar en donde el sistema 4 de potencia eléctrica se bloquee por un accidente o similar, el sistema 250 de suministro de potencia puede suministrar potencia a la carga 5 mediante el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia.
En la etapa S28, el dispositivo de control comanda a la segunda parte 23 de control que detenga la operación del segundo dispositivo 20 de conversión de potencia.
En las etapas S27, S28, el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia puede estar en un estado operativo o en un estado en el cual el dispositivo 240 de control detiene la operación a partir del punto de vista de suprimir el consumo de potencia de la totalidad del sistema.
En la descripción anterior, con respecto al caso donde la potencia generada del generador 1 de CC se reduce y junto con eso se reduce el voltaje de salida, se definen las operaciones del primer dispositivo 10 de conversión de potencia al tercer dispositivo 30 de conversión de potencia. En la realización, en el caso de que la potencia generada del generador 1 de Cc sea menor que un valor predeterminado, el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia se carga y la descarga es posible a partir del dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. Por lo tanto, si la disminución de la potencia generada puede detectarse directa o indirectamente, se puede utilizar otro dato sin limitación al dato Vdc1 del voltaje de CC.
La potencia generada del generador 1 de CC cambia dependiendo de la intensidad de la radiación solar en el caso donde el generador 1 de CC es el panel de células solares y, por lo tanto, los datos de la salida de intensidad de radiación solar del medidor 251 de radiación solar se pueden utilizar en lugar del voltaje el cual emite el generador 1 de CC. Haciendo que el valor umbral de la intensidad de la radiación solar corresponda a dos valores Vth1, Vth2 umbral descritos anteriormente, incluso en el caso de una pequeña radiación solar en un día nublado, se puede cargar el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El dispositivo de control puede detectar que es de noche por los datos del medidor 251 de radiación solar, y así, por ejemplo, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia se opera en el desmontaje, y se puede suministrar también la potencia para el respaldo de la carga 5.
Se describirán los efectos del sistema de suministro de potencia y el sistema de conversión de potencia de la realización.
En el sistema 250 de suministro de potencia y el sistema 202 de conversión de potencia de la realización, el dispositivo 240 de control detecta la disminución de la salida del generador 1 de CC, y el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia está conectado al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia sin que sea a través del primer dispositivo 10 de conversión de potencia y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia. Por esa razón, el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia puede cargarse directamente a través del tercer dispositivo 30 de conversión de potencia y, por lo tanto, la potencia generada del generador 1 de CC se puede utilizar más efectivamente.
En el sistema 250 de suministro de potencia y el sistema 202 de conversión de potencia de la realización, el dispositivo 240 de control detecta una disminución adicional de la salida del generador de CC, y el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia se conecta directamente al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia sin que sea a través del primer dispositivo 10 de conversión de potencia. Por esa razón, la potencia cargada en el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia puede usarse de manera efectiva.
En general, un coste por potencia eléctrica el cual se puede cargar al dispositivo de almacenamiento de potencia es a menudo caro en comparación con un coste por potencia generada del panel de células solares. Por esa razón, la capacidad de almacenamiento del generador 1 de CC se puede definir para que sea menor que la cantidad de generación de potencia del panel de células solares y, por lo tanto, la capacidad del segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia puede ser menor que la capacidad del primer dispositivo 10 de conversión de potencia. Como se describió anteriormente, en el sistema 250 de suministro de potencia y el sistema 202 de conversión de potencia de la realización, en el caso de que la salida del generador 1 de CC sea baja, la carga y descarga se pueden realizar directamente por el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia y el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia, y así la potencia generada y la potencia cargada pueden ser utilizadas de manera más efectiva por el sistema 250 de suministro de potencia.
(Tercera realización)
La Figura 7 es un diagrama de bloques que ilustra un dispositivo de conversión de potencia de acuerdo con la realización.
En el caso de la realización descrita anteriormente, el sistema de conversión de potencia incluye múltiples dispositivos de conversión de potencia y dispositivos de control. Cada uno de estos dispositivos puede configurarse como un bloque funcional. Es decir, un sistema 350 de suministro de potencia incluye un solo dispositivo de conversión de potencia.
Como se muestra en la Figura 7, el sistema 350 de suministro de potencia de la realización incluye un dispositivo 302 de conversión de potencia y el generador 1 de CC y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia. El dispositivo 302 de conversión de potencia incluye un primer circuito 310 de conversión de potencia, un segundo circuito 320 de conversión de potencia, un tercer circuito 330 de conversión de potencia, y un circuito 340 de control. El dispositivo 302 de conversión de potencia incluye terminales 303a a 303d.
