ES2910133T3 - Sistema de generación de potencia eólica y procedimiento de control del mismo - Google Patents

Sistema de generación de potencia eólica y procedimiento de control del mismo Download PDF

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Abstract

Un sistema de generación de potencia eólica, que comprende: una turbina eólica (1) configurada para generar energía mecánica; un generador (2) configurado para convertir la energía mecánica en energía eléctrica; un convertidor (3) conectado entre el generador (2) y una red (6), en el que un rotor (21) del generador está conectado al convertidor (3), una salida de un estator (22) del generador y una salida del convertidor (3) están ambas conectadas a la red (6); un controlador (4) configurado para controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor (Qrotor) y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea (Qlínea), para satisfacer una demanda de potencia reactiva de la red (6), cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado, en el que el controlador (4) comprende un módulo de gestión (44) configurado para obtener una corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) de acuerdo con un valor de voltaje soportado máximo del voltaje del lado de rotor, un valor de muestreo de voltaje del lado de rotor (R_Vfbk) y una corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*), cuando la velocidad del rotor es menor que el valor predeterminado, en el que el controlador (4) está configurado para gestionar la potencia reactiva del lado de rotor (Qrotor) y la potencia reactiva del lado de red (Qlínea) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de generación de potencia eólica y procedimiento de control del mismo
[0001] Con la creciente escasez de recursos energéticos globales y el incremento de la contaminación ambiental, se han desarrollado rápidamente recursos energéticos limpios y renovables, especialmente fuentes de energía eólica. Las turbinas eólicas han ganado atención a este respecto.
[0002] Es conocido que el funcionamiento de una turbina eólica depende de la velocidad del viento. Por ejemplo, las turbinas eólicas tienen valores umbrales de velocidad del viento predeterminados para determinar las condiciones operativas de un sistema de generación eólico. Un valor umbral de este tipo es una velocidad del viento de conexión (“cut-in wind speed”) que se define como la velocidad del viento cuando el sistema de generación eólico comienza a generar potencia.
[0003] El documento EP 3 187 727 A2 describe un sistema de generación eólico que incluye una turbina eólica para generar potencia mecánica, un generador de inducción doblemente alimentado para convertir la potencia mecánica en potencia eléctrica, un convertidor para convertir la potencia eléctrica en una potencia eléctrica deseada para suministrar a una red eléctrica, y un transformador a través del que se acopla un estator del generador a la red eléctrica. Cuando una realimentación de velocidad de rotación medida del rotor del generador es menor que una velocidad de rotación de conexión original del rotor, se reduce una velocidad de rotación de conexión del rotor determinando un margen de voltaje de enlace de CC del convertidor, determinando un punto de ajuste de voltaje del enlace de CC del convertidor en base al margen de voltaje del enlace de CC determinado; y controlando el convertidor en base al punto de ajuste de voltaje del enlace de CC determinado; y/o incrementando una proporción de vueltas (“turn ratio”) del transformador para reducir un voltaje de red de la red eléctrica.
[0004] Además, el documento US 2008/093855 A1 describe una turbina eólica que incluye un rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje y un eje de rotor acoplado a dicho buje para rotar con él. La turbina eólica también incluye un generador eléctrico acoplado al eje de rotor y un convertidor de frecuencia del lado de generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para convertir la CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado de generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado para al menos uno de suministrar potencia reactiva a la carga eléctrica y absorber potencia reactiva de la carga eléctrica.
[0005] La turbina eólica también incluye un convertidor de frecuencia del lado de red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado de generador para convertir la CC recibida del convertidor de frecuencia del lado de generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de frecuencia del lado de red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para al menos uno de suministrar potencia reactiva a la carga eléctrica o absorber potencia reactiva de la carga eléctrica.
[0006] Otro valor umbral es una velocidad del viento de desconexión (“cut-out wind speed”) que se define como la mayor velocidad del viento cuando la turbina eólica se puede operar mientras suministra potencia. Normalmente, la generación de potencia se detendrá a velocidades del viento mayores que la velocidad del viento de desconexión.
