ES2689486T3

ES2689486T3 - Procedimiento y sistema de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica

Info

Publication number: ES2689486T3
Application number: ES16199189.8T
Authority: ES
Inventors: Thi Thanh Yen MAI; Nicolas Chaintreuil; Jean-Baptiste DESMOULIERE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-11-14
Anticipated expiration: 2036-11-16
Also published as: US10320329B2; US20170149382A1; EP3171511B1; FR3044097A1; EP3171511A1

Abstract

Procedimiento de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica (1) que comprende las etapas siguientes: - conectar (E0) un transistor de tipo MOSFET (3) a la instalación fotovoltaica (1); - aplicar (E7) al transistor una señal de una tensión de control (Vgs) que recorre un margen (Ø lin) de régimen lineal del transistor (3), comprendida entre dos tensiones críticas que incluyen una tensión de saturación (Vgs(sat)) y una tensión umbral (Vgs(th)), y - medir la corriente (I) y la tensión (V) de la instalación fotovoltaica (1) durante el recorrido del indicado margen correspondiente al régimen lineal del transistor, 10 caracterizado por que la señal de tensión de control (Vgs) del transistor (3) es generada a partir de una señal de control digital y por qué, el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito (Ø c∞ ) o de circuito abierto (Ø c∞ ) , se acciona una primera variación rápida (BT1) de la tensión de control (Vgs) hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), luego una segunda variación lenta (BT2) de la tensión de control (Vgs) que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento y sistema de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica

La invención se refiere a un procedimiento y a un sistema de determinación de las características de la corriente- tensión de una instalación fotovoltaica, que permiten particularmente trazar la curva característica de la corriente- tensión de la instalación fotovoltaica.

Estado de la técnica

Con el fin de asegurar el buen funcionamiento de una instalación fotovoltaica, que comprende uno o varios módulos o paneles fotovoltaicos, existen en el comercio herramientas comprobadoras que permiten trazar la «curva I-V», o curva «courant-tension», de la instalación. Para trazar esta curva característica, es necesario desconectar la instalación fotovoltaica y por consiguiente interrumpir momentáneamente su funcionamiento. Resulta de ello una pérdida de producción de energía eléctrica. Para controlar todos los módulos fotovoltaicos o cadenas de módulos fotovoltaicos de una central fotovoltaica, a menudo es necesario detener el funcionamiento de la central durante toda una jornada, lo cual se muestra extremadamente penalizante para el explotador.

El documento US 4129823A describe un procedimiento para determinar las características de las instalaciones fotovoltaicas.

Una técnica conocida para trazar la curva I-V de una instalación fotovoltaica utiliza un transistor MOSFET que está conectado a los terminales de la instalación. Una señal de tensión de control Vgs aplicada entre la rejilla y la fuente del MOSFET controla el transistor para hacerlo pasar de una fase de cortocircuito o de saturación, durante la cual el MOSFET se comporta como un interruptor cerrado, siendo la tensión Vgs superior a una tensión de saturación Vgs(sat), a una fase de circuito abierto, durante la cual el MOSFET se comporta como un interruptor abierto, siendo la tensión Vgs inferior a una tensión umbral Vgs(th), pasando por una fase lineal, durante la cual el MOSFET se comporta como una resistencia, estando la tensión Vgs entonces comprendida entre Vgs(sat) y Vgs(th). Durante esta fase lineal, la tensión V en los terminales de la instalación fotovoltaica pasa de una tensión nula a una tensión en circuito abierto Voc, mientras que la corriente I producida por la instalación fotovoltaica pasa de la corriente de cortocircuito Icc a una corriente nula. La curva I-V puede por consiguiente ser trazada a partir de mediciones de corriente y de la tensión durante la fase lineal de transición entre la fase de saturación o de cortocircuito del MOSFET y la fase de circuito abierto del MOSFET.

