ES2335231T3 - Metodo y aparato para convertir electricidad de generacion eolica en electricidad de frecuencia constante para una red de abastecuimiento. - Google Patents
Metodo y aparato para convertir electricidad de generacion eolica en electricidad de frecuencia constante para una red de abastecuimiento. Download PDFInfo
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Abstract
Un método para convertir electricidad de generación eólica en electricidad de frecuencia constante para suministrarla a una red de abastecimiento, que comprende: usar un generador de turbina eólica que tiene un generador de inducción de doble alimentación, generar electricidad a partir del rotor del generador para suministrarla a la red de abastecimiento cuando se opera a una velocidad rotacional del generador por encima de la velocidad síncrona, suministrar electricidad al rotor del generador cuando se opera a una velocidad rotacional por debajo de la velocidad síncrona del generador y facilitar la generación de electricidad a partir del estator, convertir la electricidad procedente del rotor en electricidad de CC y convertir la electricidad de CC en electricidad de CA con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99, y ajustar la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento para que esté en fase con el voltaje de red de abastecimiento, que comprende los pasos de: detectar un voltaje de línea a tierra procedente de la red de abastecimiento, generar un valor normalizado de voltaje dividiendo los voltajes detectados de línea a tierra entre el voltaje de pico de la red de abastecimiento, multiplicar el valor normalizado de voltaje por una señal de corriente deseada para producir una señal de referencia que está en fase con el voltaje de abastecimiento, detectar la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento, restar la corriente detectada a la señal de referencia para generar una señal de error, y comparar la señal de error con una señal de forma triangular para generar una señal de control; en el que la electricidad de CA está con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99.
Description
Método y aparato para convertir electricidad de
generación eólica en electricidad de frecuencia constante para una
red de abastecimiento.
La presente invención se refiere en general a un
método y un aparato para convertir electricidad de generación
eólica en electricidad de frecuencia constante. Más particularmente
se refiere a un método y un aparato de este tipo, útiles para
proporcionar electricidad de frecuencia constante a una red de
abastecimiento.
No se admite que la técnica precedente divulgada
en esta sección constituya legalmente técnica anterior.
Diversas técnicas diferentes han sido empleadas
con relación al uso de generadores de turbina eólica para convertir
electricidad de generación eólica en electricidad de frecuencia
constante para suministrarla a una red de abastecimiento. Tales
técnicas incluyen el uso de puentes de rectificador/inversor, con un
enlace de corriente continua (cc), acoplados al rotor de un
generador de inducción de doble alimentación. Para algunas
aplicaciones puede ser deseable un ajuste o corrección variable del
facto de potencia. Por ejemplo, se puede hacer referencia a un
artículo de T. A. Lipo, titulado "Variable Speed Generator
Technology Options for Wind Turbine Generators", Departamento de
Ingenierías Eléctrica e Informática, Universidad de Wisconsin
(1984). Además, se puede hacer referencia a un artículo de T. S.
Jayadev, titulado "Novel Electric Generation Schemes for Wind
Power Plants", Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas,
Universidad de Wisconsin, Milwaukee, presentado en el Segundo
Taller sobre Sistemas de Conservación de la Energía Eólica,
Washington, D.C. (1975); y un libro de Werner Leonhard, titulado
"Control of Electrical Drivers",
Springer-Verlag Publishing Group. Se puede hacer
referencia adicional a las patentes de EE.UU. 4.695.736, 6.137.187,
5.798.631 y 2003/151259.
Se pondrán de manifiesto los rasgos de esta
invención y la manera de alcanzarlos, y la invención misma se
entenderá mejor mediante referencia a la siguiente descripción de
ciertas realizaciones de la invención tomadas en combinación con
los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques simbólico
de un sistema de conversión de electricidad de generación eólica,
que está construido en consonancia con una realización de la
presente invención.
Se divulgan un método y un aparato para
convertir electricidad de generación eólica en electricidad de
frecuencia constante para suministrarla a una red de
abastecimiento. El sistema y el método divulgados usan un generador
de turbina eólica que tiene un generador de inducción de doble
alimentación. Por encima de la velocidad síncrona del generador, la
electricidad procedente del rotor se convierte en electricidad de
corriente continua (cc) y la electricidad de CC se convierte de
vuelta en electricidad de corriente alterna (ca) con un factor de
potencia unitario fijo. Por debajo de la velocidad síncrona, la
electricidad fluye al rotor desde la red de abastecimiento también
con un factor de potencia unitario fijo. La corriente de la
electricidad de CA se ajusta para que esté en fase con el voltaje
de la red de abastecimiento, en donde la electricidad de CA se
mantiene sustancialmente a un factor de potencia unitario.
