BRPI0912518B1

BRPI0912518B1 - instalação de energia eólica e parque eólico com pelo menos duas instalações de energia eólica

Info

Publication number: BRPI0912518B1
Application number: BRPI0912518-3A
Authority: BR
Inventors: Marc Hiller; Norbert Klaassen; Theodor Salzmann; Rainer Sommer
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2021-02-09
Also published as: WO2009135728A2; RU2010149956A; EP2283233B1; RU2459112C1; DE102008022617A1; AU2009243644A1; DK2283233T3; US20110049994A1; ATE527447T1; WO2009135728A3; US8766480B2; CN102016301A; AU2009243644B2; EP2283233A2; CN102016301B; ES2372575T3; BRPI0912518A2

Abstract

PARQUE EÓLICO COMPREENDENDO UMA MULTIPLICIDADE DE INSTALAÇÕES DE ENERGIA EÓLICA. A presente invenção refere-se a uma instalação de energia eólica (4) que consiste em uma nacela (12) disposta em uma torre (14), um W rotor (28), um gerador (16), um conversor de energia (20) no lado do gera- dor, um conversor de energia (22) no lado da rede e um transformador (26), sendo os dois conversores de energia (20, 22) conectados eletricamente a cada outro no lado de tensão de CC, e o conversor de energia (22) no lado 10 da rede sendo conectado no lado da tensão de CA a um ponto de suprimento (8) de uma rede de destino (6) por meio de um transformador (26). Cada % módulo de fase (74) do conversor de energia (22) no lado da rede tem um r ramo de válvula superior e inferior (Tl, T3, T5; T2, T4, T6) tendo pelo menos dois subsistemas bipolares (76) que são conectados em série e o conversor 15 de energia (20) no lado do gerador e o conversor de energia (22) no lado da rede são interconectados no lado de CC por meio de um cabo de CC (72). Um correspondente parque eólico (2) consiste em uma multiplicidade de estações de energia eólica (40 e tem um projeto flexível enquanto comparado com conceitos conhecidos de CC, as nacelas (...).

Description

Descrição

[0001] A presente invenção refere-se a uma instalação de energiaeólica e a um parque eólico que consiste nestas instalações de energia eólica.

[0002] A energia elétrica que é produzida usando o vento comofonte de energia primária estocástica por meio de instalações de energia eólica em um parque eólico se destina a ser alimentada em uma rede de suprimento regional.

[0003] Um conceito conhecido de um parque eólico 2, é ilustradoesquematicamente na figura 1 da DE 196 20 906 A1. Este conceito conhecido é um conceito polifásico descentralizado, porque a energia de cada instalação de energia eólica 4 no parque eólico 2 é alimentada em uma rede de suprimento regional 6. Já que o aumento da tensão em um ponto de suprimento 8 do parque eólico da rede regional de suprimento 6 não deve ser superior a 4%, isso resulta em um máximo possível de energia eólica, dependendo da distância entre o ponto de suprimento do parque eólico 8 e uma subestação para esta rede de suprimento 6. O parque eólico ilustrado 2 tem três instalações de energia eólica 4, cada uma das quais tem um braço 12 e uma torre 14. O braço 12 é disposto na torre 14 de tal forma que ele pode girar e tem um gerador 16, um filtro do lado do gerador 18, um conversor do lado do gerador 20, um conversor do lado da rede 22, um filtro do lado da rede 24 e um transformador 26. Os dois conversores 20 e 22 são conectados eletricamente condutivamente um ao outro no lado de tensão de CC por meio de um circuito de tensão intermediária. Estes dois conversores 20 e 22 e o circuito de tensão intermediária, portanto, formam um circuito conversor de tensão intermediária.

