ES2948021T3 - Procedimiento de funcionamiento de un inversor e inversor para llevar a cabo el procedimiento - Google Patents

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Abstract

De tal manera que la tensión de salida (UOUT) de cada convertidor elevador (2) corresponde a un valor de consigna de la tensión del circuito intermedio (ZK_soll), donde la tensión de entrada (UIN) de cada convertidor elevador (2) y la tensión del circuito intermedio (UZK) incluida la ondulación de tensión (ΔUZK), y para llevar a cabo el método se utiliza un inversor (1). Según la invención, una oscilación de tensión mínima (v) de cada convertidor elevador (2) se calcula dinámicamente en función de la tensión de entrada medida (UIN) del respectivo convertidor elevador (2) y la ondulación de tensión medida (ΔUZK) de se minimiza la tensión del circuito intermedio (UZK) y, por tanto, el valor nominal de la tensión del circuito intermedio (UZK_soll). en el que se miden el voltaje de entrada (UIN) de cada convertidor elevador (2) y el voltaje del circuito intermedio (UZK), incluida la ondulación del voltaje (ΔUZK), y un inversor (1) para llevar a cabo el método. Según la invención, una oscilación de tensión mínima (v) de cada convertidor elevador (2) se calcula dinámicamente en función de la tensión de entrada medida (UIN) del respectivo convertidor elevador (2) y la ondulación de tensión medida (ΔUZK) de se minimiza la tensión del circuito intermedio (UZK) y, por tanto, el valor nominal de la tensión del circuito intermedio (UZK_soll). en el que se miden el voltaje de entrada (UIN) de cada convertidor elevador (2) y el voltaje del circuito intermedio (UZK), incluida la ondulación del voltaje (ΔUZK), y un inversor (1) para llevar a cabo el método. Según la invención, una oscilación de tensión mínima (v) de cada convertidor elevador (2) se calcula dinámicamente en función de la tensión de entrada medida (UIN) del respectivo convertidor elevador (2) y la ondulación de tensión medida (ΔUZK) de se minimiza la tensión del circuito intermedio (UZK) y, por tanto, el valor nominal de la tensión del circuito intermedio (UZK_soll). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de funcionamiento de un inversor e inversor para llevar a cabo el procedimiento
La invención se refiere a un procedimiento según la reivindicación 1 para hacer funcionar un inversor para convertir una tensión continua en una tensión alterna, en donde una tensión de entrada de una fuente CC aplicada a la entrada CC del convertidor elevador se convierte en una tensión de salida más alta en una oscilación de tensión mediante al menos un convertidor CC/CC formado por un convertidor elevador, un circuito intermedio con un condensador de circuito intermedio con una tensión de circuito intermedio es alimentado con las tensiones de salida de todos los convertidores elevadores, la tensión de circuito intermedio se convierte en la tensión alterna mediante un convertidor CC/CA y se aplica a una salida de CA conectada a una red de alimentación y/o a consumidores, con lo cual se superpone una ondulación de tensión a la tensión de circuito intermedio en el condensador de circuito intermedio, en donde en cada convertidor elevador con al menos una reactancia, un conmutador, un diodo y un condensador de salida, el conmutador se conecta y desconecta mediante un dispositivo de control con una determinada frecuencia de conmutación y un determinado ciclo de trabajo, de tal modo que la tensión de salida de cada convertidor elevador corresponda a un valor nominal de la tensión de circuito intermedio situado entre una tensión máxima de circuito intermedio y una tensión mínima de circuito intermedio, y en donde se midan la tensión de entrada de cada convertidor elevador y la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión.
La invención también se refiere a un inversor según la reivindicación 8 para convertir una tensión continua en una tensión alterna, que tiene al menos un convertidor CC/CC formado por un convertidor elevador para convertir una tensión de entrada de una fuente CC aplicada a la entrada CC del convertidor elevador en una tensión de salida que más alta en una oscilación de tensión, un circuito intermedio alimentado con las tensiones de salida de todos los convertidores elevadores y que tiene un condensador de circuito intermedio, un convertidor CC/CA y una salida CA para la conexión a una red de alimentación y/o a consumidores, por lo que se puede superponer una ondulación de tensión a la tensión de circuito intermedio en el condensador de circuito intermedio, comprendiendo cada convertidor elevador un inductor, un conmutador, un diodo y un condensador de salida, y un medio de control configurado para conectar y desconectar el conmutador de cada convertidor elevador con una determinada frecuencia de conmutación y un determinado ciclo de trabajo, de tal manera que la tensión de salida de cada convertidor elevador corresponda a un valor establecido de la tensión de circuito intermedio comprendido entre una tensión de circuito intermedio máxima y una tensión de circuito intermedio mínima, estando previsto un dispositivo de medición de la tensión para medir la tensión de entrada de cada convertidor elevador y un dispositivo de medición de la tensión para medir la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión.
La invención se refiere a inversores que sirven para convertir la tensión continua de diversas fuentes de tensión continua, o fuentes CC, tales como módulos fotovoltaicos, generadores eólicos, baterías, etc., en una tensión alterna adecuada para alimentar una red de suministro y/o para suministrar energía eléctrica a los consumidores. Normalmente, los convertidores CC/CC dispuestos en el inversor están formados por los denominados convertidores boost, boosters o elevadores de tensión, que convierten la tensión de entrada de la fuente de CC respectiva en una tensión de salida superior, que alimenta la tensión de circuito intermedio del inversor. El factor por el que la tensión de salida es superior a la de entrada se denomina oscilación de tensión. Además de una reactancia, un diodo y un condensador de salida, el convertidor elevador contiene un interruptor que se conecta y desconecta mediante un dispositivo de control con una frecuencia de conmutación y un ciclo de trabajo determinados para que la tensión de entrada pueda convertirse en una tensión de salida correspondiente según la oscilación de tensión deseada. En función de la tensión de circuito intermedio deseada en el inversor, normalmente se usa una oscilación de tensión fija. Si la tensión de la tensión de circuito intermedio no se corresponde con el valor deseado, es decir, está por debajo o por encima del valor nominal, el convertidor elevador se desactiva. Para la tensión de circuito intermedio, suele haber un intervalo admisible entre una tensión de circuito intermedio máxima y una tensión de circuito intermedio mínima. Si se supera la tensión máxima de la tensión de circuito intermedio, el convertidor elevador se desactiva para proteger el condensador de la tensión de circuito intermedio. Si la tensión mínima de la tensión de circuito intermedio es inferior, los convertidores elevadores también se desactivan para evitar el flujo de corriente de la red al convertidor CC/CA.
