ES2358135A1 - Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. - Google Patents
Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2358135A1 ES2358135A1 ES200802683A ES200802683A ES2358135A1 ES 2358135 A1 ES2358135 A1 ES 2358135A1 ES 200802683 A ES200802683 A ES 200802683A ES 200802683 A ES200802683 A ES 200802683A ES 2358135 A1 ES2358135 A1 ES 2358135A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- generator
- inverter
- capacitor
- coupling capacitor
- parameter
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 54
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador y a una red eléctrica. El convertidor de frecuencia consiste en un inversor de red (3), un condensador (4) de acoplamiento DC y un inversor generador (2), en el que mediante la medición del tiempo de descarga del condensador (4) de acoplamiento DC se detecta la existencia de un fallo tanto en el condensador (4) como en el aislamiento del generador (1).
Description
Método de detección de fallos en un convertidor
de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador.
La invención está relacionada con la detección
de fallos en un generador o un convertidor de frecuencia en un
aerogenerador.
La parte generadora de una red de suministro
eléctrico está constituida por múltiples elementos, que en el caso
de un funcionamiento incorrecto pueden causar pérdidas de energía,
daño en otros componentes e incluso un fallo de comportamiento de
todo el sistema.
Uno de estos elementos es un condensador de
acoplamiento en continua que se conecta en paralelo con el inversor
generador y el inversor de red, siendo su tarea desacoplar las
partes de alta frecuencia y los picos de tensión entre el generador
y la red.
Un comportamiento de fallo de este dispositivo
puede causar una pérdida de potencia o daños en otros componentes de
la red.
Además, en el caso de que el aislamiento de
tierra falle, el propio generador puede ser una fuente significante
de pérdida de potencia.
Ambas situaciones de fallo pueden significar una
pérdida de la producción y un posible daño en otros componentes del
convertidor lo que puede suponer grandes pérdidas.
La Patente americana US 4,562,390 describe un
aparato Leonard estático en el que un motor DC es alimentado desde
un convertidor de tiristores a través de un circuito interruptor
principal y en el que un condensador está conectado entre los buses
de salida DC del convertidor de tiristores. Cuando el circuito
interruptor principal es desactivado se activa un interruptor de
tierra para formar un circuito de descarga a tierra de manera que el
condensador DC se descarga a través del motor DC, mientras que
durante el periodo de tiempo que el circuito interruptor principal
está activado el condensador DC se carga con el voltaje de salida
del convertidor de tiristores. Se computa el tiempo de descarga del
condensador y en función de esto se mide la resistencia del
aislamiento del motor DC.
Sin embargo esta solución no resulta efectiva a
la hora de determinar la existencia de un fallo en el aislamiento de
un motor o generador, ya que no se tiene en cuenta el fenómeno
"aging", envejecimiento, de los condensadores, por lo que el
condensador puede estar funcionando incorrectamente y en
consecuencia el tiempo de descarga calculado no es real y da lugar a
errores en la medición de la resistencia del aislamiento.
Por otro lado, esta solución implementa un
circuito interruptor principal que debe soportar todo el rango de
corriente del motor DC lo que hace que la solución sea cara y ocupe
un gran volumen.
Con la intención de evitar un comportamiento de
fallo y detectar los elementos que pueden causarlo, se han
desarrollado unos métodos para verificar el correcto funcionamiento
de cada dispositivo y revelar errores potenciales. Para ello se
realiza una detección de fallos en el condensador de acoplamiento DC
y de fallos de aislamiento en el generador.
En primer lugar, el condensador de acoplamiento
DC se carga a tensión nominal (por ejemplo 1050 V), a través de la
red inversora.
Posteriormente, se deshabilita el inversor de
red y se produce una descarga de la carga del condensador de
acoplamiento DC, siendo el tiempo de descarga monitorizado.
En el caso de que el tiempo de descarga sea
menor que el que se tenía al principio de uso, esto significa que el
condensador está próximo al final de su ciclo de vida y por lo tanto
es conveniente sustituirlo.
Para la detección de un fallo en el aislamiento
del generador se carga el condensador de acoplamiento a tensión
nominal y una vez el condensador de acoplamiento DC está cargado se
deshabilita el inversor de red y se conectan los tres transistores
de la parte superior del inversor generador.
En el caso en el que el tiempo de descarga del
condensador sea mucho menor que el detectado en la detección de
fallo en el condensador, se puede decir que existen corrientes de
fuga y que por lo tanto existe un fallo en el aislamiento del
generador, por lo cual será conveniente sustituirlo.