[0004] Um projeto de um circuito conversor de tensãointermediária tal como este disposto em um braço 12 de uma instalação de energia eólica 4, é divulgado na publicação intitulada "A high power density converter system for the Gamesa G10x4.5 MW Wind Turbine"por Bjorn Andresen e Jens Birk, publicado nos Anais da EPE 2007, em Aalborg. Neste conversor de circuito intermediário de tensão, que é descrito nesta publicação, os dois conversores 20 e 22 são na forma de conversores autocomutados controlados por pulso. No sentido de tornar possível manter harmônicos produzidos por conversores 20 e 22, respectivamente, longe do gerador 16 e a rede de suprimento 6, respectivamente, filtros respectivos 18 e 24 são providos no lado do gerador e no lado da rede. Uma tensão de saída do conversor que é gerada é igualada a uma tensão nominal da rede de suprimento regional, através do transformador do lado da rede 26.

[0005] Como pode ser visto da publicação citada, o gerador 16está conectado diretamente ou por meio de uma caixa de engrenagem no lado do rotor a um rotor da instalação de energia eólica 4. Se um gerador síncrono é usado como gerador 16, não há necessidade de caixa de engrenagem, reduzindo assim o peso do braço 12. Os rotores não são ilustrados nesta figura 1, por razões de clareza.

[0006] A figura 2 mostra uma segunda versão do conceitopolifásico de um parque eólico 2. Esta versão difere da versão mostrada na figura 1 em que o equipamento elétrico em uma instalação de energia eólica 4 não está mais disposto no braço 12, mas na torre 14. Uma versão tal como essa em uma instalação de energia eólica 4 deve ser divulgada na publicação intitulada "ABB Advanced Power Electronics - MV full power wind converter for Multibrid M5000 turbine", publicada na Internet, no site www.abb.com/powerelectronics. As peças de instalação 18, 20, 22, 24 e 26 estão dispostas na área do pé da torre 14 da instalação de energia eólica 4. Apenas o gerador 16, portanto, permanece ainda no braço 12 de cada instalação de energia eólica 4, em um parque eólico 2.

[0007] A DE 196 20 906 A1 divulga um parque eólico 2 com duasinstalações de energia eólica 4. Neste parque eólico conhecido 2, cada instalação de energia eólica 4, tem um rotor 28, cujas lâminas do rotor são variáveis, um gerador síncrono 30, um retificador 32 e um indutor de aplainamento 34. O gerador síncrono 30 é acoplado diretamente ao rotor 28 e tem dois enrolamentos de estator, que são eletricamente deslocados de 30° em relação um ao outro e são cada um deles conectados eletricamente condutivamente a um retificador parcial 36 do retificador 32. O gerador síncrono 30 pode ter excitação de imã permanente de excitação ou excitação de tensão regulável. O retificador 32 é um projeto de múltiplos pulsos, por exemplo, um projeto de 12 pulsos. A título de exemplo, o indutor de aplainamento 34 é disposto em uma linha de saída positiva 38. Esta linha de saída positiva 38 e uma linha de saída negativa 40, respectivamente, podem ser desligadas a partir de um barramento positivo e negativo 44 e 46 por meio de um disjuntor 42. As n instalações de energia eólica no parque eólico 2 são conectadas em paralelo no lado de corrente contínua através destes dois barramentos 44 e 46.

[0008] A estação conversora do lado da rede 48 nesta ilustraçãode um conceito de corrente contínua do parque eólico 2, é disposta diretamente adjacente a uma subestação 50 de uma rede regional de suprimento 6. Esta estação conversora do lado da rede 48 tem um indutor de aplainamento 52, um inversor 54, um transformador de igualar 56 e um filtro 58. Da mesma forma como o retificador 32 em cada instalação de energia eólica 4, o inversor 54 consiste em dois inversores parciais 60. O número de pulsos do inversor 54 corresponde ao número de pulsos no retificador 32. Cada inversor parcial 60 é eletricamente conectado condutivamente no lado de tensão de CA a um enrolamento secundário do transformador de igualar 56, cujo enrolamento primário é conectado eletricamente condutivamente a um barramento 62 na subestação 50. O filtro 58 é também ligado a este barramento 62. A título de exemplo, o indutor de aplainamento 52 é disposto em uma linha de entrada positiva 64 ao inversor 54. A linha de entrada positiva 64 e uma linha de entrada negativa 66 são conectadas eletricamente indutivamente aos barramentos positivo e negativo 44 e 46 nas instalações de energia eólica 4, que são eletricamente conectadas em paralelo, por meio de um dispositivo de transmissão de corrente contínua 68. O dispositivo de transmissão de corrente contínua 68, pode, por um lado ser duas linhas de corrente contínua ou um cabo de corrente contínua.

