ES2345411T3 - Un circuito convertidor con un generador asincronico de doble alimentacion con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento. - Google Patents

Un circuito convertidor con un generador asincronico de doble alimentacion con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento. Download PDF

Info

Publication number
ES2345411T3
ES2345411T3 ES08000986T ES08000986T ES2345411T3 ES 2345411 T3 ES2345411 T3 ES 2345411T3 ES 08000986 T ES08000986 T ES 08000986T ES 08000986 T ES08000986 T ES 08000986T ES 2345411 T3 ES2345411 T3 ES 2345411T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
generator
rotor
voltage
asynchronous
synchronous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES08000986T
Other languages
English (en)
Inventor
Dejan Schreiber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Application granted granted Critical
Publication of ES2345411T3 publication Critical patent/ES2345411T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/007Control circuits for doubly fed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/06Controlling the motor in four quadrants
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01Asynchronous machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/03Double rotor motors or generators, i.e. electromagnetic transmissions having double rotor with motor and generator functions, e.g. for electrical variable transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Circuito convertidor (4) con un generador asincrónico de doble alimentación (2) con una salida de potencia variable, el cual puede ser conectado a través de su estator (6) con una red de distribución de tensión (14), en particular para un generador de energía eólica, con un rectificador del rotor (16) con dos salidas de tensión de corriente continua (26a,b), las cuales se pueden conectar al rotor (8) del generador asincrónico (2), con un inversor de la red de distribución (20) con dos entradas de tensión de corriente continua (42a,b) y con un circuito intermedio (18) que conecta en cada caso una de las salidas de tensión de corriente continua (26a,b) con una de las entradas de tensión de corriente continua (42a,b) a través de una línea de conexión (28a,b), en el que el circuito intermedio (18) incluye un conmutador de semiconductor (32) dispuesto entre las salidas de tensión de corriente continua (26a,b), un condensador del circuito intermedio (40) dispuesto entre las entradas de tensión de corriente continua (42a,b) y un diodo (38) dispuesto en una de las líneas de conexión (28a,b) entre el conmutador de semiconductor (32) y el condensador del circuito intermedio (40), en el que una de las líneas de conexión (28a,b) incluye una bobina de reactancia (30) conectada en serie con el diodo (38), dispuesta entre el conmutador de semiconductor (32) y las salidas de tensión de corriente continua (26a,b) y en el que la tensión nominal (UN) en el rotor 8 es más alta, en particular por lo menos aproximadamente de dos o cuatro veces más alta que la tensión nominal (UN) del estator (6).

Description

Un circuito convertidor con un generador asincrónico de doble alimentación con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento.
La invención se refiere a un circuito convertidor con un generador asincrónico de doble alimentación con una salida de potencia variable que puede ser conectado a una red de distribución de tensión, en particular para un generador de energía eólica y un procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor de este tipo.
Los generadores asincrónicos con salida de potencia variable actualmente son utilizados muy ampliamente en el campo de la generación de energía. En particular éstos se utilizan en los generadores de energía eólica, cuya salida de potencia naturalmente fluctúa fuertemente con el viento que prevalece en cada momento. En los generadores asincrónicos de este tipo una velocidad de funcionamiento variable es una gran ventaja. Un generador de energía eólica con una velocidad variable permite una mejor utilización del viento suave y presenta menos tensiones mecánicas para la torre del generador de energía eólica cuando el viento es fuerte.
Para el funcionamiento de un generador asincrónico apropiado se requiere un circuito convertidor entre el generador y la red de distribución de tensión, dentro de la cual el generador asincrónico puede alimentar energía. Los circuitos convertidores para generadores asincrónicos de doble alimentación en turbinas eólicas son utilizados muy ampliamente y por regla general tienen un inversor de corriente alterna en el lado del rotor, condensadores del circuito intermedio y un convertidor en el lado de la red de distribución. Un circuito convertidor clásico de este tipo para un generador asincrónico de doble alimentación ofrece ambas ventajas mencionadas antes, pero es correspondientemente caro.
A partir del documento US 7,015,595 B2 es conocida en la técnica una solución simple para un generador asincrónico de doble alimentación el cual ofrece una regulación de la velocidad en la gama sub-sincrónica. Aquí "sub-sincrónica/super-sincrónica" se refiere a la denominada velocidad giratoria sincrónica, esto es la velocidad giratoria nominal del generador asincrónico e indica una velocidad giratoria del rotor que es inferior o mayor que la velocidad giratoria sincrónica, respectivamente.
El rendimiento energético a bajas velocidades el viento por lo tanto se incrementa. En el caso de un incremento repentino de la velocidad del aire, sin embargo, las cargas en la torre de la turbina eólica no se mitigan.