Normalmente, los convertidores boost del inversor funcionan con una oscilación de tensión fija. En el caso de un mayor intervalo de tensión de entrada del inversor, los límites de la tensión de circuito intermedio se alcanzan con relativa rapidez y el convertidor elevador correspondiente debe desactivarse, lo que significa que el convertidor elevador sólo puede funcionar en un intervalo de funcionamiento reducido. En general, esto no se traduce en una eficiencia óptima del inversor.
Además, al inyectar la tensión de alterna generada por el inversor a la red pública o al suministrar energía eléctrica a los consumidores, se superpone una componente de tensión alterna, la denominada ondulación de tensión, a la tensión de circuito intermedio al doble de la frecuencia de red. Así, la tensión de la tensión de circuito intermedio fluctúa con el doble de la frecuencia de la red según la amplitud de la ondulación de tensión en función de la alimentación a la red de suministro o a los consumidores. Como resultado, con una oscilación de tensión fija de los convertidores elevadores del inversor, los límites de la tensión de circuito intermedio se alcanzan aún más rápidamente, por lo que el resultado es una menor eficiencia del inversor.
Por ejemplo, el documento EP 2375552 A1 describe un procedimiento de funcionamiento de un inversor, en el que la tensión de circuito intermedio se ajusta al valor más bajo posible para optimizar la eficiencia.
Un procedimiento para el funcionamiento de un inversor se conoce también del documento US 2010/0157632 A1. Aquí, el convertidor CC/CC de entrada se regula en función de la tensión de entrada medida de la fuente de CC para lograr un flujo de potencia constante. El valor nominal de la tensión de circuito intermedio corresponde a una tensión de referencia fija. Para evitar distorsiones en la señal de salida de corriente alterna, si es necesario se puede ajustar la tensión de circuito intermedio mediante un dispositivo adicional.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de funcionamiento de un inversor y un inversor para llevar a cabo el procedimiento, mediante el cual se puede usar mejor el intervalo de tensión de entrada y la eficiencia del inversor se puede optimizar aún más. Las desventajas del estado de la técnica deben evitarse o, al menos, reducirse.
Este objetivo se consigue en términos de procedimiento calculando dinámicamente una oscilación de tensión mínima de cada convertidor elevador en función de la tensión de entrada medida del convertidor elevador respectivo y de la ondulación de tensión medida de la tensión de circuito intermedio, y el interruptor de cada convertidor elevador se conecta y desconecta con la frecuencia de conmutación y el ciclo de trabajo determinados, de tal modo que la tensión de entrada se convierte en una tensión de salida correspondiente según la oscilación de tensión calculada, que corresponde al valor nominal de la tensión de circuito intermedio, y con ello se minimiza el valor nominal de la tensión de circuito intermedio. Mediante el registro continuo de la tensión de entrada de cada convertidor elevador y la medición de la tensión de la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión, se puede ajustar de forma continua, es decir, dinámica, la oscilación mínima de tensión con la que el convertidor elevador aumenta la tensión de entrada y, por tanto, la tensión de salida como valor nominal de la tensión de la tensión de circuito intermedio. Esto permite un mejor uso de cada convertidor elevador del inversor, ya que la minimización de la oscilación de tensión y del punto de ajuste de la tensión de circuito intermedio permite que el convertidor elevador respectivo funcione con un intervalo de tensión de entrada más amplio. El cálculo dinámico de la oscilación de tensión mejora la eficiencia del inversor. La aplicación del procedimiento es relativamente sencilla y barata.
Según otra característica de la invención, el interruptor de cada convertidor elevador se conecta y desconecta a través del dispositivo de control, teniendo en cuenta un ciclo de trabajo mínimo predeterminado con la frecuencia de conmutación y el ciclo de trabajo determinados. El ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador que se debe tener en cuenta viene condicionado por el hardware del convertidor elevador, especialmente por las capacitancias parásitas del interruptor.
Ventajosamente, la oscilación de tensión de cada convertidor elevador se calcula dinámicamente según la ecuación, v = 1/(1-Dmin) ΔUZK/2.U in
donde v denota la oscilación de tensión, Dm¡n denota el ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador, A U zk denota la ondulación de tensión y UIN denota la tensión de entrada del convertidor elevador. Esta sencilla relación da como resultado un uso óptimo del convertidor elevador y al mismo tiempo con un esfuerzo computacional bajo para la determinación continua de la oscilación de tensión y, por lo tanto, la determinación del valor nominal de la tensión de circuito intermedio del inversor.
Si la oscilación de tensión calculada de cada convertidor elevador se incrementa en un valor definido, puede tenerse en cuenta una reserva del controlador. La reserva del regulador puede ser un determinado valor absoluto de la oscilación de tensión o un valor relativo, es decir, un determinado porcentaje de la oscilación de tensión, por ejemplo el 2 %. Al proporcionar dicha reserva de control, se puede garantizar la controlabilidad de cada convertidor elevador.
