ES3060985T3 - A wind power facility and method - Google Patents

Abstract

Se proporciona una instalación de energía eólica con generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) configurada para operar durante fallas en la red eléctrica. La instalación comprende un DFIG, un sistema de control, un convertidor eléctrico, un interruptor controlado por cortocircuito para cortocircuitar selectivamente el estator y un chopper de freno neutro del estator (SNBC) acoplado al estator. El DFIG comprende un rotor y un estator, donde el estator comprende al menos un devanado trifásico. El convertidor eléctrico comprende un convertidor del lado de la máquina, un convertidor del lado de la red y un enlace de CC conectado entre ellos. El SNBC comprende un rectificador trifásico con tres entradas, una impedancia y un interruptor activo de alta frecuencia configurado para variar el valor promedio de la impedancia ajustando su ciclo de trabajo; donde cada una de las tres entradas del rectificador está conectada a una fase del al menos un devanado trifásico del estator. También se proporcionan métodos para operar una instalación de energía eólica con DFIG durante fallas en la red eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Una instalación y método de energía eólica

[0003] Campo de la invención

[0004] La presente invención se refiere a instalaciones eólicas y métodos para su funcionamiento, más específicamente a instalaciones eólicas de DFIG y métodos para su funcionamiento durante fallas en la red eléctrica.

[0005] Antecedentes

[0006] Las fallas en la red, tales como la capacidad de respuesta ante bajo voltaje (LVRT, por sus siglas en inglés), la caída de voltaje, la pérdida de red, etc., pueden afectar gravemente al funcionamiento de una instalación de energía eólica. Tras la detección de una falla en la red, usualmente puede ser necesario cambiar repentinamente el funcionamiento de la instalación de energía eólica, lo que requiere un cambio de funcionamiento rápido y repentino.

[0007] La instalación de energía eólica necesita adaptarse rápidamente a un nuevo modo operativo para hacer frente a eventos inesperados, como fallas en la red, pero, además, debe configurarse para volver rápidamente al modo operativo normal al cesar el evento.

[0008] Los métodos conocidos en las turbinas de DFIG se centran en reducir la producción de energía ralentizando el rotor frenando y/o utilizando el control de inclinación para modificar la orientación de las palas y reducir la superficie de impacto del viento. Por lo tanto, toda la energía cinética se disipa a través de los componentes mecánicos, introduciendo de este modo altas cargas y tensiones mecánicas en la instalación de energía eólica. En consecuencia, se reduce la vida útil de la instalación y/o aumenta el riesgo de fallo.

[0009] La patente CN 106505609 A describe un sistema de protección de una turbina eólica que comprende un primer elemento de conmutación, uno o más elementos de resistor laterales acoplados al enlace de CC o a los devanados del estator y un controlador para controlar el primer elemento de conmutación para desconectar el transformador del lado de la red y la pluralidad de devanados del estator de la red en respuesta a un evento de pérdida de par electromagnética.

[0010] En conclusión, existe la necesidad de proporcionar una instalación de energía eólica de DFIG con un rendimiento optimizado durante las fallas en la red, lo que aumente la eficiencia de una forma rentable y, al mismo tiempo, permita una operación segura.

[0011] Resumen de la invención

[0012] La invención se define en la reivindicación 1 del aparato independiente y las realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.

[0013] En un primer aspecto, se proporciona una instalación de energía eólica de DFIG configurada para operar durante fallas en la red. La instalación de energía eólica de DFIG comprende un generador de inducción de doble alimentación (DFIG, por sus siglas en inglés), un sistema de control configurado para gestionar el funcionamiento de la instalación de energía eólica de DFIG, un transformador eléctrico, un conmutador controlado por cortocircuito configurado para cortocircuitar selectivamente el estator, permitiendo de este modo que la corriente fluya a través del estator al desacoplar la red del estator y un seccionador de frenado del neutro del estator (SNBC) acoplado al estator. El generador de inducción de doble alimentación comprende un rotor y un estator, en donde el estator comprende al menos un devanado trifásico y las fases del al menos un devanado trifásico del estator están conectadas a la red en un extremo y al SNBC en el otro extremo. El transformador eléctrico comprende un transformador del lado de la máquina (MSC, por sus siglas en inglés), un transformador del lado de la red (GSC, por sus siglas en inglés) y un enlace de CC conectado entre los mismos. El SNBC comprende un rectificador trifásico que comprende tres entradas, en donde cada entrada corresponde a una fase; una impedancia y un conmutador activo de alta frecuencia configurados para variar el valor promedio de la impedancia ajustando su ciclo de trabajo; en donde cada una de las tres entradas del rectificador está conectada a una fase del al menos un devanado trifásico del estator. Durante una falla, el al menos un devanado trifásico del estator está configurado para permanecer conectado a la red.

[0014] La utilización del SNBC puede permitir eludir la energía producida por las palas para mitigar los transitorios mecánicos que aparecen durante una falla en la red. Por lo tanto, la vida útil de la instalación de energía eólica puede extenderse o, al menos, evitarse un desgaste prematuro.

[0015] La variación de flujo en el estator debida a los transitorios de voltaje puede provocar una gran sobrecorriente y/o sobrevoltaje que puede provocar la pérdida del control de la instalación de energía eólica. La adición de un SNBC mejora el control sobre la instalación de energía eólica y permite controlar el par.

[0016] La utilización de una impedancia permite disipar la energía extraída del viento y que no puede introducirse en la red, p. ej., debido a una caída de voltaje, ya que la corriente que circulaba anteriormente hacia la red puede fluir a través de la impedancia. Por lo tanto, el estator puede generar energía reactiva a pesar de una falla en la red y, por lo tanto, de un cambio repentino de funcionamiento, es decir, la utilización de un frenado mecánico para detener repentinamente el funcionamiento de la instalación de energía eólica; no es necesario y puede mantenerse la capacidad de generación de energía del estator.

[0017] En caso de una caída de voltaje, la impedancia permite una rápida amortiguación de las variaciones de flujo en el estator, reduciendo de este modo la sobrevoltaje y/o sobrecorriente en el rotor al comienzo de la caída. Por lo tanto, el control de la instalación de energía eólica puede mejorarse y/o facilitarse (en comparación con los dispositivos de la técnica anterior existentes), ya que el voltaje y la corriente no sufren grandes oscilaciones.

[0018] Además, al poder variar el valor promedio de la impedancia adaptando el ciclo de trabajo del conmutador de alta frecuencia, la energía disipada por la impedancia se puede ajustar y/o adaptar según las circunstancias actuales. De hecho, el conmutador de alta frecuencia permite que la impedancia cambie de un valor nulo a un valor no nulo muy rápidamente, p. ej., en microsegundos, logrando de este modo un valor promedio de impedancia modulable.