De acuerdo con la realización divulgada de la
invención, la electricidad también se genera desde el estator del
generador de inducción de doble alimentación.
De acuerdo con ciertas realizaciones de la
invención, el ajuste de la corriente de la electricidad de ca, para
que esté en fase con el voltaje de la red de abastecimiento, incluye
calcular una magnitud de corriente deseada y multiplicarla por un
valor detectado normalizado de voltaje del voltaje de la red de
abastecimiento para proporcionar un valor de corriente deseada para
la regulación de corriente de la electricidad de CA en fase con el
voltaje de la red de abastecimiento sin ningún decalaje sustancial
de fase. De acuerdo con una realización de la invención, el cálculo
puede incluir restar el valor del voltaje de CC al valor deseado del
voltaje de CC para proporcionar un valor de voltaje de error para
la regulación del voltaje de cc.
De acuerdo con una realización de la invención,
el cálculo también puede incluir usar un controlador de bucle
cerrado tal como un controlador proporcional e integral para regular
el valor de voltaje de CC para producir la magnitud de corriente
deseada.
En consonancia con las realizaciones divulgadas
de la invención, la determinación del valor normalizado de voltaje
se puede conseguir detectando el voltaje de línea a tierra de la red
de abastecimiento, y dividiendo el valor del voltaje detectado por
la magnitud de pico del voltaje detectado para proporcionar el valor
normalizado de voltaje. De acuerdo con otro aspecto de una
realización de la invención, la verdadera magnitud de corriente se
regula en respuesta al valor deseado de la corriente de ca.
Haciendo referencia a la figura 1, está mostrado
un sistema 10 de conversión de electricidad de generación eólica,
que está construido en consonancia con una realización de la
invención y que se usa para suministrar electricidad de frecuencia
constante a una red de abastecimiento. El sistema 10 incluye un
generador 12 de turbina eólica, que tiene un generador de inducción
de doble alimentación (DFIG) 14, que suministra electricidad de CA
por medio de su estator con un factor de potencia deseado por medio
de líneas o conductores trifásicos de potencia 16 a la red de
abastecimiento. El factor de potencia deseado de la electricidad de
CA desde el estator se consigue mediante el control de la corriente
de rotor.
Un conversor 18 de generador está conectado al
rotor del generador 14 para controlar corrientes del rotor del DFIG
14 para hacer que la electricidad procedente del estator esté
controlada hasta un factor de potencia deseado, y que el generador
proporcione un nivel deseado de par torsor. El factor de potencia
del estator se puede ajustar mediante el control 29, que también
puede convertir la electricidad de ca. La electricidad de rotor se
suministra a un bus 21 de CC por medio del conversor 18 en el que la
electricidad de CC se almacena en un condensador o banco de
condensadores tal como un condensador 23 conectado a través de
conductores 22 y 24 de bus de cc. Por encima de la velocidad
síncrona del generador, un conversor 25 de abastecimiento convierte
la electricidad de CC procedente del bus 21 de CC en electricidad de
CA de frecuencia constante y la suministra a la red de
abastecimiento por medio de un filtro 27 de línea. Por debajo de la
velocidad síncrona, el conversor 25 de abastecimiento rectifica
activamente electricidad de CA procedente de la red y la regula para
suministrar electricidad de CC al conversor 18 de generador, que a
su vez suministra corriente de CA al rotor del generador.
En consonancia con la realización divulgada de
la invención, como se describe aquí más adelante con mayor detalle,
la corriente de la electricidad de CA procedente del conversor 25 de
abastecimiento se ajusta para estar en fase con el voltaje de la
red de abastecimiento. De este modo, la electricidad de CA
procedente del conversor 25 de abastecimiento suministrada a la red
de abastecimiento se mantiene sustancialmente en todo momento con
factor de potencia unitario. De este modo, en consonancia con las
realizaciones divulgadas de la presente invención, se suministra
electricidad de CA a la red de abastecimiento por medio de tanto el
estator como el rotor del generador 14 de inducción de doble
alimentación a o por encima de velocidades síncronas del generador.
