Un convertidor de potencia que puede ser usado para conectar un generador (4) que proporciona una tensiónvariable con una frecuencia variable a una red de suministro (RED) que opera a una tensión nominal fija y auna frecuencia nominal fija,

comprendiendo el convertidor de potencia:

un primer rectificador/inversor activo (10) conectable eléctricamente al estátor del generador (4) y queincluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia;

un segundo rectificador/inversor activo (14) que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores deconmutación de potencia;

un enlace (12) de cc conectado entre el primer rectificador/inversor activo (10) y el segundorectificador/inversor activo (14);

un filtro (16) conectado entre el segundo rectificador/inversor activo (14) y la red de suministro (RED),incluyendo el filtro (16) bornes de red;

un primer controlador (18) para el primer rectificador/inversor activo (10); y

un segundo controlador (46) para el segundo rectificador/inversor activo (14);

en el que el primer controlador (18) está configurado para usar una señal de demanda de tensión del enlacede cc (VDC_GEN*), indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, para controlar los dispositivossemiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para lograr el niveldeseado de tensión del enlace de cc que corresponda a la señal de demanda de tensión del enlace de cc(VDC_ GEN*); y

en el que el segundo controlador (46) está configurado para usar una señal de demanda de potencia (P*)indicativa del nivel de potencia que debe ser transmitida desde el enlace (12) de cc a la red de suministro(RED) a través del segundo rectificador/inversor activo (14), y una señal de demanda de tensión (VTURB*)indicativa de la tensión que debe lograrse en los bornes de red del filtro (16) para controlar los dispositivossemiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para lograr losniveles deseados de potencia y tensión que corresponden a las señales de demanda de potencia y tensión(P* y VTURB*).

Convertidores de potencia

Campo técnico

La presente invención versa sobre convertidores de potencia y, en particular, sobre convertidores de potencia que pueden ser usados para conectar generadores que proporcionan una tensión variable con una frecuencia variable a una red eléctrica o red de suministro a una tensión y a una frecuencia nominales fijas. La presente invención también incluye características que permiten que los convertidores de potencia sigan conectados a la red de suministro y mantener el control durante un fallo en la red y en condiciones transitorias. Los convertidores de potencia son particularmente útiles para su uso, sin restricciones, con generadores que son accionados por turbinas eólicas.

Técnica antecedente

Es posible convertir la energía eólica en energía eléctrica usando una turbina eólica para impulsar el rotor de un generador, ya sea directamente o por medio de una caja de cambios. La frecuencia de ca que se desarrolla en los bornes del estátor del generador (la “tensión del estátor”) es directamente proporcional a la velocidad de giro del rotor. La tensión en los bornes del generador también varía en función de la velocidad y, dependiendo del tipo particular de generador, del nivel de flujo. Para una captura óptima de la energía, la velocidad de giro del eje de salida de la turbina eólica variará según la velocidad del viento que impulsa las palas de la turbina. Para limitar la captura de energía con velocidades elevadas del viento, la velocidad de giro del eje de salida se controla alterando el ángulo de paso de las palas de la turbina. Puede lograrse hacer coincidir la tensión y la frecuencia variables del generador con la tensión y la frecuencia nominalmente constantes de la red eléctrica mediante el uso de un convertidor de potencia.

La patente estadounidense 5083039 describe una turbina eólica de velocidad variable en la que el eje de giro de la turbina eólica es usado para impulsar el rotor de un generador de inducción de ca. Se usa un convertidor de potencia para conectar la salida del generador a una red eléctrica. El convertidor de potencia incluye dispositivos semiconductores de conmutación de potencia activos que controlan las cantidades eléctricas de estátor en cada fase del generador. Se usa un dispositivo de mando de par para derivar una señal de demanda de par indicativa de un par deseado. Un controlador del generador opera bajo el control de la orientación de campo y es sensible a la señal de demanda de par para definir una corriente transversal deseada que representa el par en coordenadas de campo giratorio normales al campo de flujo del rotor. Los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia activos son controlados, entonces, por el controlador del generador usando un circuito de modulación de la anchura de los impulsos para producir cantidades eléctricas de estátor que corresponden a la corriente transversal deseada. Un controlador inversor regula la corriente de salida para suministrar energía de ca polifásica que tiene corrientes avanzada y retrasada con un ángulo especificado por una señal de control del factor de potencia. En esta disposición, una pérdida de tensión en la red durante una caída del suministro lleva a una pérdida de control de la tensión del enlace de cc. En consecuencia, también se pierde la capacidad de control de la corriente reactiva, que es esencial para las funciones de soporte de la tensión demandada por los códigos de la red.