[0019] Además, al poder variar el valor promedio de la impedancia, puede obtenerse un par electromagnético controlado, p. ej., durante una caída de voltaje. Por lo tanto, la velocidad del generador puede no sufrir grandes oscilaciones, lo que puede ser útil para mejorar o facilitar aún más el control de la instalación de energía eólica.

[0020] Además, la variación del valor promedio de la impedancia puede aumentar la adaptabilidad de la instalación de energía eólica, ya que permite tener en cuenta las características específicas, p. ej., la profundidad de la LVRT, la longitud de la LVRT, etc., ya que la energía a disipar puede adaptarse a las características del evento en curso. Como resultado, el par electromagnético durante un evento de red, p. ej., una caída, puede ser casi constante, hasta el valor nominal o dentro de los límites del sistema eléctrico. Por lo tanto, la instalación de energía eólica de DFIG puede, tras la recuperación del valor nominal del voltaje de red, suministrar la energía de referencia a la red casi tan rápido como una instalación de energía eólica con transformador completo. De lo contrario, el sistema eléctrico debería dedicarse a amortiguar el transitorio mecánico, lo que retrasaría el retorno al funcionamiento normal. Por lo tanto, puede obtenerse una instalación de energía eólica más versátil.

[0021] La utilización de un conmutador controlado por cortocircuito permite cortocircuitar el estator, permitiendo de este modo un flujo continuo de energía eléctrica a través del estator durante una falla en la red. Además, es posible que la instalación de energía eólica no necesite ralentizarse repentinamente, es decir, puede continuar casi en funcionamiento normal, lo que facilita el retorno al funcionamiento normal después de que cese la falla en la red. Además, cuando se produce un cortocircuito en el estator, la instalación de energía eólica de DFIG puede imitar el funcionamiento de un transformador completo (FC, por sus siglas en inglés) durante las fallas en la red. Se sabe que las instalaciones de energía eólica de FC son más amigables desde el punto de vista mecánico, es decir, evitan y/o previenen cargas mecánicas excesivas durante una falla en la red y también tienen una capacidad mejorada para recuperar el funcionamiento normal después de un evento en la red, p. ej., una falla en la red. Por lo tanto, cuando cesa la falla en la red, la producción nominal de energía puede alcanzarse más rápidamente y la instalación de energía eólica puede recuperar el modo de funcionamiento del DFIG normal de una forma rentable.

[0022] Al proporcionar una energía eólica de DFIG que, en determinadas circunstancias, p. ej., durante fallas en la red, puede configurarse para comportarse como un FC, la eficiencia de la instalación de energía eólica puede aumentarse, ya que puede no ser necesario modificar drásticamente el funcionamiento normal de la instalación de energía eólica. Además, una instalación de energía eólica de DFIG tiene unos costes de fabricación más bajos que una instalación de energía eólica de FC y, por lo tanto, al configurar la instalación de energía eólica de DFIG para operar durante las fallas en la red, pueden obtenerse algunas ventajas del FC, pero evitando los altos costes de fabricación de una instalación de FC.

[0023] Además, dado que el rotor de la instalación de energía eólica puede ralentizarse mediante la disipación de energía, pueden evitarse las tensiones mecánicas añadidas por el sistema de frenado mecánico y, por lo tanto, puede aumentarse la vida útil de la instalación de energía eólica.

[0024] Además, el al menos un SNBC y el conmutador controlado por cortocircuito pueden instalarse fácilmente, p. ej., en turbinas que ya están en funcionamiento.

[0025] La utilización de un conmutador controlado por cortocircuito permite operar el DFIG como un motor que permite girar las palas en ausencia de viento, lo que puede ser útil, p. ej., para tareas de mantenimiento y también para facilitar la construcción de la instalación de energía eólica, p. ej., para colocar las palas en su lugar. Al cerrar el conmutador controlado por cortocircuito, la energía puede tomarse de la red a través del GSC.

[0026] En un ejemplo, el conmutador controlado por cortocircuito puede ser un conmutador electromecánico o un conmutador electrónico. Un conmutador electrónico puede proporcionar una conmutación más rápida, p. ej., en microsegundos, si se compara con los conmutadores electromecánicos. De forma alternativa, los conmutadores electromecánicos son más eficientes y económicos que los electrónicos.

[0027] En un ejemplo, el rectificador trifásico puede comprender al menos un tiristor, p. ej., un tiristor de fase controlada. La utilización de al menos un tiristor permite reducir la velocidad de arranque de la instalación de energía eólica de DFIG al valor de arranque del transformador completo, es decir, de aproximadamente 60 % de la velocidad nominal a aproximadamente 30 % de la velocidad nominal, lo que resulta en un aumento de la producción de energía de la instalación de energía eólica de DFIG.

[0028] Además, el voltaje aplicada al estator, p. ej., en el caso de bajas velocidades del viento, también puede reducirse, de este modo el voltaje inducido en el rotor estará por debajo del valor máximo que puede suministrar el transformador. Por lo tanto, puede mejorarse el control sobre el funcionamiento del DFIG y, como resultado, puede obtenerse una mayor producción de energía.

[0029] Al utilizar al menos un tiristor, puede controlarse la activación (o la conexión) del SNBC. El SNBC puede encenderse y apagarse selectivamente, p. ej., dependiendo de la situación actual. Además, cuando se utiliza al menos un tiristor en el rectificador trifásico, puede no ser necesario un conmutador estator-red, por lo tanto, puede lograrse una reducción de costes.

[0030] Además, controlando el ángulo de fase de al menos un tiristor, puede gestionarse la conexión o el encendido de toda la instalación de energía eólica. Por ejemplo, cuando al menos un tiristor está apagado, el estator es un circuito abierto y no puede recibir el voltaje de red.

[0031] En un ejemplo, el rectificador trifásico puede comprender una pluralidad de tiristores conectados en serie y/o en paralelo. Por ejemplo, puede proporcionarse un puente de tiristores que permita hacer funcionar el generador DFIG como motor en ausencia de viento, como ayuda durante la construcción de la instalación de energía eólica, p. ej., para colocar las palas en su lugar y/o durante las tareas de mantenimiento. Si se utiliza para tareas de mantenimiento, la duración del mantenimiento puede reducirse sustancialmente. Los tiristores también pueden permitir un arranque suave del motor.

[0032] Además, la utilización de una pluralidad de tiristores puede permitir trabajar en condiciones de baja velocidad, p. ej., aproximadamente 30 % por debajo de la velocidad síncrona de la instalación de energía eólica, de este modo puede mejorarse la eficiencia a baja velocidad del viento.

[0033] En un ejemplo, el rectificador trifásico puede comprender al menos un diodo.

