Sistemas, procedimientos y aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia.

Un procedimiento (400) para hacer funcionar un convertidor (115) de potencia en un sistema de distribución de electricidad,

comprendiendo el procedimiento:

el funcionamiento (405), por medio del convertidor (115) de potencia, de al menos una fuente (105) de cc en un primer punto de funcionamiento;

la determinación (410) acerca de si existe un episodio de hueco de tensión (LVRT) en base, al menos en parte, a una tensión asociada con el sistema de distribución de electricidad; y el ajuste (420), a través del convertidor (115) de potencia, de la al menos una fuente (105) de cc en un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio de hueco de tensión;

caracterizado porque:

el funcionamiento de al menos una fuente (105) de cc en un primer punto de funcionamiento comprende el funcionamiento de la al menos una fuente (105) de cc en un punto (265) de potencia máxima relacionado con la al menos una fuente de cc; y en el que el ajuste de la al menos una fuente (105) de cc en un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio de hueco de tensión comprende el ajuste de la al menos una fuente (105) de cc en un punto (355) de funcionamiento de potencia, en base, al menos en parte, a una tensión asociada con una salida del sistema de distribución de electricidad, de tal manera que el convertidor (115) de potencia puede ser accionado durante el funcionamiento normal y durante los episodios de hueco de tensión (LVRT).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10169385.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: WAGONER,ROBERT GREGORY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02J3/38 ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA.H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores.
  • H02P9/10 H02 […] › H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELÉCTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.H02P 9/00 Disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida. › Control efectuado sobre el circuito de excitación del generador con el fin de reducir los efectos nocivos de sobrecarga o de fenómenos transitorios, p. ej. aplicación, supresión o cambio repentino de carga.

PDF original: ES-2383856_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistemas, procedimientos y aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia La presente invención se refiere, en general, a la conversión de potencia y, más concretamente, a los sistemas, procedimientos y aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia.

Una fuente de corriente continua (cc) , como por ejemplo una celda de combustible o una celda fotovoltaica , típicamente produce una tensión baja con una corriente intensa. Aunque estas fuentes de cc proporcionan una fuente de electricidad, la electricidad puede ser inconstante, pudiendo variar con las condiciones de funcionamiento locales. Debido a que muchas aplicaciones eléctricas requieren una fuente relativamente estable de corriente alterna (ac) para funcionar, los sistemas de conversión de potencia han sido adaptados para modificar la potencia suministrada desde las fuentes de cc. Aunque los sistemas de conversión de la potencia han sido adaptados para regular la potencia procedente de las fuentes de cc, los sistemas de conversión de potencia no han sido adaptados para modificar las fuentes de cc de acuerdo con las inestabilidades de las demandas de potencia, especialmente cuando las demandas de potencia cambian considerablemente durante cortos periodos de tiempo.

Por ejemplo, cuando se produce una situación de avería en una red general de abastecimiento eléctrico, la tensión de línea en la salida de un sistema de conversión de potencia puede caer de manera considerable, como lo hará la potencia requerida del sistema. Durante estos periodos, algunas veces designados como episodios de huecos de tensión (LVRT) , los sistemas de conversión de potencia convencionales han sido adaptados para su desconexión de la red general. Una vez que el episodio de LVRT ha pasado, puede volverse a conectar un sistema de conversión de potencia convencional.

Dado que las fuentes de energía eléctrica están repetidamente encendiendo y apagando la red de distribución eléctrica general durante estos episodios de LVRT, la desconexión y reconexión continua de los sistemas de conversión de potencia convencionales pueden provocar una inestabilidad relativa. Dado que las fuentes de energía eléctrica se conectan y desconectan, la fuente de energía eléctrica disponible de la red de distribución puede fluctuar, provocando desvíos de frecuencia e incluso inestabilidades considerables en grandes sistemas. Cuando la energía eléctrica se extiende en la medida suficiente, la energía puede ser interrumpida en amplias zonas, afectando a un gran número de usuarios del servicio público.

Diversos sistemas convencionales y sistemas de control se describen en:

Conroy J.F. et al: "Huecos de tensión de una turbina eólica de convertidor completo con generador de imanes permanentes" ["Low-voltage ride-through of a full converter wind turbine with permanent magnet generator"], 20070910 vol. 1, no. 3, 10 de septiembre de 2007 () , páginas 182 - 189, XP006029514.