La patente estadounidense 5225712 amplía el principio expuesto en lo que antecede, incluyendo el control de la potencia reactiva o el control del ángulo del factor de potencia como función de un conmutador de modo. De manera similar, el esquema del controlador de puente inversor de la patente estadounidense 5225712 es únicamente responsable de la regulación de la tensión del enlace de cc. Por lo tanto, ambos esquemas adolecen de la desventaja de que durante la situación en la que se pierde la tensión de la red, también se pierden el control de la tensión del enlace de cc y la capacidad de control de la corriente reactiva durante la caída de tensión.

Resumen de la invención

La presente invención se define por un convertidor de potencia y un procedimiento de operación de un convertidor de potencia con las características técnicas de las reivindicaciones independientes 1 y 39. Otras alternativas están definidas por las características de las reivindicaciones dependientes.

La presente invención se propone reducir, al menos, los problemas y las desventajas anteriores proporcionando un convertidor de potencia que puede ser usado para conectar un generador que proporciona tensión variable a una frecuencia variable con una red de suministro que opera a una tensión nominal fija y a una frecuencia nominal fija, comprendiendo el convertidor de potencia:

un primer rectificador/inversor activo conectable eléctricamente al estátor del generador y que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia; un segundo rectificador/inversor activo que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia; un enlace de cc conectado entre el primer rectificador/inversor activo y el segundo rectificador/inversor activo;

un filtro conectado entre el segundo rectificador/inversor activo y la red de suministro, incluyendo el filtro bornes de red; un primer controlador para el primer rectificador/inversor activo; y un segundo controlador para el segundo rectificador/inversor activo; en el que el primer controlador usa una señal de demanda de tensión del enlace de cc, indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo para lograr el nivel deseado de tensión del enlace de cc que corresponda a la señal de demanda de tensión del enlace de cc; y en el que el segundo controlador usa una señal de demanda de potencia indicativa del nivel de potencia que debe ser transmitida desde el enlace de cc a la red de suministro a través del segundo rectificador/inversor activo, y una señal de demanda de tensión indicativa de la tensión que debe lograrse en los bornes de red del filtro para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo para lograr los niveles deseados de potencia y tensión que corresponden a las señales de demanda de potencia y tensión.

El convertidor de potencia puede ser usado para conectar el generador a la red de suministro durante las condiciones operativas normales, pero también incluye características que le permiten operar en situaciones en las que la tensión de la red de suministro varía debido a fallos de la red o situaciones transitorias en la red de suministro. Más en particular, el segundo controlador puede usar una medida de la tensión de la red de suministro para determinar límites a la potencia que puede ser exportada desde el segundo rectificador/inversor activo cuando la tensión de la red de suministro se desvía de su condición nominal, y también puede usar una medida de la tensión de la red de suministro para determinar el nivel de corriente que debe proporcionarse desde el segundo rectificador/inversor activo para proporcionar un soporte de tensión a la red de suministro cuando la tensión de la red de suministro se desvía de su condición nominal.

El generador puede ser un generador lineal o giratorio de cualquier tipo adecuado. Los ejemplos incluirían un generador de inducción o un generador síncrono excitado por cualquier medio adecuado, tal como imanes permanentes o devanados superconductores o convencionales de campo. En el caso de un generador giratorio, el rotor puede estar conectado al eje de salida, o impulsado por él, de un turbina o máquina motriz, tal como una turbina eólica, una turbina mareomotriz, una hidroturbina, un motor de turbina de vapor, un motor diésel o un motor de turbina de gas, por ejemplo. Podría usarse un generador lineal en aplicaciones que se beneficien inherentemente de un movimiento de vaivén, por ejemplo, generadores de oleaje.