Según otra característica de la invención, se mide la corriente de entrada de cada convertidor elevador, y se cambia el ciclo de trabajo mínimo del interruptor de cada convertidor elevador en función de la corriente de entrada medida. Dependiendo del tamaño de la corriente de entrada del convertidor elevador, el tiempo mínimo de conmutación del interruptor cambia debido a su capacitancia parásita. Con una corriente de entrada más baja, debe aumentarse el ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador, mientras que con una corriente de entrada más alta, debe reducirse el ciclo de trabajo mínimo. Así, en determinados casos, por ejemplo en las horas de la mañana con un módulo fotovoltaico como fuente de CC con una corriente de entrada más baja, se puede realizar un ajuste óptimo de la oscilación de tensión del convertidor elevador ajustando el ciclo de trabajo mínimo.
Preferentemente, la tensión de entrada de cada convertidor elevador y la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión y, si procede, la corriente a través de la reactancia, son medidas con una frecuencia de muestreo que corresponde a un múltiplo de la frecuencia de red de la tensión alterna, y a partir de ellas se calculan la oscilación de tensión y, si procede, el ciclo de trabajo mínimo. Con una frecuencia de muestreo suficientemente alta, por ejemplo superior a 1 kHz, se puede lograr una detección óptima de la ondulación de tensión de la tensión de circuito intermedio y, por lo tanto, un cálculo dinámico casi continuo de la oscilación de la tensión.
Si cada convertidor elevador está realizado de modo bidireccional, también se puede usar como convertidor elevador para convertir la tensión de salida en una tensión de entrada menor. En este caso, el inversor también se puede usar en sentido contrario, por ejemplo para poder cargar baterías situadas a la entrada de la red de alimentación. También en este caso, se realiza un cálculo dinámico de la oscilación de tensión inversa para los convertidores reductores como convertidores CC/CC.
El objetivo según la invención también se consigue mediante un inversor mencionado anteriormente, en el que el dispositivo de control está configurado para calcular dinámicamente y minimizar la oscilación de tensión de cada convertidor elevador en función de la tensión de entrada medida del convertidor elevador respectivo y la ondulación de tensión medida de la tensión de circuito intermedio, y el dispositivo de control para conectar y desconectar el interruptor de cada convertidor elevador con la frecuencia de conmutación determinada y el ciclo de trabajo determinado, de tal manera que la tensión de entrada pueda convertirse, de acuerdo con la oscilación de tensión calculada, en una tensión de salida correspondiente que se corresponda con el valor nominal de la tensión de circuito intermedio, y, por lo tanto, para minimizar el valor nominal de la tensión de circuito intermedio. Para conocer las ventajas que pueden lograrse de este modo, se remite a la descripción anterior del procedimiento de funcionamiento del inversor. Dado que los dispositivos necesarios para medir la tensión de entrada y la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión, suelen estar presentes de todos modos en un inversor, el esfuerzo técnico de hardware para la realización de la invención es limitado. El procesamiento de los valores medidos y el cálculo de la oscilación de tensión y la regulación de los convertidores elevadores del inversor suelen realizarse mediante software en el dispositivo de control del inversor. Si es necesario, la potencia de cálculo del dispositivo de control debe aumentarse en consecuencia para permitir el procesamiento de los valores medidos a la velocidad y la resolución deseadas.
Según otra característica, el dispositivo de control está configurado para conectar y desconectar el interruptor de cada convertidor elevador con la frecuencia de conmutación determinada y el ciclo de trabajo determinado, teniendo en cuenta un ciclo de trabajo mínimo predeterminado. Tal como ya se ha mencionado, el ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador está causado por el hardware del convertidor elevador, especialmente por las capacitancias parásitas del interruptor.
Preferentemente, el dispositivo de control está configurado para calcular dinámicamente la oscilación de tensión de cada convertidor elevador según la ecuación
Figure imgf000004_0001
Tal como se ha descrito anteriormente, esto constituye un cálculo fácilmente implementable de la oscilación de tensión mínima y, por lo tanto, del valor nominal mínimo de la tensión de circuito intermedio del inversor.
Si el dispositivo de control está configurado para aumentar la oscilación de tensión calculada de cada convertidor elevador en un valor definido, se puede tener en cuenta una reserva del controlador y se puede garantizar la controlabilidad del convertidor elevador.
Según otra característica de la invención, se prevé un dispositivo de medición de corriente para medir la corriente de entrada de cada convertidor elevador, y el dispositivo de control está configurado para cambiar el ciclo de trabajo mínimo del interruptor de cada convertidor elevador en función de la corriente de entrada medida. Tal como ya se ha mencionado anteriormente, con ello se puede conseguir una adaptación del ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador y un aprovechamiento aún mejor del intervalo de tensión de entrada del convertidor elevador y, por lo tanto, un aumento de la eficiencia.
El dispositivo de medición de la tensión está configurado preferentemente para medir la tensión de entrada de cada convertidor elevador, el dispositivo de medición de la tensión está configurado para medir la tensión de circuito intermedio, incluida la ondulación de tensión y, si es necesario, el dispositivo de medición de la corriente está configurado para medir la corriente de entrada de cada convertidor elevador para adquirir valores medidos con una frecuencia de muestreo que corresponde a un múltiplo de la frecuencia de red de la tensión alterna y, a partir de ahí, calcular la oscilación de la tensión y, si es necesario, el ciclo de trabajo mínimo.
La fuente de CC puede estar formada, por ejemplo, por un módulo fotovoltaico, un generador eólico y/o una batería. También se pueden conectar distintas fuentes de CC a un convertidor elevador o a sus propios convertidores elevadores.