[0034] En un ejemplo, el rectificador trifásico puede comprender una pluralidad de diodos conectados en serie y/o en paralelo. En un ejemplo, la instalación de energía eólica de DFIG puede comprender además un conmutador estator-red para acoplar/desacoplar selectivamente el estator y la red.

[0035] En un ejemplo, la instalación de energía eólica de DFIG puede comprender dos o más SNBC, lo que proporciona una fiabilidad mejorada, ya que, en caso de fallo de un SNBC, la instalación de energía eólica puede depender de otro(s) SBNC. Además, la instalación de energía eólica puede adaptarse más fácilmente a los requisitos de cada código de red, lo que optimiza los costos, ya que no es necesario diseñar una configuración para cada punto de instalación, puede proporcionarse una instalación de energía eólica más adaptable y versátil.

[0036] Además, los costes pueden reducirse como componentes estándar, p. ej., impedancias, dispositivos electrónicos, etc.; puede utilizarse para fabricar la instalación de energía eólica.

[0037] Además, la utilización de dos o más SNBC aumenta la funcionalidad y la fiabilidad de la instalación de energía eólica. En un ejemplo, los dos o más SNBC pueden conectarse en paralelo al al menos un devanado del estator; por lo tanto, el número de SNBC que pueden disponerse puede aumentar, p. ej., para aumentar la cantidad de energía que disipa el SNBC.

[0038] En un ejemplo, el estator puede comprender una pluralidad de devanados trifásicos y los dos o más SNBC pueden conectarse a un devanado trifásico diferente del estator o a una combinación de los mismos. La conexión de los SNBC en serie permite reducir los problemas de sincronización que pueden surgir durante las LVRT que tienen diferentes duraciones o durante las LVRT posteriores, ya que puede evitarse el desequilibrio de carga de los SNBC.

[0039] En un ejemplo, la instalación de energía eólica de DFIG puede comprender además un sistema de almacenamiento de energía (ESS, por sus siglas en inglés) en el enlace de CC que permite almacenar la energía producida durante las fallas en la red. Por lo tanto, al restablecer la conexión a la red, la energía puede inyectarse en la red evitando la pérdida de la energía generada. De forma adicional, la variabilidad de la energía inyectada a la red puede reducirse sustancialmente, ya que la energía inyectada puede no depender de los transitorios del viento. Además, la energía inyectada a la red puede limitarse a un valor máximo preestablecido, p. ej., durante eventos transitorios. El valor preestablecido puede depender de los requisitos de la red y de la capacidad de la instalación de energía eólica. Además, la utilización de un ESS permite reducir las cargas mecánicas en caso de vientos variables, ya que permite operar con un par constante en el generador y una energía constante en la red. Por lo tanto, la vida útil de la instalación de energía eólica puede extenderse.

[0040] Además, el ESS puede proporcionar un par electromagnético adicional que puede equilibrar el par mecánico de entrada, p. ej., durante los transitorios de la red, generándose tal par electromagnético absorbiendo la energía aprovechada del viento y almacenándola en el ESS.

[0041] La utilización del ESS puede permitir operar el DFIG como motor en caso de pérdida de red, ya que la energía almacenada puede utilizarse para mover el rotor. Las operaciones de mantenimiento pueden realizarse en caso de pérdida de red.

[0042] En un ejemplo, el ESS puede comprender una pluralidad de baterías en serie y/o en paralelo. Por lo tanto, puede optimizarse el valor de la capacidad de carga y el voltaje del ESS.

[0043] En un ejemplo, el ESS puede conectarse en paralelo al condensador de enlace de CC, lo que evita perder el control de la instalación de energía eólica, ya que a una velocidad subsíncrona, la energía que fluye hacia el rotor la proporciona el ESS; y a una velocidad supersíncrona, el ESS puede absorber la energía generada antes de que llegue al transformador del lado de la red, soportando de este modo el control de la instalación de energía eólica y evitando perder la energía generada que puede inyectarse en la red después del evento.

[0044] En otro aspecto, se proporciona un método para operar, p. ej., para cerrar, una instalación 1 de energía eólica de DFIG en caso de una pérdida de red de manera controlada.

[0045] En primer lugar, se monitoriza la conexión a la red. Al detectar una pérdida de red, el conmutador controlado por cortocircuito se cierra y al menos el estator se desacopla de la red (abriendo el conmutador estator-red). La inclinación de la pluralidad de palas aumenta. El conmutador activo de alta frecuencia del al menos un SNBC se abre después y la impedancia puede por lo tanto disipar la energía del estator y la velocidad del rotor se reduce progresiva y/o gradualmente sin requerir un frenado repentino que introduce cargas mecánicas.

[0046] Se mide la velocidad del rotor y se inyecta una CC o CA predeterminada en el rotor, adaptando de este modo la frecuencia del rotor. Se mide el rotor y, al medir una velocidad de rotación del rotor por debajo de una velocidad de parada predeterminada, p. ej., de aproximadamente 50-100 rpm para un generador que tiene una velocidad síncrona de aproximadamente 1500 rpm, se abre el conmutador controlado por cortocircuito.

[0047] Al utilizar un método de este tipo, puede lograrse una parada segura de la instalación de energía eólica mientras pueden reducirse (sustancialmente) las cargas mecánicas, ya que la velocidad del rotor puede disminuirse gradual o progresivamente, es decir, se evita la utilización de un sistema de frenado (que introduce altas cargas mecánicas en los componentes de la instalación de energía eólica).

[0048] Por lo tanto, la vida útil de la instalación de energía eólica puede extenderse y las tareas de mantenimiento pueden reducirse.

[0049] Breve descripción de las figuras

[0050] Las funciones y ventajas anteriores de la invención, así como otras resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada leída junto con los dibujos adjuntos. En los dibujos, los números de referencia similares se refieren a elementos similares.

[0051] La figura 1 ilustra esquemáticamente una instalación de energía eólica de DFIG según un ejemplo;

[0052] las figuras 2 y 3 ilustran esquemáticamente una instalación de energía eólica de DFIG según diferentes ejemplos; la figura 4 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG durante una pérdida de red según un ejemplo;

[0053] la figura 5 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG durante la LVRT según un ejemplo;

[0054] la figura 6 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG en condiciones de baja velocidad del viento según un ejemplo;

[0055] las figuras 7 ilustran esquemáticamente una instalación de energía eólica de DFIG según un ejemplo; la figura 8 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG durante la LVRT según un ejemplo; y

[0056] la figura 9 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG como motor según un ejemplo; y

[0057] la figura 10 ilustra esquemáticamente un diagrama de flujo de un método para operar una instalación de energía eólica de DFIG bajo un par constante, según un ejemplo.