[0007] Según la norma de CEI (Comisión Electrotécnica Internacional), la zona de viento se divide en cuatro clases: clase I (en la que la velocidad del viento promedio está en el intervalo de 8,5 m/s a 10 m/s), clase II (en la que la velocidad del viento promedio está en el intervalo de 7,5 m/s a 8,5 m/s), clase III (en la que la velocidad del viento promedio está en el intervalo de 6,0 m/s a 7,5 m/s) y clase IV (en la que la velocidad del viento promedio es menor que 6,0 m/s). En el pasado, la mayoría de los desarrollos técnicos han sido en vientos medios y altos.
[0008] La invención se expone por las reivindicaciones adjuntas.
[0009] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente divulgación se comprenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en los que:
la fig. 1 es un diagrama esquemático de un sistema de generación eólico de ejemplo de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación;
la fig. 2 es un diagrama esquemático de un controlador de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación;
la fig. 3 es un diagrama esquemático de un regulador de potencia reactiva y un regulador de voltaje de un controlador de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación;
la fig. 4 es un diagrama esquemático de un módulo de gestión de un controlador de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación;
la fig. 5 es un diagrama de flujo de un procedimiento de ejemplo para controlar un sistema de generación eólico de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación.
[0010] Los modos de realización de la presente divulgación se describirán en el presente documento a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. En la siguiente descripción, funciones o construcciones bien conocidas no se describen en detalle para evitar confundir la divulgación con detalles innecesarios.
[0011] A menos que se defina de otro modo, los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende comúnmente por un experto en la técnica a la que pertenece la divulgación. Los términos "un" y "una" no indican una limitación de cantidad, sino más bien indican la presencia de al menos uno de los artículos referenciados. El término "o" pretende ser inclusivo y quiere decir cualquiera o todos los elementos enumerados. El uso de los términos "que incluye", "que comprende" o "que tiene" y de variaciones de los mismos en el presente documento pretende englobar los elementos enumerados después de esto y equivalentes de los mismos, así como elementos adicionales. Los términos "conectado" y "acoplado" no están restringidos a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos, y pueden incluir conexiones o acoplamientos eléctricos, ya sean directos o indirectos.
[0012] Los modos de realización de la invención se pueden describir en el presente documento en términos de componentes funcionales y diversas etapas de procesamiento. Se debe apreciar que dichos componentes funcionales se pueden realizar por cualquier número de componentes de soporte hardware, software y/o firmware configurados para realizar las funciones específicas. Por ejemplo, un modo de realización de la invención puede emplear diversos componentes de circuitos integrados, por ejemplo, elementos de memoria, elementos de procesamiento de señales digitales, elementos lógicos, tablas de consulta o similares, que pueden llevar a cabo una variedad de funciones de "controlador" bajo el control de uno o más microprocesadores u otros dispositivos de control. Además, el sistema descrito en el presente documento ilustra simplemente un modo de realización de ejemplo.
[0013] La FIG. 1 ilustra un diagrama esquemático de un sistema de generación eólico de ejemplo de acuerdo con un modo de realización de la presente divulgación. Como se muestra en la FIG. 1, el sistema de generación eólico de ejemplo 100 puede comprender una turbina eólica 1, un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) 2, un convertidor 3 y un controlador 4. La turbina eólica 1 recibe energía eólica y genera potencia mecánica. En algunos modos de realización, el sistema de generación eólico 100 puede incluir además una multiplicadora 5 entre la turbina eólica 1 y el DFIG 2. La multiplicadora 5 puede transmitir la potencia mecánica en una fuerza mecánica más adecuada para impulsar un eje de rotor 20.
[0014] El DFIG 2 puede convertir la potencia mecánica en potencia eléctrica e incluye un rotor 21 y un estator 22. El rotor 21 del DFIG 2 se puede acoplar al eje de rotor 20 y se puede rotar por la fuerza mecánica por medio del eje de rotor 20. El estator 22 del DFIG 2 se puede acoplar magnéticamente al rotor 21 y se puede acoplar a una red eléctrica 6 a través de un transformador 7.