Si cada convertidor elevador está realizado de modo bidireccional, también se puede usar en sentido inverso para reducir la tensión de CC en la tensión de circuito intermedio a una tensión menor en la entrada de CC. Como ya se ha mencionado anteriormente, el inversor también se puede usar aquí en sentido inverso, por ejemplo para poder cargar desde la red pública baterías situadas en la entrada, para lo cual también tiene lugar aquí un cálculo dinámico de la oscilación de tensión inversa con los convertidores reductores.
La invención se explica con más detalle haciendo referencia a las figuras adjuntas. En ellas se muestra:
Fig. 1 un diagrama de bloques de un inversor con varios convertidores CC/CC configurados como convertidores elevadores;
Fig. 2 un cuadro de conexiones simplificado de un convertidor elevador como convertidor CC/CC de un inversor;
Fig. 3 la oscilación de tensión resultante v de un convertidor elevador según el procedimiento de la invención, en el que una ondulación de tensión AUZK se superpone a la tensión de circuito intermedio UZK ;
Fig. 4 la oscilación de tensión resultante v de un convertidor elevador según el estado de la técnica en tres tamaños diferentes de la ondulación de tensión¿uzK de la tensión de circuito interm edio^;
Fig. 5 la oscilación de tensión v resultante de un convertidor elevador según el procedimiento de la invención en tres magnitudes diferentes de la ondulación de tensión AUZK de la tensión de circuito intermedio UZK;
Fig. 6 esquemáticamente el ciclo de trabajo mínimo Dmin de un convertidor elevador en función de la corriente de entrada Icc en la técnica anterior; y
Fig. 7 esquemáticamente el ciclo de trabajo mínimo Dmin de un convertidor elevador en función de la corriente de entrada Icc en el procedimiento según la invención.
La Fig. 1 muestra un diagrama de bloques de un inversor 1 con varios convertidores CC/CC configurados como convertidores elevadores 2. El inversor 1 incluye al menos una entrada de CC 3 para la conexión a al menos una fuente de CC 4. En cada entrada de CC 3 se dispone un convertidor CC/CC, que está configurado como un convertidor elevador o booster 2 o elevador. El convertidor elevador 2 convierte la tensión de entrada Uin de la respectiva fuente de CC 4 aplicada a la entrada de CC 3 en una tensión de salida Uout que es más alta en una oscilación de tensión v= Uout/U in . Un tensión de circuito intermedio 5 con un condensador de circuito intermedio Czk es alimentado con las tensiones de salida Uout de todos los convertidores elevadores 2. El circuito intermedio 5 va seguido de un convertidor CC/CA 6 para convertir la tensión de circuito intermedio UZK en una tensión de CA Uca deseada. La salida de CA 8 está conectada a una red de alimentación 9 y/o a consumidores 10. Los distintos componentes del inversor 1 se controlan o regulan a través de un dispositivo de control 11.
El inversor 1 es, por ejemplo, un inversor fotovoltaico de una instalacion fotovoltaica para convertir la tensión de continua Ucc generada por los módulos fotovoltaicos 13 como fuentes de CC 4 en una tensión alterna Uca correspondiente, que se alimenta a una red de suministro 9 o se usa para suministrar energía eléctrica a los consumidores 10. Como fuente de corriente continua 4 también se pueden usar, por ejemplo, generadores eólicos 14, baterías 15 u otras fuentes.
También se puede conectar al menos un dispositivo de almacenamiento de energía 12 al circuito intermedio 5 del inversor 1, que se puede usar para el almacenamiento temporal de energía eléctrica. Los inversores 1 de este tipo se denominan inversores híbridos. Los dispositivos de almacenamiento de energía 12 se conectan normalmente al inversor 1 a través de un aislador de batería (no mostrado) y se encienden según sea necesario.
Normalmente, los convertidores elevadores 2 funcionan con una oscilación de tensión fija v. Según la tensión de entrada Uin y la oscilación de tensión v respectiva, resulta una tensión de salida Uout correspondiente, que debe encontrarse dentro de los límites especificados de la tensión de circuito intermedio UZK, es decir, entre la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max y la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min. Debido al consumo de potencia en la salida de CA 8 del inversor 1, se producen fluctuaciones de la tensión de circuito intermedio UZK en forma de una ondulación de tensión AUZK superpuesta. Esto restringe aún más el intervalo de funcionamiento del convertidor elevador 2 respectivo a una oscilación de tensión fija v además del intervalo admisible para la tensión de circuito intermedio UZK entre la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max y la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min. Según la invención, se prevé por lo tanto que la oscilación de tensión v se calcule de forma continua o dinámica teniendo en cuenta la tensión de entrada Uin del respectivo convertidor elevador 2 y la tensión de circuito intermedio UZK junto con la ondulación de tensión AUZK y se ajusta en consecuencia. De este modo, la oscilación de tensión v puede mantenerse lo más baja posible en cada caso (oscilación de tensión mínima) y, por lo tanto, puede alcanzarse un valor de manera correspondiente más bajo o minimizado del valor nominal de la tensión de circuito intermedio UzK_nom. El resultado es un mejor aprovechamiento del convertidor elevador 2, es decir, el convertidor elevador 2 puede funcionar en un intervalo operativo más amplio. Como resultado, la eficiencia del inversor 1 puede optimizarse en consecuencia.