En referencia a las figuras 1a y 1b, para generar la señal de tensión de control Vgs del transistor, se utiliza un circuito analógico RC, que transforma una rampa de tensión vertical, durante la cual la tensión pasa de una tensión Vmax (por ejemplo 12V), superior a Vgs(sat), a una tensión nula de forma instantánea o casi instantánea, en una rampa de tensión curva que permite disminuir el tiempo de transición entre Vmax y la tensión nula, lo cual deja tiempo para realizar mediciones durante la fase lineal entre Vgs(sat) y Vgs(th). En la figura 2a, se ha representado la evolución de la tensión de control Vgs con la fase de cortocircuito ^cc, la fase lineal 9^, y la fase de circuito abierto ^oc, y, en la figura 2b, la evolución paralela de la corriente I producida por la instalación fotovoltaica y la tensión V en sus terminales.

En la práctica, este método para trazar la curva I-V es consumidora de tiempo y de recursos por varias razones. Antes de alcanzar la fase lineal durante la cual la tensión y la corriente del módulo fotovoltaico varían, es preciso esperar que la tensión de control Vgs disminuya hasta la tensión Vgs(sat), lo cual conlleva un cierto tiempo de retraso entre el inicio de la operación de trazado (es decir el comienzo de la rampa a 12V) y el periodo útil para las mediciones (es decir la fase lineal ^lin). La duración del final de la rampa, posterior a la fase lineal ^lin, es igualmente bastante larga. Además, la tensión de saturación Vgs(sat) y la tensión umbral Vgs(th) que pueden variar en función de la temperatura, es necesario realizar la adquisición de puntos de medición de la tensión y de la corriente de la instalación fotovoltaica sobre la totalidad o la casi totalidad de la rampa, después de tratar los datos medidos con el fin de obtener los correspondientes a la fase lineal

La presente invención viene a mejorar la situación.

Objeto de la invención

A este respecto, la invención se refiere a un procedimiento de determinación de las características de la corriente- tensión de una instalación fotovoltaica que comprende las etapas siguientes:

• conectar un transistor de tipo MOSFET a la instalación fotovoltaica;

• aplicar al transistor una señal de una tensión de control que recorre un margen de régimen lineal del transistor, comprendida entre dos tensiones críticas que incluyen una tensión de saturación y una tensión umbral, y

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• medir la corriente y la tensión de la instalación fotovoltaica durante el recorrido del indicado margen correspondiente al régimen lineal del transistor,

caracterizado por que la señal de tensión de control del transistor es generada a partir de una señal de control digital y por que, el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito o de circuito abierto, se acciona una primera variación rápida de la tensión de control hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor luego una segunda variación lenta de la tensión de control que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor, siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua.

Los términos «rápida» y «lenta» tienen un sentido relativo entre ellos y significan que la velocidad de variación de la tensión de control es más elevada en la fase de variación llamada «rápida» que en la fase de variación llamada «lenta».

Gracias a la invención, el tiempo de la operación de determinación de las características de la corriente-tensión se reduce fuertemente pues la tensión de control del transistor alcanza rápidamente y de forma controlada digitalmente el margen de régimen lineal del transistor, es decir el margen de tensiones de control comprendidas entre la tensión de saturación y la tensión umbral del transistor. Además, este margen de régimen lineal es recorrido lentamente a una velocidad controlada de forma digital, lo cual permite realizar un número suficiente de mediciones de la corriente y de la tensión de la instalación fotovoltaica.

En un modo de realización particular, el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito, se acciona una primera bajada rápida de la tensión de control hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor, luego una segunda bajada lenta de la tensión de control que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor.

Así, las características de la corriente-tensión de la instalación fotovoltaica se determinan cuando el transistor pasa del régimen de cortocircuito al régimen de circuito abierto, durante el régimen lineal intermedio.

Ventajosamente, la segunda variación lenta de la tensión de control tiene una duración comprendida entre 0,8 ms y 10 ms.

Ventajosamente también, la primera variación rápida de la tensión de control tiene una duración inferior o igual a 10 Ms.

En un modo de realización particular, a continuación de la segunda bajada lenta de la tensión de control, se acciona una tercera bajada rápida de la indicada tensión de control hasta llegar a una tensión nula, siendo la transición entre la segunda y la tercera bajada discontinua.

Así, se reduce el tiempo de la fase posterior al margen de régimen lineal durante el cual la tensión de control se pone a cero, lo cual reduce todavía la duración general de la operación.

Ventajosamente, la tercera bajada rápida tiene una duración inferior o igual a 10 ms.