Por debajo de velocidades síncronas, se suministra corriente de CA
al rotor, y la potencia es generada por el estator y suministrada a
la red. El DFIG 14 bajo el control del conversor 18 de generador
ajusta la potencia reactiva de modo que la electricidad de CA
suministrada por el estator se suministra con un factor de potencia
selectivamente ajustable. La electricidad de CA proporcionada por el
rotor del generador 14 tiene un factor de potencia unitario fijo,
no ajustable como resultado de la regulación de corriente por medio
de el conversor 25 de abastecimiento en consonancia con la
realización divulgada de la presente invención.
De acuerdo con una realización de la invención,
tal como una que tiene un DFIG con seis polos y una velocidad
síncrona de 1200 rpm cuando la estación está conectada a una red de
60 Hz, aproximadamente dos tercios de la potencia puede ser
suministrada por el estator del generador 14 con un factor de
potencia ajustable a la red de abastecimiento, mientras que
aproximadamente un tercio de la potencia suministrada por el
generador 14 desde su rotor se proporciona eficiente y
económicamente a la red de abastecimiento con un factor de potencia
unitario fijo constante. El cociente de la división de la potencia
entre el rotor y el estator se puede determinar por la relación de
devanado. Tal técnica es fiable y efectiva, y es un enfoque
simplificado en comparación con una corrección del factor de
potencia tal como la rotación de las formas de onda de las
plantillas y otras técnicas de ese tipo empleadas en la técnica
anterior.
Considerando ahora el conversor 18 de generador
con mayor detalle, el conversor 18 de generador es un inversor
conmutado y proporciona flujo de corriente al rotor por debajo de la
velocidad síncrona hasta que el generador 14 alcanza una velocidad
síncrona. Por encima de la velocidad síncrona, el generador 14
genera electricidad trifásica de CA desde su rotor y la suministra
a través del conversor 18 de generador, que entonces sirve de
rectificador activo para suministrar electricidad de CC al bus 21 de
cc. Se emplea un circuito 29 de control para controlar la
electricidad a través del conversor 18 de generador hacia o desde el
rotor del DFIG 14 durante el funcionamiento del mismo. Un tacómetro
31 monitoriza la velocidad de árbol y la posición del rotor del
DFIG 14 para el circuito 29 de control.
Se realiza entonces un cálculo de la corriente
de rotor deseada mediante el circuito 29 de control utilizando
cálculos convencionales de generador y el ángulo mecánico detectado
por el tacómetro 31, junto con la demanda de par torsor y la
demanda de flujo en base a un factor de potencia deseado. El cálculo
resultante es la corriente de rotor deseada, suministrada al rotor
del DFIG 14 para hacer que genere la electricidad desde su estator
con el factor de potencia deseado. La demanda de par torsor es la
cantidad de de par torsor a una velocidad dada del viento (puede
ser la captura de energía de pico). Se puede usar un ordenador (no
mostrado) para determinar el par torsor deseado recuperando la
información desde una tabla de referencia almacenada en la memoria
del ordenador (no mostrada). La demanda de flujo se puede
determinar en base al factor de potencia deseado en cualquier
momento dado requerido por la red de abastecimiento.
Considerando ahora el conversor 25 de
abastecimiento con mayor detalle, el conversor 25 de abastecimiento
comprende un inversor conmutado generalmente indicado con el 33. El
conversor conmutado 33 comprende tres pares de transistores
bipolares de puerta aislada (IGBT), tal como el IGBT A+ 35 que tiene
un diodo 37 conectado en paralelo conectado al lado positivo del
bus 21 de cc, y un IGBT A- 39 y su diodo 42 conectado al lado
negativo del bus 21 de CC para regular la fase A de la potencia. De
este modo, se puede proporcionar regulación positiva o negativa en
cada una de las fases A, B y C bajo el control de un regulador 51 de
corriente.
