ES2830028T3

ES2830028T3 - Control de convertidor de turbina eólica

Info

Publication number: ES2830028T3
Application number: ES16716463T
Authority: ES
Inventors: John Godsk Nielsen; Søren Andersen; Lars Helle; Duy Duc Doan
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-11
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2036-04-11
Also published as: CN107534393B; CN107534393A; US10298140B2; EP3284169A1; US20180123470A1; EP3284169B1; WO2016165719A1

Abstract

Método de control de un sistema de convertidor a escala completa (3) para convertir potencia activa producida por un generador (2) de una turbina eólica de velocidad variable (1) que va a alimentarse a una red de electricidad (10), comprendiendo el sistema de convertidor (3): una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo (4) y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo (5), las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común (6), en el que inversores de lado de generador e inversores de lado de red en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos cadenas de convertidor primera (15) y segunda (16), en el que los inversores de lado de generador (4a, 4b, 4c, 4d) y de lado de red (5a, 5b, 5c, 5d) forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central (18), en el que el método comprende realizar una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida que comprende: en respuesta a al menos uno de (i) el inversor de lado de red y (ii) el inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central (18).

Description

DESCRIPCIÓN

Control de convertidor de turbina eólica

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de sistemas de convertidor de turbina eólica, más específicamente a sistemas de convertidor de turbina eólica que se disponen para mantener la producción de potencia parcial del sistema de convertidor de turbina eólica, incluso en el caso de un fallo de partes del sistema de convertidor de turbina eólica o baja velocidad del viento.

Antecedentes

El documento EP 2492504 A1 se refiere a la gestión de fallos de unidad(es) de convertidor en un sistema de convertidor de turbina eólica con unidades de convertidor conectadas en paralelo. En el caso de un fallo de una unidad de convertidor, la potencia convertida por la unidad de convertidor defectuosa se distribuye entre las otras unidades de convertidor, respetando las capacidades máximas de las otras unidades de convertidor.

Otras topologías de unidad de convertidor se dan a conocer en el documento US2013/0182465.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto, se proporciona un método de control de un sistema de convertidor a escala completa para convertir potencia activa producida por un generador de una turbina eólica de velocidad variable para alimentarse a una red de electricidad. El sistema de convertidor comprende una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo. Las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común. Inversores de lado de generador e inversores de lado de red en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos las cadenas de convertidor primera y segunda. Los inversores de lado de red y de lado de generador forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central, en el que el método comprende realizar una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida que comprende:

en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo de la línea central.

Según un segundo aspecto, se proporciona un sistema de convertidor a escala completa para convertir potencia activa producida por un generador de una turbina eólica de velocidad variable para alimentarse a una red de electricidad. El sistema de convertidor comprende un sistema de control de convertidor, una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo. Las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común. Inversores de lado de generador e inversores de lado de red en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos las cadenas de convertidor primera y segunda. Los inversores de lado de red y de lado de generador forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central. El sistema de control de convertidor está programado para provocar que el sistema de convertidor realice una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida que comprende: en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central.

Descripción general, también de realizaciones opcionales de la invención

Según un primer aspecto, se proporciona un método de control de un sistema de convertidor a escala completa para convertir potencia activa producida por un generador de una turbina eólica de velocidad variable que va a alimentarse en un red de electricidad.

El convertidor a escala completa convierte la corriente de frecuencia variable, cuya frecuencia depende de la velocidad del viento, en una corriente de frecuencia fija, por ejemplo, corriente de 50 Hz, que va a alimentarse en una red eléctrica. La red eléctrica se denomina en el presente documento también como "red de electricidad" o simplemente "red".

Un convertidor a escala completa es un convertidor que convierte (cuando no se desprecian las pérdidas de conversión) el 100% de la salida de potencia de CA de frecuencia variable del generador en potencia activa de CA de frecuencia fija alimentada en la red.

El sistema de convertidor a escala completa comprende una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo. La conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo está, por ejemplo, acoplada al generador y la conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo está, por ejemplo, acoplada al transformador.

Los inversores de lado de generador son rectificadores que convierten corriente de CA de frecuencia variable en corriente de CC, mientras que los inversores de lado de red se usan para convertir corriente de CC a corriente de CA de frecuencia fija.

Por tanto, por ejemplo, dos inversores de lado de generador están conectados entre sí en paralelo, en el que estos inversores conectados en paralelo, que se encuentran en un primer nivel de tensión, están conectados en serie a otros dos inversores de lado de generador, que se encuentran en un segundo nivel de tensión, que están conectado entre sí en paralelo.

También, por ejemplo, dos inversores de lado de red están conectados entre sí en paralelo, en el que estos inversores conectados en paralelo, que se encuentran en el primer nivel de tensión, están conectados en serie a otros dos inversores de lado de red, que se encuentran en el segundo nivel de tensión, que están conectados entre sí en paralelo.

Las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común.

Esta conexión de parte trasera con parte trasera se logra, por ejemplo, mediante un conductor de potencial positivo y un conductor de potencial negativo que conectan los inversores conectados en paralelo de la conexión en serie de inversores de lado de generador y de lado de red que se encuentran en un mismo nivel de tensión.

Inversores de lado de generador e inversores de lado de red en el mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos las cadenas de convertidor primera y segunda.

Por tanto, por ejemplo, los inversores de lado de generador que se hacen funcionar en un potencial positivo también se denominan en el presente documento como inversores de lado de generador de una primera cadena de convertidor que es, por ejemplo, una cadena de convertidor positiva. Estos inversores de lado de generador de la cadena de convertidor positiva están conectados en serie a inversores de lado de generador conectados en paralelo que se hacen funcionar en un potencial negativo, también denominados en el presente documento como inversores de lado de generador de un segundo convertidor que es, por ejemplo, una cadena de convertidor negativa.

Los inversores de lado de generador y de lado de red forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie.

Al conectar los inversores de lado de generador de la conexión en serie de inversores de lado de generador que se encuentran en un potencial positivo al inversor de lado de generador de la conexión en serie que se sitúa en un potencial negativo, por ejemplo, se forma el punto central de tensión de lado de generador.

Del mismo modo, al conectar los inversores de lado de red de la conexión en serie de inversores de lado de red que se encuentran en un potencial positivo al inversor de lado de red de la conexión en serie que se sitúa en un potencial negativo, por ejemplo, se forma el punto central de tensión de lado de red.

Los puntos centrales de tensión lado de red y de lado de generador están conectados eléctricamente por un conductor de línea central.

De este modo, los inversores conectados al conductor de potencial positivo, así como al conductor de línea central forman, por ejemplo, una primera cadena de convertidor que se sitúa en el potencial positivo (cadena de convertidor positiva). Del mismo modo, los inversores conectados al conductor de potencial negativo, así como al conductor de línea central forman, por ejemplo, la segunda cadena de convertidor que se sitúa en el potencial negativo (cadena de convertidor negativa). Sin embargo, la asignación de "primera" y "segunda" a una cadena de convertidor positiva o cadena de convertidor negativa es intercambiable.

El método comprende realizar una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida.

La operación de conversión se denomina en el presente documento como la operación de convertir corriente de CA de frecuencia variable producida por el generador de turbina eólica en corriente de CA de frecuencia fija que va a alimentarse en la red. La salida de potencia máxima reducida es, dependiendo del número real de unidades de convertidor instaladas, por ejemplo, el 12,5%, el 25% o el 50% de la salida de potencia activa máxima del sistema de convertidor de turbina eólica.

El término "salida de potencia activa máxima" se usa en el presente documento como un umbral para la salida de potencia activa, por ejemplo, dado por los límites superiores físicos del sistema de convertidor. Realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida es, por tanto, realizar una operación de conversión con un límite superior reducido de salida de potencia activa.

La realización de una operación de conversión con la salida de potencia máxima reducida comprende, en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor.

Cuando el lado de red o un inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor está inhabilitado, la salida de potencia activa instantánea de la primera cadena de convertidor se reduce por la salida de potencia activa instantánea del inversor de lado de red o de lado de generador inhabilitado. También la salida de potencia activa máxima de la primera cadena de convertidor se reduce por la salida de potencia activa máxima del inversor de lado de red o de lado de generador inhabilitado.

En respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de generador o (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor está inhabilitada, por ejemplo, de manera deliberada, es decir, no debido a un fallo del/de los inversor(es), inhabilitar el/los inversor(es) de la segunda cadena de convertidor. Esta es una manera de reducir la salida de potencia activa instantánea, así como la salida de potencia activa máxima, de la segunda cadena de convertidor también.