[0009] São providos tiristores como as válvulas conversoras paraos retificadores 32 para cada instalação de energia eólica 4 e o inversor 54 na estação conversora do lado da rede 48. Os retificadores 32 regulam uma potência, e a tensão polifásica é regulada por meio do inversor 54. Esta interligação das n estações conversoras corresponde a uma rede multiponto HVCC.

[00010] A publicação intitulada "Offen fur Offshore - HVCC Light - Baustein einer nachhaltigen elektrischen Energieversorgung"[Módulo de Luz HVCC Aberto para offshore para o fornecimento de energia elétrica sustentável] divulga um parque eólico offshore em que um cabo de corrente contínua é usado em vez de um cabo polifásico. Um conversor de energia é provido em cada uma das duas extremidades do cabo de corrente contínua, e cada um desses conversores são providos com um transformador de potência no lado de tensão de CA. Conversores IGBT são providos como os conversores de energia, tal como é conhecido de um conversor de circuito de tensão intermediária para tensão média. O capacitor do circuito intermediário é dividido em dois, e conexões de tensão de CC de cada conversor IGBT, são, cada uma conectada eletricamente em paralelo. Uma instalação de energia eólica neste parque eólico em cada caso tem um conversor IGBT do lado do gerador, cujos conversores IGBT do lado da rede, são integrados em um conversor IGBT de uma estação conversora do lado da rede. Os conversores IGBT das instalações de energia eólica neste parque eólico são conectados no lado de tensão de CC, por meio de um cabo de corrente contínua para o conversor IGBT na estação conversora do lado da rede. Este conceito de corrente contínua permite que as instalações de energia eólica em um parque eólico, em particular em um parque eólico offshore,sejam afastadas mais do que 140 km de distância de uma estação conversora do lado da rede.

[00011] A publicação, intitulada "Control method and snubberselection for a 5MW wind turbine single active bridge DC/DC converter", por Lena Max e Torbjorn Thiringer, impresso nos Anais da Conferência para a EPE 2007, em Aalborg, divulga uma versão posterior de um conceito de tensão de CC para um parque eólico. Nesta versão, cada instalação de energia eólica tem um gerador, um conversor do lado do gerador e um conversor de CC. Uma pluralidade de instalações de energia eólica está conectada por meio de um conversor de tensão de CC adicional para um conversor de tensão de CC que é conectado por meio de um cabo de corrente para um inversor do lado da rede, em um ponto de suprimento do parque eólico de uma rede de suprimento regional. Tanto um diodo retificador, quanto um conversor IGBT autocomutado é provido como o conversor do lado do gerador, para cada instalação de energia eólica.

[00012] A invenção baseia-se agora no objetivo de melhorar uma instalação de energia eólica e de um parque eólico constituído por essas instalações de energia eólica, de tal forma que seja possível economizar peças da instalação.

[00013] Esse objetivo é realizado pelos elementos característicos da presente invenção.

[00014] De acordo com a invenção, é provido um conversor com armazenamentos de energia distribuídos como o conversor do lado da rede para uma instalação de energia eólica. Cada ramo de válvula em um conversor como este tem pelo menos dois subsistemas de dois polos, que têm um armazenamento de energia e são eletricamente conectados em série. No sentido de tornar possível economizar o filtro de saída, pelo menos dez subsistemas de dois polos são conectados eletricamente em série para cada ramo da válvula. A tensão de saída do conversor igualmente se eleva como uma função do número de subsistemas de dois polos. Se necessário, isto torna possível evitar a necessidade de um transformador equalizador.