Un conjunto de tres multiplicadores 44, 46 y 48,
junto con unos circuitos 55 y 57, ayudan a controlar las
respectivas fases A, B y C del conversor 25 de abastecimiento
proporcionando corrientes I REF a, I REF b y I REF c de referencia
por medio del regulador 51 de corriente al conversor 25 de
abastecimiento. Un regulador 53 de voltaje de CC proporciona una
señal Imag de magnitud de corriente a cada uno de los tres circuitos
44, 46 y 48 de multiplicador, en donde la señal Imag es indicativa
de la magnitud de corriente deseada que se ha de procesar por el
conversor 25 de abastecimiento para la red de abastecimiento. El
valor Imag se multiplica por valores normalizados
VAN-NORM, VBN-NORM y
VCN-NORM de voltaje calculados a partir del voltaje
detectado en la red de abastecimiento. A este respecto, un circuito
divisor 55 divide el voltaje VAN, VBN y VCN de línea a tierra,
detectado por medio de un circuito 57 de detección de voltaje de
línea a tierra, entre el voltaje de pico procedente de la red. A
este respecto, el circuito 57 de detección detecta voltajes VA, VB y
VC procedentes de la red de abastecimiento y suministra los
voltajes detectados VAN, VBN y VCN al circuito 55 de división. El
circuito 55 genera las señales normalizadas
VAN-NORM, VBN-NORM y
VCN-NORM que son a su vez multiplicadas por la
señal Imag de corriente deseada para producir las señales I REF a, I
REF b y I REF c de referencia. Estas señales de referencia se
suministran entonces al regulador 51 de corriente que controla los
tres pares de IGBT del conversor 25 de abastecimiento.
Multiplicando el valor deseado de la corriente
(Imag) por los valores detectados normalizados del voltaje
procedente de la red, la corriente se hace fluir hacia y desde la
red de abastecimiento siempre sustancialmente en fase con el
voltaje de la red para mantener un factor de potencia unitario
constante en consonancia con las realizaciones divulgadas de la
invención. Tal disposición es altamente eficiente y efectiva.
Considerando ahora el regulador 53 de voltaje de
CC con mayor detalle, el regulador 53 de voltaje de CC regula el
voltaje del bus 21 de CC ajustando la corriente que fluye hacia o
desde la red de abastecimiento de una manera que está en fase con
los voltajes de abastecimiento, y que por lo tanto funciona
sustancialmente con un factor de potencia unitario sustancialmente
en todo momento. La magnitud de la corriente deseada hacia o desde
la red de abastecimiento es Imag. El valor de Imag se calcula
mediante un controlador proporcional e integral 58 de bucle
cerrado. El valor deseado del voltaje del bus 21 de CC está definido
como V_{DC} y el valor detectado está definido como V_{BUS} con
unidades de voltios para cada uno. Un circuito 61 de suma hace que
la señal V_{DC} se reste a la señal V_{BUS} procedente del bus
21 de CC representativa del voltaje en el condensador 23, para
generar un término de error. Este término de error se regula
mediante el bucle de control del controlador proporcional e
integral (PI) de tal manera que el error se regula hacia cero, y el
verdadero valor del V_{DC} se lleva hasta el valor deseado
V_{BUS}. La salida del regulador 53 de voltaje de CC es la señal
Imag que es la magnitud de pico deseada de la corriente que fluye a
través del conversor 25 de abastecimiento.
El valor de Imag es multiplicado por los
circuitos 44, 46 y 48 de multiplicación por las señales que
representan los voltajes normalizados de línea a tierra para cada
una de las tres fases del voltaje de red de abastecimiento. Como
resultado, se proporciona el nivel de corriente deseado, y se usa
para la regulación de corriente para cada fase. A este respecto,
las señales I REF a, I REF b y I REF c, para las respectivas fases
A, B y C del conversor 25 de abastecimiento, están en fase con el
voltaje de abastecimiento sin ningún decalaje de fase
sustancialmente.
