Las centrales hidráulicas, a muy pequeña escala, son soluciones innovadoras
basadas en recursos renovables y respetuosas con el medio ambiente. El interés en los
sistemas pico- hidráulicos (hasta 5 kW) ha aumentado significativamente desde las primeras
aplicaciones independientes en sitios remotos, hasta la generación distribuida, con inyección
de energía en la red. Recientemente, han surgido avances en la conexión a la red, utilizando
componentes estándar como los inversores fotovoltaicos. Sin embargo, en situaciones de
exceso de potencia, o cuando el generador no tiene carga, por ejemplo, cuando falla la red,
existe la necesidad de protección frente a la sobretensión. Este artículo propone dos circuitos
de protección frente a la sobretensión, diseñados para conectar turbinas pico-hidráulicas a la
red, utilizando microinversores fotovoltaicos e inversores de cadena, para rangos de potencia
de 300 W y algunos kW, respectivamente. Uno de ellos está diseñado para conectar los
generadores de ruedas hidráulicas a la red y el otro para conectar generadores de turbinas
hidráulicas de 1.500 W. Se realizaron extensas pruebas en una plataforma de emulación y
en un banco de trabajo utilizando estos dos circuitos de protección contra sobretensión. Los
resultados experimentales demostraron el rendimiento de los circuitos de protección, respecto
a cuatro situaciones diferentes. Además, ambos evitan daños irreversibles en los generadores
y microinversores e inversores de cadena, dentro del contexto del enfoque de conexión a la red
descrito anteriormente.
The authors would like to thank: the CYTED Thematic
Network 518RT0558 ”Ciudades Inteligentes Totalmente
Integrales, Eficientes y Sostenibles”; FCT (Foundation
of Science and Technology, Portugal) for the financial
support through the contract SAICT-POL/24376/2016
(POCI-01-0145-FEDER-024376); and Gabriela Ribeiro, for
her contributions for the development of this work.
Very small-scale hydropower plants are environmentally friendly and renewable
resource-based innovative solutions. The interest in pico-hydro systems (up to 5 kW) has
increased significantly from the first stand-alone applications, at remote sites, to the distributed
generation, with the injection of generated energy into the grid. Recently, there have been
advances in the grid connection of these systems using off-the-shelf components, namely
photovoltaic inverters. Therefore, pico-hydro systems have gained an enormous potential in
distributed generation, particularly in the context of microgrids. However, in situations of
over-power, or whenever the generator is under no load, e.g. when the grid fails, there is
a need for effective over-voltage protection, as in small wind turbines. This paper proposes
two over-voltage protection circuits, designed to ensure the integration of pico-hydro turbines
connected to the grid using conventional photovoltaic microinverters and string inverters, for
power ranges of 300 W and some kW, respectively. Extensive tests were performed on an
emulation platform and a workbench using these two different over-voltage protection circuits.
One is designed to connect the generators of water wheels to the grid and the other to
connect 1,500 W generators of water turbines. The experimental results demonstrated the
performance of the proposed over-voltage protection circuits in four different situations. Both
avoid irreversible damages of generators, photovoltaic microinverters and string inverters in
the context of the above-described grid connection approach.