[00015] Uma vantagem adicional deste conversor com armazenamentos de energia distribuídos é que cada ramo de válvula neste conversor pode ter subsistemas de dois polos redundantes. A operação pode ser mantida sem qualquer restrição, se qualquer subsistema de dois polos, tornar-se deficiente, melhorando assim a disponibilidade da instalação de energia eólica.

[00016] Já que um conversor com armazenamentos de energia distribuídos é provido como o conversor do lado da carga para um conversor de circuito de tensão intermediária, o circuito de tensão intermediária desse conversor de circuito de tensão intermediária já não tem um armazenamento de energia. Em consequência, este circuito de tensão intermediária não necessita mais ser concebido para ter uma baixa indutância, tornando assim possível a utilização de um cabo de corrente contínua como a conexão no lado de tensão de CC do conversor do lado do gerador para o conversor do lado da rede em uma instalação de energia eólica. Além disso, um curto-circuito intermediário é altamente improvável, em comparação com um conversor de circuito de tensão intermediária com um armazenamento de energia no circuito de tensão intermediária, tornando assim possível garantir uma resposta segura, no caso de uma falha. Além disso, o conversor de válvulas no conversor do lado do gerador no conversor de circuito de tensão intermediária para a instalação de energia eólica deverá deixar de ser projetado para uma corrente de curto-circuito causada por uma baixa impedância do curto-circuito intermediário. Isto torna possível reduzir consideravelmente a exigência de i2t para estas válvulas de conversor.

[00017] Se um parque eólico é constituído por uma multiplicidade de instalações de energia eólica de acordo com a invenção, então os conversores do lado da rede, com armazenamentos de energia distribuídos em cada instalação de energia eólica são combinados em um conversor com armazenamentos de energia distribuídos em uma estação conversora do lado da rede, caso em que esta estação conversora do lado da rede é vantajosamente disposta diretamente adjacente a um ponto de suprimento do parque eólico. Portanto cada instalação de energia eólica no parque eólico de acordo com a invenção, agora tem somente um gerador com um conversor a jusante, caso em que, vantajosamente, este conversor do lado do gerador é disposto na área do pé de uma torre de cada instalação de energia eólica. Isto reduz consideravelmente o peso de cada braço da instalação de energia eólica no parque eólico de acordo com a invenção. Isto, além disso, simplifica o projeto de uma torre de cada instalação de energia eólica neste parque eólico.

[00018] Em uma versão vantajosa das instalações de energia eólica de acordo com a invenção, um conversor com armazenamentos de energia distribuídos também é provido como o conversor do lado do gerador. O uso de um conversor com armazenamentos de energia distribuídos no lado do gerador do conversor de circuito de tensão intermediária da instalação de energia eólica, no qual são usados uma multiplicidade de subsistemas de dois polos em cada ramo da válvula de conversor, torna possível a utilização de um gerador com exigências menos rigorosas sobre o isolamento do enrolamento como o gerador. Quanto mais fino o isolamento dos enrolamentos do gerador mais aumenta o seu resfriamento.

[00019] Ainda mais versões vantajosas da instalação de energia eólica podem ser encontradas nas concretizações, e ainda mais versões vantajosas do parque eólico podem ser encontradas também nas concretizações.

[00020] No sentido de explicar a invenção ainda mais, é feita referência ao desenho, que ilustra esquematicamente uma pluralidade de versões de uma instalação de energia eólica em um parque eólico, e no qual: a figura 1 mostra uma primeira versão de um conceito polifásico conhecido de uma instalação de energia eólica, a figura 2 mostra uma segunda versão do conceito polifásico conhecido como ilustrado na figura 1, a figura 3 mostra uma versão de um conceito conhecido de corrente contínua para um parque eólico, a figura 4 mostra uma primeira versão de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção, a figura 5 mostra um diagrama de circuito de um conversor com armazenamentos de energia distribuídos, as figuras 6, 7 mostram, cada uma, uma versão de um subsistema de dois polos do conversor ilustrado na figura 5, a figura 8 mostra uma segunda versão de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção em um parque eólico, e a figura 9 mostra uma terceira versão de uma instalação de energia eólica de acordo com a invenção neste parque eólico.