Considerando ahora el regulador 51 de corriente
con mayor detalle, el regulador 51 de corriente recibe las
corrientes deseadas de matriz de abastecimiento I REF a, I REF b y I
REF c. El regulador 51 de corriente también recibe entradas
detectadas procedentes de la salida del conversor 25 de
abastecimiento. Las corrientes detectadas están designadas como Ia,
Ib y Ic, las cuales se pueden medir mediante transductores de
corriente. Para cada fase, el valor de corriente detectada se puede
restar del valor de corriente deseada mediante un circuito de suma
tal como el circuito 62 de suma para la fase A. Entonces se generan
términos de error. Por ejemplo, en la fase A, Ia se resta de IREF a
para generar una señal de error. Los términos de error tales como el
término de error generado por el circuito 62 se comparan mediante
tres comparadores, tales como el comparador 63 de la fase A, con
una señal de forma triangular tal como una señal
LINE-TRI-A para la fase A. De este
modo, se generan señales de control A+, A-, B+, B-, C+ y C- para
encender o apagar los IGBT del conversor de abastecimiento tales
como los IGBT 35 y 39 para la fase A. si el error está por encima de
la onda triangular, el IGBT apropiado, tal como el IGBT 39, se
enciende para hacer que la corriente de matriz de abastecimiento
baje, que, en este caso, es la señal A- para el IGBT 39 de la fase
A. El proceso inverso se usa cuando el error está por debajo de la
onda triangular para controlar el IGBT apropiado, tal como el IGBT
35 para la fase A. Se enciende un IGBT o bien positivo o bien
negativo, pero no ambos al mismo tiempo para cualquiera de las tres
fases. Por ejemplo, si el A+ se enciende, entonces el A- se apaga,
y si el A- se enciende, entonces el A+ se apaga. A este respecto,
el regulador 51 de corriente incluye un inversor para cada fase tal
como un inversor 64 que se usa para invertir la señal A+ procedente
del comparador tal como el comparador 63 para la fase A para
proporcionar la señal de control A-. También hay un pequeño retraso
entre las conmutaciones para evitar un cortocircuito a través del
bus 21 de cc. En esta implantación, se usa una onda triangular de 2
kHz, y los cálculos de regulación de corriente se hacen mediante
equipo físico analógico (no mostrado). Se puede fijar un retraso
entre cambios de estado de los dispositivos en un valor tal como 5
microsegundos, para ciertas aplicaciones. La regulación de
corriente se puede efectuar mediante una cierta diversidad de
técnicas que incluyen, pero no limitadas a, el uso de lógica
digital (no mostrada). Esto también puede incluir la filtración de
las señales verdadera y de referencia.
Aunque se han divulgado realizaciones
particulares de la presente invención, se ha de entender que
diversas modificaciones diferentes se pasan y se contemplan dentro
del verdadero espíritu y alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Por ejemplo, aunque se han descrito circuitos discretos para ciertas
funciones, será evidente para los expertos en la técnica que tales
funciones se pueden implantar total o parcialmente mediante equipo
lógico informático. No hay intención, por lo tanto, de limitarse a
la divulgación o resumen exacto aquí presentados.
Claims (14)
-
\global\parskip0.930000\baselineskip
1. Un método para convertir electricidad de generación eólica en electricidad de frecuencia constante para suministrarla a una red de abastecimiento, que comprende:usar un generador de turbina eólica que tiene un generador de inducción de doble alimentación,generar electricidad a partir del rotor del generador para suministrarla a la red de abastecimiento cuando se opera a una velocidad rotacional del generador por encima de la velocidad síncrona,suministrar electricidad al rotor del generador cuando se opera a una velocidad rotacional por debajo de la velocidad síncrona del generador y facilitar la generación de electricidad a partir del estator,convertir la electricidad procedente del rotor en electricidad de CC y convertir la electricidad de CC en electricidad de CA con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99, yajustar la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento para que esté en fase con el voltaje de red de abastecimiento, que comprende los pasos de:detectar un voltaje de línea a tierra procedente de la red de abastecimiento,generar un valor normalizado de voltaje dividiendo los voltajes detectados de línea a tierra entre el voltaje de pico de la red de abastecimiento,multiplicar el valor normalizado de voltaje por una señal de corriente deseada para producir una señal de referencia que está en fase con el voltaje de abastecimiento,detectar la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento,restar la corriente detectada a la señal de referencia para generar una señal de error, ycomparar la señal de error con una señal de forma triangular para generar una señal de control;en el que la electricidad de CA está con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99. - 2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye adicionalmente generar electricidad a partir del estator del generador.
- 3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ajuste incluye calcular una magnitud de corriente deseada y multiplicarla por un valor normalizado de voltaje del voltaje de red de abastecimiento para proporcionar un valor de corriente deseada para la regulación de corriente de la electricidad de CA en fase con el voltaje de red de abastecimiento sin ningún decalaje sustancial de fase.
- 4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el cálculo incluye restar el valor del voltaje de CC para proporcionar un valor de voltaje de error.
- 5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el cálculo incluye usar un controlador proporcional e integral de bucle cerrado para regular el valor de voltaje de error para producir la magnitud de corriente deseada.