El documento US 2006/267560 A1 (Rajda Janos [CA] et al Rajda Janos [CA] et al.) 30 de noviembre de 2006 () , Pedro Rodriguez et al.: "Control de la Energía Reactiva para Mejorar el Comportamiento de los Sistemas de Turbina Eólica Sometidos a Averías de la Red de Distribución" ["Reactive Power Control for Improving Wind Turbine Systems Behavior Under Grid Faults"], IEEE Transactions on Power Electronics, IEEE Service Center, Piscataway, NJ, US, vol. 24, no. 7, 1 de julio de 2009 () , páginas 1798 - 1801, XP011264559, ISSN: 0885-8993; y El documento US 2007/187955 A1 (Erdman Williams [US] et al.) 16 de agosto de 2007 () .

Por tanto, se necesita un sistema de conversión de potencia que pueda soportar un episodio de LVRT sin que sea desconectado de la red de distribución eléctrica general o de otra carga. Se necesitan unos sistemas, unos procedimientos y unos aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia.

Determinadas formas de realización de la invención pueden dar respuesta a algunas o a todas las necesidades descritas con anterioridad. Determinadas formas de realización de la invención se refieren a unos sistemas, procedimientos y aparatos para hacer funcionar un convertidor de potencia en un sistema de distribución de energía eléctrica. De acuerdo con una forma de realización, puede proporcionarse un procedimiento para hacer funcionar un convertidor de potencia. El procedimiento puede incluir hacer funcionar una fuente de corriente continua (cc) a un primer punto de funcionamiento utilizando el convertidor de potencia. El procedimiento puede incluir la determinación acerca de si existe un episodio de hueco de tensión en asociación con una carga en base, al menos en parte, en una tensión asociada con un sistema de distribución de electricidad. El procedimiento puede incluir el ajuste de la fuente de cc a un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio LVRT.

De acuerdo con otra forma de realización de la invención, puede proporcionarse un sistema para hacer funcionar un convertidor de potencia. El sistema puede incluir una fuente de cc con una salida eléctricamente acoplada a una entrada del convertidor de potencia. El sistema puede, así mismo, incluir un controlador para hacer funcionar la fuente de cc mediante el convertidor de potencia. El controlador puede determinar si existe un episodio de LVRT en base, al menos en parte, a una tensión asociada con el sistema de distribución de electricidad y puede ajustar la fuente de cc cuando se produce un episodio de LVRT.

De acuerdo con otra forma de realización adicional de la invención, puede proporcionarse un aparato para hacer funcionar un convertidor de potencia dentro de un sistema de distribución de electricidad. El aparato puede al menos comprender un controlador para hacer funcionar una fuente de cc a un primer punto de funcionamiento. El controlador puede determinar si existe un episodio de LVRT en base a una tensión asociada con un sistema de distribución de electricidad. En respuesta a un episodio de LVRT, el controlador puede ajustar la fuente de cc a un segundo punto de funcionamiento.

Otras formas de realización y otros aspectos de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción subsecuente tomada en combinación con los dibujos adjuntos.

Habiendo de esta manera descrito los diversos aspectos de la invención, en términos generales, a continuación se hará referencia a los dibujos que se acompañan, los cuales no están necesariamente trazados a escala, y en los que:

La FIG. 1 ilustra un sistema para hacer funcionar un convertidor de potencia en un sistema de distribución de electricidad de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La FIG. 2 ilustra un diagrama que representa un punto de potencia máxima para una fuente de corriente continua (cc) de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La FIG. 3 ilustra un diagrama que representa un punto de funcionamiento de electricidad reducido ejemplar para una fuente de cc de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La FIG. 4 ilustra un procedimiento ejemplar para hacer funcionar un convertidor de potencia dentro de un sistema de distribución de electricidad de acuerdo con una forma de realización de la invención.

La FIG. 5 ilustra un procedimiento ejemplar para hacer funcionar un convertidor de potencia dentro de un sistema de distribución de electricidad de acuerdo con otra forma de realización de la invención.

A continuación se describirán de forma mas acabada aspectos de la invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales se muestran formas de realización ejemplares de la invención. La presente invención puede, sin embargo, materializarse de muchas formas diferentes y no debe considerarse limitada a las formas de realización ejemplares expuestas en la presente memoria; por el contrario, estas formas de realización se ofrecen para que la divulgación pueda transmitir el alcance de la invención a los expertos en la materia. Idénticos números se refieren a idénticos elementos a lo largo de los dibujos.