[0015] El convertidor 3 está configurado para convertir la potencia eléctrica en una potencia eléctrica deseada para suministrar a la red eléctrica 6, y puede incluir un convertidor del lado de rotor 31, un convertidor del lado de línea 32 y un enlace de CC (corriente continua) 33 para conectar el convertidor del lado de rotor 31 y el convertidor del lado de línea 32. El convertidor del lado de rotor 31 puede incluir un convertidor de CA-CC y está configurado para convertir un voltaje de CA (corriente alterna) del rotor 21 del DFIG 2 en un voltaje de enlace de CC en el enlace de CC 33. El enlace de CC 33 puede incluir uno o más condensadores acoplados en serie o bien en paralelo para mantener el voltaje del enlace de CC en un determinado nivel y por tanto, se puede administrar la potencia eléctrica del enlace de CC 33 a la red eléctrica 6. El convertidor del lado de línea 32 puede incluir un inversor de CC-CA y está configurado para convertir el voltaje del enlace de CC en el enlace de CC 33 en un voltaje de CA con frecuencia, fase y magnitud adecuadas para alimentar a la red eléctrica 6.
[0016] El transformador 7 está configurado para proporcionar transformación de voltaje o corriente de la potencia del convertidor 3 y la potencia del estator 22 del DFIG 2 y proporcionar aislamiento entre el convertidor 3 y la red eléctrica 6 y entre el DFIG 2 y la red eléctrica. 6. El transformador 7 está configurado para aumentar la magnitud de los voltajes de CA que salen del convertidor del lado de línea 31 y el estator 22 del DFIG 2 para que coincida con la red eléctrica 6. El transformador 7 puede incluir un devanado primario 71 conectado a la red eléctrica 6 y un devanado secundario 72 conectado con el estator 22 y el convertidor del lado de línea 32. En un modo de realización opcional, el transformador 7 puede ser un transformador de cambio de tomas bajo carga (“on -load tap-changing transformer”). Se puede cambiar una proporción de vueltas del transformador de cambio de tomas bajo carga 7, que se define como una proporción de vueltas del devanado primario 71 con respecto al devanado secundario 72.
[0017] Velocidad de conexión quiere decir la menor velocidad del viento para permitir que el sistema de generación de potencia eólica comience a generar potencia, lo que quiere decir que la velocidad del viento debe ser mayor que la velocidad de conexión. Cuando el sistema de generación de potencia eólica está operando dentro del área de velocidad del viento baja, es posible que el sistema de generación de potencia eólica no pueda funcionar durante mucho tiempo. Cuando la velocidad del viento es menor que la velocidad de conexión, el sistema de generación de potencia eólica se apagará. El proceso de inicio repetido del sistema de generación de potencia eólica llevará mucho tiempo.
[0018] Para capturar la potencia eólica en áreas de velocidad del viento baja, se deben considerar dos factores clave. El primero es reducir la velocidad de conexión y el segundo es optimizar la velocidad específica (“tip speed ratio”) para una velocidad del viento baja, tal como 3~5 m/s. Ambos factores requieren que el sistema eléctrico (DFIG convertidor) funcione en un área de proporción de deslizamiento (“slip ratio”) mayor.
Vro to r- S *N *V e s ta to r
[0019] En la fórmula anterior, Vrotor indica el voltaje del lado de rotor, S indica la proporción de deslizamiento, N indica la proporción de transformación de rotor y estator, lo que normalmente no cambia. De acuerdo con la fórmula, bajo el sistema de control de corriente, una alta proporción de deslizamiento dará como resultado el aumento del voltaje del lado de rotor, que superará el límite, de modo que el sistema de generación de potencia eólica no puede funcionar normalmente.
[0020] Se hace referencia a la fig. 1, de la técnica de la presente solicitud, para una velocidad del viento baja, tal como que la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, por ejemplo, 1000 rpm, y la potencia reactiva del lado de red es un valor predeterminado Q*, el controlador 4 controla el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor, y controla para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea, para satisfacer el valor objetivo de potencia reactiva del lado de red Q*. La potencia reactiva del lado de rotor se reduce, el Vrotor se reduce para evitar que el Vrotor supere el límite de voltaje. Mientras tanto, para una velocidad de rotación baja del rotor, la velocidad específica puede estar cerca del valor óptimo, y para una velocidad de rotación alta del rotor, la velocidad específica se debe aumentar debido a la relación de la velocidad de rotación del rotor y el voltaje en lado de rotor. Para una velocidad de rotación baja del rotor, la potencia activa es baja y la demanda de potencia reactiva adicional en el lado de línea es baja, de modo que la pérdida adicional del convertidor en el lado de línea es menor.