A partir del documento DE 10 2004 003 657 A1 es conocida en la técnica una solución para turbinas eólicas con generadores asincrónicos con un rotor en cortocircuito y un accionamiento electrónico de potencia para salidas de potencia menores con una mejor utilización de la energía eólica a bajas velocidades del viento. Aquí también las cargas en la torre de la turbina eólica no se mitigan en el caso de incrementos repentinos de la velocidad del viento.
A partir de la técnica anterior es conocida en la técnica una opción alternativa para mitigar las cargas en la torre. Aquí, una resistencia que se introduce dentro del circuito del rotor se activa en el caso de velocidades del viento más elevadas. La corriente del rotor fluye entonces a través de la resistencia. Por este medio la turbina eólica puede incrementar su velocidad giratoria, energía eólica adicional se almacena en forma de energía cinética adicional de la turbina eólica y las cargas en la torre se mitigan mecánicamente. Puesto que las cargas en la torre se mitigan mecánicamente, el diseño de la torre se puede ejecutar de una manera más simple y más rentable. El circuito "Optislip" con la resistencia está colocado completamente en el rotor o gira con el último, por lo tanto no están presentes anillos de contacto. La energía del rotor calienta la resistencia y por este medio el rotor y por lo tanto también el generador. Por lo tanto en la práctica un funcionamiento súper-sincrónico para el propósito de mitigar las cargas en la torre está limitada a un pequeño porcentaje durante un corto período de tiempo.
Además, a partir del documento US 2003/0151259 A1 es conocido en la técnica un circuito convertidor para un generador asincrónico de doble alimentación con una salida de potencia variable que se puede conectar a través de un estator a una red de distribución de suministro de potencia. En el rotor del generador asincrónico un convertidor de potencia con un circuito intermedio conectado a la red de distribución de suministro de potencia es conocido en la técnica. En el lado de la red de distribución este convertidor de potencia tiene un rectificador y en el lado del generador un inversor.
Al igual que en la técnica conocida a partir del documento EP 1 313 206 A2, según la técnica anterior se cita un convertidor de refuerzo para estar provisto en el interior de un convertidor de potencia que consiste en un rectificador de entrada, un circuito intermedio y un inversor de salida.
El objeto de la presente invención es especificar un circuito convertidor mejorado con un generador asincrónico con una salida de potencia variable.
El objeto se consigue por medio de un circuito convertidor con un generador asincrónico de doble alimentación con una salida de potencia variable que se puede conectar a través de su estator a una red de distribución de tensión, en particular para un generador de energía eólica. El circuito convertidor comprende un rectificador del rotor que se puede conectar al rotor del generador asincrónico, con dos salidas de tensión de corriente continua y un inversor de la red de distribución que se puede conectar a la red de distribución de tensión, con dos entradas de tensión de corriente continua. El circuito convertidor adicionalmente incluye un circuito intermedio, el cual en cada caso conecta una de las salidas de tensión de corriente continua con una de las entradas de tensión de corriente continua a través de una línea de conexión. El circuito intermedio tiene un conmutador de semiconductor dispuesto entre las salidas de tensión de corriente continua y un condensador del circuito intermedio dispuesto entre las entradas de tensión de corriente continua. Además el circuito intermedio incluye un diodo dispuesto en las líneas de conexión entre el conmutador de semiconductor y el condensador del circuito intermedio.
Los devanados del rotor del rotor que suministra la tensión de corriente alterna por lo tanto se conducen a través de anillos de contacto al rectificador del rotor, como norma general, un rectificador de diodo. El último convierte las tensiones y corrientes de corriente alterna que provienen del rotor en una tensión de corriente continua entre las salidas de tensión de corriente continua. Esta tensión rectificada puede ser cortocircuitada a través de un conmutador de semiconductor. El generador asincrónico entonces se comporta como un generador con un rotor en cortocircuito. El inversor, el cual está orientado hacia la red de distribución de tensión, está separado de ese modo del lado del generador, esto es del rotor, puesto que el diodo esta polarizado de una manera no conductora, es decir en la dirección opuesta.
Por medio de la solución según la invención la gama súper-sincrónica del generador es extensa, puesto que el exceso de energía no se disipa en una resistencia, sino que en cambio se alimenta dentro de la red de distribución de tensión. Aquí los diodos requeridos en el rectificador son más rentables comparados con las soluciones de la técnica conocida con un convertidor del rotor en el lado del generador. La solución total es significativamente más barata que una medida estructural correspondiente para el refuerzo de la torre en una turbina eólica.