[0058] Descripción detallada

[0059] El término “instalación de energía eólica” se entenderá como una turbina eólica o como una pluralidad de turbinas eólicas.

[0060] El término “conectado/acoplado a la red” se entenderá como una conexión directa de una instalación de energía eólica y la red eléctrica o, en el caso de una instalación de energía eólica ubicada en un parque eólico, una conexión indirecta. Los términos “conectado” y “acoplado” se considerarán sinónimos y se utilizan indistintamente en la presente memoria. De forma similar, los términos “desconectado” y “desacoplado” se considerarán sinónimos y se utilizan indistintamente en la presente memoria.

[0061] El término “transformador del lado de la red (GSC)” se entenderá como la parte de un transformador eléctrico orientada hacia o acoplada a una red eléctrica. Tal conexión puede ser directa o tener un dispositivo intermedio, p. ej., un punto de acoplamiento común de varias instalaciones de energía eólica de un parque eólico que centralice las contribuciones de una pluralidad de instalaciones.

[0062] El término “funcionamiento normal” se entenderá como el funcionamiento habitual de una instalación de energía eólica en ausencia de eventos inesperados, tal como fallas en la red.

[0063] El término “falla en la red” se entenderá como una pluralidad de fenómenos eléctricos, p. ej., caída de voltaje, pérdida de red, etc., que pueden afectar al funcionamiento normal de una instalación de energía eólica. El término “capacidad de respuesta ante bajo voltaje (LVRT)” se entenderá como la capacidad del generador para permanecer conectado durante un breve período de bajo voltaje en la red eléctrica.

[0064] El término “caída de voltaje o bajada de voltaje” se entenderá como una reducción brusca de corta duración del voltaje de red.

[0065] El término “pérdida de red” se entenderá como una desvinculación repentina de la instalación de energía eólica de la red.

[0066] El término “circuito derivado” se entenderá como una ruta eléctrica entre dos nodos de circuito en donde cada derivación puede comprender un único elemento o una pluralidad de elementos dispuestos en serie.

[0067] El término “ciclo de trabajo de un conmutador de alta frecuencia” se entenderá como la relación entre el tiempo que un conmutador de alta frecuencia está encendido y el tiempo en que el conmutador de alta frecuencia está apagado. La variación de la frecuencia de conmutación y/o de la duración de cada pulso de un conmutador de alta frecuencia puede permitir cambiar y/o adaptar el valor promedio de una impedancia conectada al mismo.

[0068] La figura 1 ilustra parte de una instalación 1 de energía eólica, p. ej., una turbina eólica, según un ejemplo. La instalación 1 de energía eólica puede configurarse para operar durante fallas en la red, tal como la pérdida de la red. La instalación 1 de energía eólica puede comprender un generador 10 de inducción de doble alimentación (DFIG) que puede comprender un estator 11 y un rotor 12. El estator 11 puede comprender al menos un devanado trifásico (no se muestra). En otros ejemplos, el estator 11 puede comprender dos o más devanados trifásicos. Los devanados trifásicos pueden configurarse para permanecer conectados a la red durante un evento de red, p. ej., una falla en la red. La instalación 1 de energía eólica también puede comprender una pluralidad de palas (no se muestran) conectadas al rotor a través de un buje para transmitir mecánicamente la energía eólica recibida para transformarla en energía eléctrica.

[0069] La instalación 1 de energía eólica puede comprender además un transformador 20 que puede comprender un transformador del lado de la máquina (MSC) 21, un transformador del lado de la red (GSC) 22 y un enlace 23 de CC acoplado entre los mismos. El enlace 23 de CC puede comprender un conmutador 23C en serie con un resistor 23B. El conmutador 23C y el resistor 23B pueden disponerse en paralelo a un condensador 23A. Además, el SGC puede comprender un conmutador configurado para desacoplar el GSC de la red.

[0070] En un ejemplo, el condensador 23A puede ser, p. ej., un condensador electrolítico, que tiene un orden de capacitancia de aproximadamente, p. ej., docenas de mF. En un ejemplo, el resistor 23B puede tener una resistencia de, p. ej., aproximadamente 1 mΩ, con una capacidad de disipar, p. ej., docenas de MJ.

[0071] Además, la instalación 1 de energía eólica puede comprender un conmutador 40 controlado por cortocircuito. El conmutador 40 controlado por cortocircuito puede comprender un extremo acoplado al estator y otro extremo acoplado a tierra. El conmutador 40 controlado por cortocircuito puede configurarse para cortocircuitar selectivamente el estator. Por lo tanto, al cerrar el conmutador 40 controlado por cortocircuito, la corriente puede fluir desde el estator.

[0072] El conmutador 40 controlado por cortocircuito puede comprender al menos un conmutador controlable (no se muestra) configurado para abrir/cerrar la conexión eléctrica entre el estator y la conexión a tierra. El conmutador controlable puede ser un conmutador electromecánico, p. ej., un contactor; o un conmutador electrónico, p. ej., un tiristor, un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT, por sus siglas en inglés) o cualquier otro dispositivo adecuado.

[0073] La instalación de energía eólica puede comprender además un sistema 50 de control que puede configurarse para gestionar y controlar el funcionamiento de la instalación de energía eólica. El sistema de control puede enviar señales de control, p. ej., por cable o de forma inalámbrica, a los componentes de la instalación de energía eólica, p. ej., el transformador. El sistema de control puede configurarse para implementar o realizar cualquier método descrito en la presente memoria. El sistema 50 de control también puede ser el sistema de control del transformador.

[0074] La instalación 1 de energía eólica de DFIG puede comprender además un seccionador 70 de frenado del neutro del estator (SNBC) acoplado al estator 11. El SNBC puede configurarse para disipar la energía generada por el estator durante una falla en la red. El SNBC 70 puede comprender un rectificador trifásico 71, una impedancia 72 y un conmutador 73 activo de alta frecuencia. En tales casos, los devanados trifásicos del estator pueden estar acoplados a la red en un extremo y al SNBC en el otro extremo.

[0075] La impedancia 72 puede configurarse para disipar la energía producida en el estator, p. ej., durante una falla en la red, y por lo tanto permitir un apagado controlado. Ser capaz de reducir la velocidad de la instalación de energía eólica con la disipación de energía puede evitar la introducción de altas cargas mecánicas en los componentes mecánicos, proporcionando de este modo una parada controlada y segura (sin utilizar un frenado mecánico). En un ejemplo, la impedancia 72 puede ser un resistor.

[0076] El conmutador 73 activo de alta frecuencia, p. ej., un transistor IGBT o cualquier otro dispositivo adecuado, puede configurarse para abrirse o cerrarse selectivamente en caso de que se detecte una falla en la red. Por ejemplo, durante el funcionamiento normal, el conmutador 73 activo de alta frecuencia puede configurarse para que esté cerrado. Tras la detección de una falla en la red, p. ej., a través del sistema de control, el conmutador 73 activo de alta frecuencia puede configurarse para abrirse y, por lo tanto, la corriente del estator puede pasar a través de la impedancia para disipar la energía.