[0021] Para velocidad del viento alta, tal como que la velocidad de rotación del rotor es mayor que o igual al valor predeterminado, por ejemplo, 1000 rpm, y el controlador del sistema de generación de potencia eólica puede funcionar normalmente bajo el modo de control existente. A menos que la demanda de potencia reactiva supere la capacidad del convertidor en el lado de rotor, no se requiere potencia reactiva en el lado de línea. En este caso, la potencia reactiva y la potencia activa se pueden introducir en la red normalmente.
[0022] El sistema de generación de potencia eólica 100 de acuerdo con el modo de realización de la solicitud puede reducir Vrotor dentro del límite, de modo que la velocidad de rotación de conexión ^ conexión del rotor 21 de DFIG 2 se puede reducir para capturar más potencia eólica a velocidad del viento baja. Esto no solo pondrá en marcha la turbina eólica 1 antes, sino que también puede disminuir una zona muerta entre el apagado y el reinicio de la turbina eólica 1 debido a la alta turbulencia para la velocidad del viento baja. Por lo tanto, se puede reducir la pérdida de la producción eléctrica anual (AEP). El beneficio de esta solicitud es más significativo cuando la velocidad del viento promedio es inferior a 7 m/s. Cuando la velocidad del viento promedio está entre 5,5 m/s y 6,5 m/s, la AEP se puede incrementar un 0,28-0,46 %.
[0023] Como se muestra en la fig. 2, el controlador 4 incluye un regulador de potencia reactiva 42, un regulador de voltaje 43, un módulo de gestión 44 y un sumador de corriente reactiva 41. En el que el regulador de potencia reactiva 42 obtiene el voltaje objetivo del lado de red V* de acuerdo con el valor objetivo de potencia reactiva del lado de red Q* y el valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red Qfbk. El regulador de voltaje 43 obtiene la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0* de acuerdo con el valor de realimentación de voltaje del lado de red Vfbk y el voltaje objetivo del lado de red V*.
[0024] Cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, tal como 1000 rpm, el módulo de gestión 44 del controlador 4 obtiene la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* de acuerdo con el valor de voltaje soportado máximo del lado de rotor Vrotor-máx, el voltaje del rotor R-Vfbk y la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*.
Iy0*— ly* lylínea*
[0025] El valor predeterminado de corriente reactiva del lado de red Iy0* es la suma de la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* y la corriente reactiva objetivo del lado de red Iylínea*. Introduciendo el valor predeterminado de corriente reactiva del lado de red Iy0* y la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* en el sumador de corriente reactiva 41, se puede obtener la corriente reactiva objetivo del lado de línea Iylínea*, y a continuación se puede obtener la señal de control de respuesta para controlar la corriente reactiva del lado de línea para lograr Iylínea*, para que el voltaje del lado de rotor sea menor que el valor de voltaje soportado máximo Vrotor-máx, y para permitir que el sistema de generación eólico funcione correctamente.
[0026] Cuando la velocidad de rotación del rotor no es menor que el valor predeterminado, tal como 1000 rpm, el controlador 4 establece directamente Iy0*= Iy*, es decir Iylínea*=0. No hay potencia reactiva en el lado de línea.
[0027] Como se muestra en la fig. 3, en un ejemplo, el regulador de potencia reactiva 42 incluye un sumador de potencia reactiva 421 y un integrador proporcional 422. El valor objetivo de potencia reactiva del lado de red Q* y el valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red Qfbk se operan por el sumador de potencia reactiva 421, y a continuación la señal operada se opera por el integrador proporcional 422 para obtener el voltaje objetivo del lado de red V*. El regulador de voltaje 43 incluye un sumador de voltaje 431 y un integrador proporcional 432. El voltaje objetivo del lado de red V* y el valor de realimentación de voltaje del lado de red Vfbk se operan por el sumador de voltaje 431. La señal operada se introduce en el integrador proporcional 432 para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*. En otros ejemplos, el regulador de potencia reactiva 42 y el regulador de voltaje 43 se pueden reemplazar por otras estructuras que pueden lograr los mismos objetivos.