La Fig. 2 muestra un cuadro de conexiones simplificado de un convertidor elevador 2 como convertidor CC/CC de un inversor 1. El convertidor elevador 2 tiene al menos una reactancia 17, un conmutador 18, un diodo 19 y un condensador de salida 20. El interruptor 18 está formado por un interruptor semiconductor y tiene una cierta capacitancia parásita 21. Además, en el cuadro de conexiones equivalente del convertidor elevador 2 se muestra un condensador de entrada 16. A través del dispositivo de control 11, se conecta y se desconecta el conmutador 18 con una determinada frecuencia de conmutación fs y un determinado ciclo de trabajo D, lo que da como resultado una tensión de salida Uout deseada . La tensión de salida Uout es más alta que la tensión de entrada Uin en la oscilación de tensión v. La tensión de salida Uout, que corresponde al valor nominal de la tensión de circuito intermedio UZK_nom , debe estar dentro de ciertos límites entre una tensión de circuito intermedio máxima UZK_max y una tensión de circuito intermedio mínima UZK_min. Si se alcanza uno de los dos límites, el respectivo convertidor elevador 2 se desactiva y la fuente de CC 4 conectada a la entrada de CC 3 del convertidor elevador 2 desactivado, por ejemplo un módulo fotovoltaico, entonces puede ser incapaz de contribuir a inyectar energía en la red de suministro 9 o a suministrar energía eléctrica a los consumidores 10. Normalmente, varios convertidores elevadores 2 están conectados en paralelo y conectados al mismo circuito intermedio 5. Sin embargo, también se puede proporcionar sólo un convertidor elevador 2 para convertir la tensión de entrada Uin de una fuente de CC 4.
Según la invención, están previstos un dispositivo de medición de tensión 22 para medir la tensión de entrada Uin de cada convertidor elevador 2 y un dispositivo de medición de tensión 23 para medir la tensión de circuito intermedio UZK junto con la ondulación de tensión AUZK y se conectan al dispositivo de control 11. En el dispositivo de control 11, tiene lugar un procesamiento de los valores medidos y un cálculo dinámico de una oscilación de tensión mínima v para cada convertidor elevador 2 en función de la tensión de entrada medida Uin y de la ondulación de tensión medida ΔUZK para minimizar el valor nominal de la tensión de circuito intermedio UzK_nom. De este modo, se puede lograr un uso óptimo del intervalo de funcionamiento del respectivo convertidor elevador 2 incluso con tensiones de entrada Uin fluctuantes. Ventajosamente, el cálculo de la oscilación de tensión mínima v de cada convertidor elevador 2 se realiza según la ecuación v = 1/(1-Dmin) ΔUZK/2.Uin, donde v denota la oscilación de tensión, Dmin el ciclo de trabajo mínimo del convertidor elevador 2, ΔUZK la ondulación de tensión y Uin la tensión de entrada del convertidor elevador 2.
Además, puede estar previsto un dispositivo de medición de corriente 24 para medir la corriente de entrada Icc del convertidor elevador 2, y el dispositivo de control 11 puede configurarse para cambiar el ciclo de trabajo mínimo Dmin del interruptor 18 de cada convertidor elevador 2 en función de la corriente de entrada Icc medida. De este modo, con corrientes de entrada más pequeñas Icc el límite inferior del ciclo de trabajo del conmutador 18 puede aumentarse algo, y también puede garantizarse en este caso el funcionamiento del convertidor elevador 2 con una oscilación de tensión v algo mayor (véase la descripción de las figuras 6 y 7). La fig. 3 muestra la oscilación de tensión v resultante de un convertidor elevador 2 según el procedimiento conforme a la invención, en la que una ondulación de tensión AUZK se superpone a la tensión de circuito intermedio UZK. La figura muestra la curva temporal de la tensión de entrada Uin esencialmente constante y la tensión de circuito intermedio UZK con la ondulación de tensión ΔUZK superpuesta, en donde los límites del intervalo admisible de la tensión de circuito intermedio UZK se dibujan en líneas discontinuas en forma de la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max y la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min. La oscilación de tensión mínima v se calcula con la tensión de entrada medida Uin del convertidor elevador 2 y la ondulación de tensión medida AUZK de tal manera que la tensión de entrada Uin multiplicada por la oscilación de tensión v da como resultado el valor medio UzK_media de la tensión de circuito intermedio UZK , que también corresponde al valor nominal de control UzK_nom de la tensión de circuito intermedio UZK. La ondulación de tensión AUZK se superpone al valor medio UzKmedia de la tensión de circuito intermedio UZK. La tensión de salida Uout del convertidor elevador 2 y el valor medio UzK_media de la tensión de circuito intermedio UZK corresponden al mismo valor.
La Fig. 4 muestra la oscilación de tensión resultante v de un convertidor elevador del estado de la técnica a tres magnitudes diferentes de la ondulación de tensión ΔUZK de la tensión de circuito intermedio UZK. Los límites del intervalo admisible de la tensión de circuito intermedio UZK en forma de la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max y la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min (véase la Fig. 3) no se dibujan aquí en aras de la claridad. En la parte izquierda de la curva temporal de las tensiones muestra el caso en el que no se superpone ninguna ondulación de tensión AUZK a la tensión de circuito intermedio UZK. Este es el caso, por ejemplo, cuando un dispositivo de almacenamiento de energía 12 del inversor 1 es cargado por los módulos fotovoltaicos 13 como fuente de CC 4. En la parte central de la figura, una pequeña ondulación de tensión AUZK se superpone a la tensión de circuito intermedio UZK. Este es el caso, por ejemplo, de un menor flujo de corriente desde el inversor 1 a la red de alimentación 9 o a los consumidores 10, es decir, un menor consumo de energía. En la parte derecha de la figura, una gran ondulación de tensión AUZK se superpone a la tensión de circuito intermedio UZK. Este caso se produce, por ejemplo, con un mayor flujo de corriente desde el inversor 1 hacia la red de suministro 9 o los consumidores 10, es decir, con un mayor consumo de energía. Según el estado de la técnica, la oscilación de tensión v del respectivo convertidor elevador 2 se seleccionaría de tal manera que el valor nominal UzK_nom de la tensión de circuito intermedio para los tres casos, es decir, para las tres magnitudes de la ondulación de tensión ΔUZK sea tan grande que se encuentre dentro del intervalo admisible de la tensión de circuito intermedio UZK, es decir, entre la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min y la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max. La oscilación de tensión v según el estado de la técnica se configuraría para un funcionamiento en el peor de los casos y se adoptaría para la oscilación de tensión v-i, v2 y v3 en los tres casos, por lo que tendría el mismo tamaño.