Si un inversor está inhabilitado, la producción de potencia activa de este inversor también está inhabilitada.

Alternativamente, la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera correspondiente.

Para proporcionar un ejemplo, la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera que la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor es igual a la salida de potencia activa reducida de la primera cadena de convertidor que se reduce por al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (ii) del inversor lado de red de la primera cadena de convertidor que se inhabilita.

La salida de potencia activa máxima de la segunda cadena de convertidor se reduce de ese modo, por ejemplo, por la salida de potencia activa máxima de los inversores de lado de generador inhabilitados de la primera cadena de convertidor.

También, por ejemplo, la salida de potencia activa instantánea de la segunda cadena de convertidor se reduce para así igualar la salida de potencia activa instantánea de la primera cadena de convertidor reducida por al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor que se inhabilita.

Al inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor o reducir de manera correspondiente la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, se evita una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central. Sin esta inhabilitación, o reducción, la salida de potencia activa de las cadenas de convertidor primera y segunda sería asimétrica, y se provocaría una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central.

En la disposición descrita anteriormente de conexiones paralelas conectadas en serie de inversores en el lado de generador y en el lado de red, una salida de potencia activa asimétrica de la primera y la segunda cadena de convertidor provoca que una corriente de compensación fluya a lo largo del conductor de línea central.

La corriente de compensación provocada por una salida de potencia desigual de las dos cadenas de convertidor, corresponde, en el caso extremo, a la diferencia entre la salida de potencia activa máxima de las cadenas de convertidor primera y segunda. Por tanto, la corriente de compensación corresponde, en este caso extremo, a la salida de potencia máxima de la al menos una unidad de convertidor de la primera cadena de convertidor, cuyo inversor de lado de generador y/o de lado de red estaba inhabilitado.

La corriente de compensación, por ejemplo, normalmente se da por la salida de potencia activa del inversor de lado de red o de lado de generador inhabilitado de la primera cadena de convertidor dividida por una tensión de enlace de CC de la primera cadena de convertidor, por ejemplo, la tensión entre el punto central de tensión y el conductor de potencial negativo o positivo, cualquiera que sea parte de esta primera cadena de convertidor.

La inhabilitación, por ejemplo, de tantos inversores de lado de red o de lado de generador de la segunda cadena de convertidor como sea necesario para igualar la salida de potencia activa reducida de la primera cadena de convertidor evita corrientes de compensación a lo largo del conductor de línea central que se provocarían por un salida de potencia activa asimétrica de esta cadena de convertidor cuando se hace funcionar a salida de potencia activa máxima.

Para proporcionar un ejemplo, en respuesta a un inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, la producción de potencia activa de un inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor con una salida de potencia activa igual al inversor de lado de generador inhabilitado de la primera cadena de convertidor, también está inhabilitada.

Sin embargo, para evitar la corriente de compensación de una manera alternativa, la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce, por ejemplo, de manera correspondiente, sin inhabilitar ningún inversor de la segunda cadena de convertidor. Esto se logra, por ejemplo, mediante estos inversores que realizan una operación de conversión con un valor objetivo de salida de potencia activa menor y un límite superior menor para la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor.

Después de que la producción de potencia activa del inversor de la segunda cadena de convertidor esté inhabilitándose o, de manera correspondiente, esté reduciéndose la salida potencia activa de la segunda cadena de convertidor, las cadenas de convertidor primera y segunda se accionan para producir una salida de potencia activa igual a o por debajo de la producción de potencia máxima reducida, por ejemplo, mediante el controlador de sistema de convertidor proporcionándoles valores objetivo de potencia activa iguales.

En algunas realizaciones, una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se realiza inhabilitando al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor e inhabilitando al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, en respuesta a recibir potencia de entrada de CA desde el generador que es menor a la salida de potencia activa máxima reducida.

Cuando las unidades de convertidor realizan una operación de conversión rectificando corriente de CA de frecuencia variable e invirtiendo la corriente de CC resultante a corriente de CA de frecuencia fija, esto provoca pérdidas de potencia dependientes de conversión de potencia. Estas pérdidas de conversión, son en general, dependientes de un punto de trabajo de las unidades de convertidor. El punto de trabajo de las unidades de convertidor está en su mejor momento (el que tiene las pérdidas de conversión más bajas) cuando se hacen funcionar cerca de su salida de potencia activa máxima. Por tanto, su funcionamiento a una potencia de entrada sustancialmente menor a su capacidad de conversión de potencia máxima provoca pérdidas de conversión que son altas en comparación con las pérdidas de conversión cuando se hacen funcionar cerca de su salida de potencia activa máxima.

Por consiguiente, cuando el sistema de convertidor recibe una potencia de entrada de CA del generador que es menor que la salida de potencia activa máxima reducida desencadenada, por ejemplo, por condiciones de baja velocidad del viento, el sistema de convertidor realiza una operación de conversión con la salida de potencia máxima reducida.

En este caso, la operación de conversión con salida de potencia activa máxima reducida se realiza inhabilitando al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor e inhabilitando la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, por ejemplo, de manera que las salidas de potencia activa máxima de las dos cadenas de convertidor son iguales, pero, sin embargo, reducidas.

Los inversores se inhabilitan, por ejemplo, apagándolos o apagando estos inversores y desconectando los inversores de sus respectivas conexiones al generador o al transformador. También la producción de potencia activa de los inversores de la segunda cadena de convertidor está inhabilitada de esta manera.

Para proporcionar un ejemplo, una turbina eólica de 1 MW, equipada con el sistema de convertidor descrito anteriormente que comprende dos cadenas de convertidor con dos unidades de convertidor de 250 kW formadas por un inversor de lado de red y un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor en cada cadena de convertidor, recibe solo potencia de entrada de 400 kW del generador de turbina eólica. En este caso, en lugar de producir aproximadamente potencia activa de 400 kW por dos unidades de convertidor en una cadena de convertidor, esta salida de potencia activa se produce, por ejemplo, solo por una unidad de convertidor de la primera cadena de convertidor y solo una unidad de convertidor de la segunda cadena de convertidor.

Esto se logra, por ejemplo, inhabilitando ambos inversores de una unidad de convertidor de 250 kW de la primera cadena de convertidor y reduciendo la salida de potencia de la segunda cadena de convertidor por consiguiente inhabilitando también ambos inversores de una unidad de convertidor de 250kW de la segunda cadena de convertidor.

En lugar de convertir una potencia de entrada de 400 kW con cuatro unidades de convertidor de las dos cadenas de convertidor en línea, capaces de producir una salida de potencia activa de 1 MW, la potencia de entrada de 400 kW se convierte con solo dos unidades de convertidor de la cadena de convertidor, capaces de una salida de potencia activa de 500 kW. De esta manera, se reducen las pérdidas de conversión del sistema de convertidor. La operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se realizó dado que la potencia de entrada de CA instantánea del sistema de convertidor era solo de 400 kW y, por lo tanto, menor que la salida de potencia activa máxima reducida de 500 kW de este sistema de convertidor de turbina eólica.

En algunas realizaciones al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor está inhabilitado debido a un fallo.

La realización de una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se desencadena por un fallo de al menos uno del (i) inversor de lado de generador o (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor, ya que el inversor o bien está inhabilitado por un fallo grave (cuando, por ejemplo, el inversor defectuoso ya no es capaz de producir potencia activa) o bien se inhabilita de manera activa en respuesta a un fallo que permitiría que la producción de potencia activa continúe a un nivel reducido (que, sin embargo, podría posiblemente ser perjudicial para otros inversores de la primera cadena de convertidor). Para proporcionar un ejemplo, realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se desencadena porque la temperatura del inversor ya es demasiado alta, aunque su producción de potencia activa aún es al menos parcialmente funcional.

Por tanto, en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita debido al fallo, la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor está inhabilitado, o la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera correspondiente, como se ha descrito anteriormente.

En algunas realizaciones en respuesta a un inversor de lado de red de una cadena de convertidor que se inhabilita, también está inhabilitada la producción de potencia activa de un inversor de lado de generador de la misma cadena de convertidor y cuando un inversor de lado de generador de una cadena de convertidor está inhabilitado, también está inhabilitada la producción de potencia activa de un inversor de lado de red de la misma cadena de convertidor.