[00021] A figura 4 mostra em mais detalhes uma primeira versão de uma instalação de energia eólica 4 de acordo com a invenção em um parque eólico 2. Nesta instalação de energia eólica 4, de acordo com a invenção, apenas o gerador 16 e o conversor do lado do gerador 20 ainda estão dispostos no braço 12 desta instalação de energia eólica 4. O conversor do lado da rede 22 e o transformador 26 do lado de corrente alternada, e o qual também é referido como um transformador compatível, estão dispostos na torre associada 14 da instalação de energia eólica 4, em que o braço 12 é montado de tal forma que possa rodar. Neste caso, estas duas partes da instalação 22 e 26 estão dispostas na área do pé da torre 14. A instalação de energia eólica 4 é conectada por meio deste transformador 26 ao ponto de suprimento do parque eólico 8 de uma rede de suprimento regional 6. De acordo com a invenção, um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos é provido como o conversor do lado da rede 22. Um diagrama do circuito de um conversor 70, tal como esse é ilustrado com mais detalhe na figura 5. O uso de um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos, pelo menos, como o conversor do lado da rede 22 significa que o circuito de tensão intermediária do conversor de circuito intermediário de tensão formado dos conversores do lado do gerador e do lado da rede, 20 e 22 já não tem um armazenamento de energia sob a forma de capacitores, em especial capacitores eletrolíticos. Por esta razão, este circuito intermediário de tensão não necessita mais ser projetado para ter uma indutância baixa, como resultado do que um cabo de corrente contínua 72 é provido como a conexão entre os lados de corrente contínua destes dois conversores 20 e 22. No caso mais simples, o conversor do lado do gerador 20 é um diodo retificador. O conversor do lado do gerador é vantajosamente sob a forma de conversor de quatro quadrantes.

[00022] Se um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos é também usado como o conversor do lado do gerador 20, é possível usar um gerador 16, com requisitos menos rigorosos para o isolamento do enrolamento. Isso melhora a refrigeração dos enrolamentos deste gerador 16. Se este conversor do lado gerador 20, quando sob a forma de um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos, tem um grande número de armazenamentos de energia distribuídos, por exemplo, pelo menos dez armazenamentos de energia por ramo da válvula de um módulo de fase neste conversor 70, então o filtro do lado do gerador 18 não é mais necessário. Além disso, isto torna possível obter altas tensões do gerador, como resultado do que as linhas do cabo de corrente contínua 72 na torre 14 de cada instalação de energia eólica 4 podem ser projetadas para correntes menores. Este conversor do lado do gerador 70 com armazenamentos de energia distribuídos pode, da mesma forma, ter armazenamentos de energia redundantes adicionais, levando a uma maior disponibilidade da instalação de energia eólica 4.

[00023] A figura 5 mostra um diagrama de circuito de um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos. Este conversor 70 tem três módulos de fase 74, que estão ligados eletricamente em paralelo no lado de tensão de CC. Quando estes módulos de fase 74 são conectados eletricamente em paralelo, são providos um barramento de tensão de CC positiva e um de tensão de CC negativa. Existe uma tensão de corrente contínua entre esses dois barramentos de tensão de CC P0 e N0. As duas linhas do cabo de corrente contínua 72 são conectadas a esses barramentos de tensão de CC P0 e N0 deste conversor 70.