La Fig. 5 muestra la oscilación de tensión resultante v de un convertidor elevador según el procedimiento de la invención en las tres magnitudes diferentes de la ondulación de tensión AUZK de la tensión de circuito intermedio UZK según la Fig. 4. También en este caso, los límites del intervalo admisible de la tensión de circuito intermedio UZK en forma de la tensión de circuito intermedio máxima UzK_max y de la tensión de circuito intermedio mínima UzK_min (véase la Fig. 3) no se dibujan en aras de la claridad. También aquí, considerando la ondulación de tensión AUZK , puede tener lugar un cálculo óptimo de una oscilación de tensión mínima v. En la parte izquierda de la figura, el caso en el que no se superpone ninguna ondulación de tensión AUZK a la tensión de circuito intermedio UZK, el resultado conduciría a una oscilación de tensión mínima v, que como máximo podría aumentarse en una cierta oscilación de tensión Av para tener en cuenta una reserva del regulador. No obstante, la oscilación de tensión mínima vi en este caso es significativamente inferior a la del estado de la técnica (véase la Fig. 4, parte izquierda de la figura). También en la parte media de la curva de tensión, en la que una pequeña ondulación de tensión ΔUZK se superpone a la tensión de circuito intermedio UZK , el procedimiento según la invención da como resultado un valor para la oscilación de tensión v2 que es menor a como en el estado de la técnica debido a que se ha tenido en cuenta la ondulación de tensión ΔUZK (véase la Fig. 4, parte media de la figura). Sólo en la parte derecha de la curva de tensión, en la que se superpone una gran ondulación de tensión AUZK a la tensión de circuito intermedio UZK ,el procedimiento según la invención da lugar a una oscilación de tensión v3 que se corresponde con la de la técnica anterior (véase la Fig. 4, parte derecha de la figura).
La comparación de las figuras 4 y 5 muestra claramente la influencia de la consideración de la ondulación de tensión AUZK en la determinación de la oscilación de tensión mínima v del convertidor elevador 2. Mientras que en la técnica anterior según la Fig. 4 en los tres casos de diferente ondulación de tensión ΔUZK resulta una oscilación de tensión v igualmente grande y, por lo tanto, una tensión de salida Uout igualmente grande del convertidor elevador 2, en el procedimiento según la invención con una ondulación de tensión ΔUZK menor puede reducirse la oscilación de tensión v, con lo que también puede reducirse la tensión de salida Uout respectiva del convertidor elevador como valor nominal UzK_nom de la tensión de circuito intermedio UZK .
En la fig. 6 se muestra esquemáticamente el ciclo de trabajo mínimo Dmin en función de la corriente de entrada Icc de un convertidor elevador 2. En la técnica anterior, un ciclo de trabajo mínimo Dmin del conmutador 18 del convertidor elevador 2 se fija independientemente de la corriente de entrada Icc y el intervalo (zona sombreada) por encima de este límite se usa para la regulación del convertidor elevador 2. El ciclo de trabajo mínimo Dmin depende de la capacitancia parásita 21 del conmutador 18. Por encima de una determinada corriente de entrada mínima Icc_min, el control del convertidor elevador 2 ya no puede tener lugar con el ciclo de trabajo mínimo Dmin, razón por la cual no es posible el funcionamiento del convertidor elevador 2 por debajo de esta corriente de entrada mínima Icc_min.
En la fig. 7 se muestra esquemáticamente el ciclo de trabajo mínimo Dmin en función de la corriente de entrada Icc de un convertidor elevador 2 en el procedimiento según la invención. En función de la magnitud de la corriente de entrada Icc del convertidor elevador 2, el tiempo mínimo de conmutación del conmutador 18 se modifica debido a su capacitancia parásita 21. Con una corriente de entrada Icc más baja, debe aumentarse el ciclo de trabajo mínimo Dmin del convertidor elevador 2, mientras que con una corriente de entrada Icc más alta, debe producirse una disminución del ciclo de trabajo mínimo Dmin. Como resultado, en ciertos casos, por ejemplo en las horas de la mañana con un módulo fotovoltaico como fuente de CC 4 con una corriente de entrada Icc más baja puede tener lugar una adaptación óptima de la oscilación de tensión v del convertidor elevador 2, adaptando el ciclo de trabajo mínimo Dmin, y con corrientes de entrada Icc más bajas con un ciclo de trabajo mínimo Dmin aumentado, pueden tener lugar el funcionamiento y la regulación del convertidor elevador 2. De este modo, se puede aumentar el intervalo operativo (zona sombreada) del convertidor elevador 2.