Ventajosamente también, la señal de tensión de control que comprende una fase inicial durante la cual la tensión de control es nula, se acciona un aumento de la indicada tensión de control de la tensión nula hasta una tensión alta, superior a la tensión de saturación, luego se mantiene la tensión alta durante un tiempo comprendido entre 10 nanosegundos y 100 nanosegundos.

En un modo de realización particular, se genera una señal PWM con la ayuda de un microcontrolador que controla de forma digital variaciones de una relación cíclica de dicha señal PWM, luego se filtra la señal con un filtro de paso bajo con el fin de obtener una señal de tensión con un perfil deseado.

Ventajosamente, la indicada señal de tensión que tiene el perfil deseado es ampliada en potencia con el fin de obtener la señal de tensión de control.

La señal de tensión de control se realiza a partir de una señal PWM cuya relación cíclica es controlada digitalmente por un microcontrolador. Modificando esta relación cíclica y la velocidad de variación de esta relación cíclica por accionamientos digitales, se genera a la salida del filtro de paso bajo una señal analógica de tensión con el perfil buscado. El dispositivo de amplificación permite poner esta señal a escala del transistor a controlar, es decir amplificar la tensión a la salida del filtro para obtener un nivel de tensión adaptado para controlar el transistor.

En una variante de realización, durante la primera variación de la tensión de control, se mide al menos una de las magnitudes físicas relativas al transistor del grupo que comprende una temperatura, una corriente y una tensión, con el fin de detectar el régimen lineal del transistor.

El transistor puede ser de tipo IGBT.

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La invención se refiere también a un sistema de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica que comprende un transistor de tipo MOSFET para conectar a los terminales de la instalación fotovoltaica, un circuito de control destinado para aplicar al transistor una señal de una tensión de control que recorre un margen de régimen lineal del transistor, comprendida entre dos tensiones críticas que comprenden una tensión de saturación y una tensión umbral, y un dispositivo de medición para medir la corriente y la tensión de la instalación fotovoltaica durante el recorrido del indicado margen correspondiente al régimen lineal del transistor, caracterizado por que el circuito de control es un circuito de control digital adaptado para producir una señal de tensión de control del transistor, inicialmente en régimen de cortocircuito o de circuito abierto, que comprende una primera variación rápida de la tensión de control hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor, luego una segunda variación lenta de la tensión de control que recorre el mencionado margen de régimen lineal del transistor siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua.

El sistema comprende ventajosamente todas o parte de las características adicionales siguientes:

- el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito, la señal de tensión de control comprende una primera bajada rápida de la tensión de control hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor luego una segunda bajada lenta de la tensión de control que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor;

- el circuito de control digital comprende un microcontrolador destinado para gestionar una señal PWM y para modificar una relación cíclica de dicha señal PWM y un filtro de paso bajo destinado para filtrar la señal PWM con el fin de obtener una señal de tensión con un perfil deseado;

- el sistema comprende un dispositivo de amplificación de potencia destinado para amplificar en potencia la señal de tensión con el perfil deseado con el fin de obtener la señal de tensión de control;

- el sistema comprende captadores de medición de una al menos de las magnitudes físicas relativas al transistor del grupo que comprende una temperatura, una corriente y una tensión, y un módulo de detección destinado para detectar el régimen lineal del transistor a partir de las mediciones;

- el transistor es de tipo IGBT.

Descripción resumida de los dibujos

La invención se comprenderá mejor con la ayuda de la descripción siguiente de un modo de realización particular del procedimiento de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica de la invención, con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

- La figura 3 representa de forma esquemática una señal de tensión de control de un transistor MOSFET, según un modo de realización particular de la invención;

- La figura 4 representa una señal de tensión de control de un transistor MOSFET medida, según un primer ejemplo de realización particular de la invención;

- La figura 5 representa una señal de tensión de control de un transistor IGBT medida según un segundo ejemplo de realización particular de la invención;

- La figura 6 representa un esquema bloque funcional de un sistema de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica según una forma de realización particular de la invención;

- La figura 7 representa un organigrama de las etapas del procedimiento de trazado según un modo de realización particular de la invención.