Un generador asincrónico con un rotor en cortocircuito, en particular en una turbina eólica, normalmente arranca a través de un arrancador lento (W3C). Con el circuito convertidor según la invención no se requiere el arrancador lento. El generador asincrónico, y por lo tanto el generador de energía eólica, de hecho arranca de una manera simple. La corriente rectificada del rotor puede ser controlada por medio de un conmutador de semiconductor y la energía del rotor se puede transferir de una manera controlada al circuito intermedio. El inversor entonces alimenta esta energía hacia delante dentro de la red de distribución de tensión. El generador de energía eólica arranca entonces de la misma manera en la que lo hace con una resistencia del rotor, excepto en que la energía no se disipa en una resistencia, sino que en cambio se retroalimenta a la red de distribución.
La turbina eólica se puede arrancar de otra manera, es decir, si el inversor de la red de distribución está conectado a la red de distribución y el condensador del circuito intermedio está cargado. La tensión del circuito intermedio a través del condensador del circuito intermedio, esto es entre las entradas de tensión de corriente continua y las salidas de tensión de corriente continua del rectificador es entonces más elevada que la tensión en la red de distribución, es decir, su valor pico, y es por ejemplo 1050 V para una tensión de red de distribución de 3*690 V. Los devanados del estator del generador asincrónico no están entonces conectados a la red de distribución. El aire acelera el generador funcionando en un modo del circuito abierto. Cuando la velocidad del generador ha alcanzado casi la velocidad sincrónica, el devanado del estator se conecta a la red de distribución. El conmutador de semiconductor, el cual funciona como un cortocircuito del rotor, continúa aquí permaneciendo abierto en otras palabras es no conductor.
El circuito convertidor según la invención es rentable, capacita que el generador funcione a una velocidad súper-sincrónica y se facilita que se mitiguen las cargas en el diseño de la torre de energía eólica. En la gama súper-sincrónica son posibles velocidades variables.
Una de las líneas de conexión incluye una bobina de reactancia distinta, dispuesta en serie con el diodo, entre el conmutador de semiconductor y las salidas de tensión de corriente continua. En interacción con la bobina de reactancia el conmutador de semiconductor y el condensador del circuito intermedio actúan como una clase de convertidor de refuerzo para la tensión suministrada desde el rotor del generador asincrónico según su rectificación. En particular cuando el conmutador de semiconductor está abierto la corriente que fluye en el circuito intermedio se mantiene por lo tanto por medio de la bobina de reactancia. Para el funcionamiento del circuito como por ejemplo un convertidor de refuerzo, sin embargo, también es posible utilizar sólo las bobinas de reactancia parásitas que siempre están presentes en el generador asincrónico (rotor) como una alternativa, si las dimensiones del componente lo permiten.
La tensión nominal en el rotor del generador asincrónico es más alta que la tensión nominal del estator. En particular aquélla puede ser por lo menos de dos a cuatro veces más alta. Los devanados del roto están entonces diseñados por ejemplo para una tensión más elevada como por ejemplo doble o cuádruple, comparados con los devanados de la armadura.
Si el devanado del rotor del generador asincrónico está diseñado, por ejemplo, para el doble de tensión del devanado de la armadura, la tensión del rotor en el caso de un 10% de desviación súper-sincrónica del generador asincrónico es igual al 20% de tensión de la red de distribución. Si la velocidad del rotor alcanza un 50% de desviación, la tensión del rotor es del 100%, es decir, 3*690 V a 25 Hz en el ejemplo anterior. Esta tensión, también su valor pico, es todavía menor que la tensión del circuito intermedio de 1050 V, como resultado de lo cual la corriente del rotor todavía no puede fluir desde el rotor dentro del condensador del circuito intermedio y por lo tanto dentro de la red de distribución de tensión. Aquí el convertidor de refuerzo anteriormente mencionado es entonces necesario, de modo que el condensador del circuito intermedio pueda ser cargado a partir del rotor. Para una relación de tensión del rotor con respecto al estator de dos la velocidad mínima del rotor a la cual el estator, esto es los devanados de la armadura, puede ser conmutados dentro de la red de distribución es por lo tanto el 50% de la velocidad sincrónica.
Si el estator está conectado dentro de la red de distribución de tensión y la tensión del rotor es menor que la tensión del circuito intermedio, el generador asincrónico se acelera adicionalmente y la tensión del rotor inducida se hace todavía menor, cuanto más alta se hace la velocidad, es decir cuando más cerca está de la velocidad sincrónica.