El dispositivo 302 de conversión de potencia está conectado al generador 1 de CC a través del terminal 303a. El dispositivo 302 de conversión de potencia está conectado al dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a través del terminal 303b. El dispositivo 302 de conversión de potencia está conectado al sistema 4 de potencia eléctrica y la carga 5 a través del terminal 303c. El dispositivo 302 de conversión de potencia está conectado a una parte 8 de detección de potencia de salida, el controlador 7 anfitrión, y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a través del terminal 303d.
El primer circuito 310 de conversión de potencia incluye un primer terminal 11 de CC, un primer terminal 12 de CA, la primera parte 13 de control y la primera parte 14 de conversión de potencia. La primera parte 14 de conversión de potencia está conectada al terminal 303a a través del primer terminal 11 de CC. La primera parte 14 de conversión de potencia está conectada al terminal 303c a través del primer terminal 12 de CA.
El segundo circuito 320 de conversión de potencia incluye un segundo terminal 21 de CC, un segundo terminal 22 de CA, la segunda parte 23 de control, y la segunda parte 24 de conversión de potencia. El segundo circuito 320 de conversión de potencia está conectado al terminal 303b a través del segundo terminal 21 de CC. El segundo circuito 320 de conversión de potencia está conectado al terminal 303c a través del segundo terminal 22 de CA.
El tercer circuito 330 de conversión de potencia incluye el tercer terminal 31 de CC, el cuarto terminal 32 de CC, la tercera parte 33 de control, y la tercera parte 34 de conversión de potencia. El tercer circuito 330 de conversión de potencia está conectado al terminal 303a a través del tercer terminal 31 de CC. El tercer circuito 330 de conversión de potencia está conectado al terminal 303b a través del cuarto terminal 32 de CC.
El circuito 340 de control está conectado a la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control, y la tercera parte 33 de control. El circuito 340 de control está conectado a la parte 8 de detección de potencia de salida, el controlador 7 anfitrión, y el dispositivo 3 de almacenamiento de potencia a través del terminal 303d.
El primer circuito 310 de conversión de potencia, el segundo circuito 320 de conversión de potencia, el tercer circuito 330 de conversión de potencia, y el circuito 340 de control corresponden al primer dispositivo 10 de conversión de potencia, el segundo dispositivo 20 de conversión de potencia, el tercer dispositivo 30 de conversión de potencia, y el dispositivo 40 de control de otras realizaciones descritas anteriormente, respectivamente.
El dispositivo 302 de conversión de potencia de la realización se usa por ejemplo, para un sistema de suministro de potencia de menor capacidad. Por ejemplo, el sistema de conversión de potencia de las otras realizaciones descritas anteriormente se usa para un sistema de suministro de potencia de gran capacidad de no menos de varios 100 kW, el denominado sistema mega-solar o similares. Por el contrario, el dispositivo de conversión de potencia de la realización puede usarse para un sistema de potencia solar para uso doméstico o similar. El dispositivo de conversión de potencia o el sistema de conversión de potencia se pueden seleccionar opcionalmente de manera independiente de las circunstancias descritas anteriormente.
El intercambio de funciones de cada uno del circuito 340 de control, la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control no se limita a la descripción anterior. El circuito 340 de control puede incluir una porción o la totalidad de las funciones de cada una de la primera parte 13 de control, la segunda parte 23 de control y la tercera parte 33 de control. Por ejemplo, las funciones de la primera parte 13 de control y la segunda parte 23 de control pueden incluirse en el primer circuito 310 de conversión de potencia y el segundo circuito 320 de conversión de potencia, respectivamente, como se describió anteriormente, y la función de la tercera parte 33 de control puede incluirse en el circuito 340 de control. Por ejemplo, una porción de la función de la tercera parte 33 de control puede incluirse en el circuito 340 de control o similar.
De acuerdo con la realización, se pueden proporcionar el sistema de conversión de potencia, el sistema de suministro de potencia y el dispositivo de conversión de potencia los cuales son posibles de que utilicen de manera efectiva la potencia generada del generador de CC y la potencia cargada en el dispositivo de almacenamiento de potencia.
En lo que antecede, se describen realizaciones de ejemplo de la invención con referencia a ejemplos específicos. Sin embargo, las realizaciones de la invención no se limitan a estos ejemplos específicos. Por ejemplo, un experto en la técnica puede practicar de manera similar la invención seleccionando apropiadamente configuraciones específicas de componentes del primer al tercer dispositivos de conversión de potencia, etc., de la técnica conocida. Dicha práctica está incluida en el alcance de la invención en la medida en que se obtengan efectos similares a la misma.
Además, dos o más componentes cualesquiera de los ejemplos específicos pueden combinarse dentro del alcance de la viabilidad técnica y se incluyen en el alcance de la invención en la medida en que se incluye el propósito de la invención.