Cuando, por ejemplo, el inversor de lado de red de una cadena de convertidor ha experimentado un fallo y, por lo tanto, está inhabilitado, la potencia de salida de CC del inversor de lado de generador de la unidad de convertidor y también de los otros inversores de lado de generador de la cadena de convertidor, ya no puede convertirse a potencia de salida de CA de frecuencia fija y alimentarse a la red por el inversor de lado de red. Esto puede conducir a una sobrecarga en los otros inversores de lado de red de la cadena de convertidor que también pueden experimentar un fallo debido a esta sobrecarga. Por tanto, el inversor de lado de generador de la cadena de convertidor también está inhabilitado con el fin de reducir la potencia de CC alimentada al enlace de CC y, por consiguiente, evitar de ese modo este efecto.

Si, a su vez, un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor experimenta un fallo y está inhabilitado de ese modo, los inversores de lado de red no pueden realizar su operación de conversión desde la potencia de entrada de CC a una salida de potencia activa de CA alimentada en la red, en un punto de trabajo óptimo, ya que reciben la potencia de entrada de CC que, por ejemplo, está reducida por la potencia de CC alimentada en el enlace de CC por el inversor de lado de generador ahora inhabilitado.

Para restaurar un punto de trabajo óptimo de los inversores de lado de red suministrándoles corriente de CC cerca de su capacidad de producción de potencia activa máxima, por ejemplo, el inversor de lado de red de la cadena de convertidor también está inhabilitado, en el caso de un fallo del inversor de lado de generador de esa cadena de convertidor.

Al inhabilitar tanto el inversor de lado de generador como el de lado de red de la segunda cadena de convertidor al realizar la operación de conversión con la salida de potencia activa reducida, la operación de conversión se realiza en un mejor punto de trabajo que cuando solo está inhabilitado uno (ya sea el inversor de lado de red o bien de lado de generador de la segunda cadena de convertidor). Este es el caso, ya que los inversores no inhabilitados de esa cadena de convertidor realizan entonces la operación de conversión cerca de su salida de potencia activa máxima.

En algunas realizaciones, inhabilitar la producción de potencia activa de un inversor de lado de red o de lado de generador comprende no transmitir más comandos de modulación de ancho de pulso al inversor de lado de generador o de lado de red inhabilitado.

Los inversores normalmente comprenden conmutadores de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) que se controlan por comandos de modulación de anchura de pulso (PWM) con el fin de determinar su tiempo de apertura y cierre para convertir corriente de CA a corriente de CC o viceversa a una determinada tensión, fase y frecuencia.

Inhabilitar el inversor, comprende, por ejemplo, detener una transmisión de estos comandos de PWM a este inversor, así como apagar el inversor.

En algunas realizaciones el sistema de convertidor comprende al menos un disyuntor en el lado de CA de los inversores de lado de generador, usado para inhabilitar el inversor de lado de generador desconectando la conexión entre el inversor de lado de generador y el generador, y el sistema de convertidor comprende al menos un disyuntor en el lado de CA de los inversores de lado de red, usado para inhabilitar el inversor de lado de red desconectando la conexión entre el inversor de lado de red y el transformador.

Por ejemplo, se proporciona un disyuntor de lado de generador para cada inversor de lado de generador. Los disyuntores son, por ejemplo, conmutadores mecánicos. Estos conmutadores desconectan físicamente trayectorias de corriente que se ramifican desde una trayectoria de corriente que conecta el sistema de convertidor en su conjunto al generador, donde estas trayectorias de corriente ramificadas son las trayectorias de corriente que conducen a inversores de lado de generador individuales, cuando lo demanda el sistema de control de convertidor.

De la misma manera, por ejemplo, se proporciona un disyuntor de lado de red para cada inversor de lado de red. Estos disyuntores desconectan físicamente trayectorias de corriente que se ramifican desde una trayectoria de corriente que conecta el sistema de convertidor en su conjunto con el transformador, en el que estas trayectorias de corriente ramificadas son las trayectorias de corriente desde inversores de lado de red individuales al transformador.

Cuando el sistema de convertidor se hace funcionar con la salida de potencia activa máxima reducida y se produce un fallo, los disyuntores de lado de red o de lado de generador, por ejemplo, se accionan automáticamente por sensores de fallo. Como se describe a continuación además, estos sensores desconectan y, por lo tanto, inhabilitan, por ejemplo, un inversor de lado de red o de lado de generador defectuoso de la primera cadena de convertidor y desconectan y, por lo tanto, inhabilitan al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (i) del inversor de lado de red de la segunda cadena de convertidor de manera correspondiente.

Alternativamente, estos disyuntores se accionan para así desconectar inversores de lado de red o de lado de generador, por ejemplo, después de apagar estos inversores al realizar una operación de conversión a la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta, por ejemplo, a una condición de velocidad del viento baja como se describió anteriormente.

Además de estos disyuntores, por ejemplo, se proporcionan fusibles en la(s) trayectoria(s) de corriente que conducen a las unidades de convertidor. Estos fusibles desconectan dichas trayectorias de corriente en el caso de una sobrecorriente, que puede surgir debido a fallos específicos de una unidad de convertidor, como un cortocircuito en uno de los inversores de lado de generador de la unidad de convertidor correspondiente.

Al proporcionar las trayectorias de corriente con fusibles, así como con disyuntores, es posible desconectar las trayectorias de corriente (por ejemplo, si se produce una sobrecorriente que dañaría los fusibles del sistema de convertidor) en fracciones de segundos, es decir, más rápido de lo que sería posible con disyuntores convencionales. Además, esto hace posible desconectar las ramas de convertidor por medio de los disyuntores también si se produce un fallo de convertidor de otro tipo que se detecta por los sensores de fallo.

En algunas realizaciones el fallo de al menos uno del (i) lado de generador y (ii) del inversor de lado de red se detecta por al menos uno de (i) comparando al menos uno de (i) corriente, (ii) tensión, (iii) mediciones de potencia tomadas en una entrada de potencia de cadena de convertidor y una salida de potencia de cadena de convertidor y (ii) midiendo la temperatura del inversor.

El fallo en la unidad de convertidor se detecta, por ejemplo, comparando al menos uno de (i) corriente, (ii) tensión, (iii) mediciones de potencia tomadas en una entrada de potencia de cadena de convertidor y una salida de potencia de cadena de convertidor. Por tanto, el punto de conexión de una cadena de convertidor con el generador, así como el punto de conexión de una cadena de convertidor con un transformador está equipado, por ejemplo, con al menos uno de (i) sensores de corriente, (ii) sensores de tensión o (iii) sensores de potencia.

En el caso de un inversor de lado de generador o de lado de red defectuoso, por ejemplo, puede servir una comparación de las mediciones de corriente, tensión y/o potencia en la entrada de potencia de cadena de convertidor y la salida de potencia de cadena de convertidor como un indicador para el fallo.

Para proporcionar un ejemplo, si la diferencia entre una medida de corriente de entrada de cadena de convertidor y una medida de corriente de salida de cadena de convertidor supera un umbral dado, como el 20 por ciento de la corriente de entrada, la cadena de convertidor se declara defectuosa.

Alternativamente, cuando tales mediciones, por ejemplo, producen una diferencia significativa entre la entrada y la salida de corriente de tiempo promedio, sin que este estado se exija por ningún comando de control, la cadena de convertidor se declara defectuosa.

Un inversor de lado de red de los inversores de lado de red conectados en paralelo y un inversor de lado de generador de los inversores de lado de generador conectados en paralelo de la misma cadena de convertidor pueden verse como una unidad de convertidor de la cadena de convertidor.

La operación de conversión en la salida de potencia activa máxima reducida puede usarse, por ejemplo, para identificar cuál de tales unidades de convertidor de la cadena de convertidor realmente comprende el inversor de lado de generador y/o de lado de red defectuoso. Esta unidad de convertidor que comprende el lado de generador o de lado de red defectuoso también se denomina de aquí en adelante en el presente documento como una unidad de convertidor defectuosa.

Al realizar la identificación de fallo, por ejemplo, al menos una unidad de convertidor de la primera cadena de convertidor y al menos una unidad de convertidor de la segunda cadena de convertidor (las unidades de convertidor que tienen salidas de potencia activa máxima sustancialmente iguales) se inhabilitan a la vez, para realizar solo la conversión de potencia, por ejemplo, con una unidad de convertidor de la primera cadena y una unidad de convertidor de la segunda cadena de convertidor a la vez.