[0028] Se hace referencia a la fig. 4, determinar en primer lugar si la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado. Cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, tal como 1000 rpm, se introduce una señal en el módulo de gestión 44 y el módulo de gestión funciona normalmente; cuando la velocidad de rotación del rotor no es menor que el valor predeterminado, tal como 1000 rpm, el módulo de gestión 44 no se usará, y entonces Iy0*= Iy*.
[0029] En un ejemplo detallado, el módulo de gestión 44 incluye el sumador del lado de rotor 441, un integrador 442, un limitador 443 y una unidad aritmética 444 conectados a su vez. La entrada del sumador del lado de rotor 441 es el valor de voltaje soportado máximo del lado de rotor voltaje Vrotor máx y el valor de muestreo de voltaje del rotor R_Vfbk. El sumador del lado de rotor envía la señal operada al integrador 442, el limitador 443 y la unidad aritmética 444 introducida con la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*, para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy*. En otros ejemplos, el módulo de gestión 44 se puede reemplazar por otras estructuras que pueden lograr los mismos objetivos.
[0030] En referencia además a la fig. 2, el controlador 4 incluye el sumador de corriente reactiva 41 para calcular la diferencia entre el valor predeterminado de la corriente reactiva Iy0* y la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy*, que es la corriente reactiva objetivo del lado de línea Iylínea*.
[0031] En el que el controlador 4 incluye además un regulador de corriente reactiva del lado de rotor 46 para recibir la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* para obtener la señal de control de voltaje del lado de rotor R_Vcmd; y el regulador de corriente reactiva del lado de línea 45 para recibir la corriente reactiva objetivo del lado de línea Iylínea*, para obtener el valor de control de voltaje del lado de línea L_Vcmd.
[0032] Cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, el controlador 4 controla el voltaje del lado de rotor y el voltaje del lado de línea de acuerdo con el valor de control del voltaje del lado de rotor R_Vcmd y el valor de control del voltaje del lado de línea L_Vcmd respectivamente. Por lo tanto, cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, la potencia reactiva introducida en la red puede lograr el valor predeterminado y el voltaje del lado de rotor no excederá el límite de funcionamiento seguro.
[0033] Un modo de realización de esta solicitud también proporciona un procedimiento para controlar un sistema de generación de potencia eólica 100. El sistema de generación de potencia eólica 100 se ilustra como anteriormente. La fig. 5 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento de ejemplo para controlar un sistema de generación eólico 100. Un procedimiento 200 para controlar un sistema de generación de potencia eólica 100 incluye 210) controlar el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea, para satisfacer una demanda de potencia reactiva Q* de la red, cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado, tal como 1000 rpm. Cuando se reduce la potencia reactiva en el lado de rotor, el Vrotor se reduce para evitar que el Vrotor supere el límite de voltaje. Mientras tanto, para una velocidad de rotación baja del rotor, la velocidad específica puede estar cerca del valor óptimo, y para una velocidad de rotación alta del rotor, la velocidad específica se debe aumentar debido a la relación de la velocidad de rotación del rotor y el voltaje en lado de rotor. Para una velocidad de rotación baja del rotor, la potencia activa es baja y la demanda de potencia reactiva adicional en el lado de línea es baja, de modo que la pérdida adicional del convertidor en el lado de línea es menor.
[0034] Para velocidad del viento alta, cuando la velocidad de rotación del rotor es mayor que o igual al valor predeterminado, tal como 1000 rpm, y el controlador del sistema de generación de potencia eólica puede funcionar normalmente bajo el modo de control existente. A menos que la demanda de potencia reactiva supere la capacidad del convertidor en el lado de rotor, no se requiere potencia reactiva en el lado de línea. En este caso, la potencia reactiva y la potencia activa se pueden introducir en la red normalmente.