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (2) de conversión de potencia que comprende:
un primer dispositivo (10) de conversión de potencia conectado entre un generador de CC y un sistema de potencia eléctrica, el generador de CC
configurado para generar una potencia de CC, el primer dispositivo (10) de conversión de potencia configurado para convertir al menos una porción de la potencia de CC en una potencia de CA para suministrar al sistema de potencia eléctrica;
un segundo dispositivo (20) de conversión de potencia conectado entre un dispositivo de almacenamiento de potencia y el sistema de potencia eléctrica, siendo posible cargar y descargar el dispositivo de almacenamiento de potencia, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia al sistema de potencia eléctrica, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia a partir del sistema de potencia eléctrica al dispositivo de almacenamiento de potencia;
un tercer dispositivo (30) de conversión de potencia conectado entre el generador de CC y el dispositivo de almacenamiento de potencia, el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia para cargar el dispositivo de almacenamiento de potencia; y
un dispositivo (40) de control configurado para definir operaciones del primer dispositivo (10) de conversión de potencia, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia y el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia con base en un primer dato y un segundo dato, siendo el primer dato la cantidad de potencia de CC, siendo el segundo dato un valor de un punto de ajuste de potencia de CC,
el dispositivo (40) de control, cuando el primer dato es más grande que el segundo dato o es iguales al segundo dato, configurado para transmitir un primer comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, el primer comando configura una potencia de CA que el primer dispositivo (10) de conversión de potencia emite con base en el segundo dato, configurada para transmitir un segundo comando al tercer dispositivo (30) de conversión de potencia, definiendo el segundo comando una potencia en la cual el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia carga el dispositivo de almacenamiento de potencia con base en una diferencia entre el primer dato y el segundo dato,
cuando el primer dato es más pequeño que el segundo dato, configurado para transmitir un tercer comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, definiendo el tercer comando una potencia de CA la cual el primer dispositivo (10) de conversión de potencia emite con base en el primer dato, configurado para transmitir un cuarto comando al segundo dispositivo (20) de conversión de potencia, definiendo el cuarto comando una potencia de CA la cual el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia emite con base en una diferencia entre el segundo dato y el primer dato, el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia emite la potencia de CA para convertir una potencia suministrada a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia.
2. El sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
el dispositivo (40) de control configurado para adquirir un tercer dato, siendo el tercer dato un dato de una cantidad restante de una potencia del dispositivo de almacenamiento de potencia,
cuando el tercer dato es mayor que un primer umbral,
el dispositivo (40) de control configurado para transmitir un quinto comando al tercer dispositivo (30) de conversión de potencia, deteniendo el quinto comando que el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia cargue el dispositivo de almacenamiento de potencia.
3. El sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
el dispositivo (40) de control configurado para adquirir un tercer dato, siendo el tercer dato un dato de una cantidad restante de una potencia del dispositivo de almacenamiento de potencia,
cuando el tercer dato es más pequeño que un segundo umbral,
el dispositivo (40) de control está configurado para transmitir un sexto comando al segundo dispositivo (20) de conversión de potencia, deteniendo el sexto comando el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia para convertir y emitir una potencia suministrada a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia.
4. El sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
cuando el primer dato es menor que un tercer umbral teniendo un valor menor que el segundo dato,
el dispositivo (40) de control configurado para transmitir un séptimo comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, deteniendo el séptimo comando una operación del primer dispositivo (10) de conversión de potencia, y configurado para transmitir un octavo comando al tercer dispositivo (30) de conversión de potencia, definiendo el octavo comando una potencia que el tercer dispositivo (30) de conversión de potencia carga el dispositivo de almacenamiento de potencia con base en el primer dato.
5. El sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con la reivindicación 1, en donde
cuando el primer dato es menor que un cuarto umbral, el dispositivo (40) de control se configura para transmitir un séptimo comando al primer dispositivo (10) de conversión de potencia, deteniendo el séptimo comando una operación del primer dispositivo (10) de conversión de potencia, y
el dispositivo (40) de control configurado para transmitir un noveno comando al segundo dispositivo (20) de conversión de potencia, permitiendo el noveno comando que el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia convierta y emita una potencia suministrada a partir del dispositivo de almacenamiento de potencia.
6. El sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con la reivindicación 5, comprendiendo, además:
un dispositivo de carga conectado entre el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia y el sistema de potencia eléctrica, consumiendo el dispositivo de carga una potencia de CA,
el segundo dispositivo (20) de conversión de potencia configurado para suministrar potencia al dispositivo de carga después de ser desmontado del sistema de potencia eléctrica.
7. Un sistema (50) de suministro de potencia que comprende:
el sistema (2) de conversión de potencia de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;
el generador de CC (1); y
el dispositivo (3) de almacenamiento de potencia.
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