Este procedimiento se continúa hasta que se produce una diferencia entre al menos uno de (i) corriente, (ii) tensión y (iii) valores de salida de potencia que superen un umbral dado para esta operación de conversión en la salida de potencia activa máxima reducida. De esta manera, se identifica la unidad de convertidor defectuosa.

Cuyo inversor de la unidad de convertidor que sea realmente defectuoso puede identificarse posteriormente comparando la temperatura de estos inversores con los umbrales de temperatura en una salida potencia activa instantánea del inversor.

En algunas realizaciones se detecta un fallo de un inversor midiendo la temperatura del inversor.

La temperatura de un inversor, por ejemplo, se toma también como un indicador de un fallo del inversor. Si, por ejemplo, los conmutadores semiconductores de un inversor son defectuosos y producen corrientes cruzadas dentro del inversor, la potencia de entrada recibida por el inversor defectuoso no se convierte en potencia de salida de CA/CC, sino que simplemente se transforma en calor.

Por ejemplo, la temperatura del inversor supera un límite de temperatura superior dado para realizar la operación de conversión a un determinado objetivo de potencia, el inversor se declara defectuoso lo que, por ejemplo, desencadena la realización descrita anteriormente de operación de conversión en la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a un fallo.

En algunas realizaciones, reducir de manera correspondiente la salida de potencia activa máxima de la segunda cadena de convertidor comprende establecer un umbral de salida de potencia activa a la salida de potencia activa máxima de la primera cadena de convertidor.

En respuesta a que al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor esté inhabilitándose, por ejemplo, la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera correspondiente, es decir, de manera que la salida de potencia activa instantánea y también la salida de potencia activa máxima de la primera y segunda cadenas del convertidor sea igual.

Esto se logra, por ejemplo, limitando los valores objetivo de potencia activa que van a alcanzarse por la segunda cadena de convertidor a la salida potencia activa instantánea reducida de la primera cadena de convertidor y estableciendo un umbral de producción de potencia activa superior para la segunda cadena de convertidor a la salida de potencia activa máxima reducida de la primera cadena de convertidor, debido a que al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor está inhabilitándose.

En algunas realizaciones, al realizar una operación de conversión en salida de potencia activa máxima reducida, aún se proporciona producción de potencia reactiva por inversores de lado de red a menos que esté en el caso de un inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor que se inhabilita debido a un fallo de este inversor de lado de red.

Por tanto, solo el inversor de lado de generador de una cadena de convertidor está inhabilitado al realizar una operación de conversión con salida de potencia activa máxima reducida, mientras se mantiene el al menos un inversor de lado de red de la cadena de convertidor en funcionamiento.

De este modo, todos el/los inversor(es) de lado de red, siempre que no hayan experimentado un fallo, se mantienen en funcionamiento al realizar la operación de conversión en salida de potencia activa máxima reducida. Por tanto, por ejemplo, solo se inhabilita la producción de potencia activa de inversores de lado de generador de la segunda cadena de convertidor para evitar que la corriente de compensación fluya a lo largo del conductor de línea central.

Esto habilita la producción de potencia reactiva por los inversores de lado de red que se mantienen en funcionamiento, aunque la operación de conversión se realiza en la salida de potencia activa máxima reducida.

Los inversores de lado de red producen potencia reactiva, por ejemplo, convirtiendo la potencia de CC producida por los inversores de lado de generador no inhabilitados de la cadena de convertidor en potencia reactiva.

Sin embargo, los inversores de lado de red también pueden proporcionar producción de potencia reactiva convirtiendo energía almacenada (por ejemplo, en condensadores dispuestos entre el conductor de potencial de CC negativo/positivo y la línea de conexión central y asociados de este modo a la primera cadena de convertidor o a la segunda cadena de convertidor) en potencia reactiva. De este modo, al menos hasta que se descarguen los elementos de almacenamiento en el enlace de CC, puede lograrse una producción de potencia reactiva completa, incluso en el caso de que un inversor de lado de generador esté inhabilitado, ya sea debido a un fallo o cuando el sistema de convertidor se alimenta de una entrada de potencia activa que está por debajo de la salida de potencia activa máxima reducida.

Al mantener los inversores de lado de red de una unidad de convertidor en funcionamiento, al realizar una operación de conversión en la salida de potencia activa máxima reducida, el sistema de convertidor de turbina eólica puede participar de manera activa en la regulación de la tensión de red y compensar las caídas de tensión en la red inyectando potencia reactiva en la red.

En algunas realizaciones el sistema de convertidor comprende unidades de disipación de energía que disipan potencia producida por el generador por encima de la salida de potencia activa máxima reducida, al realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a un fallo de al menos uno del (i) inversor de lado de generador o (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor.

Cuando al menos un inversor de la primera cadena de convertidor se inhabilita ya que experimentó un fallo, y una operación de conversión se realiza a continuación con la salida de potencia activa máxima reducida, el sistema de convertidor puede no ser capaz de recibir tal potencia en exceso producida por el generador sin experimentar daños.

Para evitar que esto suceda, la potencia de salida del generador se reduce por consiguiente al realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida debido a un fallo. Esto se logra, por ejemplo, regulando el paso de palas de rotor de la turbina eólica fuera del viento o disminuyendo la salida de potencia del generador mediante una operación de frenado, con el fin de reducir la velocidad de rotación de un árbol de generador que acciona el generador para producir potencia de CA, o disminuyendo el generador de turbina eólica por sí misma, por ejemplo, por una operación de frenado.

Ya que un período de tiempo requerido, por ejemplo, para realizar la operación de regulación de paso está al menos en el intervalo de segundos, mientras que un sistema de convertidor sobrecargado no puede recibir una cantidad excesiva de potencia de entrada durante mucho más tiempo que fracciones de segundos sin experimentar daños, el sistema de convertidor está equipado con dichas unidades de disipación de energía que disipan la potencia producida por el generador que supera la salida de potencia activa máxima reducida.

Más precisamente, estas unidades de disipación disipan la potencia en exceso producida por el generador como primera contramedida, hasta que la salida de potencia del generador se reduce finalmente como segunda contramedida, por ejemplo, mediante regulación de paso de palas de rotor de la turbina eólica fuera del viento.

Las unidades de disipación de energía se realizan, por ejemplo, como elementos resistivos altamente óhmicos conmutables, por ejemplo, con una resistividad de varios MÓ, dispuestas en la trayectoria de corriente que conduce desde el generador al sistema de convertidor, o en el enlace de CC del sistema de convertidor. Por "conmutable" se entiende en este contexto que antes de que se detecte un fallo en una unidad de convertidor, por ejemplo, no se establece flujo de corriente a través de estos elementos resistivos, ya que, por ejemplo, una trayectoria de corriente que conduce a estos elementos resistivos se interrumpe por un conmutador que se cierra si se detecta un fallo en una unidad de convertidor.

Tales elementos resistivos conmutables que sirven como unidades de disipación de energía están conectados, por ejemplo, a la trayectoria de corriente que conduce desde el generador al sistema de convertidor y se proporcionan, de este modo, entre el generador y el sistema de convertidor.

En algunas realizaciones, las unidades de disipación de energía están ubicadas en el enlace de CC común del sistema de convertidor.

En estas realizaciones, las unidades de disipación de energía de la primera/segunda cadena están conectadas, por ejemplo, al conductor de potencial positivo/negativo, así como al conductor de línea central, de manera que fluye corriente de CC a través de las unidades de disipación, cuando se accionan, por ejemplo, cerrando conmutadores físicos en la trayectoria de corriente que conduce a dichas unidades de disipación.

Ya que las unidades de disipación de energía se disponen, por ejemplo, en el enlace de CC protegen los inversores de lado de red no defectuosos de recibir sobrecorrientes si existe un fallo de un inversor de lado de red de una cadena de convertidor, en ausencia de un fallo de cualquier inversor de lado de generador.

En algunas realizaciones, los inversores de lado de generador conectados en paralelo de la primera y la segunda cadena de convertidor se alimentan con corriente de CA de frecuencia variable del generador por un primer y segundo arrollamientos de generador separados, respectivamente.

De este modo, los inversores de lado de generador de la cadena de convertidor positiva se alimentan por un arrollamiento de generador separado que es diferente al arrollamiento de generador separado que alimenta a los inversores de lado de generador de la segunda cadena de convertidor. Los arrollamientos de generador separados están aislados eléctricamente entre sí. La conexión en serie de la primera y la segunda cadena de convertidor en el lado de generador se logra acoplando la corriente y tensión de CA inducidas en el primer arrollamiento de generador a través del conductor de nivel de CC positivo y acoplando la corriente y la tensión de CA inducidas en el segundo arrollamiento de generador a través del conductor de nivel de CC negativo y conectando la primera cadena de convertidor a la segunda cadena de convertidor mediante el conductor de línea central.