Si la tensión del rotor al alcanzar la velocidad sincrónica por último alcanza un valor próximo a cero, el conmutador de semiconductor se conecta, es decir, está en cortocircuito. El generador asincrónico entonces se comporta como un generador asincrónico con un rotor en cortocircuito. Este comportamiento es mantenido por el generador asincrónico durante tanto tiempo como el conmutador de semiconductor es conductor.
Si el conmutador de semiconductor se desconecta brevemente, la corriente del rotor rectificada otra vez fluye en el circuito intermedio. Si la fuerza del viento incrementa ahora repentinamente, el generador asincrónico se puede acelerar por este medio.
El generador asincrónico puede estar diseñado para dos velocidades sincrónicas (velocidades giratorias nominales), por ejemplo, 1000 rpm y 1500 rpm. Se puede introducir entonces una regulación de la velocidad súper-sincrónica para ambas velocidades. Para bajas velocidades la gama de regulación es significativamente mayor que para velocidades más altas. Para una velocidad sincrónica baja la salida del generador es significativamente menor y por esta razón la salida del convertidor del rotor permisible como un parámetro impuesto del convertidor es relativamente más alta con relación a la salida del generador. Por lo tanto las características de regulación a una velocidad sincrónica baja son significativamente más extensas.
Por ejemplo, para un generador de 1 MW con una velocidad de giro nominal desde 1500 rpm la salida de potencia real a una velocidad giratoria n = 1000 rpm es igual a 296 kW, en virtud del factor 10003/15003. Si la salida del convertidor del rotor está diseñada para un 20% de la salida del generador (200 kW), la velocidad máxima es 6,3% más alta, es decir, se permite una velocidad giratoria máxima de n = aproximadamente 1600 rpm. Sin embargo, a la velocidad giratoria nominal más baja esto es n = 1000 rpm y la salida nominal de 296 kW, el incremento dinámico en velocidad con una salida del convertidor del rotor de 200 kW es aproximadamente el 19%, esto es significativamente más elevada que el 6,3%. Por lo tanto el acoplamiento del generador asincrónico, es decir la turbina eólica, a velocidades bajas del viento es muy flexible y el rendimiento energético a bajas velocidades es significativamente mejor que lo es en el caso de turbinas eólicas con una velocidad de giro nominal constante.
Con respecto al procedimiento el objeto se consigue por medio de un procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor como se ha aclarado antes, en el cual el conmutador de semiconductor se mantiene cerrado durante el funcionamiento sub-sincrónico del generador asincrónico y en funcionamiento sincrónico y súper-sincrónico del generador asincrónico cuando el conmutador de semiconductor está abierto, por lo menos durante algunos periodos de tiempo.
El procedimiento de regulación es simple. Si el conmutador de semiconductor está abierto durante un corto período de tiempo, es decir, está conmutado en un estado no conductor, la corriente rectificada del rotor, en particular cuando se utiliza la bobina de reactancia distinta citada antes en este documento, fluye hacia delante dentro del condensador del circuito intermedio. La tensión a través del condensador del circuito intermedio tiende a incrementar, pero el inversor de la red de distribución descarga el condensador del circuito intermedio y mantiene constante la tensión del circuito intermedio. La energía desde el rotor del generador asincrónico por lo tanto fluye dentro de la red de distribución de tensión. Este es el denominado principio del generador de inducción de doble alimentación (DFIG-double-fed induction generator). Aquí cuánto más tiempo el conmutador de semiconductor está abierto durante el ciclo de conmutación, más alta se hace la tensión del rotor y mayor es la energía del rotor emitida de salida. Como resultado la velocidad del rotor también aumenta, la turbina eólica de ese modo alimenta energía a través de los devanados del estator y los devanados del rotor dentro de la red de distribución de tensión, el principio del generador de inducción de doble alimentación está en funcionamiento.
Incluso aunque el diodo esté bloqueado o del generador asincrónico esté estacionario, el inversor continúa estando conectado al lado de la red de distribución y puede permanecer en funcionamiento. Esto hace posible la compensación del factor de potencia, la regulación de la tensión de la red de distribución o la regulación del coseno \varphi. El inversor puede entonces distribuir potencia capacitiva o inductiva reactiva a la red de distribución de tensión como se requiera y por lo tanto mantener el factor de potencia del generador cerca de 1 o estabilizar la tensión de la red de distribución como se requiera. La producción de la potencia reactiva capacitiva incrementa la tensión de la red de distribución, la aceptación de potencia reactiva inductiva desciende la tensión de la red de distribución.
En otros aspectos el procedimiento según la invención ya ha sido aclarado, junto con sus ventajas, en relación con el circuito convertidor según la invención.