[0077] El rectificador trifásico 71 que puede tener tres entradas, es decir, una entrada por cada una de las tres fases de la corriente/voltaje trifásica. Cada una de las tres entradas del rectificador trifásico 71 puede conectarse a una fase del al menos un devanado trifásico del estator. El rectificador trifásico 71 puede configurarse para habilitar el punto neutro del estator con un único conmutador de alta frecuencia.

[0078] El rectificador trifásico 71 puede comprender al menos un diodo. En tales casos, el SNBC puede comprender un circuito auxiliar a la conmutación, p. ej., un amortiguador, para reducir las pérdidas. En otros ejemplos, el rectificador trifásico 71 puede comprender una pluralidad de diodos conectados en serie y/o en paralelo.

[0079] Además, en los ejemplos en donde el rectificador trifásico 71 comprende al menos un diodo, la instalación 1 de energía eólica puede comprender además un conmutador 30 estator-red para acoplar/desacoplar selectivamente el estator y la red. El conmutador 30 estator-red puede comprender un extremo acoplado al estator y el otro extremo acoplado a la red.

[0080] El conmutador 40 controlado por cortocircuito y el conmutador 30 estator-red pueden configurarse para abrirse de forma alternante, es decir, no simultáneamente. Es decir, durante el funcionamiento normal, el conmutador 30 estatorred puede configurarse para que esté cerrado y, por lo tanto, la corriente del estator puede fluir hacia la red. El conmutador 40 controlado por cortocircuito puede, durante el funcionamiento normal, configurarse para estar abierto. En el caso de una falla en la red, es decir, tras la detección de un evento de red, el conmutador 30 estator-red puede configurarse para abrirse y el conmutador 40 controlado por cortocircuito puede configurarse para cerrarse.

[0081] El rectificador trifásico 71 puede comprender al menos un tiristor. En un ejemplo, el rectificador trifásico 71 puede comprender una pluralidad de tiristores conectados en serie y/o en paralelo.

[0082] En los ejemplos en donde el rectificador trifásico 71 comprende al menos un tiristor, la instalación 1 de energía eólica puede comprender funcionalidades adicionales, tales como una operación de apagado controlado en caso de una falla en la red, p. ej., una pérdida de la red. De forma adicional, la instalación 1 de energía eólica puede tener una capacidad mejorada para operar a bajas velocidades del viento.

[0083] En los ejemplos en donde el rectificador trifásico 71 comprende al menos un tiristor, el conmutador 30 estator-red puede no ser necesario, ya que al menos un tiristor puede funcionar como un conmutador que impide que la corriente a través del estator fluya, es decir, llegue a la red.

[0084] Aunque la figura 1 ilustra una instalación 1 de energía eólica de DFIG que comprende un único SNBC, la instalación de energía eólica de DFIG también puede comprender una pluralidad de, es decir, dos o más, SNBC según cualquiera de los ejemplos descritos (véanse las figuras 2 y 3). El número de SNBC puede depender, por ejemplo, del número de polos del generador. En un ejemplo, el número de SNBC puede ser igual al número de polos del generador. El número de SNBC no puede ser superior a seis. En un ejemplo, la instalación 1 de energía eólica puede comprender tres SNBC.

[0085] En los ejemplos que comprenden dos o más SNBC, pueden ser posibles diferentes configuraciones: la pluralidad de SNBC puede disponerse entre ellos en paralelo, cada uno en serie con un devanado de estator o en una combinación de los mismos.

[0086] Las figuras 2 y 3 muestran ejemplos de dos posibles configuraciones de una instalación 2, 3 de energía eólica que comprende dos SNBC 70A - 70D dispuestos en paralelo entre sí y en serie con un devanado de estator, respectivamente.

[0087] La figura 2 muestra una instalación 2 de energía eólica que comprende dos SNBC 70A, 70B según cualquiera de los ejemplos descritos dispuestos en paralelo entre los mismos. Las entradas de los rectificadores trifásicos pueden estar acopladas al mismo devanado trifásico del estator. Al poder disponer los SNBC en paralelo, puede permitirse el acoplamiento de un mayor número de SNBC, p. ej., para permitir una mayor disipación de energía.

[0088] La figura 3 ilustra una instalación 3 de energía eólica que comprende dos SNBC 70C, 70D según cualquiera de los ejemplos descritos, en donde cada SNBC puede disponerse en serie con un devanado de estator. El rectificador trifásico de cada SNBC puede tener las tres entradas acopladas a un devanado trifásico diferente del estator, por lo tanto, el estator puede comprender dos o más devanados trifásicos.

[0089] Las LVRT que tienen una duración diferente o incluso las LVRT posteriores pueden provocar un desequilibrio de carga en los SNBC y, en consecuencia, problemas de sincronización. Al conectar los dos o más SNBC en serie con un devanado de estator respectivo, pueden evitarse tales problemas de sincronización.

[0090] La figura 4 ilustra un diagrama de flujo de un método 400 para cerrar una instalación 1 de energía eólica de DFIG en caso de una falla en la red, p. ej., una pérdida de red, de manera controlada. El método 400 puede implementarse mediante una instalación 1 de energía eólica de DFIG según cualquiera de los ejemplos descritos.

[0091] En primer lugar, la conexión a la red puede monitorizarse, en el bloque 401. Tal monitorización puede realizarse en el punto de acoplamiento común, p. ej., mediante un transformador, un controlador de voltaje de red o cualquier otro dispositivo adecuado. En caso de que se detecte una pérdida de red, la instalación de energía eólica puede o al menos el estator puede (ya que el GSC puede tener su propio conmutador o conmutadores) desacoplarse de la red, p. ej., utilizando un conmutador estator-red (en ejemplos en donde el rectificador trifásico comprende al menos un diodo) o mediante un conmutador dispuesto en el lado de la red (no se muestra) y el conmutador controlado por cortocircuito puede, en el bloque 402, cerrarse. La inclinación de la pluralidad de palas puede, en el bloque 403, aumentarse, p. ej., hasta una posición de parada, por ejemplo, hasta 90 grados. Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede disminuir la velocidad de rotación de las palas, es decir, del rotor, de forma progresiva.

[0092] El conmutador activo de alta frecuencia de los SNBC puede abrirse, en el bloque 404. Por lo tanto, la(s) impedancia(s) puede(n) disipar la energía del estator y la velocidad del rotor se reduce progresiva y/o gradualmente sin requerir un frenado repentino que introduce cargas mecánicas. En un ejemplo, el ciclo de trabajo del conmutador activo de alta frecuencia puede variarse para que pueda conmutarse, es decir, abrir/cerrarse, repetidamente, para ajustar la energía disipada en la impedancia.