En algunas realizaciones, los inversores de lado de red conectados en paralelo de la primera y la segunda cadena de convertidor alimentan corriente de CA de frecuencia fija a través del primer y segundo arrollamientos de transformador separados a la red de electricidad, respectivamente.

Los arrollamientos de transformador separados también están aislados eléctricamente entre sí. La conexión en serie de las cadenas de convertidor en el lado de red se logra alimentando el primer arrollamiento de transformador con corriente de CA que se generó por los inversores de lado de red invirtiendo la corriente de CC a partir del conductor de potencial positivo de la cadena de convertidor positiva y alimentando el primer arrollamiento de transformador con corriente de Ca que se generó por los inversores de lado de red invirtiendo la corriente de CC desde el conductor de potencial negativo de la segunda cadena de convertidor y conectando la cadena de convertidor positiva a la segunda cadena de convertidor por el conductor de línea central.

En algunas realizaciones, el al menos un inversor de lado de generador está ubicado en una góndola de la turbina eólica y el menos un inversor de lado de red está ubicado en la base de una torre de la turbina eólica. De este modo, el peso de la góndola se reduce, lo que a su vez reduce el esfuerzo y el desgaste de los cojinetes de guiñada de la torre que porta la góndola. Además, como cada inversor es también una fuente de calor, la temperatura global en la góndola que actúa sobre partes semiconductoras sensibles al calor de los inversores se reduce colocando el inversor de lado de red fuera de la góndola.

Cuando los inversores de lado de generador y de lado de red se ubican de manera remota de esta manera, el conductor de línea central, el conductor de potencial positivo y el conductor de potencial negativo, se extienden desde la góndola hasta la base de la torre de la turbina eólica a lo largo de la torre de la turbina eólica.

Según un segundo aspecto, se proporciona un sistema de convertidor a escala completa para convertir potencia activa producida por un generador de una turbina eólica de velocidad variable que va a alimentarse en una red de electricidad. El sistema de convertidor comprende un sistema de control de convertidor, una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo. Las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común. Inversores de lado de generador e inversores de lado de red en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos las cadenas de convertidor primera y segunda. Los inversores de lado de red y de lado de generador forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central. El sistema de control de convertidor está programado para provocar que el sistema de convertidor realice una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida que comprende: en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central que se provocaría por una salida de potencia activa asimétrica de la primera cadena de convertidor y la segunda cadena de convertidor.

El sistema de control de convertidor está, por ejemplo, programado para llevar a cabo cualquiera de los métodos descritos anteriormente realizados en cualquier sistema de convertidor a completa escala descrito anteriormente.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones a modo de ejemplo de la invención se describen ahora, también con referencia a los dibujos que lo acompañan, en los que

La figura 1 ilustra de manera esquemática una turbina eólica equipada con el sistema de convertidor de la figura 2, con inversores de lado de generador en la góndola e inversores de lado de red en la torre de la turbina eólica,

La figura 2 es un diagrama de circuito esquemático de un sistema de convertidor con una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo acoplados por un enlace de CC común,

La figura 3 es un diagrama de circuito esquemático del sistema de convertidor de la figura 2 con un lado de generador y un inversor de lado de red de la cadena de convertidor positiva inhabilitada y una corriente de compensación provocada por una salida de potencia activa asimétrica de la primera cadena de convertidor y la segunda cadena de convertidor.

La figura 4 es un diagrama de circuito esquemático de la unidad de convertidor de la figura 2, en el que un lado de generador y un inversor de lado de red de la cadena de convertidor negativa y un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor positiva están inhabilitados en respuesta a un inversor de lado de red de la cadena de convertidor positiva que se inhabilita por un fallo.

La figura 5 es un diagrama de circuito esquemático de la unidad de convertidor de la figura 2, en el que un lado de generador y un inversor de lado de red de la cadena de convertidor negativa y un inversor de lado de red de la cadena de convertidor positiva se inhabilitan en respuesta a un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor positiva que se inhabilita por un fallo.

La figura 6 es un diagrama de circuito esquemático de la unidad de convertidor de la figura 2, en el que un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor negativa se inhabilita en respuesta a un fallo de un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor positiva.

La figura 7 es un diagrama de bloques esquemático de un método de detección de fallos en el sistema de convertidor de turbina eólica de la figura 2.

La figura 8 es un diagrama de bloques esquemático de la realización de la conversión de potencia con la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a un fallo.

La figura 9 es un diagrama de bloques esquemático de la realización de la conversión de potencia con la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a una entrada de potencia de CA al sistema de convertidor que es inferior a la salida de potencia activa máxima reducida.

Los dibujos y la descripción de los dibujos son ejemplos de la invención y no de la invención en sí misma. Los signos de referencia similares se refieren a elementos similares a lo largo de la siguiente descripción de realizaciones.

Descripción de las realizaciones

Una turbina eólica 1, ilustrada de manera esquemática en la figura 1, está equipada con palas de rotor 11, accionando un generador 2. El generador se acopla a un sistema de convertidor 3. El sistema de convertidor 3, que se ilustra con más detalle en la figura 3, comprende una conexión en serie de inversores de lado de generador 4, ubicada en la góndola 7 de la turbina eólica y una conexión en serie de inversores de lado de red 5, ubicada en la parte inferior de una torre 8 de la turbina eólica. Estas conexiones en serie 4, 5 están conectadas por un enlace de c C 6 de la unidad de convertidor 3. El sistema de convertidor 3 convierte primero la corriente de CA de frecuencia variable del generador 2 en corriente de CC a través del/los inversor(es) de lado de generador 4. Esta corriente de CC se transporta a la conexión en serie de inversores de lado de red 5 a través del enlace de CC 6 y se convierte a corriente de CA de 50 Hz por dicha conexión en serie de inversores de lado de red 5. La corriente de CA resultante de 50 Hz se alimenta a un transformador 9 que inyecta esta corriente en una red de electricidad 10.

El sistema de convertidor 3, cuyo diagrama de circuito esquemático se muestra en la figura 2, está conectado al generador 2 mediante arrollamientos de generador separados. La cadena de convertidor positiva 15 está conectada al generador 2 por un primer arrollamiento de generador separado y la cadena de convertidor negativa 16 está conectada al generador 2 por un segundo arrollamiento de generador separado. Las cadenas de convertidor positiva y negativa, representan las cadenas de convertidor primera y segunda mencionadas anteriormente.

La corriente de CA producida por el primer arrollamiento de generador separado se alimenta a dos inversores de lado de generador conectados en paralelo eléctricamente de la cadena de convertidor positiva 4a y 4b a través de trayectorias de corriente que son interrumpibles a través de disyuntores de lado de generador de circuito 12.

Del mismo modo, la corriente de CA producida por el segundo arrollamiento de generador separado se alimenta a inversores de lado de generador conectados en paralelo eléctricamente de la cadena de convertidor negativa, 4c, 4d. También la trayectoria de corriente actual que conduce a cada uno de estos inversores 4c, 4d es interrumpible por un disyuntor 12.

Los inversores de lado de generador conectados en paralelo 4a, 4b de la cadena de convertidor positiva están conectados en serie a los inversores de lado de generador 4c, 4d de la cadena de convertidor negativa y forman de este modo la conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo 4.

Los inversores de lado de generador conectados en paralelo 4a, 4b de la cadena de convertidor positiva o la cadena de convertidor positiva 15 están conectados a inversores de lado de red conectados en paralelo 5a, 5b de la misma cadena de convertidor 15 por un conductor de potencial positivo 17. Los inversores de lado de generador y de lado de red conectados en paralelo 4a, 4b, 5a, 5b, que se encuentran en potencial positivo, acoplados por este conductor de potencial positivo 17, forman la cadena de convertidor positiva.

Del mismo modo, los inversores de lado de generador conectados en paralelo 4c, 4d de la cadena de convertidor negativa están conectados a inversores de lado de red conectados en paralelo 5c, 5d de la cadena de convertidor negativa 16 por un conductor de potencial negativo 19. Los inversores de lado de generador y de lado de red conectados en paralelo 4c, 4d, 5c, 5d, que se encuentran en potencial negativo, acoplados por el conductor de potencial negativo, forman la cadena de convertidor negativa.

