BR102013007059A2

BR102013007059A2 - Conversor á base de gerador de indução de dupla alimentação (dfig) e método para funcionamento sustentado melhorado durante falta na rede

Info

Publication number: BR102013007059A2
Application number: BRBR102013007059-9A
Authority: BR
Inventors: Haihui Lu; Zhenhuan Yuan; Lixiang Wei; Russel Kerkman; Richard Lukaszewski; Ahmed Mohamed Sayed Ahmed
Original assignee: Rockwell Automation Tech Inc
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2015-07-07
Also published as: US20150229257A1; US20130249501A1; CA2810593C; BR102013007059B1; CN103560680A; US9590547B2; EP2644885A2; US9041234B2; CA2810593A1; EP2644885A3; CN103560680B

Abstract

Conversor a base de gerador de induçao de dupla alimentaçao (dfig) e mtodo para funcionamento sustentado melhorado durante falta na sede. Sâo apresentados um conversor à base de gerador de induçâo de dupla alimentaç&o (dfig) e método em que picos de corrente do lado do rotor sâo atenuados usando resistência de amortecimento conectada em série em resposta a ocorrência de falta na rede ou remoç&o de falta na rede.

Description

CONVERSOR À BASE DE GERADOR DE INDUÇÃO DE DUPLA ALIMENTAÇÃO

(DFIG) E MÉTODO PARA FUNCIONAMENTO SUSTENTADO MELHORADO

DURANTE FALTA NA REDE

FUNDAMENTOS

Geradores de indução de dupla alimentação (DFIGs) são geralmente usados em sistemas de conversão de energia eólica (WECs) para fazer interface entre uma turbina eólica e uma rede de energia elétrica. Sistemas de energia eólica estão ganhando popularidade para geração de energia como uma forma de "tecnologia verde" que não consome combustíveis fósseis, mas ao invés converte energia gerada pelo vento para fornecimento a redes de distribuição de energia elétrica. Conversores à base de DFIGs convertem energia mecânica gerada por turbinas eólicas em energia elétrica AC em uma forma compatível com a rede, incluindo tipicamente um rotor acionado por uma turbina através de uma caixa de engrenagens para fornecer energia a uma rede através de conexões do estator. Os enrolamentos do rotor do DFIG estão conectados a um conversor back-to-back que inclui um conversor do lado do rotor conectado entre os enrolamentos do rotor e um circuito DC, combinado com um conversor do lado da rede conectado entre o circuito DC e a rede. O sistema de DFIG fornece energia a partir dos enrolamentos do estator do DFIG â rede com a frequência do rotor do DFIG frequentemente diferente de um valor nominal correspondente à frequência da rede. Os conversores à base de DFIGs funcionam essencialmente em um de dois modos, dependendo da velocidade de rotação do rotor. Para velocidades de rotor abaixo da velocidade nominal de rotação, parte da energia do estator é fornecida ao rotor por meio dos conversores, com o estágio do conversor do lado da rede funcionando como um retificador para fornecer energia ao circuito intermediário e o conversor do lado do rotor invertendo a energia DC em energia para os enrolamentos do rotor. Quando a velocidade do rotor está acima do valor nominal, as correntes do rotor são usadas para alimentar o circuito intermediário, e o conversor do lado da rede funciona como um inversor para fornecer energia à rede. O conversor à base de DFIG pode também controlar as correntes do rotor para estabelecer as potências ativa e reativa fornecidas à rede a partir do estator independentemente da velocidade do rotor, e o gerador DFIG é capaz tanto de importar como de exportar potência reativa. Esta capacidade permite vantajosamente que o sistema de DFIG suporte a rede durante distúrbios severos de tensão (por exemplo, condições de queda da tensão da rede) . A arquitetura de DFIG permite também que o DFIG permaneça sincronizado com a rede enquanto a velocidade da turbina eólica se altera, onde turbinas eólicas de velocidade variável utilizam a energia do vento mais eficientemente que turbinas de velocidade fixa. O gerador DFIG é tipicamente construído com significativamente mais enrolamentos de rotor que enrolamentos de estator, de modo que as correntes do rotor são inferiores às correntes do estator. Consequentemente, pode ser usado um conversor back-to-back relativamente pequeno com componentes dimensionados para funcionamento dentro de uma determinada faixa de velocidades do rotor.

Contudo, tensões transitórias do rotor do DFIG após faltas na rede são maiores que as tensões do estator e da rede e, portanto, o conversor do lado do rotor e o circuito DC intermediário são particularmente suscetíveis a transitórios de tensão provocados por distúrbios na rede tais como ocorrências de faltas de queda da tensão na rede e de remoção destas faltas. Igualmente, conversores à base de DFIGs são tipicamente submetidos a picos elevados de corrente após a ocorrência e remoção de faltas na rede, onde picos de corrente nos enrolamentos do rotor podem exceder três vezes o valor nominal, dependendo da indutância de dispersão e da resistência do rotor, e podem disparar circuitos de proteção de hardware de sobrecorrente e/ou sobretensão para desligar o conversor. Em particular, pode fluir corrente elevada através de diodos antiparalelos no conversor do lado do rotor mesmo quando os correspondentes dispositivos de comutação do lado do rotor estiverem desligados. Se isto acontecer, o sistema de DFIG não é controlado durante o tempo critico de faltas na rede e, portanto, o sistema não pode suportar a rede.

