INSTALACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA Y PARQUE DE ENERGÍA EÓLICA CON UNA PLURALIDAD DE INSTALACIONES DE ENERGÍA EÓLICA.

Instalación de energía eólica y parque de energía eólica con una pluralidad de instalaciones de energía eólica La presente invención hace referencia a una instalación de energía eólica y a un parque de energía eólica compuesto por estas instalaciones de energía eólica. Mediante las instalaciones de energía eólica de un parque de energía eólica, la energía eólica generada por el viento como principal portador estocástico de energía eléctrica, debe ser suministrada a una red de distribución regional. En la solicitud DE 196 20 906 A1, se representa de forma esquemática en la figura 1 un diseño conocido de un parque de energía eólica 2. Este diseño conocido consiste en un diseño descentralizado de corriente trifásica, puesto que la energía de cada una de las instalaciones de energía eólica 4 del parque de energía eólica 2 es suministrada a una red de distribución regional 6. Debido a que el aumento de tensión en un punto de suministro 8 del parque de energía eólica de la red de distribución regional 6 no debe ascender a más del 4%, se obtiene una potencia energética posible máxima en función de la distancia del punto de suministro 8 del parque de energía eólica con respecto a una subestación transformadora de esta red de distribución 6. El parque de energía eólica 2 representado presenta tres instalaciones de energía eólica 4, las cuales, respectivamente, presentan una góndola 12 y una torre 14. La góndola 12 que se encuentra dispuesta de forma giratoria sobre la torre 14 presenta un generador 16, un filtro 18 del lado del generador, un convertidor de corriente 20 del lado del generador, un convertidor de corriente 22 del lado de la red, un filtro 24 del lado de la red y un transformador 26. Ambos convertidores de corriente 20 y 22 del lado de la tensión continua se encuentran conectados el uno al otro de forma eléctricamente conductora, mediante un circuito indirecto de tensión. De este modo, ambos convertidores de corriente 20 y 22 y el circuito indirecto de tensión, forman un convertidor indirecto de tensión. El diseño de un convertidor indirecto de tensión de este tipo dispuesto en una góndola 12 de una instalación de energía eólica 4, se encuentra en la publicación titulada "A high power density converter system fort the Gamesa G10x4,5 MW Wind turbine" de Björn Andresen y Jens Birk, publicada en el acta de la EPE 2007 (Conference on Power Electronics and Applications) en Aalborg. En este convertidor indirecto de tensión representado en esta publicación, ambos convertidores de corriente 20 y 22 se encuentran realizados como un convertidor de impulso de conmutación automática. Para poder mantener alejadas del generador 16, así como de la red de distribución 6, las oscilaciones armónicas generadas por los convertidores de corriente 20 y 22, se proporciona un filtro 18 así como 24, del lado del generador y del lado de la red, respectivamente. Mediante el transformador 26 del lado de la red, una tensión de salida generada por el convertidor es convertida a una tensión nominal de la red de distribución regional. Tal como resulta de la publicación mencionada, el generador 16 del lado del rotor se encuentra vinculado de forma directa, o bien mediante un mecanismo, a un rotor de la instalación de energía eólica 4. Si como generador 16 es utilizado un generador sincrónico puede prescindirse del mecanismo, de manera que el peso de la góndola 12 disminuye. Con la finalidad de una simplificación, se prescinde en esta figura 1 de la representación de los rotores. En la figura 2 se representa una segunda forma de ejecución del diseño de corriente trifásica de un parque de energía eólica 2. Esta forma de ejecución se diferencia de la forma de ejecución conforme a la figura 1 en que el equipo eléctrico de una instalación de energía eólica 4 ya no se encuentra dispuesto en la góndola 12, sino en la torre 14. Una forma de ejecución de este tipo de una instalación de energía eólica 4 se encuentra en la publicación titulada "ABB Advanced Power Electronics - MV full power wind converter for Multibrid M5000 turbine", publicada en internet en la página www.abb.com/powerelectronics. Los componentes de la instalación 18, 20, 22, 24 y 26 se encuentran dispuestos en el espacio inferior de la torre 14 de una instalación de energía eólica 4. De esta manera, en la góndola 12 de cada una de las instalaciones de energía eólica 4 de un parque de energía eólica 2 se encuentra sólo el generador 16. Por la solicitud DE 196 20 906 A1 se conoce un parque de energía eólica 2 con n instalaciones de energía eólica 4. En este parque de energía eólica 2 conocido, cada instalación de energía eólica 4 presenta un rotor 28 cuyas palas son ajustables, un generador sincrónico 30, un rectificador de corriente 32 y una inductancia de alisado 34. El generador sincrónico 30 se encuentra acoplado de forma directa al rotor 28 y presenta dos arrollamientos del estator que se encuentran desplazados 30º uno con respecto al otro, los cuales, respectivamente, se encuentran conectados de forma eléctricamente conductora a un sub -rectificador de corriente 36 del rectificador de corriente 32. El generador sincrónico 30 puede presentar una excitación permanente o una excitación controlada por tensión. El rectificador 32 se encuentra diseñado como un rectificador multipulso, por ejemplo de 12 pulsos. La inductancia de alisado 34, a modo de ejemplo, se encuentra dispuesta en una línea de salida 38. Esta línea de salida 38 positiva y una línea de salida 40 negativa, pueden ser separadas, respectivamente, de una barra colectora positiva y negativa 44 y 46 mediante un interruptor de línea 42. Las n instalaciones de energía eólica del parque de energía eólica 2 se encuentran conectadas de forma paralela mediante estas dos barras colectoras 44 y 46. 