Descripción detallada de modos de realización particulares de la invención

La invención trata de determinar las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica 1, permitiendo trazar la curva característica I-V (corriente-tensión) de la instalación fotovoltaica 1. La instalación fotovoltaica 1 puede comprender uno o varios módulos fotovoltaicos, por ejemplo, una cadena de módulos fotovoltaicos. La misma puede formar parte de una central fotovoltaica de producción de energía eléctrica.

Con el fin de determinar las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica, se utiliza un sistema de control 2 que integra los elementos siguientes:

- un transistor de tipo MOSFET 3;

- un circuito de control 4, destinado para accionar el funcionamiento del transistor 3;

- un dispositivo de medición 5 destinado para medir la tensión y la corriente de la instalación fotovoltaica 1;

- una interfaz usuario 6;

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- cables y conectores para la conexión del transistor 3 y del dispositivo de medición 5 a una instalación fotovoltaica a controlar

El transistor 3, aquí un MOSFET, está destinado para ser conectado a la instalación fotovoltaica 1 de forma que el transistor 3 y la instalación fotovoltaica 1 estén conectados en serie en circuito cerrado, como se ha representado en la figura 6. El transistor 3 sirve para determinar las características de la corriente-tensión de la instalación fotovoltaica 1. Otro transistor, no representado, sirve para aislar, o desconectar, la instalación fotovoltaica 1 del sistema de producción.

El dispositivo de medición 5 está destinado para medir la corriente I de salida de la instalación fotovoltaica 1 y la tensión V en los terminales de la instalación fotovoltaica 1. Comprende aquí un dispositivo 50 de medición de corriente conectado en serie a la instalación fotovoltaica 1 y un dispositivo 51 de medición de tensión conectado en paralelo a los terminales de la instalación fotovoltaica 1.

El circuito de control 4 está destinado para proporcionar una señal de tensión de control al transistor MOSFET 3. Esta tensión de control del transistor 3 es la tensión Vgs entre la rejilla y la fuente del MOSFET. El circuito 4 es un circuito de control digital. Comprende un microcontrolador 40, un filtro de paso bajo 41 y un dispositivo de amplificación 42.

El microcontrolador 40 está destinado para producir una señal de control digital para generar una señal de salida PWM (del inglés «Pulse Width Modulation», indicado por SIG1. La señal PWM SIG1 es una señal de modulación de impulsos en duración (MLI). Se trata de una señal lógica de dos estados, alto y bajo, de frecuencia fija pero cuya relación cíclica está controlada digitalmente. A la salida del microcontrolador, la señal PWM es una señal de tensión de dos estados alto y bajo, correspondiendo el estado alto a una tensión alta, generalmente de 3,3V, y el estado bajo correspondiente a una tensión nula. Controles digitales del microcontrolador 40 permiten modificar la relación cíclica de la señal PWM.

El filtro de paso bajo 41, conectado a la salida del microcontrolador 40, está destinado para promediar la señal PWM SIG1 de salida del microcontrolador, siendo este promedio proporcional a la relación cíclica. Modificando la relación cíclica, se puede así obtener a la salida del filtro de paso bajo 41 una señal de tensión analógica, indicada por SIG2, con un perfil buscado, es decir un perfil análogo al de la señal de tensión de control deseado.

El dispositivo de amplificación 42, conectado a la salida del filtro de paso bajo 41, está destinado para ampliar en potencia la señal de tensión SIG2 proporcionada por el filtro de paso bajo 41 con el fin de producir una señal de tensión de control SIG3 adaptada para controlar el transistor MOSFET 3 (es decir con un nivel de tensión adecuado). Esta señal de tensión de control SIG3 se aplica entre la rejilla y la fuente del transistor MOSFET 3. La tensión Vgs entre la rejilla y la fuente del MOSFET 3 es por consiguiente igual a la señal SIG3.

Se describirá a continuación, en referencia a la figura 7, el procedimiento de determinación de las características de la corriente-tensión de la instalación fotovoltaica 1, que permite trazar la curva I-V de ésta, según un modo de realización particular de la invención.

El procedimiento comprende una primera etapa E0 de conexión del MOSFET, en la cual un operador conecta el transistor MOSFET 3 en serie con la instalación fotovoltaica 1, estando conectados en circuito cerrado el MOSFET 3 y la instalación 1, como se ha representado en la figura 6. El circuito de control 4 está conectado con el transistor MOSFET y adaptado para aplicarle una tensión de control Vgs entre la rejilla y la fuente.