En el caso de que la comparativa no esté bien
definida se repetirá el paso anterior pero activando los
transistores aguas abajo del condensador y desactivando los que se
encuentran aguas arriba en el inversor generador.
Este método, objeto de la invención, da la
oportunidad de reemplazar dispositivos con fallo y optimizar el
funcionamiento y la eficiencia del sistema y garantiza la detección
de posibles fallos antes de que estos se produzcan, sin necesidad de
introducir un nuevo hardware en el sistema, como dispositivos de
medición externos.
La figura 1 muestra un circuito de un
convertidor de potencia con un condensador de acoplamiento DC entre
el inversor generador y la red inversora, de acuerdo con la presente
invención.
La figura 2 muestra un circuito según otra
realización del objeto de la invención.
La figura 3 muestra un circuito según una
tercera realización del objeto de la invención.
La figura 1 muestra la configuración de un
generador (1) y un conversor de potencia comprendiendo un inversor
generador (2), un condensador de acoplamiento DC (4), un inversor de
red (3) y tres fases (5) que se conectan a la red eléctrica.
Mediante este circuito, midiendo el tiempo de
descarga, t_{descarga}, es decir el tiempo que el condensador
tarda en pasar de una tensión nominal a una tensión realmente más
baja como por ejemplo un 50% de la tensión nominal, se detecta la
existencia de un fallo en el condensador de acoplamiento DC (4) o un
fallo del aislamiento del generador (1).
Para ello el método objeto de la invención
comprende un primer paso en el que el generador (1) se encuentra en
parada, por ejemplo al haberse activado el freno mecánico, se
habilita el inversor de red (3) y se carga a tensión nominal el
condensador (4) de acoplamiento DC.
En un segundo paso, una vez el condensador (4)
está cargado se deshabilita el inversor de red (3), de manera que el
condensador (4) empieza a descargarse. Se mide el tiempo que el
condensador tarda en descargarse, t_{descarga1}, y se compara su
valor con el tiempo que el condensador tardaba en descargarse al
inicio de su ciclo de vida y que se denominará t_{descarga \
consigna}.
En este punto, en el caso de que el tiempo de
descarga medido sea mucho menor que el tiempo de descarga de
consigna, puede entenderse que el condensador (4) está próximo al
final de su ciclo de vida.
Se habilita el inversor de red (3) volviéndose a
cargar el condensador (4) de acoplamiento DC a tensión nominal.
A continuación, en un cuarto paso, se vuelve a
deshabilitar el inversor de red (3) y se activa al menos uno de los
transistores del inversor generador (2) que se encuentran aguas
arriba, para a continuación hacer una medición del tiempo de
descarga, t_{descarga2}, del condensador de acoplamiento DC.
El valor de este parámetro, t_{descarga2}, se
comparará con el valor obtenido en la primera medición,
t_{descarga1}.
En un quinto paso se vuelve a habilitar el
inversor de red (3) y cargar el condensador (4) de acoplamiento DC a
tensión nominal para realizar una nueva medición del tiempo de
descarga del condensador.
En un último paso, se deshabilita el inversor de
red (3) y se activa al menos uno de los transistores, del inversor
generador (2) que se encuentran aguas abajo.
Se procede a la medición del tiempo de descarga
del condensador (4) obteniéndose un nuevo parámetro t_{descarga3}
que será comparado con el valor de la primera medición realizada
sobre el tiempo de descarga, es decir, t_{descarga1}.
El hecho de que cualquiera de los parámetros
t_{descarga2} o t_{descarga3} tenga un valor mucho menor que el
parámetro t_{descarga1}, determina la existencia de un fallo en el
aislamiento del generador (1).
En otra realización se incluye un interruptor
(6) conectado entre el terminal negativo del condensador y la
conexión a tierra (7), tal y como se muestra en la figura 2, de
manera que la tensión del condensador (4) de acoplamiento DC quede
bien definida respecto de tierra.
El método de detección de fallos es
prácticamente igual al de la primera realización, variando
únicamente en el cuarto paso y no siendo necesarios los últimos dos
pasos, el 5º y el 6º: De esta forma, una vez se ha calculado el
t_{descarga1'} y se ha cargado el condensador (4) de acoplamiento
DC, se deshabilita el inversor de red (3), se cierra el interruptor
(6) a tierra y se activa al menos uno de los transistores del
inversor generador (2) que se encuentra aguas arriba.
A continuación se procede a la medición del
tiempo de descarga del condensador (4) de acoplamiento DC
obteniéndose el parámetro t_{descarga2'} que se comparará con el
valor del parámetro t_{descarga1'} para determinar la existencia
de fallo en el aislamiento del generador (1).
