Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de nergía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación así como instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación.

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona (19) de doble alimentación,

que presenta un convertidor (20, 18) en el lado de la red y otro en el lado del generador, que se controlan mediante un mando (32), presentando el procedimiento los siguientes pasos: - en un modo normal de funcionamiento, los convertidores (20, 18) son controlados por el mando (32) a través de unas magnitudes de guiado para el modo normal de funcionamiento,

- en un caso de fallo de la red, los convertidores (20, 18) se controlan a través de al menos un módulo de mando (44, 46), que controla (i) el par de giro y/o la potencia activa así como (ii) la corriente reactiva y/o la potencia reactiva a través de unas magnitudes de guiado de tal forma que sólo se produce una separación de la máquina asíncrona (19) de la red (12) cuando la tensión de red queda por debajo de una curva característica tensión-tiempo (48) predeterminada,

caracterizado porque

- el recorrido de la curva característica tensión-tiempo se fija a través de varios parámetros preseleccionables en el al menos un módulo de mando (44, 46), en donde está prevista al menos una primera función de magnitud de guiado (53) que, en caso de fallo predefine una magnitud de guiado para el par de giro y/o la potencia activa, y que presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una primera función básica (55) determina el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa después de producirse el fallo y una segunda función básica (fig. 6), el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa una vez finalizado el fallo, y está también prevista al menos una segunda función de magnitud de guiado (58) para la corriente reactiva y/o la potencia reactiva, que en caso de fallo predefine una magnitud de guiado para el mando de al menos uno de los convertidores (20, 18), que presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una tercera función básica determina el valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva después de producirse el fallo y una cuarta función básica, el valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva una vez finalizado el fallo.

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación así como instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble fuente de alimentación así como a una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación.

Por el documento WO2005/027301A1 se conoce un procedimiento para el funcionamiento de un convertidor de frecuencia para un generador. El procedimiento se refiere a una instalación de energía eólica con un convertidor de frecuencia, que presenta un convertidor conectado con el generador y un convertidor conectado con la red. El procedimiento prevé que ante una caída manifiesta de la tensión de alimentación, se reduce la tensión en un circuito intermedio entre los convertidores y se incrementa una corriente de salida del convertidor del lado de la red. Además de ello, se puede reducir la frecuencia de funcionamiento para la modulación del convertidor del lado de red para aumentar la corriente de salida del convertidor del lado de la red.

Por el documento WO2004/067958A1 se conoce un generador para una instalación de energía eólica, que presenta un mando de baja tensión para pasar fallos de red. El mando está previsto para alimentar de una forma fiable potencia a la red, en donde particularmente se deben tener en cuenta las condiciones de conexión de red de las empresas de suministro energético. Los requisitos se especifican como "low voltage ride through" (LVRT) y predefinen que una instalación de energía eólica debe continuar alimentando de forma sincronizada a la red eléctrica cuando se produce una caída de tensión en la red. Para cumplir con estos requisitos se propone que, en caso de que se produzca una caída de tensión, varíen los ángulos de las palas de una o de varias palas del rotor.

En el pasado, las empresas de suministro de energía definieron continuamente nuevas reglas de conexión a la red para instalaciones de energía eólica, que daban especialmente importancia a las características FRT ("fault ride through") de las instalaciones de energía eólica. Las características FRT de una instalación de energía eólica definen la capacidad de la instalación de energía eólica para pasar un fallo de red sin desconexión o separación de la red. Existen numerosas variantes FRT diferentes, que hacen siempre de nuevo necesaria una adaptación del mando de las instalaciones de energía eólica. De este modo se hace siempre necesario dimensionar de nuevo el mando de la instalación de energía eólica —particularmente el mando de los convertidores— y desarrollar nuevos procedimientos de mando. Debido al tiempo de desarrollo y a las pruebas posteriores del nuevo mando adaptado, se producen retrasos y costes, que van en contra de un uso flexible de la instalación de energía eólica.

Por el documento "Integration of wind power into the German high voltage transmission grid" de I. Erlich et al de Power Engineering Society General Meeting, 2007, IEEE, 24 a 28 de junio de 2007, páginas 1 a 8, se conoce el control correspondiente del convertidor del lado del rotor y del convertidor del lado de red en una máquina asíncrona de doble alimentación para una instalación de energía eólica con magnitudes eléctricas variables. Además se conoce por este documento que una separación de la máquina asíncrona de la red sólo se puede producir cuando la tensión de red queda por debajo de una curva característica tensión-tiempo predeterminada.

El objeto de la invención es el de ofrecer un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación, así como una instalación de energía eólica de este tipo, que se pueda adaptar de una forma sencilla a los requisitos FRT variables.