Para una descripción adicional de la invención de hace referencia a los ejemplos de la forma de realización de los dibujos. En un diagrama esquemático:
\newpage
la figura 1 muestra un generador asincrónico de una instalación de energía eólica con un circuito convertidor según la invención.
La figura 1 muestra un generador asincrónico 2 de una instalación de energía eólica, no representada, con un circuito convertidor relacionado 4 según la invención. El generador asincrónico 2 comprende un estator 6 y un rotor 8, que tienen conexiones del estator 10 y conexiones del rotor 12, respectivamente. Las conexiones del estator 10 están conectadas a una red de distribución de tensión 14 con una tensión nominal UN = 3*690 V. El rotor 8, accionado por la turbina eólica y la transmisión del generador de energía eólica, no representada, está conectado al circuito convertidor 4 con sus conexiones del rotor 12. El generador asincrónico 2 está diseñado para dos velocidades sincrónicas diferentes ns1,2 de 1000 y 1500 rpm.
El circuito convertidor 4 tiene esencialmente tres subcircuitos, esto es un rectificador 16, un circuito intermedio 18 y un inversor 20. El rectificador 12 tiene entradas de tensión de corriente alterna 22, las cuales están conectadas a las conexiones del rotor 12 del generador asincrónico 2 y a través de las cuales tensión de corriente alterna o corriente alterna es transferida desde el rotor 8 al rectificador 16. En el rectificador 16 las entradas de tensión de corriente alterna 22 están conectadas a través de diodos 24 a salidas de tensión de corriente continua 26a,b de una manera conocida en la técnica.
El circuito intermedio 18, esto es el convertidor de refuerzo, está conectado a las entradas de tensión de corriente continua 26a,b, es decir, con sus dos brazos 28a,b. En el brazo 28a está dispuesta una bobina de reactancia 30, conectada a la salida de tensión de corriente continua 26a, a la cual se añade un IGBT 32 que conecta los dos brazos 28a,b. Esto actúa como un conmutador de semiconductor electrónicamente controlable, el cual por medio de una señal de conmutación apropiada 34 en su entrada 36 puede de este modo cortocircuitar los brazos 28a,b. En el brazo 28a un diodo 38 dispuesto en la dirección de conducción está añadido a la bobina de reactancia 30 y a la conexión IGBT 32 y a esto a su vez se añade un condensador del circuito intermedio 40 que conecta los brazos 28a,b.
Las entradas de tensión de corriente continua 42a,b al inversor 20 están conectadas al condensador del circuito intermedio 40. El inversor 20 incluye IGBT 46 conectado entre las entradas de tensión de corriente continua 42a,b y sus salidas de tensión de corriente alterna 44 de una manera conocida en la técnica. Las salidas de tensión de corriente alterna 44 están a su vez conectadas con la red de distribución de tensión 14 a través de bobinas de reactancia (filtrado) de la red de distribución 48.
La tensión del circuito intermedio UDC a través del condensador del circuito intermedio 40 es 1050 V para red de distribución de 3 x 690 V. En funcionamiento sub-sincrónico, es decir, cuando la velocidad giratoria n del rotor 8 está por debajo de la velocidad giratoria nominal, esto es la velocidad giratoria sincrónica más baja, o velocidad ns1, de 1000 rpm, el IGBT 32 permanece permanentemente cerrado, esto es los brazos 28a,b están eléctricamente conectados, como resultado de lo cual las salidas de tensión de corriente continua 26a,b del rectificador 16 también están eléctricamente conectadas y a través del rectificador 16 las conexiones del rotor 12 y por lo tanto el rotor 8 están igualmente en cortocircuito.
Cuando se consigue la velocidad sincrónica del rotor 8 el IGBT 32 se abre, de modo que las conexiones del rotor 12 dejan de estar en cortocircuito; en cambio la energía eléctrica que proviene del rotor 8 es rectificada en el rectificador 16 en forma de una tensión de correriente continua o corriente continua y es alimentada a través de las salidas de tensión de corriente continua 26a,b dentro de los brazos 28a,b del circuito intermedio 18. Ahí la corriente carga el condensador del circuito intermedio 40 a través del diodo 38. Tan pronto como el condensador del circuito intermedio 40 tiene exceso de carga, puede ser descargado otra vez a través del inversor 20 dentro de la red de distribución 14 y por lo tanto la energía eléctrica se retroalimenta desde el rotor 8 a la red de distribución.
Si la tensión entre las salidas de tensión de corriente continua 26a,b es insuficiente para este propósito, el IGBT 32 puede ser controlado de una manera conocida en la técnica tal como por ejemplo que el último interactúe con la bobina de reactancia 30 y el diodo 38 y el condensador del circuito intermedio 40 como una clase de convertidor de refuerzo, a fin de reforzar la tensión rectificada que proviene del rotor 8 al nivel de la tensión del circuito intermedio UDC.