Preferentemente, el primer controlador usa una señal de demanda de flujo indicativa de un nivel deseado del flujo que debe lograrse en el generador y convierte esta en una señal de demanda de corriente longitudinal para el primer rectificador/inversor activo. El primer controlador puede entonces usar una la señal de demanda de corriente longitudinal... [Seguir leyendo]

1. Un convertidor de potencia que puede ser usado para conectar un generador (4) que proporciona una tensión variable con una frecuencia variable a una red de suministro (RED) que opera a una tensión nominal fija y a una frecuencia nominal fija, comprendiendo el convertidor de potencia:

un primer rectificador/inversor activo (10) conectable eléctricamente al estátor del generador (4) y que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia; un segundo rectificador/inversor activo (14) que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia; un enlace (12) de cc conectado entre el primer rectificador/inversor activo (10) y el segundo

rectificador/inversor activo (14) ; un filtro (16) conectado entre el segundo rectificador/inversor activo (14) y la red de suministro (RED) , incluyendo el filtro (16) bornes de red; un primer controlador (18) para el primer rectificador/inversor activo (10) ; y un segundo controlador (46) para el segundo rectificador/inversor activo (14) ;

en el que el primer controlador (18) está configurado para usar una señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para lograr el nivel deseado de tensión del enlace de cc que corresponda a la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_ GEN*) ; y

en el que el segundo controlador (46) está configurado para usar una señal de demanda de potencia (P*) indicativa del nivel de potencia que debe ser transmitida desde el enlace (12) de cc a la red de suministro (RED) a través del segundo rectificador/inversor activo (14) , y una señal de demanda de tensión (VTURB*) indicativa de la tensión que debe lograrse en los bornes de red del filtro (16) para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para lograr los

niveles deseados de potencia y tensión que corresponden a las señales de demanda de potencia y tensión (P* y VTURB*) .

2. Un convertidor de potencia según la reivindicación 1 en el que el primer controlador (18) está configurado, además, para usar una señal de demanda de flujo (c*) indicativa de un nivel deseado del flujo que debe lograrse en el generador (4) , convierte la señal de demanda de flujo (c*) en una señal de demanda de

corriente longitudinal (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) , y está configurado, además, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para producir cantidades eléctricas de estátor que logren la corriente longitudinal deseada para el primer rectificador/inversor activo (10) .

3. Un convertidor de potencia según la reivindicación 2 en el que el primer controlador (18) está configurado,

además, para convertir la señal de demanda de flujo (c*) en la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_GEN*) con referencia a una o más características (32) del generador.

4. Un convertidor de potencia según cualquier reivindicación precedente en el que el primer controlador (18) está configurado, además, para comparar la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, con una señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc

(VDC_FB) para determinar una señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) y está configurado, además, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para producir cantidades eléctricas de estátor que logren la corriente transversal deseada para el primer rectificador/inversor activo (10) .

5. Un convertidor de potencia según la reivindicación 4 en el que el segundo controlador (46) está configurado,

45 además, para suministrar una señal de control (IDC_LIM) que varía según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro al primer controlador (18) , y en el que el primer controlador (18) está configurado, además, para comparar la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_ GEN*) , indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*) , limita la señal de

50 demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*) usando la señal de control (IDC_LIM) procedente del segundo controlador (46) para determinar una señal limitada de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*_LIM) y está configurado, además, para usar la señal limitada de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*_LIM) para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

55 6. Un convertidor de potencia según la reivindicación 4 en el que el segundo controlador (46) está configurado, además, para suministrar una señal de control (IDC_FF) que varía según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro y/o la señal de demanda de potencia (P*) al primer controlador (18) , y en el que un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) está configurado, además, para comparar la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de una tensión deseada

del enlace de cc, con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para proporcionar una señal de salida que se suma a la señal de control (IDC_FF) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*) que se usa para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

7. Un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6 en el que el segundo controlador

(46) está configurado, además, para convertir la señal de demanda de potencia (P*) , indicativa del nivel de potencia que ha de transferirse desde el enlace (12) de cc a la red de suministro (RED) a través del segundo rectificador/inversor activo (14) , en una señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) , y está configurado, además, para controlar los dispositivos

semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para producir cantidades eléctricas de filtro/red de suministro que logren la corriente transversal deseada para el segundo rectificador/inversor activo (14) .