Como se ha indicado anteriormente, la señal de tensión de control Vgs es generada a partir de una señal PWM (SIG1) producida a la salida del microcontrolador 40. Esta señal PWM es seguidamente filtrada por el filtro de paso bajo 41 y luego amplificada por el dispositivo 42 con el fin de generar la señal de tensión de control Vgs. La relación cíclica de la señal PWM SIG1 que es producida a la salida del microcontrolador 40 es parametrada, controlada, por controles digitales generados por el microcontrolador 40.

El procedimiento comprende una segunda etapa E1 de conexión del dispositivo de medición 5, durante la cual el dispositivo 50 de medición de corriente es conectado en serie con la instalación fotovoltaica 1 y el dispositivo 51 de medición de tensión está conectado en paralelo con los terminales de la instalación fotovoltaica 1, como se ha representado en la figura 6.

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Durante una etapa o fase inicial E2, el circuito de control 4 aplica al transistor MOSFET 3 una tensión de control Vgs nula. A este respecto, el microcontrolador 40 genera aquí a la salida una señal PWM SIG1 con una relación cíclica igual a cero a partir de un control digital que indica a=0. Durante esta fase inicial E2, la tensión de control Vgs al ser nula y por consiguiente inferior a la tensión umbral Vgs(th), el transistor MOSFET 3 se encuentra en régimen de circuito abierto, indicado por 9co, y se comporta como un interruptor abierto.

Durante una etapa E3, un operador activa una operación de trazado de la curva I-V de la instalación fotovoltaica 1, por ejemplo, activando un control específico de la interfaz usuario 6 de la instalación 1 en un instante t1.

Sobre la activación del control de trazado de la curva I-V, el microcontrolador 40 acciona un aumento de la relación cíclica a de la señal PWM SIG1 con el fin de hacer pasar rápidamente esta relación a del valor 0 al valor 1, en una etapa E4. De forma correspondiente, el circuito de control 4 aumenta la tensión de control Vgs aplicada al transistor 3, que pasa rápidamente de la tensión nula a una tensión alta máxima, indicada por Vgsmax, por ejemplo, igual a 12 V. Esta tensión alta Vgsmax es en cualquier caso superior a la tensión de saturación Vgs(sat) del transistor 3. La señal de tensión de control Vgs (SIG3) comprende así un salto de tensión ST entre 0V a Vgsmax (aquí 12V). La duración de este salto de tensión ST, entre el instante t1 y un instante t2, es ventajosamente del orden de algunos microsegundos, ventajosamente inferior a 10 ps. El salto de tensión ST podría ser instantáneo o casi instantáneo como se ha representado en la figura 3. Este aumento de la tensión de control Vgs hace pasar el transistor MOSFET 3 del régimen inicial de circuito abierto ^co a un régimen de cortocircuito, indicado por ^cc, en el cual el transistor 3 se comporta como un interruptor cerrado.

En una etapa E5, el microcontrolador 40 acciona un mantenimiento de la relación cíclica a igual a 1 durante un corto periodo de tiempo d, entre el instante t2 y un instante t3. Este periodo de tiempo d está ventajosamente comprendido entre 10 nanosegundos y 100 nanosegundos. De forma correspondiente, el circuito de control 4 aplica una tensión de control Vgs estable, igual a la tensión alta máxima Vgsmax (aquí 12 V), durante el tiempo d. Durante esta plataforma de tensión Vgsmax, el transistor 3 permanece en régimen de cortocircuito 9cc.