Los inversores de lado de red conectados en paralelo 5a, 5b de la cadena de convertidor positiva están conectados en serie a los inversores de lado de red conectados en paralelo 5c, 5d de la cadena de convertidor negativa y forman de este modo la conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo 5.

Las conexiones en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo y la conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo forman cada una un punto central de tensión entre los inversores de la cadena de convertidor positiva y la cadena de convertidor negativa. En el ejemplo mostrado en la figura 2, estos puntos centrales de tensión son un punto de conexión neutro en el lado de red y un punto de conexión neutro en el lado de generador, en el que los dos puntos de conexión neutros están interconectados por el conductor de línea central 18.

El conductor de potencial positivo 17, el conductor de línea central 18 y el conductor de potencial negativo forman el enlace de CC común 6. El enlace de CC está dotado de resistencias conmutables, que sirven como unidades de disipación de energía de lado de red y de lado de generador 13, 13', respectivamente.

Los inversores de lado de red de la cadena de convertidor positiva 15 están acoplados a un primer conjunto de arrollamientos de transformador separados, mientras que los inversores de lado de red de la cadena de convertidor negativa están acoplados a un segundo conjunto de arrollamientos de transformador separados. De este modo, el sistema de convertidor 3 se acopla al transformador 9. Las conexiones de los inversores de lado de red 5a, 5b, 5c, 5d a los arrollamientos de transformador separados son interrumpibles por disyuntores 12'.

En el sistema de convertidor de la figura 2, todos los inversores de lado de generador y de lado de red del sistema de convertidor 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 5c, 5d están igualmente construidos y tienen una salida de potencia activa máxima igual. La operación de conversión del sistema de convertidor 3 está controlada por un controlador de convertidor 100.

El sistema de convertidor descrito previamente junto con la figura 2 con un inversor de lado de generador y de lado de red de la cadena de convertidor positiva inhabilitada se muestra en la figura 3. El inversor de lado de generador 4a y el inversor de lado de red inhabilitados 5a de la cadena de convertidor positiva 15 se cruzan por líneas discontinuas en la figura 3 para indicar que están inhabilitados. El inversor de lado de generador 4a de la cadena de convertidor positiva 15 está inhabilitado mediante la abertura del disyuntor de lado de generador asociado 12 y el inversor de lado de red 5a de la cadena de convertidor positiva está inhabilitado mediante la abertura del disyuntor de lado de red asociado 12'.

Los inversores de lado de generador y de lado de red 4c, 4d, 5c, 5d de la cadena de convertidor negativa 16 no están, sin embargo, inhabilitados. De este modo, la salida de potencia activa máxima de la primera cadena de convertidor 15 y la salida de potencia activa máxima de la segunda cadena de convertidor 16 son asimétricas, ya que la salida de potencia activa máxima de la cadena de convertidor negativa 16 es superior a la salida de potencia activa máxima de la cadena de convertidor positiva 15. Cuando, por ejemplo, se hacen funcionar ambas cadenas de convertidor 15, 16 con su respectiva salida de potencia activa máxima va o al menos a una salida de potencia superior al 50% de la salida de potencia activa máxima del sistema de convertidor 3, se produce una corriente de compensación 90 causada por una salida de potencia activa asimétrica de la primera cadena de convertidor 15 y la segunda cadena de convertidor 16.

En la figura 3 se muestra un flujo de corriente en la cadena de convertidor positiva 15 y en la cadena de convertidor negativa 16 en esta situación. Las corrientes de la cadena de convertidor positiva 15 y la cadena de convertidor negativa 16 no se cancelan entre sí, sino que forman una corriente de compensación distinta a cero 90 que fluye a lo largo del conductor de línea central 18.

Cuando se hace funcionar el sistema de convertidor de turbina eólica 3 con una salida de potencia activa máxima reducida, los métodos descritos junto con las siguientes figuras se realizan para evitar tal corriente de compensación Un método a modo de ejemplo de la realización de la operación de conversión con la salida de potencia activa máxima, se muestra en la figura 4.

El inversor de lado de red 5a de la cadena de convertidor positiva 15 está inhabilitado, por ejemplo, debido a un fallo de ese inversor de lado de red 5a. El fallo se detecta, por ejemplo, por un controlador de inversor de lado de red LSC 1 asociado al inversor de lado de red defectuoso 5a. En respuesta a ese fallo, el inversor de lado de red 5a se desconecta del transformador mediante la abertura del disyuntor de lado de red asociado 12'.

El fallo del inversor de lado de red está marcado en la figura 4 tachando el inversor de lado de red defectuoso con una línea continua.

Los inversores que se inhabilitan de manera deliberada, es decir, no forzados por un fallo del inversor, por ejemplo, apagándolos y desconectándolos por medio de disyuntores de lado de generador o de lado de red asociados 12, 12' están marcados, a lo largo de las figuras, por los respectivos inversores tachándolos con una línea discontinua. Cuando un inversor está inhabilitado, la producción de potencia activa del inversor se inhabilita.

En respuesta al fallo de inversor 5a, también un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor positiva, se inhabilita de manera deliberada el inversor de lado de generador 4a, lo que se indica en la figura 4 por el inversor de lado de generador 4a tachándose con una línea discontinua.

La inhabilitación del inversor de lado de generador 4a, protege el inversor de lado de red no defectuoso 5b de recibir una corriente de entrada de dos inversores de lado de generador 4a, 4b que es superior a la corriente de entrada admisible máxima para este inversor de lado de red 5b. Sin embargo, hasta que se inhabilite el inversor de lado de generador 4a, se disipa un flujo de corriente excesivo por medio de elementos resistivos conmutables 13, que sirven como unidades de disipación de energía.

Para evitar una corriente de compensación 90 sobre el conductor de línea central 18, (lo que sería debido a una salida de potencia activa asimétrica de la cadena de convertidor positiva y negativa) los correspondientes inversores 4d y 5d de la cadena de convertidor negativa 16 también se inhabilitan de manera deliberada apagándolos y mediante la abertura de disyuntores de lado de red y de lado de generador asociados 12, 12'. Posteriormente, las cadenas de convertidor negativa y positiva se accionan para producir una salida de potencia activa igual a o por debajo de la producción de potencia máxima reducida, proporcionándoles valores objetivo de potencia activa iguales por el controlador de sistema de convertidor 100.

Alternativamente, como además se describe junto con la figura 8, la corriente de compensación 90 también puede evitarse reduciendo la salida de potencia de la cadena de convertidor negativa de manera correspondiente, por ejemplo, estableciendo el límite superior de la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor a la salida de potencia activa máxima reducida de la cadena de convertidor positiva y estableciendo una salida de potencia activa instantánea de la segunda cadena de convertidor a un valor igual a la salida de potencia instantánea de la cadena de convertidor positiva.

Además, como la salida de potencia activa máxima de las cadenas de convertidor positiva y negativa se reducen ahora cada una en un 50%, la potencia de salida del generador también se reduce en un 50%, por ejemplo, mediante la disminución de esta salida de potencia y la regulación de paso de las palas de rotor de turbina eólica 11 (no mostradas) fuera del viento. Para evitar un exceso de flujo de potencia sobre el sistema de convertidor al realizar la operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se desencadena por un fallo, la cantidad de potencia alimentada por el generador 2 al sistema de convertidor 3 que supera esta salida de potencia activa máxima reducida se disipa por medio de los elementos resistivos conmutables de lado de generador 13, hasta que la salida de potencia del generador 2 se sitúe por debajo del valor de salida de potencia activa máxima reducida.

La inhabilitación de un inversor de la unidad de convertidor 3, por ejemplo, se demanda por el controlador de sistema de convertidor 100 que distribuye este comando a los controladores de inversor de lado de generador MSC1, MSC2, MSC3, MSC4 de los inversores de lado de generador 4a, 4b, 4c, 4d de la conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo 4 o a los controladores de inversor de lado de red LSC1, LSC2, LSC3, LSC4 de los inversores de lado de red 5a, 5b, 5c, 5d de la conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo 5.

Al realizar el método descrito anteriormente, los inversores de lado de generador no inhabilitados 4b, 4c que no están inhabilitados permanecen en funcionamiento y los inversores de lado de red 5b, 5c que no están inhabilitados también permanecen en funcionamiento. De este modo, el 50% de la producción de potencia activa máxima de los sistemas de convertidor todavía puede alcanzarse y no se produce corriente de compensación 90 a lo largo del conductor de línea central 18, al realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida de la cadena de convertidor positiva y negativa.