[0093] La velocidad del rotor puede medirse entonces, en el bloque 405. En el bloque 406, puede inyectarse una CC o CA predeterminada en el rotor adaptando de este modo la frecuencia del rotor. La corriente predeterminada puede depender, p. ej., de la velocidad del generador, el número de polos del generador y/o la frecuencia nominal del generador. En un ejemplo, puede inyectarse una CC casi pura. En otro ejemplo, la corriente predeterminada puede ser una combinación de corrientes de CC y CA dentro de los límites de corriente del rotor de operación.

[0094] La velocidad del rotor puede medirse entonces y, al medir una velocidad de rotación del rotor por debajo de una velocidad de parada predeterminada, p. ej., de aproximadamente 50-100 rpm para un generador que tiene una velocidad síncrona de aproximadamente 1500 rpm, el conmutador controlado por cortocircuito puede, en el bloque 407, abrirse, p. ej., a una corriente cercana a cero.

[0095] El método 400 permite una parada segura de la instalación de energía eólica y, al mismo tiempo, reduce las cargas mecánicas, ya que la velocidad del rotor puede disminuir gradual o progresivamente, es decir, evita la utilización de un sistema de frenado que introduce altas cargas mecánicas en los componentes de la instalación de energía eólica. Por lo tanto, la vida útil de la instalación de energía eólica puede extenderse y las tareas de mantenimiento pueden reducirse.

[0096] La figura 5 ilustra un diagrama de flujo de un método 500 para operar una instalación de energía eólica de DFIG según cualquiera de los ejemplos descritos durante una condición o evento de la LVRT.

[0097] En primer lugar, la conexión a la red y el suministro continuo de energía a la red pueden supervisarse, en el bloque 501. Tal monitorización puede realizarse en el punto de acoplamiento común, p. ej., mediante un transformador, un controlador de voltaje de red o cualquier otro dispositivo adecuado. En el caso de que se detecte una capacidad de respuesta ante bajo voltaje (LVRT), la corriente que se suministrará a la red puede calcularse, en el bloque 502. La corriente que se suministrará a la red puede depender de la profundidad de la LVRT en curso.

[0098] Por el contrario, en caso de que no se detecte ninguna LVRT, las condiciones de la red pueden continuar monitorizándose.

[0099] La corriente reactiva que se suministrará puede calcularse, en el bloque 503. A continuación, la corriente activa que se suministrará puede calcularse, en el bloque 504.

[0100] La velocidad del generador puede medirse, en el bloque 505, y al medir una velocidad por encima de la velocidad síncrona, la energía activa que se desviará hacia el SNBC, es decir, que se disipará por la impedancia, puede calcularse, en el bloque 506. Es decir, si la cantidad de energía generada por la instalación de energía eólica supera la cantidad que puede recibir la red, una parte de la cantidad generada puede disiparse a la impedancia del SNBC. En un ejemplo, la energía activa que se desviará al SNBC puede calcularse como la diferencia entre la energía activa generada antes de la detección de la LVRT y la energía activa que se suministrará a la red.

[0101] El ciclo de trabajo del conmutador de alta frecuencia puede calcularse, en el bloque 507, para variar el valor promedio de la impedancia SNBC y disipar eficazmente la energía activa “extra” o excedente. Por lo tanto, la impedancia puede disipar la energía calculada.

[0102] Al poder variar el valor promedio de la impedancia del SNBC, la instalación de energía eólica puede adaptarse a la LVRT en curso y a su profundidad o longitud, y puede disipar de forma efectiva la cantidad requerida de energía activa. El valor de tal impedancia puede adaptarse para obtener un par constante que evite los transitorios mecánicos. La figura 6 ilustra un diagrama de flujo de un método 600 para operar una instalación 1 de energía eólica de DFIG en condiciones de baja velocidad del viento. La instalación 1 de energía eólica puede ser una instalación de energía eólica según cualquiera de los ejemplos descritos, en donde el rectificador trifásico del SNBC puede comprender al menos un tiristor.

[0103] Durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica, la velocidad del viento puede monitorizarse, en el bloque 601, p. ej., mediante un sensor, un anemómetro o cualquier otro dispositivo adecuado, para detectar una condición de baja velocidad del viento, p. ej., una velocidad del viento inferior a 3-5 m/s. En caso de que no se detecte una condición de baja velocidad del viento, al menos un tiristor puede, en el bloque 602, configurarse en modo de onda completa, es decir, encenderse de forma continua y, por lo tanto, la instalación de energía eólica puede operar en el modo de funcionamiento del DFIG (normal), es decir, con una inyección de doble alimentación a la red.

[0104] De cualquier otra forma, la velocidad del generador DFIG puede monitorizarse, en el bloque 603. Si la velocidad del generador es superior o igual a una velocidad de DFIG mínima, p. ej., 1000 rpm para un generador de 1500 rpm de velocidad síncrona, el al menos un tiristor puede, en el bloque 602, configurarse en modo de onda completa.

[0105] Tras la detección de una velocidad del generador por debajo de una velocidad de DFIG mínima, el ciclo de trabajo del al menos un tiristor puede cambiarse, en el bloque 604, hasta que el voltaje del rotor esté dentro de los límites del transformador. Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede generar a pesar de una condición de baja velocidad del viento y, por lo tanto, ser más eficiente.

[0106] De forma opcional, en caso de que la emisión de armónicos SNBC esté por encima del nivel impuesto por el operador de la red, después, los armónicos SNBC pueden, en el bloque 605, amortiguarse, p. ej., mediante un filtro armónico activo del GSC. Por lo tanto, los armónicos generados por al menos un tiristor pueden amortiguarse.

[0107] La figura 7 muestra una instalación 5 de energía eólica de DFIG. La instalación 5 de energía eólica de DFIG puede configurarse para operar durante fallas en la red, tales como la pérdida de red, la caída de voltaje, la bajada de voltaje, la capacidad de respuesta ante bajo voltaje (LVRT), etc.

[0108] La instalación 5 de energía eólica de DFIG puede comprender todas las características de la instalación 1 de energía eólica de DFIG según cualquiera de los ejemplos descritos, es decir, un generador DFIG 10 que comprende un rotor 12 y un estator 11, un transformador 20 que comprende un transformador del lado de la máquina (MSC) 21, un transformador del lado de la red (GSC) 22 y un enlace 23 de CC, un sistema 50 de control, un conmutador 40 controlado por cortocircuito y al menos un SNBC 70 acoplado al estator.