El objetivo se resuelve mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. El objetivo se resuelve asimismo mediante una instalación de energía eólica con las características de la reivindicación 12. Configuraciones ventajosas conforman los objetos de las reivindicaciones dependientes.

El procedimiento de acuerdo con la invención sirve para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona de doble alimentación, que presenta un convertidor en el lado de la red y otro en el lado del generador. Los convertidores se encuentran preferentemente unidos entre sí a través de un circuito intermedio de tensión continua. Además está previsto de acuerdo con la invención un mando que controla los convertidores. El procedimiento de acuerdo con la invención presenta en el modo normal de funcionamiento de la instalación de energía eólica el paso de que los convertidores de la instalación de energía eólica sean controlados a través del mando mediante magnitudes de guiado. De acuerdo con la invención, en un caso de fallo de la red, los convertidores son controlados mediante al menos un módulo de mando, que controla el par de giro y/o la potencia activa así como la corriente reactiva y/o la potencia reactiva a través de magnitudes de guiado de tal forma que sólo se produce una separación de la máquina asíncrona de la red cuando la tensión de red queda por debajo de una curva característica tensión-tiempo predeterminada. De acuerdo con la invención, el recorrido de la curva característica tensión-tiempo está predefinido a través de varios parámetros preseleccionables en el al menos un módulo de mando. El procedimiento ajusta una primera función de magnitudes de guiado, que en caso de fallo predefinen una magnitud de guiado para el par de giro y/o la potencia activa. La primera función de magnitud de guiado permite, en caso de fallo, predefinir las magnitudes de guiado para el mando en uno o en los dos convertidores. El mando de los convertidores se realiza tanto en el modo normal de funcionamiento como también en caso de fallo a través de las magnitudes de guiado, de tal forma que para los convertidores no existe una diferencia estructural en su mando. El procedimiento de acuerdo con la invención prevé que la primera función de magnitud de guiado presente al menos dos funciones básicas para el par de giro y/o la potencia activa. De las funciones básicas, una primera función básica predefine el recorrido en el tiempo del valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa después de producido el fallo, mientras que la segunda función básica determina el recorrido en el tiempo del valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa una vez concluida la situación de fallo. En esta configuración del módulo de mando para la primera función de magnitud de guiado, el módulo de mando está dividido en dos funciones básicas para poder adaptar el módulo de mando de una forma más sencilla a diferentes requisitos FRT. De acuerdo con la invención está prevista además una segunda función de magnitud de guiado, que determina el valor nominal para la potencia reactiva y/o para la corriente reactiva. También la segunda función de magnitud de guiado presenta dos funciones básicas, de las cuales una tercera función básica determina el recorrido en el tiempo del valor nominal para la potencia reactiva y/o para la corriente reactiva después de producido el fallo y una cuarta función básica el recorrido temporal del valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva una vez concluida la situación de fallo.

En el procedimiento de acuerdo con la invención están previstas, además del mando tradicional, que controla de una forma por sí misma conocida la alimentación a la red, al menos dos funciones de magnitud de guiado, que en caso de fallo de la red asumen completamente el mando de los convertidores a través de las magnitudes de guiado para cumplir los requisitos FRT de las directivas de conexión a la red. La ventaja de un mando modular de este tipo para la instalación de energía eólica consiste en que en lo sucesivo no es necesario revisar todo el mando en caso de una modificación del requisito de la red, sino que tan sólo es necesario adaptar sobre el mando en el modo normal de funcionamiento, tan sólo una o varias funciones de magnitud de guiado con sus funciones básicas para el caso de fallo. Puesto que en el procedimiento de acuerdo con la invención las funciones de magnitud de guiado de la curva característica tensión-tiempo son parametrizables, se garantiza que las funciones de magnitud de guiado se pueden adaptar fácilmente mediante la elección... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con una máquina asíncrona (19) de doble alimentación, que presenta un convertidor (20, 18) en el lado de la red y otro en el lado del generador, que se controlan mediante un mando (32) , presentando el procedimiento los siguientes pasos:

• en un modo normal de funcionamiento, los convertidores (20, 18) son controlados por el mando (32) a través de unas magnitudes de guiado para el modo normal de funcionamiento,

• en un caso de fallo de la red, los convertidores (20, 18) se controlan a través de al menos un módulo de mando (44, 46) , que controla (i) el par de giro y/o la potencia activa así como (ii) la corriente reactiva y/o la potencia reactiva a través de unas magnitudes de guiado de tal forma que sólo se produce una separación de la máquina asíncrona