La FIG. 1 ilustra un sistema ejemplar 100 para hacer funcionar un convertidor de potencia dentro de un sistema de distribución de electricidad. El sistema ejemplar 100 puede incluir una fuente de corriente continua (cc) , como por ejemplo una celda fotovoltaica, una celda de combustible, un conjunto de celdas de este tipo, una batería, o dispositivos similares. En la forma de realización ejemplar, un conjunto fotovoltaico 105 puede proporcionar una fuente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento (400) para hacer funcionar un convertidor (115) de potencia en un sistema de distribución de electricidad, comprendiendo el procedimiento:

el funcionamiento (405) , por medio del convertidor (115) de potencia, de al menos una fuente (105) de cc en un primer punto de funcionamiento;

la determinación (410) acerca de si existe un episodio de hueco de tensión (LVRT) en base, al menos en parte, a una tensión asociada con el sistema de distribución de electricidad; y el ajuste (420) , a través del convertidor (115) de potencia, de la al menos una fuente (105) de cc en un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio de hueco de tensión;

caracterizado porque:

el funcionamiento de al menos una fuente (105) de cc en un primer punto de funcionamiento comprende el funcionamiento de la al menos una fuente (105) de cc en un punto (265) de potencia máxima relacionado con la al menos una fuente de cc; y en el que el ajuste de la al menos una fuente (105) de cc en un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio de hueco de tensión comprende el ajuste de la al menos una fuente (105) de cc en un punto (355) de funcionamiento de potencia, en base, al menos en parte, a una tensión asociada con una salida del sistema de distribución de electricidad, de tal manera que el convertidor (115) de potencia puede ser accionado durante el funcionamiento normal y durante los episodios de hueco de tensión (LVRT) .

2. El procedimiento (400) de la reivindicación 1, que comprende la utilización de un algoritmo (525) de LVRT para modificar el ciclo de trabajo del convertidor (115) de potencia por medio de un controlador (125) .

3. El procedimiento (400) de cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema de distribución de electricidad comprende al menos un inversor (120) de cc a ca con una entrada eléctricamente acoplada a una salida del convertidor (115) de potencia, y en el que la salida del sistema de distribución de electricidad comprende una salida del al menos un inversor (120) de cc a ca.

4. Un sistema (100) para hacer funcionar un convertidor (115) de potencia en un sistema de distribución de electricidad, comprendiendo el sistema:

al menos una fuente (105) de cc con una salida eléctricamente acoplada a una entrada del convertidor (115) de potencia; y al menos un controlador (125) que puede ser accionado para:

hacer funcionar (405) , por medio del convertidor (115) de potencia, la al menos una fuente (105) de cc en un primer punto de funcionamiento, en el que el primer punto de funcionamiento es un punto de potencia máxima asociada con la al menos una fuente (105) de cc;

determinar (410) si existe un episodio de hueco de tensión (LVRT) en base, al menos en parte, a una tensión asociada con el sistema de distribución de electricidad; y caracterizado porque el controlador (125) puede ser así mismo accionado para:

ajustar (420) , por medio del convertidor (115) de potencia, la al menos una fuente (105) de cc a un segundo punto de funcionamiento cuando existe un episodio de hueco de tensión, en el que el segundo punto de funcionamiento predeterminado es un punto (355) de funcionamiento de potencia para la al menos una fuente (105) de cc, de tal manera que el convertidor (115) de potencia puede ser accionado durante el funcionamiento normal y durante los episodios de LVRT.

5. El sistema (100) de la reivindicación 4, en el que la al menos una fuente (105) de cc comprende al menos una de las siguientes: una celda foltovoltáica, una celda de combustible, o una batería.

6. Un sistema (100) de las reivindicaciones 4 o 5, en el que el controlador (125) puede ser así mismo accionado para modificar el ciclo de trabajo del convertidor (115) de potencia utilizando un algoritmo (525) de LVRT.

7. El sistema (100) de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, que comprende así mismo:

al menos un inversor (120) de cc a ca con una entrada eléctricamente acoplada a una salida del convertidor (115) de potencia y proporcionando una salida de fuente de ca; y en el que el controlador (125) puede ser accionado para determinar si existe un episodio de hueco de tensión, en base, al menos en parte, a una tensión asociada con la salida del al menos un inversor (120) de cc a ca.

Tensión PVmedia (en convertidor de refuerzo)


 

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