[0109] La instalación 5 de energía eólica de DFIG puede comprender además un sistema de almacenamiento de energía (ESS) 80 en el enlace 23 de CC. Tal ESS 80 puede estar acoplado directamente al enlace de CC. En un ejemplo, el ESS 80 puede estar dispuesto en paralelo al condensador 23A de enlace de CC.

[0110] La figura 8 ilustra un diagrama de flujo de un método 800 para operar una instalación 5 de energía eólica de DFIG según cualquiera de los ejemplos descritos durante una condición de la LVRT. En primer lugar, la conexión a la red y el suministro de energía en curso a la red pueden supervisarse, en el bloque 801. Tal monitorización puede realizarse en el punto de acoplamiento común, p. ej., mediante un transformador, un controlador de voltaje de red o cualquier otro dispositivo adecuado. En el caso de que se detecte una capacidad de respuesta ante bajo voltaje (LVRT), la corriente que se suministrará a la red puede calcularse, en el bloque 802. La corriente que se suministrará a la red puede depender de la profundidad de la LVRT en curso.

[0111] Por el contrario, en caso de que no se detecte ninguna LVRT, las condiciones de la red pueden continuar monitorizándose.

[0112] La corriente reactiva que se suministrará puede calcularse, en el bloque 803. A continuación, la corriente activa que se suministrará puede calcularse, en el bloque 804.

[0113] La velocidad del generador puede medirse, en el bloque 805. Al medir una velocidad por encima de la velocidad síncrona, en el bloque 806 puede calcularse la energía activa que se desviará hacia el SNBC, es decir, que se disipará por la impedancia. Es decir, si la cantidad de energía generada por la instalación de energía eólica supera la cantidad que puede recibir la red, una parte de la cantidad generada puede disiparse a la impedancia del SNBC. En un ejemplo, la energía activa que se desviará al SNBC puede calcularse como la diferencia entre la energía activa generada antes de la detección de la LVRT y la energía activa que se suministrará a la red.

[0114] En el caso de que la velocidad del generador no esté por encima de la velocidad síncrona, puede comprobarse la disponibilidad del ESS, es decir, comprobar si el ESS está cargado. En caso de que la instalación de energía eólica comprenda un ESS cargado, el método puede continuar en el bloque 806. De lo contrario, la velocidad del generador puede monitorizarse, en el bloque 805.

[0115] Después, el ciclo de trabajo del conmutador de alta frecuencia puede calcularse, en el bloque 807, para variar el valor promedio de la impedancia del SNBC y disipar de forma efectiva la energía activa “extra” o excedente. Al poder variar el valor promedio de la impedancia, el SNBC puede adaptarse a la LVRT en curso y a su valor, y puede disipar eficazmente la cantidad requerida de energía activa.

[0116] La utilización de un ESS permite que la instalación de energía eólica opere durante una LVRT por debajo de la velocidad síncrona, lo que permite mejorar los eventos de la LVRT a lo largo de toda la curva de energía de la instalación de energía eólica.

[0117] La figura 9 ilustra un diagrama de flujo de un método 900 para operar una instalación 5 de energía eólica de DFIG según cualquiera de los ejemplos descritos como motor.

[0118] En primer lugar, la instalación de energía eólica puede, en el bloque 901, desacoplarse de la red. Después, el conmutador controlado por cortocircuito puede, en el bloque 902, cerrarse y, por lo tanto, el estator puede cortocircuitarse, permitiendo de este modo que la corriente fluya a través del estator. El conmutador de alta frecuencia del SNBC puede estar cerrado.

[0119] La energía del sistema de almacenamiento de energía (ESS) puede entonces, en el bloque 903, proporcionarse al generador para energizarlo y permitirle funcionar como motor. El ESS puede precargarse o puede cargarse antes de una pérdida de red, p. ej., durante el funcionamiento normal de la instalación de energía eólica.

[0120] La instalación de energía eólica de DFIG puede, en el bloque 904, operar el generador como un motor en el que el transformador del lado de la máquina puede suministrar la energía, es decir, de forma similar a un accionamiento de motor.

[0121] Al poder implementar el método 900, la instalación de energía eólica puede, en ausencia de red o en una condición de pérdida de red, permitir tareas de mantenimiento o puede ayudar al funcionamiento de montaje de la instalación de energía eólica, ya que el generador puede funcionar como motor independientemente de las influencias externas, tales como las condiciones del viento o la presencia de la red.

[0122] La figura 10 ilustra un diagrama de flujo de un método 1000 para operar una instalación de turbina eólica con un par constante. El método puede implementarse mediante un sistema de control en una instalación de energía eólica que comprende un ESS según cualquiera de los ejemplos descritos.

[0123] En primer lugar, la frecuencia de red puede monitorizarse, en el bloque 1001. La monitorización de la frecuencia de red puede comprender medir un valor de frecuencia de red, p. ej., en intervalos de tiempo predeterminados. La estabilidad de la frecuencia de red puede comprobarse entonces, p. ej., detectando variaciones de la frecuencia de red, para detectar eventos de frecuencia de red.

[0124] En un ejemplo, la variación de la red puede detectarse calculando la relación entre la variación de frecuencia (ΔF_Grid) y la variación de tiempo (Δt). En otros ejemplos, las variaciones de frecuencia de red pueden monitorizarse calculando la derivada de la frecuencia de red con respecto al tiempo (dF_Grid/dt).

[0125] En el caso de que tal relación frecuencia/tiempo de la red (ΔF_Grid/Δt) sea cero o cercana a cero, por ejemplo, por debajo de un umbral impuesto por el operador de la red, p. ej., por debajo de 0,1 Hz/s; el controlador puede establecer que no se produjo ningún evento de frecuencia de red, es decir, la frecuencia de red permaneció constante. Por lo tanto, la frecuencia de la red puede continuar monitorizándose.

[0126] Al detectar un evento de frecuencia de red, es decir, una variación de frecuencia de red, por ejemplo, en el caso de que la relación entre la variación de frecuencia y la variación temporal (ΔF_Grid/Δt) sea de un valor distinto de cero (o un valor no cercano a cero), p. ej., por encima de un umbral impuesto por el operador de la red, p. ej., por debajo de 0,1 Hz/s; puede comprobarse el signo de tal relación. Es decir, en caso de que la relación entre la frecuencia de la red y el tiempo (ΔF_Grid/Δt) sea negativa, la frecuencia de la red disminuyó como resultado del evento de frecuencia de la red, por lo tanto, para compensar el cambio sin cambiar el funcionamiento de la instalación de energía eólica, puede inyectarse energía a la red. Por el contrario, en caso de que (ΔF_Grid/ Δt) sea positivo, el evento de frecuencia de red aumentó la frecuencia de red y, por lo tanto, para compensar el cambio sin alterar el funcionamiento de la instalación de energía eólica o al menos del generador, parte de la energía generada puede impedir que se inyecte a la red. En caso de que la variación de frecuencia de la red sea negativa, el controlador puede comprobar si la capacidad del ESS está por encima de un valor de descarga mínimo. El valor mínimo de descarga puede ser de aproximadamente 20 - 40 % de la capacidad total del ESS, preferiblemente aproximadamente 30 % de la capacidad total del ESS. Si la capacidad del ESS no está por encima del valor mínimo de descarga, puede monitorizarse la frecuencia de la red. De cualquier otra forma, si el ESS está por encima del valor mínimo de descarga, la energía del GSC (P_GSC) puede, en el bloque 810, aumentarse, p. ej., enviando una señal de control desde el sistema de control que proporciona una nueva energía de referencia.