8. Un convertidor de potencia según la reivindicación 7 en el que la señal de demanda de potencia (P*) es

convertida en la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) dividiendo la señal de demanda de 15 potencia (P*) por una señal (VQ_NET) que se deriva de la tensión en los bornes de red del filtro (16) .

9. Un convertidor de potencia según la reivindicación 7 señal de demanda de potencia (P*) es convertida en la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) dividiendo la señal de demanda de potencia (P*) por una versión filtrada de la señal que se deriva de la tensión en los bornes de red del filtro (16) .

10. Un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 en el que el segundo controlador

(46) está configurado, además, para usar una señal adicional de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_NET*) indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, está configurado, además, para comparar la señal adicional de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_NET*) con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para determinar una señal ilimitada de demanda de corriente transversal (VDC_PI_IQ_NET*) y está configurado, además, para limitar la señal ilimitada de demanda de corriente

transversal (VDC_PI_IQ_NET*) a un valor determinado por una señal limitante (52) que se deriva de la señal de demanda de potencia (P*) para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) .

11. Un convertidor de potencia según la reivindicación 10 en el que la señal ilimitada de demanda de corriente transversal (VDC_PI_ IQ_NET*) se suma a una señal de alimentación directa de corriente transversal (IQ_FF)

que se deriva de: (i) una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) , (ii) una señal de retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) y (iii) una señal de ganancia (PFF_GAIN) que varía según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

12. Un convertidor de potencia según la reivindicación 11 en el que la señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) es suministrada al segundo controlador (46) desde el primer controlador (18) .

13. Un convertidor de potencia según la reivindicación 11 en el que la señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) menos la salida de un controlador PI (20) de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) es suministrada al segundo controlador (46) y es usada por el segundo controlador (46) solo durante una situación de caída de tensión de la red de suministro.

14. Un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en el que el segundo controlador

(46) está configurado, además, para modificar la señal limitante que se deriva de la señal de demanda de potencia (P*) según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

15. Un convertidor de potencia según cualquier reivindicación precedente en el que el enlace (12) de cc incluye un condensador (82) y el convertidor de potencia comprende además un sensor (80) de corriente para medir la corriente que fluye en el condensador (82) y proporcionar una señal de salida.

45 16. Un convertidor de potencia según la reivindicación 15 en el que la señal de salida del sensor (80) de corriente se resta de una señal derivada de una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) para proporcionar una señal (IDC_NET’) que se suma a la salida de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

50 17. Un convertidor de potencia según la reivindicación 15 en el que la señal de salida del sensor (80) de corriente se resta de una señal derivada de una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) para proporcionar una señal (IDC_NET’) que se filtra y se suma a la salida de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

18. Un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 que, además, comprende un sensor de tensión para medir la tensión del enlace de cc y proporcionar una señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) y medios para medir la velocidad de cambio de la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) , en el que el valor integral de un controlador PI (20) de un controlador (76)

de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) es modificado en un factor predeterminado cuando la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) es mayor que un primer umbral (VDC_FB_THRESHOLD) y la velocidad de cambio de la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) es mayor que un segundo umbral (dVDC_FB/dt_THRESHOLD) .

19. Un convertidor de potencia según cualquier reivindicación precedente en el que, durante una situación de caída

de tensión de la red de suministro, se deriva una señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) a partir de una versión limitada de la rapidez de respuesta de una señal (IQ_CAPACITY) derivada del límite de potencia nominal del segundo rectificador/inversor activo (14) , que se modifica en función de las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

20. Un convertidor de potencia según cualquier reivindicación precedente en el que el segundo controlador (46)

está configurado, además, para comparar la señal de demanda de tensión (VTURB*) , indicativa del nivel de tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro (16) , con una señal de retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) para determinar una señal de demanda de corriente longitudinal (ID_NET*) para el segundo rectificador/inversor activo (14) , y está configurado, además, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo

(14) para producir cantidades eléctricas de filtro/red de suministro que logren la corriente longitudinal deseada para el segundo rectificador/inversor activo (14) .