En el escenario mostrado en la figura 5, el inversor de lado de generador 4a de la cadena de convertidor positiva está inhabilitado debido a un fallo, indicado por el inversor de lado de generador 4a que está tachado por una línea continua, tal como se describe también junto con la figura 4. El fallo de este inversor de lado de generador se detecta, por ejemplo, por el controlador de inversor LSC1 de este inversor.

Tras detectar el fallo, el controlador de sistema de convertidor 100 demanda que un inversor de lado de red de la cadena de convertidor positiva 16, en concreto, el inversor de lado de red 5a, también se inhabilita de manera deliberada.

También en este escenario, la corriente de compensación 90 también puede evitarse reduciendo la salida de potencia de la cadena de convertidor negativa de manera correspondiente, por ejemplo, estableciendo el límite superior de la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor a la salida de potencia activa máxima reducida de la cadena de convertidor positiva y estableciendo una salida de potencia activa instantánea de la segunda cadena de convertidor a un valor igual a la salida de potencia instantánea de la cadena de convertidor positiva.

Al inhabilitar también el inversor de lado de red 5a de la cadena de convertidor positiva 15, la corriente de CC alimentada al inversor de lado de red todavía en línea 5b se origina únicamente del inversor de lado de generador 4b de la cadena de convertidor positiva 15. De este modo, el inversor de lado de red 5b todavía en línea se acciona en un punto de trabajo óptimo, es decir, su capacidad de conversión global se aprovecha idealmente. Este punto de trabajo óptimo para cada uno del inversor de lado de red 5a y 5b no se alcanzaría por la corriente de CC alimentada a ellos por el inversor de lado de generador individual 4b, ya que los inversores de lado de red, solo recibirían cada uno una corriente correspondiente al 50% de su capacidad de conversión, suponiendo que el inversor de lado de generador 4b no inhabilitado se hace funcionar a salida de potencia activa máxima.

Adicionalmente, el inversor de lado de red y de lado de generador 4d, 5d de la cadena de convertidor negativa están inhabilitados, como en el escenario descrito junto con la figura 4. De este modo, se evita la corriente de compensación 90 a lo largo del conductor de línea central 18 que sería debido a una salida de potencia activa asimétrica de la primera y la segunda cadena de convertidor.

En una reacción alternativa a un fallo de un inversor de lado de generador de la cadena de convertidor positiva 15, como el inversor de lado de generador 4a ilustrado por la figura 6, todos los inversores de lado de red 5a, 5b, 5c, 5d del sistema de convertidor 3 se mantienen en funcionamiento para proporcionar producción de potencia reactiva.

Después de detectar el fallo que está detectándose en el inversor de lado de generador, por ejemplo, por el controlador de inversor asociado MSC 1, solo un inversor de lado de generador de cadena de convertidor negativa 16 (en concreto, el inversor de lado de generador 4d) se inhabilita de manera deliberada. De este modo, la capacidad de los inversores de lado de red 15a, 15b, 16a, 16b para producir potencia reactiva permanece totalmente intacta, mientras que se evita la corriente que fluye a lo largo del conductor de línea central, dado que la salida de potencia activa máxima de la cadena de convertidor positiva y la salida de potencia activa máxima de la cadena de convertidor negativa son ahora iguales, y dado que la salida de potencia activa máxima del inversor de lado de generador 4b y el inversor de lado de generador 4c (por tanto, la entrada para los inversores de lado de red 5a, 5b, 5c, 5d) también son iguales.

También en este escenario, la corriente de compensación 90 también puede evitarse reduciendo la potencia de salida de la cadena de convertidor negativa de manera correspondiente, por ejemplo, estableciendo el límite superior de la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor a la salida de potencia activa máxima reducida de la cadena de convertidor positiva y estableciendo una salida de potencia activa instantánea de la segunda cadena de convertidor a un valor igual a la salida de potencia instantánea de la cadena de convertidor positiva.

Sin embargo, los métodos de realización de una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida descrita anteriormente junto con la figura 4, la figura 5 y la figura 6 también son aplicables cuando la operación de conversión con salida de potencia activa máxima reducida se realiza en respuesta a una salida de potencia activa alimentada al sistema de convertidor 3 por el generador 2 que está por debajo de la potencia activa máxima reducida, emitida, por ejemplo, debido a una condición de baja velocidad del viento. Si la salida de potencia activa máxima nominal de sistemas de convertidor es, por ejemplo, de 1 MW y la salida de potencia activa máxima reducida es de 500 kW y el generador 2 proporciona solo una potencia de salida activa de 400 kW, se desencadena la realización de una operación de conversión a la salida de potencia activa máxima reducida en cualquier variante como se describe junto con las figuras 4 a 6, con la única diferencia de que ningún inversor está inhabilitado debido a un fallo, sino que todos los inversores inhabilitados están inhabilitados de manera deliberada.

La detección de un fallo de una unidad de convertidor formada por un inversor de lado de red y de lado de generador y, de manera más precisa, un fallo de un inversor de lado de generador o de lado de red de la unidad de convertidor se ilustra por el diagrama de bloques de la figura 7. Este método de detección de un fallo se realiza en este ejemplo con el sistema de convertidor 3 de la figura 2.

Una corriente de entrada de CA alimentada desde el generador a la cadena de convertidor se mide en la entrada de potencia de la cadena de convertidor. Del mismo modo, una corriente de salida de CA alimentada a la cadena de convertidor al sistema de convertidor se mide en la salida de potencia de la cadena de convertidor. Se obtiene una diferencia de corriente entre estas dos mediciones de corriente en la actividad F1. Esta diferencia de corriente se compara con un umbral dado en la actividad F2 y la cadena de convertidor positiva se declara que es defectuosa ya que la diferencia de corriente obtenida para esta cadena de convertidor supera el umbral dado.

Tras esta detección de un fallo de la cadena de convertidor, la operación de conversión se realiza con la salida de potencia activa máxima reducida para detectar el fallo en la actividad F3. En primer lugar, una unidad de convertidor de la cadena de convertidor positiva formada por el inversor de lado de generador 4a y el inversor de lado de red 5a y una unidad de convertidor de la cadena de convertidor negativa formada por el inversor de lado de generador 4d y el inversor de lado de red 5d se mantienen en línea, mientras se inhabilitan los otros inversores del sistema de convertidor.

Además, se monitoriza la diferencia de corriente entre corrientes en la entrada de CA de la cadena de convertidor positiva y la salida de CA de la cadena de convertidor positiva. Cuando la diferencia de corriente excedente desaparece después de inhabilitar las unidades de convertidor formadas por los inversores 4b, 5b y 4c, 5c, mientras se mantienen las unidades de convertidor formadas por los inversores 4a, 5a y 4d, 5d en línea, se ha detectado un fallo de la unidad de convertidor que comprende los inversores 4a, 5a. Sin embargo, si la diferencia de corriente no desaparece, esto corresponde a que se ha detectado la detección de un fallo de la unidad de convertidor que comprende los inversores 4b, 5b.

Tras la detección del fallo en la unidad de convertidor, y midiendo la temperatura del inversor de lado de generador y de lado de red de la unidad de convertidor, es posible detectar si el fallo es un fallo del inversor de lado de generador o de lado de red de la unidad de convertidor o ambos inversores comparando las temperaturas de inversores con temperaturas admisibles para estos inversores. Si la temperatura de un inversor supera la temperatura admisible, se declara defectuoso.

En la figura 8 se muestra un diagrama de bloques de una manera a modo de ejemplo de realización de una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a un fallo de un inversor de una unidad de convertidor. Tras la detección del fallo en una primera cadena de convertidor en la actividad A1, la operación de conversión se realiza con la salida de potencia activa máxima reducida en la actividad A2. Cuando se determina que el inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor es defectuoso, el inversor de lado de red se inhabilita en la actividad A11. Sustancialmente al mismo tiempo, el inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor también está inhabilitado en la actividad A12.

La salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera correspondiente en la actividad A13. En esta actividad, la salida de potencia activa máxima de la segunda cadena de convertidor, así como la salida de potencia activa instantánea de la segunda cadena de convertidor se establece igual a la salida de potencia activa máxima reducida de la primera cadena de convertidor y la salida de potencia activa instantánea de la primera cadena de convertidor (probablemente reducida por el fallo), respectivamente. De esta manera, se evita una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central.