- 6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, que incluye adicionalmente determinar el valor normalizado de voltaje detectando el voltaje de línea a tierra de la red de abastecimiento, y dividir el valor del voltaje detectado entre la magnitud de pico del voltaje detectado para proporcionar el valor normalizado de voltaje.
- 7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, que incluye adicionalmente regular la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento en respuesta a la corriente detectada de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento.
- 8. Un sistema para convertir electricidad de generación eólica en electricidad de frecuencia constante para suministrarla a una red de abastecimiento, que comprende:un generador de turbina eólica que tiene un generador de inducción de doble alimentación, teniendo dicho generador un rotor para generar electricidad a partir del rotor del generador para suministrarla a la red de abastecimiento cuando se opera a una velocidad rotacional del generador por encima de la velocidad síncrona,un conversor de generador para convertir la electricidad procedente del rotor en electricidad de CC por encima de la velocidad síncrona del generador, suministrando el conversor de generador electricidad al rotor del generador cuando se opera a una velocidad rotacional por debajo de la velocidad síncrona del generador y para facilitar la generación de electricidad a partir del estator,
\global\parskip1.000000\baselineskip
un conversor de abastecimiento para convertir la electricidad de CC en electricidad de CA con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99,al menos un circuito para ajustar la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento para que se mantenga en fase con el voltaje de red de abastecimiento;en el que el al menos un circuito detecta un voltaje de línea a tierra procedente de la red de abastecimiento, genera un valor normalizado de voltaje dividiendo los voltajes detectados de línea a tierra entre el voltaje de pico de la red de abastecimiento, multiplica el valor normalizado de voltaje por una señal de corriente deseada para producir una señal de referencia que está en fase con el voltaje de abastecimiento, detecta la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento, resta la corriente detectada a la señal de referencia para generar una señal de error, y compara la señal de error con una señal de forma triangular para generar una señal de control; yen el que la electricidad de CA está con un factor de potencia unitario fijo de al menos 0,99. - 9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el generador incluye un estator para generar electricidad.
- 10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el al menos un circuito para el ajuste incluye calcular una magnitud de corriente deseada y multiplicarla por un valor normalizado de voltaje del voltaje de red de abastecimiento para proporcionar un valor de corriente deseada para la regulación de corriente de la electricidad de CA en fase con el voltaje de red de abastecimiento sin ningún decalaje sustancial de fase.
- 11. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el cálculo incluye restar el valor del voltaje de CC a un valor deseado del voltaje de CC para proporcionar un valor de voltaje de error.
- 12. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el cálculo incluye usar un controlador proporcional e integral de bucle cerrado para regular el valor de voltaje de error para producir la magnitud de corriente deseada.
- 13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12, que incluye adicionalmente al menos un circuito para determinar el valor normalizado de voltaje detectando el voltaje de línea a tierra de la red de abastecimiento, y dividir el valor del voltaje detectado entre la magnitud de pico del voltaje detectado para proporcionar el valor normalizado de voltaje.
- 14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 13, que incluye adicionalmente un regulador de corriente para regular la corriente de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento en respuesta a la corriente detectada de la electricidad de CA hacia o procedente de la red de abastecimiento.