21. Un convertidor de potencia según la reivindicación 20 en el que el segundo controlador (46) está configurado, además, para modificar la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_NET*) según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

22. Un convertidor de potencia según las reivindicaciones 20 o 21 en el que el segundo controlador (46) está configurado, además, para modificar una señal de error que surge de la diferencia entre la señal de demanda de tensión (VTURB*) , indicativa del nivel de tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro (16) , y la señal de retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) según una señal derivada de la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_NET*) .

23. Un convertidor de potencia según cualquier reivindicación precedente que, además, comprende un sensor (54) de velocidad u observador de la velocidad para derivar una señal de velocidad (N) indicativa de la velocidad de la parte móvil del generador (4) y en el que la señal de velocidad (N) se usa para derivar la señal de demanda de potencia (P*) .

24. Un convertidor de potencia según la reivindicación 23 en el que la señal de demanda de potencia (P*) se deriva

de una tabla (56) de consulta o de una función matemática y la señal de velocidad (N) forma un puntero a la tabla (56) de consulta o un valor para el que se calcula la función matemática.

25. Un convertidor de potencia según la reivindicación 23 en el que la señal de velocidad (N) es modificada por una función de filtro.

26. Un convertidor de potencia según la reivindicación 25 en el que la señal de demanda de potencia (P*) se deriva

de una tabla (56) de consulta o de una función matemática y la señal modificada de velocidad (N’) forma un puntero a la tabla (56) de consulta o un valor para el que se calcula la función matemática.

27. Un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26 en el que la señal de demanda de potencia (P*) es sumada con una señal derivada de una versión filtrada de la señal de velocidad (N) .

28. Una disposición que comprende una pluralidad de convertidores (1a a 1d) de potencia según cualquier

45 reivindicación precedente conectables entre sí en paralelo a una red de suministro (RED) que opera a una tensión nominal fija y a una frecuencia nominal fija por medio de una conexión paralela (72) , en la que la señal de demanda de tensión (VTURB*) , indicativa de la tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro

(16) de cada convertidor de potencia, se deriva de una comparación de una señal superior de demanda detensión (REFERENCIA DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) y una señal superior de retroalimentación de

50 tensión (RETROALIMENTACIÓN DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) que se mide en el punto en el que la conexión paralela (72) se conecta a la red de suministro (RED) .

29. Una disposición según la reivindicación 28 en la que cada convertidor individual (1a a 1d) de potencia incluye un transformador elevador (6a a 6d) conectado eléctricamente entre el filtro asociado (16a a 16d) y la conexión paralela (72) .

30. Una disposición según las reivindicaciones 28 o 29 que, además, comprende un transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de suministro (RED) .

31. Una disposición según la reivindicación 30 en la que la señal superior de retroalimentación de tensión (RETROALIMENTACIÓN B DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) es medida en el lado de la red de

suministro del transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de suministro (RED) .

32. Una disposición según la reivindicación 30 en la que la señal superior de retroalimentación de tensión (RETROALIMENTACIÓN A DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) es medida en el lado de la conexión paralela del transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de

suministro (RED) .

33. Una turbina eólica que comprende:

un generador (4) que tiene un estátor y un rotor; un conjunto (2) de turbina que incluye al menos una pala para hacer girar el rotor del generador (4) ; y un convertidor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27.

34. Una granja eólica que comprende:

una red de suministro (RED) que opera a una tensión nominal fija y a una frecuencia nominal fija; y una pluralidad de turbinas eólicas según la reivindicación 33; en la que los respectivos convertidores (1a a 1d) de potencia de la pluralidad de turbinas eólicas están conectados entre sí en paralelo a la red de suministro (RED) por medio de una conexión paralela (72) , y en

la que la señal de demanda de tensión (VTURB*) , indicativa de la tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro (16) de cada convertidor (1a a 1d) de potencia, se deriva de una comparación de una señalsuperior de demanda de tensión (REFERENCIA DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) y una señal superior de retroalimentación de tensión (RETROALIMENTACIÓN DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) que se mide en el punto en el que la conexión paralela (72) se conecta a la red de suministro (RED) .