2 E09741946 24-11-2011   En esta representación del diseño de corriente continua del parque de energía eólica 2, una estación de conversión de corriente 48 del lado de la red se encuentra dispuesta directamente en una subestación transformadora 50 de una red de distribución regional 6. Esta estación de conversión de corriente 48 del lado de la red presenta una inductancia de alisado 52, un alternador 54, un transformador de adaptación 56 y un filtro 58. El alternador 54, del mismo modo que el rectificador 32 de cada una de las instalaciones de energía eólica 4, se compone de dos sub alternadores 60. El número de pulsos del alternador 54 corresponde al número de pulsos del rectificador 32. Cada sub alternador 60 del lado de la tensión alterna, se encuentra conectado de forma eléctricamente conductora a un arrollamiento secundario del transformador de adaptación 56, donde el arrollamiento primario se encuentra conectado de forma eléctricamente conductora a una barra colectora 62 de la subestación transformadora 50. A esta barra colectora 62 se encuentra conectado igualmente el filtro 58. La inductancia de alisado 52, a modo de ejemplo, se encuentra dispuesta en una línea de entrada 64 positiva del alternador 54. La línea de entrada 64 positiva y una línea de entrada 66 negativa, mediante un dispositivo de transmisión 68 de corriente continua, se encuentran conectadas de forma eléctricamente conductora a las barras colectoras positiva y negativa 44 y 46 de las instalaciones de energía eólica 4 que se encuentran conectadas eléctricamente de forma paralela. El dispositivo de transmisión 68 de corriente continua, a su vez, puede consistir en dos líneas de corriente continua o en un cable de corriente continua. Como válvulas de conversión de corriente del rectificador 32 de cada una de las instalaciones de energía eólica 4 y del alternador 54 de la estación de conversión de corriente 48 del lado de la red, se proporcionan tiristores. Mediante los rectificadores 32 es controlada una potencia, donde mediante el alternador 54 es controlada la tensión de la corriente trifásica. Esta conexión de n estaciones de conversión de corriente corresponde a una red multipunto de transmisión de corriente continua de alta tensión. Por la publicación titulada Abierto para offshore - Luz de corriente continua de alta tensión (HVDC por sus siglas en inglés) Elemento constitutivo para un abastecimiento eléctrico de energía sostenible se conoce un parque eólico marino (offshore), donde en lugar de un cable de corriente trifásica se utiliza un cable de corriente continua. En ambos extremos de este cable de corriente continua se proporciona respectivamente un convertidor electrónico de potencia que a su vez del lado de la tensión alterna se encuentran provistos, respectivamente, de un transformador de potencia. Como convertidores electrónicos de potencia se proporcionan convertidores de corriente bipolares de puerta aislada (IGBT, por sus siglas en inglés), conocidos debido a un convertidor... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica (4), compuesta por una góndola (12) que se encuentra dispuesta en una torre (14), con un rotor (28), un generador (16), un convertidor de corriente (20) del lado del generador, un convertidor de corriente (22) del lado de la red y un transformador (26), donde ambos convertidores de corriente (20, 22) se encuentran conectados eléctricamente el uno al otro del lado de la tensión continua, y donde el convertidor de corriente (22) del lado de la red se encuentra vinculado en el lado de la tensión alterna a un punto de suministro (8) de una red receptora de energía (6) mediante el transformador (26), caracterizada porque cada módulo de fase (74) del convertidor de corriente (22) del lado de la red posee una derivación de válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e inferior que presentan al menos dos subsistemas bipolares (76) que se encuentran conectados eléctricamente en serie, y porque el convertidor de corriente (20) del lado del generador y el convertidor de corriente (22) del lado de la red se encuentran vinculados el uno al otro del lado de la tensión continua mediante un cable de corriente continua (72). 2. Instalación de energía eólica (4) conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque como convertidor de corriente (20) del lado del generador se proporciona un diodo rectificador. 3. Instalación de energía eólica (4) conforme a la reivindicación 1, caracterizada porque cada módulo de fase (74) del convertidor de corriente (20) del lado del generador posee una derivación de válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e inferior que presentan al menos dos subsistemas bipolares (76) que se encuentran conectados eléctricamente en serie. 