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| EP2075905A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-01 | Vestas Wind Systems A/S | Method and system for maintaining magnetisation of a wind turbine generator during power grid faults |
| WO2009108625A1 (en) * | 2008-02-29 | 2009-09-03 | Efficient Drive Trains, Inc | Improved wind turbine systems using continuously variable transmissions and controls |
| DE102008028809B3 (de) * | 2008-06-19 | 2010-04-01 | Repower Systems Ag | Ansteuerschaltung und -verfahren für Wechselrichter von Windenergieanlagen |
| DE102008042352A1 (de) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Robert Bosch Gmbh | Ansteuerung eines Synchrongleichrichters |
| US7804184B2 (en) * | 2009-01-23 | 2010-09-28 | General Electric Company | System and method for control of a grid connected power generating system |
| US8159178B2 (en) * | 2009-08-21 | 2012-04-17 | Xantrex Technology Inc. | AC connected modules with line frequency or voltage variation pattern for energy control |
| CA2814172C (en) * | 2010-10-12 | 2017-11-21 | American Superconductor Corporation | Centralized power conditioning |
| US9671442B2 (en) * | 2012-11-30 | 2017-06-06 | General Electric Company | System and method for detecting a grid event |
| US8853876B1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-10-07 | General Electric Company | Switching-based control for a power converter |
| JP6301240B2 (ja) * | 2014-02-07 | 2018-03-28 | 本田技研工業株式会社 | 車両用バッテリ充電装置 |
| US9447772B2 (en) * | 2014-12-18 | 2016-09-20 | General Electric Company | Systems and methods for increasing wind turbine power output |
| US9970417B2 (en) * | 2016-04-14 | 2018-05-15 | General Electric Company | Wind converter control for weak grid |
| GB2560195B (en) * | 2017-03-03 | 2020-01-08 | Ge Energy Power Conversion Technology Ltd | Electric circuits and power systems incorporating the same |
| US10868482B1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-12-15 | General Electric Company | Dual-frequency filter for distinguishing between different types of grid events |
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|---|---|---|---|---|
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| US4994684A (en) * | 1989-01-30 | 1991-02-19 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Doubly fed generator variable speed generation control system |
| US5028804A (en) * | 1989-06-30 | 1991-07-02 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Brushless doubly-fed generator control system |
| US5083039B1 (en) * | 1991-02-01 | 1999-11-16 | Zond Energy Systems Inc | Variable speed wind turbine |
| US5798631A (en) * | 1995-10-02 | 1998-08-25 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Performance optimization controller and control method for doubly-fed machines |
| US6137187A (en) * | 1997-08-08 | 2000-10-24 | Zond Energy Systems, Inc. | Variable speed wind turbine generator |
| US6600240B2 (en) * | 1997-08-08 | 2003-07-29 | General Electric Company | Variable speed wind turbine generator |
| EP1284045A1 (en) * | 2000-05-23 | 2003-02-19 | Vestas Wind System A/S | Variable speed wind turbine having a matrix converter |
| US6448735B1 (en) * | 2001-04-26 | 2002-09-10 | Abb Automation Inc. | Controller for a wound rotor slip ring induction machine |
| US7015595B2 (en) * | 2002-02-11 | 2006-03-21 | Vestas Wind Systems A/S | Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control |
| ES2392683T3 (es) * | 2002-11-01 | 2012-12-12 | Vestas Wind Systems A/S | Disposición de circuito para su uso en un sistema de turbina eólica de velocidad variable que comprende un generador de inducción de doble alimentación y un convertidor reversible |
| US6954004B2 (en) * | 2003-01-23 | 2005-10-11 | Spellman High Voltage Electronics Corporation | Doubly fed induction machine |
| US6984897B2 (en) * | 2003-01-23 | 2006-01-10 | Spellman High Voltage Electronics Corporation | Electro-mechanical energy conversion system having a permanent magnet machine with stator, resonant transfer link and energy converter controls |
| US6888262B2 (en) * | 2003-02-03 | 2005-05-03 | General Electric Company | Method and apparatus for wind turbine rotor load control |
| US6855028B2 (en) * | 2003-03-29 | 2005-02-15 | Robert P Siegel | Remotely controlled steerable ball |
| EP1625457A4 (en) * | 2003-05-02 | 2015-04-22 | Xantrex Technology Inc | DUAL POWER INDUCTION GENERATING CONTROL SYSTEM |
| EP1499009B1 (en) * | 2003-07-15 | 2007-10-31 | Gamesa Innovation & Technology, S.L. Unipersonal | Control and protection of a doubly-fed induction generator system |
| US6924565B2 (en) * | 2003-08-18 | 2005-08-02 | General Electric Company | Continuous reactive power support for wind turbine generators |
| JP4269941B2 (ja) * | 2004-01-08 | 2009-05-27 | 株式会社日立製作所 | 風力発電装置およびその制御方法 |
| GB2411252A (en) * | 2004-02-17 | 2005-08-24 | Areva T & D Uk Ltd | Controlling a generator with varying speed |
| US7038330B2 (en) * | 2004-04-23 | 2006-05-02 | Rwe Piller Gmbh | Protection for wind power station |
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| WO2006030183A1 (en) * | 2004-09-14 | 2006-03-23 | The University Of Manchester | Control of a doubly-fed induction generator |
| GB2420456A (en) * | 2004-11-23 | 2006-05-24 | Areva T & D Uk Ltd | Generator control having grid imbalance detector |
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| HK1119844B (en) | Method and apparatus for converting wind generated electricity to constant frequency electricity for a utility grid |