Tentativas anteriores para solucionar os problemas de funcionamento sustentado durante faltas na rede de DFIGs incluiram o uso de circuitos AC de curto-circuito no lado do rotor para desviar corrente do conversor do lado do rotor durantes faltas na rede, mas se a resistência de curto-circuito for demasiado baixa, os picos de corrente no lado do rotor podem ainda ser excessivos. Além disso, se a resistência de curto-circuito for demasiado elevada, tensões transitórias podem ainda carregar o barramento DC resultando em corrente de carregamento elevada fluindo através dos diodos antiparalelos (sem carga) do conversor do lado do rotor, mesmo se os correspondentes dispositivos de comutação do conversor estiverem desligados. Outras tentativas incluem a inserção de resistência de amortecimento série com os enrolamentos do estator do DFIG, a qual pode diminuir a duração do transitório, mas tem pouco efeito na redução dos picos de corrente no lado do rotor. Consequentemente, permanece a necessidade de conversores à base de DFIGs melhorados e de técnicas para evitar ou mitigar a perda de controle do sistema de DFIG para funcionamento sustentado durante faltas na rede, especialmente para funcionamento sustentado em baixa tensão.

SUMÁRIO

Diversos aspectos da presente invenção são agora resumidos para facilitar uma compreensão básica da invenção, onde este sumário não é um panorama extensivo da invenção, e nem se destina a identificar alguns elementos da invenção, nem a delinear o seu âmbito. Ao invés, a principal finalidade deste sumário é apresentar alguns conceitos da invenção de uma forma simplificada antes da descrição mais detalhada que é apresentada mais adiante. A presente revelação envolve o uso de resistências de amortecimento conectadas em série assim como dispositivos de comutação em derivação acoplados a um conversor do lado do rotor do DFIG, pelo que picos de corrente tanto no lado do rotor como no lado do estator podem ser vantajosamente reduzidos. Isto, por sua vez, facilita o controle continuado do conversor à base de DFIG e a prevenção ou atenuação de danos aos componentes do conversor do lado do rotor durante faltas na rede incluindo condições de queda da tensão da rede. Além disso, o equipamento e técnicas de funcionamento sustentado durante faltas na rede do conversor à base de DFIG revelado podem ser adaptados de acordo com correntes do sistema de DFIG detectadas ou outras condições de funcionamento para propiciar resposta melhorada a ocorrências e remoções de faltas na rede.

De acordo com um ou mais aspectos da presente revelação, são revelados sistemas de conversão de energia para funcionamento com geradores de indução de dupla alimentação (DFIGs), os quais incluem um conversor do lado do rotor, um conversor do lado da rede, um equipamento de amortecimento série, e um controlador de amortecimento. O equipamento de amortecimento em algumas modalidades está acoplado entre os terminais do rotor do DFIG e o conversor do lado do rotor para amortecimento de correntes AC do rotor. Em outras modalidades, o equipamento de amortecimento está acoplado em série entre os conversores do lado do rotor e do lado da rede para amortecer correntes DC intermediárias que carregariam de outro modo a capacitância do elo DC. O equipamento de amortecimento série inclui um ou mais circuitos de amortecimento série com uma resistência do circuito de amortecimento série e um circuito de comutação de amortecimento série acoplados em paralelo entre si. Em um primeiro modo (por exemplo, normal), o circuito de comutação está fechado ou condutivo para desviar-se da resistência de amortecimento e, portanto, evitar fluxo de corrente através da resistência de amortecimento. Em um segundo modo (por exemplo, amortecimento), o dispositivo de comutação do equipamento de amortecimento abre-se para permitir fluxo de corrente através da resistência de amortecimento. O controlador de amortecimento estabelece o modo de funcionamento do circuito de comutação de amortecimento série com base total ou parcialmente na ocorrência de uma falta na- rede ou na remoção de uma falta na rede.

Em algumas modalidades, um circuito de amortecimento é conectado em série com cada uma ou ao menos duas das linhas AC do rotor. Quando é usado tal amortecimento AC, o circuito de comutação de amortecimento série é bidirecional para permitir fluxo de corrente em ambas as direções durante funcionamento normal. Em outras modalidades, o amortecimento DC é realizado mediante utilização de um ou mais circuitos de amortecimento conectados nas linhas do barramento DC positivo e/ou negativo no lado DC do conversor do lado do rotor. Em tais modalidades, o circuito de comutação de amortecimento série pode ser bidirecional.