35. Una granja eólica según la reivindicación 34 en la que cada convertidor individual (1a a 1d) de potencia incluye un transformador elevador (6a a 6d) conectado eléctricamente entre el filtro asociado (16a a 16d) y la conexión paralela (72) .

36. Una granja eólica según las reivindicaciones 34 o 35 que, además, comprende un transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de suministro (RED) .

37. Una granja eólica según la reivindicación 36 en la que la señal superior de retroalimentación de tensión (RETROALIMENTACIÓN B DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) es medida en el lado de la red de suministro del transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de suministro (RED) .

38. Una granja eólica según la reivindicación 36 en la que la señal superior de retroalimentación de tensión

(RETROALIMENTACIÓN A DE TENSIÓN DE LA GRANJA EÓLICA) es medida en el lado de la conexión paralela del transformador elevador (74) conectado eléctricamente entre la conexión paralela (72) y la red de suministro (RED) .

39. Un procedimiento de operación de un convertidor de potencia que puede ser usado para conectar un

generador (4) que proporciona una tensión variable con una frecuencia variable a una red de suministro (RED) 40 que opera a una tensión nominal fija y a una frecuencia nominal fija, comprendiendo el convertidor de potencia:

un primer rectificador/inversor activo (10) conectable eléctricamente al estátor del generador (4) y que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia; un segundo rectificador/inversor activo (14) que incluye una pluralidad de dispositivos semiconductores de conmutación de potencia;

45 un enlace (12) de cc conectado entre el primer rectificador/inversor activo (10) y el segundo rectificador/inversor activo (14) ; un filtro (16) conectado entre el segundo rectificador/inversor activo (14) y la red de suministro (RED) , incluyendo el filtro (16) bornes de red; un primer controlador (18) para el primer rectificador/inversor activo (10) ; y

50 un segundo controlador (46) para el segundo rectificador/inversor activo (14) ; comprendiendo el procedimiento las etapas de que:

el primer controlador (18) use una señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para lograr el nivel deseado de

tensión del enlace de cc que corresponda a la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_ GEN*) ; y el segundo controlador (46) use una señal de demanda de potencia (P*) indicativa del nivel de potencia que debe ser transferida desde el enlace (12) de cc a la red de suministro (RED) a través del segundo

rectificador/inversor activo (14) , y una señal de demanda de tensión (VTURB*) indicativa de la tensión que debe lograrse en los bornes de red del filtro (16) para controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para lograr los niveles deseados de potencia y tensión que corresponden a las señales de demanda de potencia y tensión (P* y VTURB*) .

40. Un procedimiento según la reivindicación 39 que, además, comprende la etapa de que el segundo controlador

(46) use una medida de la tensión de la red de suministro (VQ_NET) para determinar límites a la potencia que puede ser exportada desde el segundo rectificador/inversor activo (14) cuando la tensión de la red de suministro se desvíe de su condición nominal.

41. Un procedimiento según las reivindicaciones 39 o 40 que, además, comprende la etapa de que el segundo

controlador (46) use una medida de la tensión de la red de suministro (VQ_NET) para determinar el nivel de corriente que ha de proporcionarse desde el segundo rectificador/inversor activo (14) para proporcionar soporte de tensión a la red de suministro cuando la tensión de la red de suministro se desvíe de su condición nominal.

42. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 41 que, además, comprende la etapa de que el primer controlador (18) use una señal de demanda de flujo (c*) indicativa de un nivel deseado de flujo que ha

de lograrse en el generador (4) , convierta la señal de demanda de flujo (c*) en una señal de demanda de corriente longitudinal (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) y controle los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para producir cantidades eléctricas de estátor que logren la corriente longitudinal deseada para el primer rectificador/inversor activo (10) .

43. Un procedimiento según la reivindicación 42 en el que la etapa de conversión de la señal de demanda de flujo (c*) en la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_GEN*) se lleva a cabo con referencia a una o más características (21) del generador.

44. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 43 que, además, comprende la etapa de que el primer controlador (18) compare la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de

una tensión deseada del enlace de cc, con una señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para determinar una señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) y controle los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del primer rectificador/inversor activo (10) para producir cantidades eléctricas de estátor que logren la corriente transversal deseada para el primer rectificador/inversor activo (10) .