Al término del tiempo d, a contar desde el instante t3, el microcontrolador 40 acciona una primera disminución llamada «rápida» de la relación cíclica a con el fin de hacerla pasar rápidamente, incluso instantáneamente o casi- instantáneamente, del valor 1 a un primer valor crítico, en una etapa E6. Este primer valor crítico de la relación cíclica a corresponde a una tensión de control igual, o sustancialmente idéntica, a la tensión de saturación Vgs(sat) del transistor 3. La misma es igual a 0,35 en el ejemplo de la figura 4. La tensión de saturación Vgs(sat) es aquí la indicada en las características técnicas del transistor 3 proporcionadas por el fabricante. La misma es memorizada por el microcontrolador 40 que deduce mediante cálculo el valor crítico de la relación cíclica a correspondiente. De forma correspondiente, el circuito de control 4 acciona una primera bajada rápida (o caída) de la tensión de control Vgs aplicada al transistor 3 que la hace pasar de la tensión alta Vgsmax a una primera tensión crítica igual a la tensión de saturación Vgs(sat). Esta primera bajada rápida de tensión es indicada por BT1. Su duración es de preferencia inferior a 10 ps, por ejemplo, del orden de algunos microsegundos. La misma podría ser instantánea o casi instantánea. En variante, la primera bajada rápida de la tensión de control permite aproximar la tensión de saturación Vgs(sat), dicho de otro modo, alcanzar una tensión próxima a ésta.

Después de la primera bajada rápida de tensión BT1, en una etapa E7, el microcontrolador 40 retrasa la disminución de la relación cíclica a con el fin de hacerla pasar lentamente del primer valor crítico (igual a 0,35 en la figura 4) a un segundo valor crítico (igual a 0,20 en la figura 4). Este segundo valor crítico de la relación cíclica a corresponde a una tensión de control igual a la tensión de umbral Vgs(th) del transistor 3. De forma correspondiente, la disminución de la tensión de control Vgs se retrasa. El circuito de control 4 controla así una segunda bajada lenta de la tensión de control Vgs, indicada por BT2, hasta la tensión umbral Vgs(th). La tensión de control Vgs disminuye lentamente con el fin de pasar de la tensión de saturación Vgs(sat) a la tensión umbral Vgs(th). Durante esta fase de bajada lenta BT2 de la tensión de control Vgs, el transistor 3 se encuentra en régimen lineal y se comporta como una resistencia variable. La tensión de control Vgs recorre así el margen de régimen lineal del transistor 3 comprendido entre Vgs(sat) y Vgs(th). La tensión umbral Vgs(th) forma parte de las características técnicas del transistor 3 proporcionadas por el fabricante y es memorizada en el microcontrolador 40. La duración de esta fase de bajada lenta BT2 de la tensión de control está comprendida entre 800 ps y 10 ms.

La transición entre la primera bajada rápida BT1 y la segunda bajada lenta BT2 de la tensión de control Vgs es discontinua, es decir brusca o no progresiva. Eso se traduce por una discontinuidad, en la evolución temporal de la tensión de control Vgs entre las dos fases de bajada BT1 y BT2.

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Durante la fase de bajada lenta BT2 de la tensión de control Vgs, el transistor 3 al encontrarse en régimen lineal, el dispositivo de medición 5 mide la tensión V en los terminales de la instalación fotovoltaica 1 y la corriente I de salida de la instalación fotovoltaica 1, en una etapa E8. Las mediciones de V y de I mientras el transistor 3 se encuentra en régimen lineal permiten trazar la curva característica I-V de la instalación fotovoltaica 1, en una etapa E9. Esta curva I-V puede ser representada en una pantalla de la interfaz usuario 6.

Después de la segunda bajada lenta BT2 de la tensión de control Vgs, a partir de un instante t5, en una etapa E10, el microcontrolador 40 acciona una disminución brutal o rápida de la relación cíclica a con el fin de hacerla pasar rápidamente del segundo valor crítico (aquí igual a 0,20) al valor 0. De manera correspondiente, el circuito de control 4 controla una tercera bajada rápida BT3 de la tensión de control Vgs que la hace pasar de la tensión umbral Vgs(th) a una tensión nula. La duración de esta fase BT3 de bajada rápida de la tensión de control Vgs es ventajosamente inferior a 10 gis, por ejemplo, del orden de algunos microsegundos. La bajada BT3 podría ser instantánea o casi instantánea. La bajada BT3 hace pasar la tensión de control Vgs por debajo de la tensión umbral Vgs(th) de forma que el transistor 3 pase a régimen de circuito abierto ^co.

La transición entre la segunda bajada lenta BT2 y la tercera bajada rápida BT3 de la tensión de control Vgs es discontinua, es decir brusca o no progresiva. Eso se traduce por una discontinuidad en la evolución temporal de la tensión de control Vgs entre las dos fases de bajada BT2 y BT3.

