INSTALACIÓN DE ENERGÍA EÓLICA CON UN GENERADOR ASÍNCRONO DOBLEMENTE ALIMENTADO Y REGULACIÓN DE CONVERSOR.

Instalación de energía eólica con un generador asíncrono doblemente alimentado y regulación de conversor La invención se refiere a un procedimiento para controlar un conversor de una instalación de energía eólica que está conectado al rotor de un generador asíncrono doblemente alimentado para suministrar energía eléctrica a una red eléctrica presentando el conversor un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado del generador y un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red. La invención se refiere además a una instalación de energía eólica con un conversor y con un regulador del conversor para la realización del procedimiento. Los convertidores de frecuencia cada vez encuentran más aplicación en las instalaciones de energía eólica. Las instalaciones de energía eólica modernas son habitualmente de velocidad de giro variable de modo que el generador genera corriente alterna de diferente frecuencia. Para alimentar una red de distribución de frecuencia fija (habitualmente 50 Hz) se hace necesaria la conversión de frecuencia. Para ello se utiliza un convertidor de frecuencia. Preferentemente se usan conversores que constan de un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado del generador conectado eléctricamente al rotor del generador, un circuito intermedio de tensión continua y un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red conectado eléctricamente con la red. Habitualmente las instalaciones de energía eólica se han operado de modo que en caso de fallos en la red, en particular, cortocircuitos se desconecten de la red. Estando cada vez más extendidas las instalaciones de energía eólica y aumentando la potencia eólica instalada ya no sólo se exige el simple suministro de corriente activa a la red eléctrica sino que se desea un funcionamiento de la instalación de energía eólica que de soporte a la tensión de red. Esta tensión de red comprende el suministro de potencia activa o sea en el caso de circunstancias desfavorables como, por ejemplo, desviaciones con respecto al valor de consigna de la tensión o de la frecuencia de red. A una tensión reducida o una frecuencia de red reducida se desea un funcionamiento que de soporte. En este caso puede aparecer el problema en los generadores asíncronos doblemente alimentados utilizados a menudo en las instalaciones de energía eólica de más alta potencia de que el conversor esté diseñado para aproximadamente un tercio de la potencia eléctrica de la instalación de energía eólica y no se puedan alcanzar las corrientes necesarias adicionales para el soporte de red. Por el documento DE 10 2007 028 582 A1 se conoce que, en un generador con un convertidor doble a través del que se suministra la potencia eléctrica total a la red eléctrica, se conecte el convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado del generador directamente a la red y concretamente cuando el generador no genera más energía y así se puede recurrir al convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red para suministrar la potencia reactiva adicional a la red. La desventaja de este concepto es que el soporte deseado sólo puede darse cuando el generador no da energía. Además en las instalaciones de energía eólica con convertidor doble se conoce suministrar la potencia reactiva dependiendo de la tensión de la red y de la potencia activa de salida (documento US 2003/0214823 A1). Esto sucede sólo a través del convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red. Además se conoce para la optimización de la potencia activa de salida variar el flujo a través del entrehierro del generador hasta que se cumpla la condición de optimalidad. El objetivo de la invención es mejorar el soporte a la red en las instalaciones de energía eólica del tipo mencionado al principio con un generador asíncrono doblemente alimentado. La solución según la invención está en las características de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes. En un procedimiento para el control de un conversor de una instalación de energía eólica que está conectado al rotor de un generador asíncrono doblemente alimentado para el suministro de energía eléctrica a una red, comprendiendo el conversor un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado del generador, un convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y al menos un regulador del conversor para la regulación y/o el control de la corriente entregada por al menos uno de los convertidores de corriente continua a corriente alterna al generador asíncrono doblemente alimentado y/o a la red eléctrica, estando según la invención previsto la detección de un cambio de la potencia activa de salida, determinar si el cambio detectado satisface una condición predefinida para un parámetro de red y un cambio del valor de consigna de la potencia reactiva de salida concretamente de signo contrario al cambio de la potencia activa en el convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y del mismo signo que en el convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado del generador en tanto que la condición predefinida se cumpla. A continuación se explicarán en primer lugar algunos conceptos utilizados: Por potencia activa se entiende la parte de la potencia entregada a la red por la instalación de energía eólica que se calcula como el producto de la tensión y la corriente en fase que exista (corriente activa). La potencia reactiva es el producto de la tensión y de la corriente que no esté en fase que exista (corriente reactiva). Por cambio de la potencia activa se entiende un cambio de la amplitud o de la fase de las corrientes una respecto a 2   la otra o relativo a la tensión de red o a otro valor de referencia. En el caso del conversor del lado de la red esto incluye también el cambio de las corrientes suministradas al estator del generador. No resulta relevante la forma de cálculo o la representación, las corrientes del lado del generador se regulan con reguladores de conversor, a menudo en las llamadas coordenadas orientadas con el campo, que se calculan mediante una transformación matemática del sistema de tres fases y para el control del conversor se realimentan de nuevo a éste. Por una condición predefinida se entiende, en particular, alcanzar un valor límite configurable de un parámetro de red como la tensión de red o la frecuencia de red. Estas magnitudes no tienen por qué ser directamente medibles, aunque puedan serlo, también pueden quedar determinadas mediante cálculo. No hace falta que la condición predefinida obligatoriamente se dé en las tres fases al mismo tiempo, sino que es suficiente con que aparezca en una o dos de las fases sólo. La invención se basa en la observación de que el aprovechamiento del potencial de una instalación de energía eólica con un generador asíncrono doblemente alimentado se puede aumentar notablemente, cuando al darse determinadas condiciones