En funcionamiento como un convertidor de refuerzo el IGBT 32 por lo tanto se abre y se cierra durante periodos de tiempo por medio de señales de conmutación apropiadas 34, por ejemplo, con una frecuencia de conmutación del convertidor de refuerzo convencional de 1-10 kHz. El convertidor de refuerzo está en funcionamiento entre la frecuencia sincrónica, en otras palabras, cuando la velocidad giratoria del rotor n aproximadamente corresponde a la velocidad sincrónica fs1 y un 20% de velocidad giratoria del rotor súper-sincrónica n = 1,2*ns1.
La máxima velocidad del generador asincrónico 2 está limitada por la salida del circuito convertidor 4. Si la salida máxima del convertidor del rotor es por ejemplo del 20% de la salida nominal del generador, la velocidad máxima de la turbina eólica está limitada a 1063 veces la velocidad sincrónica, esto es la velocidad de giro Ns, en otras palabras, 6,3% más elevada que la última. La salida de la turbina eólica es entonces, en virtud del hecho de que 1,0633 = 1,2-120% de la salida del generador nominal. Si el generador asincrónico 2 está conectado en la configuración para una velocidad giratoria inferior (velocidad sincrónica inferior), el incremento relativo en la velocidad es más elevado. A la mitad de la velocidad nominal del viento, en otras palabras a la mitad de la velocidad sincrónica n = 1/2 Ns, la salida de energía eólica disponible es (0,5n)3/n3 = 1/8 = 12,5% de la salida de potencia nominal. La gama de control de la velocidad del viento es por lo tanto del 50% al 69% y la gama de salida de potencia de regulación es del 12,5% al 32,5%.
Lista de símbolos de referencia
2
Generador asincrónico
4
Circuito convertidor
6
Estator
8
Rotor
10
Conexión del estator
12
Conexión del rotor
14
Red de distribución de tensión
16
Rectificador
18
Circuito intermedio
20
Inversor
22
Entrada de tensión de corriente alterna
24
Diodo
26a,b
Salida de tensión de corriente continua
28a,b
Brazo
30
Bobina de reactancia
32
IGBT
34
Señal de conmutación
36
Entrada
38
Diodo
40
Condensador del circuito intermedio
42a,b
Entradas de tensión de corriente continua
44
Salida de tensión de corriente alterna
46
IGBT
48
Bobina de reactancia (filtrado) de la red de distribución
UDC
Tensión del circuito intermedio
UN
Tensión nominal
ns1,2
Velocidad sincrónica
n
Velocidad giratoria del motor.

Claims (4)

1. Circuito convertidor (4) con un generador asincrónico de doble alimentación (2) con una salida de potencia variable, el cual puede ser conectado a través de su estator (6) con una red de distribución de tensión (14), en particular para un generador de energía eólica, con un rectificador del rotor (16) con dos salidas de tensión de corriente continua (26a,b), las cuales se pueden conectar al rotor (8) del generador asincrónico (2), con un inversor de la red de distribución (20) con dos entradas de tensión de corriente continua (42a,b) y con un circuito intermedio (18) que conecta en cada caso una de las salidas de tensión de corriente continua (26a,b) con una de las entradas de tensión de corriente continua (42a,b) a través de una línea de conexión (28a,b), en el que el circuito intermedio (18) incluye un conmutador de semiconductor (32) dispuesto entre las salidas de tensión de corriente continua (26a,b), un condensador del circuito intermedio (40) dispuesto entre las entradas de tensión de corriente continua (42a,b) y un diodo (38) dispuesto en una de las líneas de conexión (28a,b) entre el conmutador de semiconductor (32) y el condensador del circuito intermedio (40), en el que una de las líneas de conexión (28a,b) incluye una bobina de reactancia (30) conectada en serie con el diodo (38), dispuesta entre el conmutador de semiconductor (32) y las salidas de tensión de corriente continua (26a,b) y en el que la tensión nominal (UN) en el rotor 8 es más alta, en particular por lo menos aproximadamente de dos o cuatro veces más alta que la tensión nominal (UN) del estator (6).
2. El circuito convertidor (4) según la reivindicación 1 en el que el generador asincrónico (2) está diseñado para dos velocidades sincrónicas (fs1,2).
3. Un procedimiento para el funcionamiento de un circuito convertidor (4) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el cual:
- el conmutador de semiconductor (32) se mantiene cerrado durante el funcionamiento sub-sincrónico del generador asincrónico (2),
- el conmutador de semiconductor (32) se abre en funcionamiento sincrónico y súper-sincrónico del generador asincrónico (2), por lo menos durante algunos períodos de tiempo.