El ámbito de protección de la invención está definido por las reivindicaciones siguientes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de funcionamiento de un inversor (1) para convertir una tensión continua (UCC) en una tensión alterna (UCA), en el que una tensión de entrada (UIN) de una fuente de CC (4) aplicada a la entrada de CC (3) del convertidor elevador (2) se convierte en una tensión de salida (Uout) más alta en una oscilación de tensión (v) mediante al menos un convertidor CC/CC formado por un convertidor elevador (2), con las tensiones de salida (UOUT) de todos los convertidores elevadores (2) se alimenta un circuito intermedio (5), que tiene un condensador de circuito intermedio (Czk), con una tensión de circuito intermedio (UZK) que presenta un valor medio (UZK_medio), se convierte la tensión de circuito intermedio (UZK) en tensión alterna (Uca) mediante un convertidor CC/CA (6) y se aplica a una red de alimentación de CA (9) y/o a consumidores (10), por lo que una ondulación de tensión (ΔUZK) se superpone a la tensión de circuito intermedio (UZK) en el condensador de circuito intermedio (CZK), en donde en cada convertidor elevador (2) tiene al menos una reactancia (17), un conmutador (18), un diodo (19) y un condensador de salida (20), conectándose y desconectándose el conmutador (18) a través de un dispositivo de control (11) con una frecuencia de conmutación (fs) determinada y un ciclo de trabajo (D) determinado, de tal modo que la tensión de salida (UOUT) de cada convertidor elevador (2) corresponda a un valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UzK_nom) situado entre una tensión máxima de circuito intermedio (UzK_maz) y una tensión mínima de circuito intermedio (UzK_min) , y en donde se miden la tensión de entrada (Uin) de cada convertidor elevador (2) y la tensión de circuito intermedio (UZK) junto con la ondulación de tensión (ΔUZK), caracterizado porque la oscilación de tensión (v) de cada convertidor elevador (2) se calcula dinámicamente y se minimiza en función de la tensión de entrada (UIN) medida del convertidor elevador (2) respectivo y de la ondulación de tensión (ΔUZK) medida de la tensión de circuito intermedio (UZK), y el conmutador (18) de cada convertidor elevador (2) se conecta y se desconecta con la frecuencia de conmutación (fs) determinada y el ciclo de trabajo (D) determinado, de tal modo que la tensión de entrada (Uin) se convierte, conforme a la ondulación de tensión (v) calculada, en una tensión de salida (UOUT) correspondiente que se corresponde con el valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UzK_nom), y de este modo se minimiza el valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UZK_nom), en donde la oscilación de tensión (v) se reduce cuando la ondulación de tensión (AUZK) es menor, y en donde se calcula una oscilación de tensión (v) mínima en la tensión de entrada medida (Uin) del convertidor elevador (2) y la ondulación de tensión medida (auzk) de tal manera que el valor medio (UzK_medio) de la tensión de circuito intermedio (UZK) resulta de la tensión de entrada (Uin) multiplicada por la oscilación de tensión (v), que también corresponde al valor nominal (UZKnom) de la tensión de circuito intermedio (uzk).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el interruptor (18) de cada convertidor elevador (2) se conecta y desconecta a través del dispositivo de control (11) teniendo en cuenta un ciclo de trabajo mínimo predeterminado (Dmin) con la frecuencia de conmutación (fs) determinada y el ciclo de trabajo (D) determinado.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la oscilación de tensión (v) de cada convertidor elevador (2) se calcula dinámicamente según la ecuación v = 1 / ( 1 - Dmln) ΔUZK/ 2. U i N
4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la oscilación de tensión (v) calculada de cada convertidor elevador (2) se incrementa en un valor definido (Av).
5. Procedimiento según las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque se mide la corriente de entrada (Icc) de cada convertidor elevador (2) y se modifica el ciclo de trabajo mínimo (Dmin) del interruptor (12) de cada convertidor elevador (2) en función de la corriente de entrada (Icc) medida.
6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la tensión de entrada (UIn) de cada convertidor elevador (2) y la tensión de circuito intermedio (UZK) junto con la ondulación de tensión (AUZK) y, si es necesario, la corriente (Icc) a través de la reactancia (17) se miden con una frecuencia de muestreo (fA) que corresponde a un múltiplo de la frecuencia de red (fN) de la tensión alterna (Uca), y a partir de ellas se calcula la oscilación de tensión (v) y, si es necesario, el ciclo de trabajo mínimo (Dmin).
7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada convertidor elevador (2) es realizado de manera bidireccional y se usa como convertidor descendente para convertir la tensión de salida (u oUt) en una tensión de entrada más pequeña (UIn).
8. Inversor (1) para convertir una tensión continua (Ucc) en una tensión alterna (Uca), que comprende al menos un convertidor CC/CC formado por un convertidor elevador (2) para convertir una tensión de entrada (UIn) de una fuente CC (4) aplicada a la entrada CC (3) del convertidor elevador (2) en una tensión de salida (UoUt) más alta con una oscilación de tensión (v), un circuito intermedio (5) alimentado con las tensiones de salida (Uout) de todos los convertidores elevadores (2) y que comprende un condensador de circuito intermedio (Czk), un convertidor CC/CA (6) y una salida CA (8) para la conexión a una red de alimentación (9) y/o a consumidores (10), con lo cual se superpone una ondulación de tensión (ΔUZK) a la tensión de circuito intermedio (UZK) que presenta un valor medio (UzK_medio) en el condensador de circuito intermedio (CZK), en donde cada convertidor elevador (2) presenta una reactancia (17), un interruptor (18), un diodo (19) y un condensador de salida (20), y que está formado con un dispositivo de control (11) para conectar y desconectar el interruptor (18) de cada convertidor elevador (2) con una determinada frecuencia de conmutación (fs) y un determinado ciclo de trabajo (D), de tal manera que la tensión de salida (UOUT) de cada convertidor elevador (2) corresponda a un valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UZK_nom) comprendido entre una tensión máxima de circuito intermedio (UZK_max) y una tensión mínima de circuito intermedio (UZK_min), estando previsto un dispositivo de medición de la tensión (22) para medir la tensión de entrada (UIN) de cada convertidor elevador (2) y un dispositivo de medición de la tensión (23) para medir la tensión de circuito intermedio (UZK) junto con la ondulación de tensión (AUZK ), caracterizado porque el dispositivo de control (11) está configurado para calcular dinámicamente y minimizar la oscilación de tensión (v) de cada convertidor elevador (2) en función de la tensión de entrada (U in ) medida del respectivo convertidor elevador (2) y de la ondulación de tensión (ΔUZK ) medida de la tensión de circuito intermedio (UZK ), y el dispositivo de control (11) además para conectar y desconectar el interruptor (18) de cada convertidor elevador (2) con la frecuencia de conmutación (fs) determinada y el ciclo de trabajo (D) determinado, de tal modo que la tensión de entrada (UIN) se convierte en una tensión de salida (UOUT) correspondiente, en función de la ondulación de tensión (v) calculada, que corresponde al valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UZK_nom), por lo que está configurado para minimizar el valor nominal de la tensión de circuito intermedio (UZK_nom), estando el dispositivo de control (11) configurado además para reducir la oscilación de tensión (v) cuando la ondulación de tensión (a UZK ) es menor y para calcular una oscilación de tensión (v) mínima con la tensión de entrada (UIN) medida del convertidor elevador (2) y la ondulación de tensión (ΔUZK ) medida, de tal manera que el valor medio (UzK_medio) de la tensión de circuito intermedio (UZK ) resulte de la tensión de entrada (U in ) multiplicada por la oscilación de tensión (v), que también corresponde al valor nominal (UzKnom) de la tensión de circuito intermedio (UZK ).