En una tercera realización, ver figura 3, dicho
interruptor (6), en lugar de conectarse al terminal negativo del
condensador (4) de acoplamiento DC, se conecta al terminal positivo
del condensador (4) de acoplamiento DC. En este caso, el método de
detección de fallos en el aislamiento del generador (1), difiere del
utilizado en la segunda realización únicamente en la activación de
al menos un transistor del inversor generador (2) que se encuentra
aguas abajo, en lugar de uno que se encuentre aguas arriba.
Por otro lado, en ambas realizaciones se prevé
también la incorporación de una resistencia (no representada)
conectada en serie al interruptor (6), de manera que el rango de
corriente del interruptor (6) no necesite ser muy alto en
comparación con el rango de corriente del convertidor.
Claims (6)
1. Método de detección de fallos en un
aerogenerador, que incluye un convertidor de frecuencia constituido
por un inversor de red (3), un condensador (4) de acoplamiento DC y
un inversor generador (2) caracterizado porque mediante la
medición del tiempo de descarga, t_{descarga}, del condensador (4)
de acoplamiento DC se detecta la existencia de un fallo tanto en el
condensador (4) como en el aislamiento del generador (1).
2. Método de detección de fallos en un
convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador,
según la primera reivindicación, caracterizado porque
comprende los pasos de:
- a)
- Estando el generador (1) en parada, deshabilitar el inversor generador (2), habilitar el inversor de red (3) y cargar el condensador (4) de acoplamiento DC.
- b)
- Deshabilitar el inversor de red (3) y medir el tiempo de descarga del condensador (4) de acoplamiento DC obteniendo un parámetro t_{descarga1} que se comparará con el valor del parámetro t_{descarga \ consigna}, que es el tiempo de descarga al principio del ciclo de vida del condensador.
- c)
- Habilitar el inversor de red (3) y cargar el condensador (4) de acoplamiento DC.
- d)
- Deshabilitar el inversor de red (3), activar al menos uno de los transistores aguas abajo del inversor generador (2) y medir el tiempo de descarga del condensador (4) obteniendo el parámetro t_{descarga2} que se comparará con el parámetro t_{descarga1}.
- e)
- Habilitar el inversor de red (3) y cargar el condensador (4) DC a tensión nominal.
- f)
- Deshabilitar el inversor de red (3), activar al menos uno de los transistores aguas arriba del inversor generador (2) y medir el tiempo de descarga del condensador (4) para obtener el parámetro t_{descarga3} y compararlo con el parámetro t_{descarga1}.
3. Método de detección de fallos en un
convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador,
según la primera reivindicación, caracterizado porque
opcionalmente se introduce un interruptor (6) conectado entre tierra
(7) y cualquiera de los terminales positivo o negativo del
condensador (4) de acoplamiento DC.
4. Método de detección de fallos en un
convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador,
según la tercera reivindicación, caracterizado porque se
introduce una resistencia en serie con el interruptor (6).
5. Método de detección de fallos en un
convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador,
según la tercera reivindicación, caracterizado porque para la
detección de fallos en el condensador (4) y en el aislamiento del
generador (1) se siguen los pasos de:
- a)
- Parar el generador (1), deshabilitar el inversor generador (2), habilitar el inversor de red (3) y cargar el condensador (4) de acoplamiento DC.
- b)
- Deshabilitar el inversor de red (3) y medir el tiempo de descarga del condensador (4) de acoplamiento DC obteniendo un parámetro t_{descarga1'} que se comparará con el valor del parámetro t_{descarga \ consigna}, que es el tiempo de descarga al principio del ciclo de vida del condensador.
- c)
- Habilitar el inversor de red (3) y cargar el condensador (4) de acoplamiento DC.
- d)
- Deshabilitar el inversor de red (3), cerrar el interruptor (6) a tierra (7), activar al menos uno de los transistores aguas arriba del inversor generador (2) y medir el tiempo de descarga del condensador (4) de acoplamiento DC obteniendo el parámetro t_{descarga2'} que se comparará con el parámetro t_{descarga1'}.