4. El procedimiento según la reivindicación 3 en el que el inversor de la red de distribución (20) puede funcionar cuando el generador asincrónico (2) no está en funcionamiento.
ES08000986T 2007-02-14 2008-01-19 Un circuito convertidor con un generador asincronico de doble alimentacion con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento. Active ES2345411T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007007286 2007-02-14
DE102007007286 2007-02-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2345411T3 true ES2345411T3 (es) 2010-09-22

Family

ID=39327093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES08000986T Active ES2345411T3 (es) 2007-02-14 2008-01-19 Un circuito convertidor con un generador asincronico de doble alimentacion con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento.

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8026699B2 (es)
EP (1) EP1959554B1 (es)
CN (1) CN101252321B (es)
AT (1) ATE471595T1 (es)
DE (1) DE502008000783D1 (es)
DK (1) DK1959554T3 (es)
ES (1) ES2345411T3 (es)
PL (1) PL1959554T3 (es)
PT (1) PT1959554E (es)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2128440A4 (en) * 2006-12-28 2012-03-14 Wind To Power System S L ASYNCHRONOUS GENERATOR WITH CONTROL OF THE VOLTAGE PLACED ON THE STATOR
US20100060001A1 (en) * 2008-07-31 2010-03-11 Mariah Power, Inc. Wind turbine safety system and methods
US7741729B2 (en) * 2008-10-15 2010-06-22 Victor Lyatkher Non-vibrating units for conversion of fluid stream energy
DE102009022492A1 (de) 2009-05-25 2010-12-02 Sensaction Ag Vorrichtung zur Bestimmung der Eigenschaften eines Mediums in Form einer Flüssigkeit oder eines weichen Materials
DE102010023019A1 (de) * 2010-06-08 2011-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Wellengeneratorsystem
US10959342B2 (en) 2019-04-08 2021-03-23 Kevin R. Williams Condensation resistant power semiconductor module
JP6246753B2 (ja) * 2015-02-23 2017-12-13 株式会社東芝 可変速運転制御装置および水力発電システム
RU2606643C1 (ru) * 2015-08-21 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) Способ управления автономным асинхронным генератором
CN105578647A (zh) * 2015-09-30 2016-05-11 杨琳 Led照明装置
CN105276500A (zh) * 2015-09-30 2016-01-27 魏芳 大功率led投光灯
CN105554942A (zh) * 2015-10-01 2016-05-04 屈胜环 智能型环境检测的led照明路灯
CN105517237A (zh) * 2015-10-01 2016-04-20 蒋桂荣 无障碍充电的led路灯照明***
CN105554943A (zh) * 2015-10-01 2016-05-04 胡金雷 智能化led路灯照明装置
CN105716028A (zh) * 2015-10-02 2016-06-29 蒋超 兼容太阳能和风能供电模式的led杆式照明装置的工作方法
CN105120583B (zh) * 2015-10-02 2016-06-01 国网山东省电力公司日照供电公司 昼夜充电的led杆式照明装置
CN105226798A (zh) * 2015-10-02 2016-01-06 袁芬 智能化led太阳能路灯装置
CN105782869A (zh) * 2015-10-02 2016-07-20 蒋超 一种太阳能和风能充电的led杆式照明装置
CN105576799A (zh) * 2015-10-02 2016-05-11 李勇妹 自动化充电控制的led太阳能路灯
CN105135336A (zh) * 2015-10-03 2015-12-09 李舒曼 智能化太阳能led路灯
CN105491760B (zh) * 2015-10-04 2016-10-12 甘肃荣宝科技股份有限公司 智能化杀虫的led路灯***
CN107317354B (zh) * 2017-06-30 2019-12-17 天津大学 一种含风电场的多机***暂态功角稳定性分析方法
CN111273103B (zh) * 2020-02-28 2021-07-20 北京交通大学 基于同步相量复数域频谱分析的电力***振荡辨识方法
CN111679124B (zh) * 2020-06-04 2021-07-23 北京交通大学 一种电力***的振荡辨识的方法和装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5019952A (en) * 1989-11-20 1991-05-28 General Electric Company AC to DC power conversion circuit with low harmonic distortion
DE10114075B4 (de) * 2001-03-22 2005-08-18 Semikron Elektronik Gmbh Stromrichterschaltungsanordnung für Generatoren mit dynamisch veränderlicher Leistungsabgabe
DE10156694B4 (de) 2001-11-17 2005-10-13 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Schaltungsanordnung
EP1470633A1 (de) * 2002-01-29 2004-10-27 Vestas Wind System A/S Schaltungsanordnung zum einsatz bei einer windenergieanlage
US7015595B2 (en) 2002-02-11 2006-03-21 Vestas Wind Systems A/S Variable speed wind turbine having a passive grid side rectifier with scalar power control and dependent pitch control