en la red se cambia la referencia de valores de consignalos valores de consigna, concretamente en sentidos contrarios. Con ese desajuste mutuo de los convertidores de corriente continua a corriente alterna el comportamiento global del conversor o de la instalación de energía eólica entera mejora de tal manera que se puede alcanzar un mejor soporte a la red. La forma de actuación del procedimiento según la invención es como sigue: Se comprueba si se dan cambios relativos a la potencia activa de salida. Tales cambios aparecen habitualmente como consecuencia de estados alterados de la red, como cambios en la tensión de la red y/o la frecuencia de la red. En un segundo paso se comprueba si estos cambios de la potencia activa de salida satisfacen efectivamente la condición predefinida, o sea, por ejemplo, si la frecuencia de red ha caído por debajo de un valor límite. Esto va acompañado en una instalación de energía eólica con generador asíncrono doblemente alimentado con un aumento de la potencia activa de salida a la red a través del circuito del rotor, es decir, a través del convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red. La reserva de corriente disponible del convertidor de corriente continua a corriente alterna del lado de la red para suministro de potencia reactiva queda así reducido, lo que hasta ahora significaba una limitación del funcionamiento o del soporte a la red por parte de la instalación de energía eólica. La invención pone remedio a esto al efectuar un cambio oportuno de los valores de consigna de la potencia reactiva de ambos convertidores de corriente continua a corriente alterna y ajustado uno respecto a otro, o sea tanto del convertidor de corriente continua a corriente alterna... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control de un conversor (7) de una instalación (1) de energía eólica que está conectado al rotor (2) de un generador (4) asíncrono doblemente alimentado para suministrar energía eléctrica a una red (10) eléctrica comprendiendo el conversor (7) un convertidor (71) de corriente continua a corriente alterna del lado del generador, un convertidor (72) de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y al menos un regulador (20) del conversor para la regulación y el control de la corriente entregada por al menos uno de los convertidores (71, 72) de corriente continua a corriente alterna al generador (4) asíncrono doblemente alimentado y/o a la red (10) eléctrica con los pasos de procedimiento: - detectar un cambio de la potencia activa entregada y - determinar si el cambio detectado satisface una condición predefinida de un parámetro de red caracterizado porque cambiar el valor de consigna de la potencia reactiva entregada y concretamente de signo contrario al cambio de la potencia activa en el convertidor (72) de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y del mismo signo que en el convertidor (71) de corriente continua a corriente alterna del lado del generador en cuanto que se cumpla la condición predefinida. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la potencia activa entregada se determina a partir de la tensión y de la corriente entregada. 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los cambios del mismo signo y de signo contrario están ajustados uno respecto a otro para que se produzca una compensación de potencia reactiva. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la detección del cambio de potencia activa se produce al monitorizar la frecuencia de red. 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la condición predefinida comprende un cambio de la frecuencia de red en particular, que se supere por debajo una frecuencia límite inferior y/o se supere por encima una frecuencia límite superior 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el cambio de signo contrario del valor de consigna de la potencia reactiva se dimensiona para que la potencia aparente del convertidor (72) de corriente continua a corriente alterna del lado de la red permanezca constante. 7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el cambio de signo contrario del valor de consigna de la potencia reactiva está dimensionado para que la potencia aparente entregada por la instalación de energía eólica permanezca constante. 8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se ejecuta una regulación previa produciéndose el cambio del valor de consigna de la potencia reactiva dependiendo de la frecuencia de la red para al menos uno de los dos convertidores (71, 72) de corriente continua a corriente alterna. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque los cambios del mismo signo y de sentido contrario están regulados previamente de modo que la potencia reactiva entregada por la instalación de energía eólica permanezca invariable. 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9 caracterizado porque el cambio del valor de consigna de la potencia reactiva está limitado dependiendo de una magnitud de estado de la instalación de energía eólica 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado porque como magnitud de estado se utiliza una señal de temperatura del generador asíncrono doblemente alimentado, de su rotor, de su estator y/o al menos de uno de sus convertidores (71, 72) de corriente continua a corriente alterna. 12. Instalación de energía eólica con un rotor de viento, un generador (4) asíncrono doblemente alimentado impulsado por aquel, con un conversor (7) comprendiendo un convertidor (71) de corriente continua a corriente alterna del lado del generador, un convertidor (72) de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y al menos un regulador del conversor para suministrar energía eléctrica a una red (10) y un dispositivo de control que interactúa con el regulador del conversor que está diseñado para el control o la regulación de la corriente entregada por al menos un convertidor (71, 72) de corriente continua a corriente alterna al generador (4) asíncrono doblemente alimentado y/o a la red (10) eléctrica estando previstos un módulo (23) de medida para registrar la potencia activa entregada y un módulo (24) de determinación de cambio que sirve para detectar un cambio de la potencia activa entregada y determinar si el cambio detectado satisface una condición predefinida de un parámetro de red caracterizado porque el módulo (24) de determinación de cambio además está configurado para cambiar el valor de consigna de la potencia reactiva entregada de signo contrario al del cambio de la potencia activa en el convertidor (72) de corriente continua a corriente alterna del lado de la red y del mismo signo en el convertidor (71) de corriente continua a corriente alterna del lado del generador en cuanto que la condición se cumpla. 9   13. Instalación de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 12 caracterizada porque el regulador del conversor está diseñado para la ejecución del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 11.   11   12   13   14