6. Método de detección de fallos en un
convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador,
según la quinta reivindicación, caracterizado porque en el
paso d) de la quinta reivindicación, cuando el interruptor (6) está
conectado entre tierra (7) y el terminal positivo del condensador
(4) de acoplamiento DC, al menos uno de los transistores aguas abajo
del inversor generador (2) está activado.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802683A ES2358135B2 (es) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802683A ES2358135B2 (es) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2358135A1 true ES2358135A1 (es) | 2011-05-06 |
| ES2358135B2 ES2358135B2 (es) | 2012-03-20 |
Family
ID=43880320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200802683A Expired - Fee Related ES2358135B2 (es) | 2008-09-22 | 2008-09-22 | Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2358135B2 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116660702A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 季华实验室 | 一种三相电机绝缘电阻检测方法及其相关设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4521840A (en) * | 1983-02-14 | 1985-06-04 | Borg-Warner Corporation | D-C Bus current monitoring system |
| US4562390A (en) * | 1983-10-05 | 1985-12-31 | Hitachi, Ltd. | Insulation resistance measurement in static leonard apparatus |
| US5430636A (en) * | 1992-05-29 | 1995-07-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Inverter apparatus and inverter controlling method having fault protection |
| US5798648A (en) * | 1993-11-08 | 1998-08-25 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for inspecting an electrolytic capacitor in an inverter circuit containing transistor switching elements |
| EP1681575A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-19 | Fanuc Ltd | Insulation resistance deterioration detection method and insulation resistance deterioration detection device for motor, and motor driver |
-
2008
- 2008-09-22 ES ES200802683A patent/ES2358135B2/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4521840A (en) * | 1983-02-14 | 1985-06-04 | Borg-Warner Corporation | D-C Bus current monitoring system |
| US4562390A (en) * | 1983-10-05 | 1985-12-31 | Hitachi, Ltd. | Insulation resistance measurement in static leonard apparatus |
| US5430636A (en) * | 1992-05-29 | 1995-07-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Inverter apparatus and inverter controlling method having fault protection |
| US5798648A (en) * | 1993-11-08 | 1998-08-25 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for inspecting an electrolytic capacitor in an inverter circuit containing transistor switching elements |
| EP1681575A1 (en) * | 2005-01-18 | 2006-07-19 | Fanuc Ltd | Insulation resistance deterioration detection method and insulation resistance deterioration detection device for motor, and motor driver |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116660702A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 季华实验室 | 一种三相电机绝缘电阻检测方法及其相关设备 |
| CN116660702B (zh) * | 2023-07-31 | 2023-10-20 | 季华实验室 | 一种三相电机绝缘电阻检测方法及其相关设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2358135B2 (es) | 2012-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2758435T3 (es) | Corriente de irrupción controlada para convertidor conectado al filtro de red | |
| ES2224116T3 (es) | Metodo de medicion del estado de aislamiento y aparato para un sistema descentralizado generador de energia. | |
| ES2445015B2 (es) | Protección restrigida contra fallos de conexión a tierra de comparador doble | |
| JP6976100B2 (ja) | ソリッドステート回路遮断器、及びモータ駆動システム | |
| ES2381628T3 (es) | Acondicionador de energía y sistema de generación de energía fotovoltaica solar | |
| JP5823057B2 (ja) | 電力変換装置およびその故障診断方法 | |
| JP4845910B2 (ja) | 漏電遮断器 | |
| ES2710717T3 (es) | Circuito convertidor de potencia y acondicionador de aire | |
| ES2668298T3 (es) | Sistema y método de verificación de medios de desconexión de un convertidor CC/CA | |
| BR112014022169B1 (pt) | Método e sistema para prover proteção contra falha de um controlador de um motor elétrico | |
| CN110806548A (zh) | 电机逆变器的故障检测电路及方法 | |
| TW201534025A (zh) | 輸出電源保護裝置及其操作方法 | |
| ES2767152T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de control de seguridad para sistema con circuito de precarga, y sistema asociado | |
| CN107317491A (zh) | 开关电源芯片及包括其的开关电源电路 | |
| ES2358135B2 (es) | Método de detección de fallos en un convertidor de frecuencia acoplado al generador de un aerogenerador. | |
| BR102014016684A2 (pt) | circuitos e circuito de conversão de potência | |
| JP2016093018A (ja) | インバータ制御装置 | |
| TW202111346A (zh) | 湧浪電流測試裝置 | |
| CN107884634B (zh) | 一种背靠背变流器的自循环测试方法 | |
| CN107422229B (zh) | 输电***故障检测方法及装置、计算机存储介质及设备 | |
| BR102015018402A2 (pt) | módulo de conversão de potência, sistema de conversão de potência e método para conversão de potência | |
| de la Barrera et al. | Detection of high-resistance connections in industrial power systems during induction motor start-up | |
| CN103743942A (zh) | 一种含固体继电器的配电模件的火工品漏电流检测方法 | |
| CN210119264U (zh) | 一种电极式水浸检测电路及水浸传感器 | |
| CN110346015B (zh) | 电极式水浸检测电路及水浸传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2358135 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20120320 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20210928 |