4. Instalación de energía eólica (4) conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada subsistema bipolar (76) presenta dos interruptores semiconductores (78, 80) que se encuentran conectados eléctricamente en serie y que pueden ser apagados, y un condensador acumulador (86), en donde este circuito en serie se encuentra conectado eléctricamente de forma paralela con respecto al condensador acumulador (86), en donde un punto de conexión entre ambos interruptores semiconductores (78, 80) que pueden ser apagados forma un borne de conexión (X2, X1) del subsistema bipolar (76) y en donde un polo del condensador acumulador (86) forma otro borne de conexión (X2, X1) de este subsistema bipolar (76). 5. Instalación de energía eólica (4) conforme a la reivindicación 4, caracterizada porque como interruptor semiconductor (78, 80) que puede ser apagado se proporciona un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). 6. Instalación de energía eólica (4) conforme a una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el convertidor de corriente (22) del lado de la red se encuentra dispuesto con el transformador (26) en el lado de la tensión alterna en la torre (14) de la instalación de energía eólica (4). 7. Instalación de energía eólica (4) conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el convertidor de corriente (20) del lado del generador se encuentra dispuesto con el generador (16) del lado de la tensión alterna en la góndola (12) de la instalación de energía eólica (4). 8. Parque de energía eólica (2) con al menos dos instalaciones de energía eólica (4) que presentan respectivamente un rotor (28), un generador (16), un convertidor de corriente (20) del lado del generador, y una estación de conversión de corriente (48) del lado de la red, la cual presenta un convertidor de corriente (88) de conmutación automática con un transformador (26) del lado de la tensión alterna que se encuentra conectado aguas abajo, donde estas instalaciones de energía eólica (4) y la estación de conversión de corriente (48) del lado de la red se encuentran vinculadas una a la otra del lado de la tensión continua, caracterizado porque cada módulo de fase (76) del convertidor de corriente (88) de conmutación automática de la estación de conversión de corriente (48) del lado de la red posee una derivación de válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e inferior que presentan al menos dos subsistemas bipolares (76) que se encuentran conectados eléctricamente en serie, y porque el convertidor de corriente (20) del lado del generador y el convertidor de corriente (88) de conmutación automática de la estación de conversión de corriente (48), se encuentran vinculados uno al otro mediante cables de corriente continua (72, 92). 9. Parque de energía eólica (2) conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque como convertidor de corriente (22) del lado del generador de cada una de las instalaciones de energía eólica (4) se proporciona respectivamente un diodo rectificador. 10. Parque de energía eólica (2) conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque cada módulo de fase (76) de un convertidor de corriente (20) del lado del generador de cada una de las instalaciones de energía eólica (4) posee una derivación de válvula (T1, T3, T5; T2, T4, T6) superior e inferior que presentan al menos dos subsistemas bipolares (76) que se encuentran conectados eléctricamente en serie. 11. Parque de energía eólica (2) conforme a una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque cada subsistema bipolar (76) presenta dos interruptores semiconductores (78, 80) que pueden ser apagados y que se 7 E09741946 24-11-2011   encuentran conectados eléctricamente en serie y un condensador acumulador (86), en donde este circuito en serie se encuentra conectado eléctricamente de forma paralela con respecto al condensador acumulador (86), en donde un punto de conexión entre ambos interruptores semiconductores (78, 80) que pueden ser apagados forma un borne de conexión (X2, X1) del subsistema bipolar (76) y en donde un polo del condensador acumulador (86) forma otro borne de conexión (X1, X2) de este subsistema bipolar (76). 12. Parque de energía eólica (2) conforme a la reivindicación 11, caracterizado porque como interruptor semiconductor (78, 80) que puede ser apagado se proporciona un transistor bipolar de puerta aislada. 13. Parque de energía eólica (2) conforme a una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque un convertidor de corriente (20) del lado del generador de cada una de las instalaciones de energía eólica (4) se encuentra dispuesto respectivamente, de forma conjunta con un generador (16) correspondiente, del lado de la tensión alterna en una góndola (12) de una instalación de energía eólica (4). 14. Parque de energía eólica (2) conforme a una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque un convertidor de corriente (20) del lado del generador de cada una de las instalaciones de energía eólica (4) se encuentra dispuesto respectivamente en la torre (14) de una instalación de energía eólica (4), mientras que un generador (16) de cada una de las instalaciones de energía eólica (4) se encuentra dispuesto respectivamente en una góndola (12) de una instalación de energía eólica (4). 8 E09741946 24-11-2011   9 E09741946 24-11-2011   E09741946 24-11-2011   11 E09741946 24-11-2011   12 E09741946 24-11-2011   13 E09741946 24-11-2011   14 E09741946 24-11-2011   E09741946 24-11-2011   16 E09741946 24-11-2011