[0035] La etapa de 210) controlar el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado incluye una etapa de 220) obtener un voltaje objetivo del lado de red (V*) de acuerdo con un valor objetivo de potencia reactiva del lado de red (Q*) y un valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red (Qfbk), y obtener la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*) de acuerdo con un voltaje objetivo del lado de red (V*) y un valor de realimentación de voltaje del lado de red (Vfbk).
[0036] Como se muestra en la fig. 3, en un ejemplo, el valor objetivo de potencia reactiva del lado de red Q* y el valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red Qfbk se operan por el sumador 421, la señal operada se introduce a continuación en un regulador, tal como un integrador proporcional 422 para obtener el voltaje objetivo del lado de red V*. El voltaje objetivo del lado de red V* y el valor de realimentación de voltaje del lado de red Vfbk se operan por el sumador 431. La señal operada se introduce a continuación en un regulador, tal como un integrador proporcional 432 para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*.
[0037] La etapa de 210) controlar el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado incluye una etapa de 230) obtener una corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* de acuerdo con un valor de voltaje soportado máximo Vrotor-máx del voltaje del lado de rotor, un valor de muestreo de voltaje del lado de rotor R_Vfbk y una corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*.
[0038] Cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, tal como 1000 rpm, el límite de voltaje soportado máximo Vrotor-máx del voltaje del lado de rotor y el valor de muestreo de voltaje del lado de rotor R-Vfbk se procesó por medio de un sumador, un integrador y un limitador. El valor obtenido y la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0* se operan en una unidad aritmética para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy*.
[0039] La etapa de 210) controlar el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado incluye una etapa de 240) obtener una corriente reactiva del lado de línea Iylínea* de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* y la corriente reactiva objetivo del lado de red Iy0*.
[0040] Debido a que Iy0*= Iy*+ Iylínea*, la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* y la corriente reactiva objetivo del lado de red tienen una operación de resta por medio de la unidad aritmética 444 para obtener la corriente reactiva del lado de línea Iy0*.
[0041] La etapa de 210) controlar el convertidor para absorber la potencia reactiva del lado de rotor Qrotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea Qlínea cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado incluye una etapa de 250) generar una señal de voltaje de control del lado de rotor R-Vcmd de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy* para controlar un voltaje del lado de rotor Vrotor, y generar una señal de voltaje de control del lado de línea L-Vcmd de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de línea Iylínea* para controlar un voltaje del lado de línea V línea. La señal de control de voltaje del lado de rotor R_Vcmd se genera de acuerdo con el regulador de corriente reactiva del lado de rotor 46 y la corriente reactiva objetivo del lado de estator Iy*; la señal de control de voltaje del lado de línea L_Vcmd se genera de acuerdo con el regulador de corriente reactiva del lado de línea 45 y la corriente reactiva objetivo del lado de línea Iylínea*.
[0042] Cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, el controlador 4 controla el voltaje del lado de rotor y el voltaje del lado de línea de acuerdo con el valor de control del voltaje del lado de rotor R_Vcmd y el valor de control del voltaje del lado de línea L_Vcmd respectivamente. Por lo tanto, cuando la velocidad de rotación del rotor es menor que el valor predeterminado, la potencia reactiva introducida en la red puede lograr el valor predeterminado y el voltaje del lado de rotor no excederá el límite de funcionamiento seguro.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un sistema de generación de potencia eólica, que comprende:
    una turbina eólica (1) configurada para generar energía mecánica;
    un generador (2) configurado para convertir la energía mecánica en energía eléctrica;
    un convertidor (3) conectado entre el generador (2) y una red (6), en el que un rotor (21) del generador está conectado al convertidor (3), una salida de un estator (22) del generador y una salida del convertidor (3) están ambas conectadas a la red (6);
    un controlador (4) configurado para controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor (Qrotor) y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea (Qnnea), para satisfacer una demanda de potencia reactiva de la red (6), cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado, en el que el controlador (4) comprende un módulo de gestión (44) configurado para obtener una corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) de acuerdo con un valor de voltaje soportado máximo del voltaje del lado de rotor, un valor de muestreo de voltaje del lado de rotor (R_Vfbk) y una corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*), cuando la velocidad del rotor es menor que el valor predeterminado, en el que el controlador (4) está configurado para gestionar la potencia reactiva del lado de rotor (Qrotor) y la potencia reactiva del lado de red (Qlínea) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator.