(19) de la red (12) cuando la tensión de red queda por debajo de una curva característica tensión-tiempo (48) predeterminada, caracterizado porque • el recorrido de la curva característica tensión-tiempo se fija a través de varios parámetros preseleccionables en el al menos un módulo de mando (44, 46) , en donde está prevista al menos una primera función de magnitud de guiado (53) que, en caso de fallo predefine una magnitud de guiado para el par de giro y/o la potencia activa, y que presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una primera función básica (55) determina el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa después de producirse el fallo y una segunda función básica (fig. 6) , el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa una vez finalizado el fallo, y está también prevista al menos una segunda función de magnitud de guiado (58) para la corriente reactiva y/o la potencia reactiva, que en caso de fallo predefine una magnitud de guiado para el mando de al menos uno de los convertidores (20, 18) , que presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una tercera función básica determina el valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva después de producirse el fallo y una cuarta función básica, el valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva una vez finalizado el fallo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en caso de fallo se controla el convertidor del lado del generador (18) de acuerdo con la primera función de magnitud de guiado (53) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en caso de fallo se controla el convertidor (20, 18) del lado de red y/o del lado del generador de acuerdo con la segunda función de magnitud de guiado.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se mide la tensión de red y se detecta una situación de fallo cuando la tensión de red queda por debajo de un umbral de respuesta predeterminado.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se detecta una situación de fallo cuando una corriente de rotor y/o una tensión de un circuito intermedio crece por encima de un valor límite predeterminado.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la primera función básica reduce el valor nominal del par de giro y/o de la potencia activa en un primer intervalo de tiempo, e incrementa el valor nominal en un segundo intervalo de tiempo hasta un valor mínimo predeterminado, que es menor

o igual que la tensión nominal o el par nominal de la instalación de energía eólica.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la primera función básica predefine el valor nominal del par de giro y/o de la potencia activa en función de una tensión de red existente en caso de fallo.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la segunda función básica aumenta el valor nominal del par y/o de la potencia de forma creciente a partir de un primer instante de tiempo, hasta que en un segundo instante de tiempo predeterminado el valor nominal se corresponde con el par nominal y/o la potencia nominal de la instalación de energía eólica.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la segunda función de magnitud de guiado predefine un recorrido en el tiempo del valor nominal para la corriente reactiva y/o la potencia reactiva, cuando la diferencia en valor absoluto entre la tensión nominal de red y la tensión de red durante el fallo es mayor que un valor diferencial predeterminado.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la segunda función de magnitud de guiado se determina para el valor nominal de la corriente reactiva en función de la diferencia en valor absoluto entre la tensión nominal de red y la tensión de red durante el fallo.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque el valor nominal máximo para la corriente reactiva está limitado durante el fallo a un valor máximo predeterminado.

12. Instalación de energía eólica con una máquina asíncrona (19) de doble alimentación, que presenta un convertidor (20, 18) en el lado de la red y otro en el lado del generador, y un mando (32) que controla los convertidores a través de valores nominales, caracterizada porque

• están previstos al menos dos módulos de mando (44, 46) , de los cuales un primer módulo de mando (44) ofrece una primera función de magnitud de guiado (53) para el mando del convertidor del lado de la red y/o del lado del generador (20, 18) durante una situación de fallo de la red (12) ,

• un segundo módulo de mando (46) ofrece una segunda función de magnitud de guiado para el mando del convertidor del lado de la red y/o del lado del generador (20, 18) durante una situación de fallo de la red (12) , y

• el mando presenta un módulo de detección de fallos (40) , que libera un mando de los convertidores a través de al menos un módulo de mando (44, 46) ,

• en donde en los módulos de mando se encuentra almacenada una curva característica tensión-tiempo (48) y los módulos de mando (44, 46) controlan los convertidores (20, 18) de tal forma que sólo se produce una separación de la máquina asíncrona (19) de la red (12) cuando la tensión de red queda por debajo de una curva característica tensión-tiempo (48) predeterminada, y cada módulo de mando presenta varios parámetros preseleccionables que definen la trayectoria de la curva característica tensión-tiempo (48) y/o de las funciones de magnitud de guiado.

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12, caracterizada porque está previsto un interruptor (42) controlado por el módulo de detección de fallos (40) , que separa los convertidores (20, 18) del mando (32) y los conecta con los módulos de mando (44, 46) .

14. Instalación de energía eólica según la reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque la primera función de magnitud de guiado presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una primera función básica determina el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa después de producirse el fallo, y una segunda función básica, el valor nominal para el par de giro y/o la potencia activa una vez finalizado el fallo.

15. Instalación de energía eólica según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque la segunda función de magnitud de guiado presenta al menos dos funciones básicas, de las cuales una tercera función básica determina el valor nominal para la potencia reactiva y/o para la corriente reactiva después de producirse el fallo, y una cuarta función básica, el valor nominal para la potencia reactiva y/o la corriente reactiva una vez finalizado el fallo.