[00024] A figura 6 mostra uma primeira versão de um subsistema de dois polos 76. Este subsistema de dois polos 76 tem dois interruptores semicondutores 78 e 80, os quais podem ser desligados, dois diodos 82 e 84 e um capacitor unipolar de armazenamento de energia 86. Os dois interruptores semicondutores 78 e 80, que pode ser desligados são eletricamente conectados em série, com este circuito em série sendo conectado eletricamente em paralelo com o capacitor de armazenamento. Cada interruptor semicondutor 78 e 80, que pode ser desligado é ligado eletricamente em paralelo com um dos dois diodos 82 e 84, de modo que este diodo está ligado costa a costa, em paralelo com o correspondente interruptor semicondutor 78 e 80 que pode ser desligado. O capacitor unipolar de armazenamento de energia 84, o subsistema de dois polos 76 consiste em um capacitor ou de um banco de capacitores compreendendo uma pluralidade de tais capacitores, com uma capacitância resultante C0. O ponto de conexão entre o emissor do interruptor semicondutor 78 que pode ser desligado e o anodo do diodo 82 constitui um primeiro terminal de conexão X1 do subsistema 76. O ponto de conexão entre os dois interruptores semicondutores 78 e 80, que pode ser desligado e os dois diodos 82 e 84 formam um segundo terminal de conexão X2 do subsistema de dois polos 76.

[00025] Na versão do subsistema 76 como mostrado na figura 7, este ponto de conexão forma o primeiro terminal de conexão X1. O ponto de conexão entre o dreno do interruptor semicondutor 80, que pode ser desligado e os dois diodos 82 e 84 formam um segundo terminal de conexão X2 do subsistema de dois polos 76.

[00026] Na versão do subsistema 76 como mostrado na figura 7, este ponto de conexão forma o primeiro terminal de conexão X1. O ponto de conexão entre o dreno do interruptor de semicondutor 80 que pode ser desligado e o catodo do diodo 84 forma o segundo terminal de conexão X2 dos subsistema de dois polos 76.

[00027] Segundo a publicação, intitulada "ModularesStromrichterkonzept für Netzkupplungsanwendung bei hohen Spannungen" [Conceito de conversor modular para uso de acoplamento de rede em alta tensão] por Rainer Marquardt, Anton Lesnicar e Jurgen Hildinger, impressa nos Anais da Conferência ETG 2002, o subsistema de dois polos 76 pode assumir três estados de comutação. No estado de comutação I, o interruptor de semicondutor 78 que pode ser desligado está ligado, e o interruptor de semicondutor 80, que pode ser desligado está desligado. Neste estado de comutação I, a tensão de terminal UX21 do subsistema dois polos 76 é igual a zero. No estado de comutação II, o interruptor de semicondutor 78, que pode ser desligado está desligado, e o interruptor de semicondutor 80, que pode ser desligado está ligado. Neste estado de comutação II, a tensão terminal UX21 do subsistema de dois polos 76 é igual à tensão UC através do capacitor de armazenamento 86. Durante a operação normal sem falhas, apenas estes dois estados de comutação I e II são usados. No estado de comutação III, ambos interruptores semicondutores 78 e 80, que podem ser desligados estão desligados.

[00028] A figura 8 mostra em mais detalhe uma segunda versão de uma instalação de energia eólica 4 de acordo com a invenção em um parque eólico 2. Esta versão difere da primeira versão mostrada na figura 4, em que um conversor do lado da rede 88 com um transformador 26 no lado de tensão de CA é provido para todas as instalações de energia eólica 4 deste parque eólico 2, e está disposto na estação conversora do lado da rede 48 na subestação 50 de uma rede de suprimento regional 6. Isto significa que os conversores do lado da rede 22 para as instalações de energia eólica 4 no parque eólico 2 são combinados neste conversor do lado da rede 88 na estação conversora 48. Em consequência, as instalações de energia eólica 4 no parque eólico 2 já não são acopladas no Lado de tensão de CA para o ponto de suprimento do parque eólico 8, mas estão acopladas ao ponto de suprimento 90 do parque eólico no lado de tensão de CC. Cada um dos cabos de corrente contínua 70 de cada instalação de energia eólica 4 é, portanto, ligada por meio do ponto de suprimento do parque eólico 90 à estação conversora do lado da rede 48 por meio de um cabo adicional de corrente contínua 92. Este cabo de corrente contínua 92 pode ser de vários 100 km de comprimento. Isto significa que a instalação de um parque eólico 2 já não é dependente da localização de um ponto de suprimento da rede. O único fator crítico são as condições de vento. Além disso, um parque eólico offshore pode ser conectado por meio do cabo de corrente contínua 92 a uma rede regional de suprimento em terra.