JP2005538673A (ja) 2002-09-10 2005-12-15 デヴィント ゲエムベーハー 超同期カスケード接続を備えた風力発電施設の運転方法
DE60329231D1 (de) * 2003-02-07 2009-10-22 Vestas Wind Sys As Steuerverfahren für einen an ein hochspannungsnetz angeschlossenen windturbinengenerator während eines netzdefekts und vorrichtung zur implementierung dieses verfahrens
DE10334051A1 (de) * 2003-07-25 2005-02-24 Loher Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer doppelt gespeisten Drehstrommaschine, insbesondere in einer Windkraftanlage
DE102004003657B4 (de) * 2004-01-24 2012-08-23 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Stromrichterschaltungsanordnung und zugehöriges Ansteuerverfahren für Generatoren mit dynamisch veränderlicher Leistungsabgabe
JP2006345592A (ja) * 2005-06-07 2006-12-21 Fuji Seratekku Kk 極低速で回転する高出力発電機
WO2008077974A1 (es) * 2006-12-22 2008-07-03 Wind To Power System, S.L. Generador asíncrono de doble alimentación
US7728562B2 (en) * 2007-07-27 2010-06-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Voltage link control of a DC-AC boost converter system

Also Published As

Publication number Publication date
EP1959554B1 (de) 2010-06-16
PL1959554T3 (pl) 2010-11-30
CN101252321B (zh) 2014-04-09
EP1959554A1 (de) 2008-08-20
PT1959554E (pt) 2010-09-01
CN101252321A (zh) 2008-08-27
ATE471595T1 (de) 2010-07-15
US20080203978A1 (en) 2008-08-28
US8026699B2 (en) 2011-09-27
DE502008000783D1 (de) 2010-07-29
DK1959554T3 (da) 2010-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2345411T3 (es) Un circuito convertidor con un generador asincronico de doble alimentacion con salida de potencia variable y un procedimiento para su funcionamiento.
ES2225715T3 (es) Conjunto de circuitos.
ES2367487T3 (es) Aparato convertidor de potencia y procedimiento de accionamiento relacionado para generadores con una potencia de salida que varía dinámicamente.
KR100704482B1 (ko) 저속 영역과 고속 영역에서의 발전 효율이 개선된 에스알발전기
ES2339080B2 (es) Convertidor de potencia para sistema generador de potencia doblementealimentado.
ES2344348T3 (es) Procedimiento para operar un convertidor de frecuencias de un generador y una turbina de energia eolica que tiene un generador operado segun el procedimiento.
ES2333199T3 (es) Sistema generador de corriente alterna.
JP5972169B2 (ja) 電力変換システムおよび方法
ES2357422T3 (es) Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con cascada sobresincronizada.
ES2647017T5 (es) Suministro de tensión de excitación para generador síncrono usado en una turbina eólica, y procedimiento para arrancar una turbina eólica que tiene dicho suministro de tensión de excitación
ES2643238T3 (es) Turbina eólica con un generador principal y uno secundario, y método de operación de dicha turbina eólica
BRPI9914269B1 (pt) Instalação de usina de energia eólica para a produção de energia
BR112012023785B1 (pt) Dispositivo de acionamento de passo
WO2008119864A1 (es) Generador para tubina eólica con bobinados independientes
US20120139246A1 (en) Asynchronous generator system and wind turbine having an asynchronous generator system
KR20060105181A (ko) 저속에서의 발전 효율이 개선된 에스알 발전기
ES2292497T3 (es) Generador sincrono.
BR112020019779A2 (pt) Sistema de energia elétrica conectado a uma rede elétrica, sistema de turbina eólica e método para operar um conversor de energia elétrica para um sistema gerador de indução duplamente alimentado
ES2880702T3 (es) Sistema y procedimiento para minimizar la corriente de sobretensión de entrada durante el arranque de un sistema de energía eléctrica
ES2715976T3 (es) Procedimiento y dispositivo para operar una máquina de corriente trifásica de alimentación doble como generador en una instalación de energía eólica
CN103354975B (zh) 具有电励磁机的***
CN105207334B (zh) 用于向负载供应电力的***以及对应电力供应方法
ES2934254T3 (es) Sistema de generación de energía y método
WO2014199760A1 (ja) 風力発電システム
US11843325B2 (en) Crowbar module for an active neutral point clamped power conversion assembly