Por los términos «rápida» y «lenta», se pretende significar que la velocidad de variación de la tensión es más elevada en la fase de variación BT1 (o BT3) llamada «rápida» que en la segunda fase de variación BT2 llamada «lenta».

En una etapa E11, a partir de un instante t6, el microcontrolador 40 acciona un mantenimiento de la relación cíclica a igual a 0. De forma correspondiente, el circuito de control 4 aplica una tensión de control Vgs estable, igual a un valor de 0V. El transistor 3 permanece en régimen de circuito abierto ^co.

En la descripción que antecede, el comienzo y el final del margen de tensiones de control correspondiente al régimen lineal del transistor se determinan a partir de la tensión de saturación (Vgs(sat) y de la tensión umbral Vgs(th) indicadas por el fabricante. En otro modo de realización, se detecta el comienzo y/o el final de este margen de régimen lineal a partir de mediciones de una al menos de las magnitudes físicas relacionadas con el transistor del grupo que comprende una temperatura, una corriente y una tensión. Por ejemplo, el comienzo de la fase lineal puede ser detectado por una variación de la tensión y/o de la corriente en los terminales del transistor 3. El final de la fase lineal puede detectarse por una ausencia de variación de las mismas magnitudes en los terminales del transistor 3. Estas mediciones relacionadas con el transistor permiten detectar la transición entre el régimen de cortocircuito y el régimen lineal y la transición entre el régimen lineal y el régimen de circuito abierto.

En el modo de realización anteriormente descrito, los datos característicos de la corriente y de la tensión relacionados con la instalación fotovoltaica 1 son medidos cuando el transistor se encuentra en régimen lineal para pasar del régimen de cortocircuito al régimen de circuito abierto, dicho de otro modo, cuando la tensión de control recorre el margen de Miller de la tensión de saturación Vgs(sat) a la tensión umbral Vgs(th). En variante, se podrían medir los datos característicos de la corriente y de la tensión de la instalación fotovoltaica 1 cuando el transistor se encuentra en régimen lineal para pasar del régimen de circuito abierto al régimen de cortocircuito, dicho de otro modo, cuando la tensión de control recorre el margen de Miller de la tensión umbral Vgs(th) a la tensión de saturación Vgs(sat). En este caso, el transistor al estar inicialmente en régimen de circuito abierto (la tensión de control aplicada Vgs es nula), el circuito 4 acciona un primer aumento rápido de la tensión de control hacia el margen de régimen lineal del transistor, o margen de Miller, luego un segundo aumento lento de la tensión de control que recorre el margen de régimen lineal del transistor, siendo la transición entre los dos aumentos, rápida y lenta, discontinua.

Así, de una forma general, la invención se basa en la generación de una señal de tensión de control Vgs del transistor 3 a partir de una señal de control digital. El transistor al encontrarse inicialmente bien en régimen de cortocircuito ^cc, o bien en régimen de circuito abierto ^co, la señal de tensión de control comprende una primera variación rápida de la tensión de control Vgs hacia el margen de régimen lineal del transistor 3 luego una segunda variación lenta de la tensión de control Vgs que recorre este margen de régimen lineal del transistor 3, siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua (no progresiva).

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de determinación de las características de la corriente-tensión de una instalación fotovoltaica (1) que comprende las etapas siguientes:

• conectar (E0) un transistor de tipo MOSFET (3) a la instalación fotovoltaica (1);

• aplicar (E7) al transistor una señal de una tensión de control (Vgs) que recorre un margen (^lin) de régimen lineal del transistor (3), comprendida entre dos tensiones críticas que incluyen una tensión de saturación (Vgs(sat)) y una tensión umbral (Vgs(th)), y