[00029] A figura 9 mostra em mais detalhe uma terceira versão de uma instalação de energia eólica 4 de acordo com a invenção em um parque eólico 2. Essa terceira versão é diferente da segunda versão mostrada na figura 8 em que o conversor do lado do gerador-20 em cada instalação de energia eólica 4 deste parque eólico 2 foi movido do braço 12 para a área do pé da torre 14 associada. Em consequência, o braço 12 de cada instalação de energia eólica 4 no parque eólico 2 agora acomoda apenas o gerador 16 e, se necessário uma caixa de engrenagem, que pode ser igualmente dispensada se é usado um gerador síncrono de imã permanente como gerador 16. Isto reduz consideravelmente o peso do braço 12 de uma instalação de energia eólica 4. A redução no peso do braço 12 do mesmo modo simplifica a estrutura da sua torre 14, na qual o braço 12 é montado de forma que ele possa rodar. Isso reduz os custos de uma instalação de energia eólica 4, e, portanto, aqueles de um parque eólico 2, que é formado usando essas instalações de energia eólica 4.

[00030] O uso de um conversor 70, com armazenamentos de energia distribuídos em cada caso, como o conversor do lado da rede 22 para cada instalação de energia eólica 4, e também como o conversor do lado do gerador 20 para uma instalação de energia eólica 4 tal como esta ou como o conversor do lado da rede 88 para uma estação conversora do lado da rede 48 em um parque eólico 2 resulta em um conceito de corrente contínua, cujo projeto é mais flexível do que aquele dos conceitos conhecidos de corrente contínua, permitindo assim que este satisfaça mais facilmente às exigências dos operadores de um parque eólico 2. Além disso, os custos de um parque eólico 2 tal como este são consideravelmente reduzidos. Além disso, uma distância mais longa pode ser provida entre o parque eólico 2 e uma subestação 50 de uma rede de suprimento regional 6, como resultado do que a escolha de um local de instalação de um parque eólico 2 é dependente apenas de uma distribuição de vento estocástica.

Claims

1. Instalação de energia eólica (4), consistindo em um braço (12), que é disposto em uma torre (14), com um rotor (28), um gerador (16), um conversor (20) no lado do gerador, um conversor (22) no lado da rede e um transformador (26), sendo que estes dois conversores (20, 22) estão conectados eletricamente um ao outro no lado de tensão de CC, e sendo que o conversor do lado da rede (22) está conectado no lado de tensão de CA por meio do transformador (26) a um ponto de suprimento (8) de uma uma rede receptora de energia (6), caracterizada pelo fato de que cada módulo de fase (74) do conversor do lado da rede (22) apresenta um ramo da válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e um inferior que apresentam pelo menos dois subsistemas de dois polos (76) que são eletricamente conectados em série, e sendo que o conversor do lado do gerador (20) e o conversor do lado da rede (22) são ligados um ao outro no lado de tensão CC por meio de um cabo de corrente contínua (72).

2. Instalação de energia eólica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um diodo retificador é previsto como conversor do lado do gerador (20).

3. Instalação de energia eólica (4), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada módulo de fase (74) do conversor do lado do gerador (20) apresenta um inferior da válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e um inferior que apresentam pelo menos dois subsistemas de dois polos (76) que são eletricamente conectados em série.