9. Inversor (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de control (11) está configurado para conectar y desconectar el interruptor (18) de cada convertidor elevador (2) con la frecuencia de conmutación (fs) determinada y el ciclo de trabajo (D) determinado, teniendo en cuenta un ciclo de trabajo mínimo(Dmin) predeterminado.
10. Inversor (1) según la reivindicación 9, caracterizado porque el dispositivo de control (11) está configurado para calcular dinámicamente la oscilación de tensión (v) de cada convertidor elevador (2) según la ecuación v - 1/(1-Dmin) AUZK/ 2.U in.
11. Inversor (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el dispositivo de control (11) está configurado para aumentar la oscilación de tensión calculada (v) de cada convertidor elevador (2) en un valor definido (Av).
12. Inversor (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque está previsto un dispositivo de medición de corriente (24) para medir la corriente de entrada (ICC) de cada convertidor elevador (2), y porque el dispositivo de control (11) está configurado para cambiar el ciclo de trabajo mínimo (Dmin) del interruptor (18) de cada convertidor elevador (2) en función de la corriente de entrada medida (ICC).
13. Inversor (1) según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque el dispositivo de medición de tensión (22) para medir la tensión de entrada (UIN) de cada convertidor elevador (2), el dispositivo de medición de tensión (23) para medir la tensión de circuito intermedio (UZK) junto con la ondulación de tensión (AUZK ) y, en caso necesario, el dispositivo de medición de corriente (24) para medir la corriente de entrada(Icc) de cada convertidor elevador (2) están configurados para detectar los valores medidos con una frecuencia de muestreo (fA) que corresponde a un múltiplo de la frecuencia de red(fN) de la tensión alterna (Uca), y están configurados para calcular a partir de ella la oscilación de tensión (v) y, en caso necesario, el ciclo de trabajo mínimo (Dmin).
14. Inversor (1) según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque la fuente CC (4) está formada por un módulo fotovoltaico (13), un generador eólico (14) y/o una batería (15).
15. Inversor (1) según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque cada convertidor elevador (2) está realizado de modo bidireccional.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024206148A1 (de) 2024-07-01 2026-01-08 Continental Automotive Technologies GmbH Mehrphasen-Gleichstromwandler und Verfahren zum Betreiben eines Mehrphasen-Gleichstromwandlers

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006010694B4 (de) * 2006-03-08 2010-01-07 Refu Elektronik Gmbh Wechselrichterschaltung für erweiterten Eingangsspannungsbereich
DE102008014571A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Motoransteuerschaltung für ein Schienenfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb
US20100157632A1 (en) * 2008-12-20 2010-06-24 Azuray Technologies, Inc. Energy Conversion Systems With Power Control
EP2375552B1 (de) 2010-04-07 2018-08-22 SMA Solar Technology AG Verfahren zur Betriebsführung eines Wechselrichters
AT512995A1 (de) * 2012-05-18 2013-12-15 Fronius Int Gmbh Verfahren zur Regelung einer Stromquelle, sowie Stromquelle und Prozessregler hierfür
CN102710164A (zh) * 2012-05-31 2012-10-03 上海大学 光伏逆变器
EP2951903B1 (de) * 2013-01-30 2018-03-14 SMA Solar Technology AG Verfahren und wechselrichter zur leistungsverteilung über mehrere, gemeinsam an einen gleichspannungseingang eines dc/ac-wandlers angeschlossene gleichstromquellen
DE102016205037A1 (de) * 2016-03-24 2017-09-28 Robert Bosch Gmbh Gleichspannungs-Konverter und Verfahren zur Regelung eines Gleichspannungs-Konverters
CN105932662B (zh) * 2016-04-29 2019-05-24 中国科学院电工研究所 基于N-m设备冗余的大型光伏直流串联升压系统
EP3516760A1 (de) * 2016-09-22 2019-07-31 SEW-Eurodrive GmbH & Co System und verfahren zum betreiben eines systems
DE102016220204A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Gleichspannungswandlers, Steuervorrichtung für einen Gleichspannungswandler und Gleichspannungswandler
US10116249B2 (en) 2017-02-17 2018-10-30 Ford Global Technologies, Llc Reduced ripple inverter for hybrid drive systems
CN110021955B (zh) * 2018-01-08 2023-03-14 丰郅(上海)新能源科技有限公司 集成储能功能的光伏发电系统及动态平衡电能的方法
EP3557739A1 (de) * 2018-04-17 2019-10-23 Siemens Aktiengesellschaft Spannungsversorgungseinrichtung mit zwischenkreis, stromrichter und bremschopper

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US20220416655A1 (en) 2022-12-29
CN115244839B (zh) 2023-03-24
AU2021243588A1 (en) 2022-10-27
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EP4070444B1 (de) 2023-05-24
IL293292B1 (en) 2023-06-01
US11588401B2 (en) 2023-02-21
IL293292B2 (en) 2023-10-01

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