  2. 2. El sistema de generación de potencia eólica de la reivindicación 1, en el que el módulo de gestión (44) comprende un sumador del lado de rotor (441), un integrador (442), un limitador (443) y una unidad aritmética (444) conectados a su vez, en el que el valor de voltaje soportado máximo del voltaje del lado de rotor y el valor de muestreo de voltaje del lado de rotor (R_Vfbk) se procesan por el sumador del lado de rotor (441), el integrador (442), el limitador (443) para producir un resultado, y a continuación el resultado y la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*) se procesan por la unidad aritmética (444) para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*).
  3. 3. El sistema de generación de potencia eólica de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador (4) comprende un regulador de potencia reactiva (42) y un regulador de voltaje (43), en el que el regulador de potencia reactiva (42) está configurado para obtener un voltaje objetivo del lado de red (V*) de un valor objetivo de potencia reactiva del lado de red (Q*) y un valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red (Qfbk), y está configurado para introducir el voltaje objetivo del lado de red (V*) en el regulador de voltaje (43), estando configurado el regulador de voltaje para obtener la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*) de acuerdo con el voltaje objetivo del lado de red (V*) y un valor de realimentación de voltaje del lado de red (Vfbk).
  4. 4. El sistema de generación de potencia eólica de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador (4) comprende un sumador de corriente reactiva (41) configurado para restar la corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) de la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*) para obtener una corriente reactiva del lado de línea (Iylínea*).
  5. 5. El sistema de generación de potencia eólica de la reivindicación 4, en el que el controlador (4) comprende un regulador de corriente reactiva del lado de rotor (46) configurado para generar una señal de voltaje de control del lado de rotor (R-Vcmd) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) para controlar un voltaje del lado de rotor (Vrotor), y un regulador de corriente reactiva del lado de línea (45) configurado para generar una señal de voltaje de control del lado de línea (L-Vcmd) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de línea (Iylínea*) para controlar un voltaje del lado de línea (Vlínea).
  6. 6. Un procedimiento para controlar un sistema de generación de potencia eólica, comprendiendo el sistema una turbina eólica (1) para generar energía mecánica; un generador (2) para convertir la energía mecánica en energía eléctrica, que comprende un estator (22) y un rotor (21); un convertidor (3) conectado entre el generador (2) y una red (6), en el que el rotor (21) del generador está conectado al convertidor (3), una salida del estator (22) del generador y un la salida del convertidor (3) están ambas conectadas a la red (6), comprendiendo el procedimiento:
    controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor (Qrotor) y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea (Qlínea), para satisfacer una demanda de potencia reactiva de la red (6), cuando una velocidad del rotor es menor que un valor predeterminado, en el que controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea comprende obtener una corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) de acuerdo con un valor de voltaje soportado máximo del voltaje del lado de rotor, un valor de muestreo de voltaje del lado de rotor (R_Vfbk), y una corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*); y obtener una corriente reactiva del lado de línea (Iylínea*) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) y la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*).
  7. 7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea comprende generar una señal de voltaje de control del lado de rotor (R-Vcmd) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de estator (Iy*) para controlar un voltaje del lado de rotor (Vrotor), y generar una señal de voltaje de control del lado de línea (L-Vcmd) de acuerdo con la corriente reactiva objetivo del lado de línea (Iylinea*) para controlar un voltaje del lado de línea (Vlínea).
  8. 8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, en el que controlar el convertidor (3) para absorber potencia reactiva del lado de rotor y para incrementar la potencia reactiva del lado de línea comprende obtener un voltaje objetivo del lado de red (V*) de acuerdo con un valor objetivo de potencia reactiva del lado de red (Q*) y un valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red (Qfbk), y obtener la corriente reactiva objetivo del lado de red (Iy0*) de acuerdo con el voltaje objetivo del lado de red (V*) y un valor de realimentación de voltaje del lado de red (Vfbk).
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