• medir la corriente (I) y la tensión (V) de la instalación fotovoltaica (1) durante el recorrido del indicado margen correspondiente al régimen lineal del transistor,

caracterizado por que la señal de tensión de control (Vgs) del transistor (3) es generada a partir de una señal de control digital y por qué, el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito (^cc) o de circuito abierto (^co) , se acciona una primera variación rápida (BT1) de la tensión de control (Vgs) hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), luego una segunda variación lenta (BT2) de la tensión de control (Vgs) que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que, el transistor al estar inicialmente en régimen de cortocircuito (^cc), se acciona una primera bajada rápida (BT1) de la tensión de control (Vgs) hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), luego una segunda bajada lenta (BT2) de la tensión de control Vgs) que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor (3).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la segunda variación lenta de la tensión de control tiene una duración comprendida entre 0,8 ms y 10 ms.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la primera variación rápida de la tensión de control tiene una duración inferior o igual a 10 ps.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que, a continuación de la segunda bajada lenta de la tensión de control, se acciona una tercera bajada rápida de la indicada tensión de control hasta alcanzar una tensión nula, siendo la transición entre la segunda y la tercera bajada discontinua.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que la tercera bajada rápida tiene una duración inferior o igual a 10 ps.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por que la señal de tensión de control que comprende una fase inicial durante la cual la tensión de control es nula, se acciona un aumento de la indicada tensión de control de la tensión nula hasta una tensión alta, superior a la tensión de saturación, luego un mantenimiento de la tensión alta durante un tiempo comprendido entre 10 nanosegundos y 100 nanosegundos.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que se genera una señal PWM con la ayuda de un microcontrolador que controla de forma digital variaciones de una relación cíclica de dicha señal PWM, luego se filtra la señal con un filtro de paso bajo con el fin de obtener una señal de tensión con un perfil deseado.
9. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado por que la indicada señal de tensión con el perfil deseado se amplifica en potencia con el fin de obtener la señal de tensión de control.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante la primera variación de la tensión de control, se mide al menos una de las magnitudes físicas relativas al transistor del grupo que comprende una temperatura, una corriente y una tensión, con el fin de detectar el régimen lineal del transistor.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el transistor es de tipo IGBT.
12. Sistema de determinación de características corriente-tensión de una instalación fotovoltaica (1) que comprende un transistor de tipo MOSFET a conectar en los terminales de la instalación fotovoltaica, un circuito de control (4) destinado para aplicar al transistor una señal de una tensión de control (Vgs) que recorre un margen (^m) de régimen lineal del transistor (3), comprendida entre dos tensiones críticas que comprenden una tensión de

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saturación (Vgs(sat)) y una tensión umbral (Vgs(th)), y un dispositivo de medición (5) para medir la corriente (I) y la tensión (V) de la instalación fotovoltaica (1) durante el recorrido del indicado margen correspondiente al régimen lineal del transistor, caracterizado por que el circuito de control es un circuito de control digital adaptado para producir una señal de tensión de control del transistor, inicialmente en régimen de cortocircuito (^cc) o de circuito 5 abierto (^co) que comprende una primera variación rápida (BT1) de la tensión de control (Vgs) hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), luego una segunda variación lenta (BT2) de la tensión de control (Vgs) que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor (3), siendo la transición entre la primera y la segunda variación discontinua.
13. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado por que, el transistor al estar inicialmente en régimen de 10 cortocircuito (^cc) la señal de tensión de control comprende una primera bajada rápida (BT1) de la tensión de control

(Vgs) hacia el indicado margen de régimen lineal del transistor (3) luego una segunda bajada lenta (BT2) de la tensión de control (Vgs) que recorre el indicado margen de régimen lineal del transistor (3).
14. Sistema según la reivindicación 12 o 13, caracterizado por que el circuito de control digital comprende un microcontrolador destinado para generar una señal PWM y para modificar una relación cíclica de dicha señal PWM y

15 un filtro de paso bajo destinado para filtrar la señal PWM con el fin de obtener una señal de tensión con un perfil deseado.
15. Sistema según la reivindicación anterior, caracterizado por que comprende un dispositivo de amplificación de potencia destinado para amplificar en potencia la señal de tensión con el perfil deseado con el fin de obtener la señal de tensión de control.

20 16. Sistema según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que comprende captadores de medición

de una al menos de las magnitudes físicas relacionadas con el transistor del grupo que comprende una temperatura, una corriente y una tensión, y un módulo de detección destinado para detectar el régimen lineal del transistor a partir de las mediciones.
17. Sistema según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado por que el transistor es de tipo IGBT.

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