4. Instalação de energia eólica (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que cada subsistema de dois polos (76) apresenta dois interruptores semicondutores (78, 80) os quais estão eletricamente conectados em série e que podem ser desligados, e um capacitor de armazenamento (86), sendo que este circuito em série é conectado eletricamente em paralelo com o capacitor de armazenamento (86), sendo que um ponto de conexão entre os dois interruptores semicondutores(78, 80) que pode ser desligados forma um terminal de conexão (X2, X1) dosubsistema de dois polos (76), e sendo que um polo do capacitor de armazenamento (86) forma um terminal adicional de conexão (X1, X2) deste subsistema de dois polos (76).

5. Instalação de energia eólica (4), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que um transistor bipolar de porta isolada (IGBT) é previsto como interruptor semicondutor (78, 80) que pode ser desligado.

6. Instalação de energia eólica (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o conversor do lado da rede (22) é disposto com o transformador no lado de tensão de CA (26) na torre (14) da instalação de energia eólica (4).

7. Instalação de energia eólica (4), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o conversor do lado do gerador (20) é disposto com o gerador (16) no lado de tensão de CA no braço (12) da instalação de energia eólica (4).

8. Parque eólico (2) com pelo menos duas instalações de energia eólica (4), que apresentam um rotor (28), um gerador (16), um conversor do lado do gerador (20) e com uma estação conversora do lado da rede (48) que apresenta um conversor autocomutado (88) com um transformador (26) conectado a jusante, no lado de tensão de CA, sendo que estas instalações de energia eólica (4) e a estação conversora do lado da rede (48) estão ligadas uma à outra no lado de tensão de CC, caracterizado pelo fato de que cada módulo de fase (76) do conversor autocomutado (88) da estação conversora do lado da rede (48) apresenta um ramo de válvula superior e um inferior (T1, T3, T5; T2, T4, T6), os quais apresentam pelo menos doissubsistemas de dois polos (76) que estão eletricamente conectados em série, e sendo que o conversor do lado do gerador (20) e o conversor autocomutado (88) da estação conversora do lado da rede (48) estão conectados um ao outro por meio de cabos de corrente contínua (72, 92).

9. Parque eólico (2), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um diodo retificador está respectivamente previsto como conversor do lado do gerador (22) de cada instalação de energia eólica (4).

10. Parque eólico (2), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada módulo de fase (76) de um conversor do lado do gerador (20) de cada instalação de energia eólica (4) apresenta um ramo de válvula superior e um inferior (T1, T3, T5; T2, T4, T6), os quais apresentam pelo menos dois subsistemas de dois polos (76) que são eletricamente conectados em série.

11. Parque eólico (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que cada subsistema de dois polos (76) apresenta dois interruptores semicondutores (78, 80) os quais são eletricamente conectados em série e que podem ser desligados, e um capacitor de armazenamento (86), sendo que este circuito em série é conectado eletricamente em paralelo com o capacitor de armazenamento (86), sendo que um ponto de conexão dos dois interruptores semicondutores (78, 80) que podem serdesligados forma um terminal de conexão (X2, X1) do subsistema de dois polos (76), e sendo que um polo do capacitor de armazenamento (86) forma um terminal de conexão adicional (X1, X2) destesubsistema de dois polos (76).

12. Parque eólico (2), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um transistor bipolar de porta isolada é previsto como interruptor semicondutor (78, 80) que pode serdesligado.

13. Parque eólico (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que um conversor do lado do gerador (20) de cada instalação de energia eólica (4), em conjunto com um gerador (16) no lado de tensão de CA correspondente, está disposto respectivamente em um braço (12) de uma instalação de energia eólica (4).

14. Parque eólico (2), de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que um conversor do lado do gerador (20) de cada instalação de energia eólica (4), está em cada caso, disposto na torre (14) de uma instalação de energia eólica (4), enquanto, em contraste, um gerador (16) de cada instalação de energia eólica (4) está, em cada caso, disposto em um braço (12) de uma instalação de energia eólica (4).