45. Un procedimiento según la reivindicación 44 que, además, comprende las etapas de que:

el segundo controlador (46) suministre al primer controlador (10) una señal de control (IDC_LIM) que varía según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro durante una situación de caída de tensión de la red de suministro; y el primer controlador (10) compare la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VD_GEN*) , indicativa

de una tensión deseada del enlace de cc, con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_ GEN*) , limite la señal de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*) usando la señal de control (IDC_LIM) procedente del segundo controlador (46) para determinar una señal limitada de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*_LIM) y use la señal limitada de demanda de corriente del enlace de cc

45 (IDC_GEN*_LIM) para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) para que no se extraiga potencia alguna de la red de suministro durante la situación de caída de tensión de la red de suministro.

46. Un procedimiento según la reivindicación 44 que, además, comprende las etapas de que el segundo controlador (46) suministre una señal de control (IDC_FF) que varía según las condiciones imperantes de 50 tensión de la red de suministro y/o la señal de demanda de potencia al primer controlador (18) y de que un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) compare la señal de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_GEN*) , indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para proporcionar una señal de salida que se suma a la señal de control (IDC_FF) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (IDC_GEN*)

55 que se usa para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

47. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 44 a 46 que, además, comprende la etapa de que el segundo controlador (46) convierta la señal de demanda de potencia (P*) , indicativa del nivel de potencia que

ha de ser transferida desde el enlace (12) de cc a la red de suministro (RED) a través del segundo rectificador/inversor activo (14) , en una señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) y controle los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para producir cantidades eléctricas de filtro/red de

suministro que logren la corriente transversal deseada para el segundo rectificador/inversor activo (14) .

48. Un procedimiento según la reivindicación 47 en el que la etapa de conversión de la señal de demanda de potencia (P*) en la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) se lleva a cabo dividiendo la señal de demanda de potencia (P*) por una señal (VQ_ NET) que se deriva de la tensión en los bornes de red del filtro (16) .

49. Un procedimiento según la reivindicación 48 en el que la etapa de conversión de la señal de demanda de potencia (P*) en la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) se lleva a cabo dividiendo la señal de demanda de potencia (P*) por una versión filtrada de la señal que se deriva de la tensión en los bornes de red del filtro (16) .

50. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 47 a 49 que, además, comprende la etapa de que el

segundo controlador (46) use una señal adicional de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_NET*) indicativa de una tensión deseada del enlace de cc, compare la señal adicional de demanda de tensión del enlace de cc (VDC_NET*) con la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) para determinar una señal ilimitada de demanda de corriente transversal (VDC_PI_IQ_NET*) y limite la señal ilimitada de demanda de corriente transversal (VDC_PI_IQ_NET*) a un valor determinado por una señal

limitante (52) que se deriva de la señal de demanda de potencia (P*) para determinar la señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) durante el arranque y la condición operativa normal del convertidor de potencia.

51. Un procedimiento según la reivindicación 50 que, además, comprende la etapa de suma de la señal ilimitada de demanda de corriente transversal (VDC_PI_IQ_NET*) a una señal de alimentación directa de corriente

transversal (IQ_FF) que se deriva de: (i) una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) , (ii) una señal de retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) y (iii) una señal de ganancia (PFF_GAIN) que varía según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

52. Un procedimiento según la reivindicación 51 en el que la señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) es suministrada al segundo controlador (46) desde el primer controlador (18) .

53. Un procedimiento según la reivindicación 51 en el que la señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) menos la salida de un controlador PI (20) de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) es suministrada al segundo controlador (46) y es usada por el segundo controlador (46) durante una situación de caída de tensión de la red de suministro.

54. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 50 a 53 que, además, comprende la etapa de que el

segundo controlador (46) modifique la señal limitante que se deriva de la señal de demanda de potencia (P*) según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro en una situación de caída de tensión de la red de suministro.

55. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 54 en el que el enlace (12) de cc incluye un condensador (82) y el convertidor de potencia comprende además un sensor (80) de corriente para medir la

corriente que fluye en el condensador (82) y proporcionar una señal de salida, comprendiendo además el procedimiento las etapas de restar la señal de salida del sensor (80) de corriente de una señal derivada de una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) para proporcionar una señal (IDC_NET’) que se suma a la salida de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

45 56. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 54 en el que el enlace (12) de cc incluye un condensador (82) y el convertidor de potencia comprende además un sensor (80) de corriente para medir la corriente que fluye en el condensador (82) y proporcionar una señal de salida, comprendiendo además el procedimiento las etapas de restar la señal de salida del sensor (80) de corriente de una señal derivada de una señal indicativa de la potencia del generador (POWER_FF) para proporcionar una señal (IDC_NET’) que se

50 filtra y se suma a la salida de un controlador (76) de tensión del enlace de cc del primer controlador (18) para determinar una señal de demanda de corriente del enlace de cc (ID_GEN*) para el primer rectificador/inversor activo (10) .

57. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 54 en el que el convertidor de potencia comprende, además, un sensor de tensión para medir la tensión del enlace de cc y proporcionar una señal de

55 retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) y medios para medir la velocidad de cambio de la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) , comprendiendo además el procedimiento las etapas de modificación del valor integral de un controlador PI (20) de un controlador (76) de tensión del enlace

de cc del primer controlador (18) en un factor predeterminado cuando la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) es mayor que un primer umbral (VDC_FB_THRESHOLD) y la velocidad de cambio de la señal de retroalimentación de tensión del enlace de cc (VDC_FB) es mayor que un segundo umbral (dVDC_FB/dt_THRESHOLD) .

58. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 57 que, además, comprende la etapa de derivación de una señal de demanda de corriente transversal (IQ_NET*_LIM) para el segundo rectificador/inversor activo (14) a partir de una versión limitada de la rapidez de respuesta de una señal (IQ_CAPACITY) derivada del límite de potencia nominal del segundo rectificador/inversor activo (14) , que se modifica en función de las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro en una situación de caída

de tensión de la red de suministro.

59. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 58 que, además, comprende la etapa de que el segundo controlador (46) compare la señal de demanda de tensión (VTURB*) , indicativa del nivel de tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro (16) , con una señal de retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) para determinar una señal de demanda de corriente longitudinal

(ID_NET*) para el segundo rectificador/inversor activo (14) y controlar los dispositivos semiconductores de conmutación de potencia del segundo rectificador/inversor activo (14) para producir cantidades eléctricas de filtro/red de suministro que logren la corriente longitudinal deseada para el segundo rectificador/inversor activo (14) .

60. Un procedimiento según la reivindicación 58 que, además, comprende la etapa de que el segundo controlador

(46) modifique la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_NET*) según las condiciones imperantes de tensión de la red de suministro.

61. Un procedimiento según las reivindicaciones 59 o 60 que, además, comprende la etapa de que el segundo controlador (46) modifique una señal de error que surge de la diferencia entre la señal de demanda de tensión indicativa (VTURB*) del nivel de tensión que ha de lograrse en los bornes de red del filtro (16) y la señal de

retroalimentación de tensión (VQ_NET) medida en los bornes de red del filtro (16) según una señal derivada de la señal de demanda de corriente longitudinal (ID_NET*) .

62. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 39 a 61 que, además, comprende la etapa de derivar una señal de velocidad (N) indicativa de la velocidad de la parte móvil del generador (4) y de usar la señal de velocidad (N) para derivar la señal de demanda de potencia (P*) .

63. Un procedimiento según la reivindicación 61 que, además, comprende la etapa de derivar la señal de demanda de potencia (P*) de una tabla (56) de consulta o una función matemática en la que la señal de velocidad (N) forma un puntero a la tabla (56) de consulta o un valor para el que se calcula la función matemática.

64. Un procedimiento según la reivindicación 62 que, además, comprende la etapa de modificación de la señal de velocidad (N) por una función de filtro.

65. Un procedimiento según la reivindicación 64 que, además, comprende la etapa de derivar la señal de demanda de potencia (P*) de una tabla (56) de consulta o una función matemática en la que la señal modificada de velocidad (N’) forma un puntero a la tabla (56) de consulta o un valor para el que se calcula la función matemática.

66. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 62 a 64 que, además, comprende la etapa de

sumar la señal de demanda de potencia (P*) con una señal derivada de una versión filtrada de la señal de velocidad.