[0127] La energía del GSC se puede aumentar hasta que sea mayor que la energía del MSC (P_MSC). Una vez que la energía del GSC es mayor que la energía del MSC, la energía del ESS puede, en el bloque 1011, inyectarse a la red. Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede continuar operando en la trayectoria de operación de máxima energía, lo que facilita la recuperación en caso de eventos de red (frecuencia). Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede ser más eficaz independientemente de las condiciones de velocidad del viento cuando se enfrenta a eventos de frecuencia de red. La utilización de un ESS evita aumentar la energía de la instalación de energía eólica, ya que puede funcionar como fuente de energía.

[0128] Por el contrario, si la variación de frecuencia de la red es positiva, el controlador puede comprobar si la capacidad del ESS está por debajo de un valor de carga máximo. El valor de carga máximo puede ser de aproximadamente 60-80 % de la capacidad total del ESS, preferiblemente de aproximadamente 70 % de la capacidad total del ESS. Si la capacidad del ESS está por encima del valor de carga máximo, se puede monitorizar la frecuencia de la red. De lo contrario, si el ESS está por debajo del valor de carga máximo, la energía del GSC (P_GSC) puede, en el bloque 1020, reducirse, p. ej., enviando una señal de control desde el sistema de control que proporciona una nueva energía de referencia.

[0129] La energía del GSC puede reducirse hasta que sea inferior a la energía del MSC (P_MSC). Una vez que la energía del GSC es inferior a la energía del MSC, la energía del generador puede, en el bloque 1021, inyectarse al ESS absorbiendo de este modo la energía para cargar el ESS e impidiendo su inyección a la red.

[0130] Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede continuar operando en la trayectoria de operación de máxima energía, lo que facilita la recuperación en caso de eventos de red (frecuencia). Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede ser más eficaz independientemente de las condiciones de velocidad del viento cuando se enfrenta a eventos de frecuencia de red. La utilización de un ESS evita reducir la energía de la instalación de energía eólica, ya que puede funcionar como fuente de energía.

[0131] Por lo tanto, al utilizar el ESS, en caso de un evento de frecuencia de red que aumente o disminuya la frecuencia de red, el generador de la instalación de energía eólica puede operar con un par constante y, por lo tanto, puede mantenerse una velocidad óptima del rotor. Por lo tanto, la instalación de energía eólica puede extraer la máxima energía aerodinámica en función de la velocidad del viento y el ángulo de inclinación durante la frecuencia de red. Aunque en la presente memoria se describen realizaciones específicas, pueden realizarse diversos cambios y modificaciones sin abandonar el ámbito de protección, que se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0132] Las presentes realizaciones deben considerarse en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas, y se pretende que todos los cambios que entren dentro del significado de las reivindicaciones adjuntas queden incluidos en estas.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

1. Una instalación (1) de energía eólica de DFIG configurada para operar durante fallas en la red, comprendiendo la instalación de energía eólica de DFIG:

un generador (10) de inducción de doble alimentación, DFIG, que comprende un rotor (12) y un estator (11), en donde el estator (11) comprende al menos un devanado trifásico;

un sistema (50) de control configurado para gestionar el funcionamiento de la instalación de energía eólica de DFIG;

un transformador eléctrico (20) que comprende un transformador (21) del lado de la máquina, MSC, un transformador (22) del lado de la red, GSC, y un enlace (23) de CC conectado entre los mismos;

un conmutador (40) controlado por cortocircuito configurado para cortocircuitar selectivamente el estator, permitiendo de este modo que la corriente fluya a través del estator al desacoplar la red del estator; caracterizado por que la instalación de energía eólica de DFIG comprende, además

un seccionador (70, 70A, 70B, 70C, 70D) de frenado del neutro del estator, SNBC, en donde el SNBC comprende un rectificador trifásico (71) que comprende tres entradas, en donde cada entrada corresponde a una fase; una impedancia (72) y un conmutador (73) activo de alta frecuencia configurados para variar el valor promedio de la impedancia ajustando su ciclo de trabajo; en donde cada una de las tres entradas del rectificador está conectada a una fase del al menos un devanado trifásico del estator,

en donde las fases del al menos un devanado trifásico del estator están conectadas a la red en un extremo y al SNBC en el otro extremo; y

en donde, durante una falla, el al menos un devanado trifásico del estator está configurado para permanecer conectado a la red.

2. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 1, en donde el conmutador (40) controlado por cortocircuito es un conmutador electromecánico o un conmutador electrónico.

3. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 1 o 2, en donde el rectificador trifásico (71) comprende al menos un tiristor.

4. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 3, en donde el rectificador trifásico (71) comprende una pluralidad de tiristores conectados en serie y/o en paralelo.

5. La instalación de energía eólica de DFIG según las reivindicaciones 1 o 2, en donde el rectificador trifásico (71) comprende al menos un diodo.

6. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 5, en donde el rectificador trifásico (71) comprende una pluralidad de diodos conectados en serie y/o en paralelo.

7. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 5 o 6, que comprende además un conmutador (30) estator-red para acoplar/desacoplar selectivamente el estator y la red.

8. La instalación de energía eólica de DFIG según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además dos o más SNBC (70A, 70B, 70C, 70D).

9. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 8, en donde los dos o más SNBC (70A, 70B) están conectados en paralelo al al menos un devanado del estator.

10. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 8, en donde el estator comprende una pluralidad de devanados trifásicos y los dos o más SNBC (70C, 70D) pueden conectarse a un devanado trifásico diferente del estator o a una combinación de los mismos.

11. La instalación de energía eólica de DFIG según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además un sistema (80) de almacenamiento de energía, ESS, en el enlace de CC.

12. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 11, en donde el ESS (80) comprende una pluralidad de baterías en serie y/o en paralelo.

13. La instalación de energía eólica de DFIG según la reivindicación 11 o 12, en donde el ESS (80) está conectado en paralelo al condensador (23A) de enlace de CC.