Si el fallo detectado es un fallo del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor, el inversor de lado de generador defectuoso se inhabilita en la actividad A5. En la actividad A6, se hace una comprobación de si la producción de potencia reactiva se demanda actualmente, por ejemplo, por el controlador de sistema de convertidor. Si existe tal demanda de potencia reactiva, los inversores de lado de red del sistema de convertidor (por tanto, la primera cadena de convertidor y la segunda cadena de convertidor) no están inhabilitados, sino que se mantienen en línea en la actividad A7. En la actividad A8, la salida de potencia activa de la segunda cadena de convertidor se reduce de manera correspondiente como se describe junto con la actividad A13.

Si no hay demanda de potencia reactiva, también se inhabilita el inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor para hacer funcionar el otro inversor de lado de red (no inhabilitado) de la primera cadena de convertidor cerca de un punto de trabajo óptimo.

En la figura 9 se muestra un diagrama de bloques del método de funcionamiento de una turbina eólica al realizar una operación de conversión con salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a una salida de potencia de CA del generador que es menor que la salida de potencia activa máxima reducida.

Como se mencionó anteriormente, la operación de conversión cerca al punto de trabajo de los inversores de lado de red y de lado de generador puede realizarse, por ejemplo, cuando la potencia de salida del generador es baja debido a condiciones de baja velocidad.

La potencia de salida de CA del generador se compara con la salida de potencia activa máxima reducida de la turbina eólica en la actividad B1. En el ejemplo del sistema de convertidor de la figura 2, equipado con cuatro unidades de convertidor iguales (dos en cada cadena de convertidor), cada unidad de convertidor de una cadena de convertidor formada por un inversor de lado de red y un inversor de lado de generador de la salida de potencia activa máxima reducida de la cadena de convertidor corresponde a la salida de potencia activa máxima de dos unidades de convertidor.

Al realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida, las unidades de convertidor M de la primera cadena de convertidor (en el sistema de conversión a modo de ejemplo de la figura 2 esto sería una unidad de convertidor) y las unidades de convertidor M con la salida de potencia activa igual de la segunda cadena de convertidor (en el sistema de convertidor a modo de ejemplo de la figura 2 esto también sería una unidad de convertidor) están inhabilitadas. De este modo, el sistema de convertidor es capaz de producir el 50% de su salida de potencia activa máxima al realizar una operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida.

Como se mencionó anteriormente, se reducen las pérdidas de conversión cuando la turbina eólica se hace funcionar en la salida de potencia activa máxima reducida, si la salida de potencia de CA del generador está por debajo de la salida de potencia activa máxima reducida.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Método de control de un sistema de convertidor a escala completa (3) para convertir potencia activa producida por un generador (2) de una turbina eólica de velocidad variable (1) que va a alimentarse a una red de electricidad (10), comprendiendo el sistema de convertidor (3):

una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo (4) y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo (5), las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común (6),

en el que inversores de lado de generador e inversores de lado de red en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos cadenas de convertidor primera (15) y segunda (16),

en el que los inversores de lado de generador (4a, 4b, 4c, 4d) y de lado de red (5a, 5b, 5c, 5d) forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador, respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central (18), en el que el método comprende realizar una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida que comprende:

en respuesta a al menos uno de (i) el inversor de lado de red y (ii) el inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central (18).
2. Método según la reivindicación 1, en el que la operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida se realiza inhabilitando al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor e inhabilitando al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, en respuesta a recibir una potencia de entrada de CA del generador (2) que es inferior a la salida de potencia activa máxima reducida.
3. Método según la reivindicación 1, en el que al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor está inhabilitándose debido a un fallo.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que en respuesta a un inversor de lado de red de una cadena de convertidor que se inhabilita, también se inhabilita la producción de potencia activa de un inversor de lado de generador de la misma cadena de convertidor y cuando se inhabilita un inversor de lado de generador de una cadena de convertidor, también se inhabilita la producción de potencia activa de un inversor de lado de red de la misma cadena de convertidor.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que inhabilitar la producción de potencia activa de inversor de lado de red o de lado de generador comprende no transmitir más comandos de modulación de ancho de pulso al inversor de lado de generador o de lado de red inhabilitado.
6. Método según las reivindicaciones 1 a 5, en el que el sistema de convertidor comprende al menos un disyuntor (12) en el lado de CA de los inversores de lado de generador (4), usado para inhabilitar el inversor de lado de generador desconectando la conexión entre el inversor de lado de generador y el generador y el sistema de convertidor comprende al menos un disyuntor (12') en el lado de CA de los inversores de lado de red (5), usado para inhabilitar el inversor de lado de red desconectando la conexión entre el inversor de lado de red y el transformador (9).
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el fallo de al menos uno del (i) inversor de lado de generador y (ii) del inversor de lado de red se detecta por al menos uno de (i) comparar al menos uno de (i) corriente, (ii) tensión, (iii) mediciones de potencia tomadas en una entrada de potencia de cadena de convertidor y una salida de potencia de cadena de convertidor y (ii) mediante la medición de temperatura del inversor.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que reducir de manera correspondiente la salida de potencia activa máxima de la segunda cadena de convertidor comprende establecer un umbral de salida de potencia activa a la salida de potencia activa máxima de la primera cadena de convertidor.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que al realizar la operación de conversión en la salida de potencia activa máxima reducida, la producción de potencia reactiva aún se proporciona por inversores de lado de red a menos que esté en el caso de que un inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor esté inhabilitándose debido a un fallo de este inversor de lado de red.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el sistema de convertidor comprende unidades de disipación de energía (13, 13') que disipan potencia producida por el generador por encima de la salida de potencia activa máxima reducida, al realizar la operación de conversión con la salida de potencia activa máxima reducida en respuesta a un fallo de al menos uno del (i) inversor de lado de generador o (ii) del inversor de lado de red de la primera cadena de convertidor.
11. Método según la reivindicación 9, en el que las unidades de disipación de energía están ubicadas en el enlace de CC común (6).
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que los inversores de lado de generador conectados en paralelo de la primera y la segunda cadena de convertidor se alimentan con corriente de CA de frecuencia variable del generador por arrollamientos de generador separados primero y segundo, respectivamente, y los inversores de lado de red conectados en paralelo de la primera y la segunda cadena de convertidor alimentan corriente de CA de frecuencia fija a través de arrollamientos de transformador primero y segundo a la red de electricidad, respectivamente.
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que al menos un inversor de lado de generador está ubicado en una góndola de la turbina eólica y el al menos un inversor de lado de red está ubicado en la base de una torre de la turbina eólica y la línea de conexión central (18), el conductor de potencial positivo (17) y el conductor de potencial negativo (19), se extienden desde la góndola (7) hasta la base de la torre de la turbina eólica (1), a lo largo de la torre (8) de la turbina eólica.
14. Sistema de convertidor a escala completa (3) para convertir potencia activa producida por un generador (2) de una turbina eólica de velocidad variable (1) que va a alimentarse a una red de electricidad (10), comprendiendo el sistema de convertidor:

un sistema de control de convertidor (100),

una conexión en serie de inversores de lado de generador conectados en paralelo (4) y una conexión en serie de inversores de lado de red conectados en paralelo (5), las conexiones en serie de los inversores de lado de red y de lado de generador están conectadas parte trasera con parte trasera en sus lados de CC para formar un enlace de CC común (6),

en el que inversores de lado de generador (4) e inversores de lado de red (5) en un mismo nivel de tensión de la conexión en serie forman al menos una primera (15) y una segunda (16) cadenas de convertidor,

en el que los inversores de lado de generador y de lado de red forman un punto central de tensión de lado de red y de lado de generador (18), respectivamente, en un nivel de tensión entre los inversores conectados en serie, en el que los puntos centrales de tensión están acoplados entre sí por un conductor de línea central (18) , en el que el sistema de control de convertidor está programado para provocar que el sistema de convertidor realice una operación de conversión con una salida de potencia activa máxima reducida que comprende:

en respuesta a al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la primera cadena de convertidor que se inhabilita, inhabilitar la producción de potencia activa de al menos uno del (i) inversor de lado de red y (ii) del inversor de lado de generador de la segunda cadena de convertidor, o reducir de manera correspondiente la producción de potencia activa de la segunda cadena de convertidor, evitando de ese modo una corriente de compensación a lo largo del conductor de línea central.
15. Sistema de convertidor según la reivindicación 14, en el que el sistema de control de convertidor está programado para llevar a cabo uno cualquiera de los métodos de la reivindicación 1a 13.