Em algumas modalidades, além disso, o controlador de amortecimento fornece sinal de controle de amortecimento para ajustar o circuito ou circuitos de comutação de amortecimento para o modo de amortecimento durante um periodo de tempo fixo de amortecimento para uma ocorrência ou remoção de falta. Em outras modalidades, o controlador de amortecimento descontínua o funcionamento de amortecimento com base total ou parcialmente em um parâmetro monitorado de funcionamento do sistema de DFIG.

Por exemplo, o controlador pode ajustar o circuito de comutação de amortecimento de volta para o modo normal logo que a corrente do estator ou do rotor cair abaixo de um valor limite predeterminado.

De acordo com aspectos adicionais da revelação, é fornecido um método para operar um conversor à base de DFIG, o qual inclui a ativação de um ou mais circuitos de amortecimento série para conduzir corrente através de um resistor de amortecimento série acoplado em série entre o rotor do DFIG e o conversor do lado do rotor, ou acoplado no circuito intermediário do elo DC, em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede. O método inclui ainda contornar seletivamente o resistor de amortecimento série a seguir à ativação do circuito de amortecimento série. Em algumas modalidades, uma ou mais condições de funcionamento do DFIG são monitoradas e o periodo de tempo entre ativação e desvio é estabelecido com base ao menos parcialmente na condição de funcionamento monitorada.

Aspectos adicionais da revelação envolvem meios legiveis por computador que possuem instruções executáveis por computador para operar um conversor à base de DFIG.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A descrição e desenhos a seguir mostram algumas implementações ilustrativas da revelação em detalhe, as quais são indicativas de diversos modos exemplificativos nos quais os vários princípios da revelação podem ser realizados. Os exemplos ilustrados, contudo, não são exaustivos das muitas possíveis modalidades da revelação.

Outros objetivos, vantagens e características novas da invenção serão mostrados na descrição detalhada a seguir quando considerada em conjunto com os desenhos, nos quais: a Fig. 1 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de energia eólica exemplificativo com um conversor à base de DFIG que possui um circuito de amortecimento série acoplado aos enrolamentos do rotor do DFIG assim como um controlador de amortecimento para funcionamento sustentado durante falta na rede de acordo com um ou mais aspectos da presente revelação; a Fig. 2 é um diagrama esquemático que ilustra detalhes adicionais de um conversor à base de DFIG back-to- back e sistema de controle de amortecimento para funcionamento sustentado durante falta na rede no sistema da Fig. 1; a Fig. 3 é um diagrama esquemático que ilustra outro circuito de amortecimento série exemplificativo com resistores de amortecimento e comutadores associados conectados entre o rotor do DFIG e o conversor do lado do rotor em duas ou mais linhas do rotor; a Fig. 4 é um diagrama esquemático que ilustra ainda outro circuito de amortecimento série exemplificativo com resistores de amortecimento e correspondentes comutadores acoplados em linhas do barramento DC positivo e negativo entre o conversor do lado do rotor e o conversor do lado da rede ; a Fig. 5 é um diagrama esquemático que ilustra outro circuito de amortecimento exemplificativo com um resistor de amortecimento e comutador associado conectados em uma única das linhas do barramento DC; a Fig. 6 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de comutação bidirecional exemplificativo no circuito de amortecimento série que inclui um único IGBT e quatro diodos para amortecimento seletivo de uma conexão AC entre o rotor do DFIG e o conversor do lado do rotor; a Fig. 7 é um diagrama esquemático que ilustra outro dispositivo de comutação bidirecional exemplificativo que inclui um par de IGBTs e diodos associados acoplados em antiparalelo para amortecimento AC entre o rotor do DFIG e o conversor do lado do rotor; a Fig. 8 é um diagrama esquemático que ilustra um circuito de amortecimento bidirecional exemplificativo com um único IGBT e quatro diodos em paralelo com um resistor de amortecimento para amortecimento de uma conexão DC entre o conversor do lado do rotor e o conversor do lado da rede; a Fig. 9 é um gráfico que ilustra diversas formas de onda do conversor à base de DFIG mostrando grandes picos de corrente do rotor provocados por ocorrências de falta equilibrada de queda de tensão na rede e remoções da queda em conversores à base de DFIG convencionais; a Fig. 10 é um gráfico que ilustra formas de onda do conversor à base de DFIG mostrando a redução dos picos de corrente do rotor para ocorrências e remoções de falta equilibrada de queda de tensão na rede no conversor à base de DFIG das Figs. 1 e 2; a Fig. 11 é um gráfico que ilustra formas de onda da tensão de elo DC e da tensão do estator no conversor à base de DFIG das Figs. 1 e 2 junto com uma forma de onda do sinal de controle de amortecimento de acordo com um ou mais aspectos da revelação; a Fig. 12 é um gráfico que ilustra diversas formas de onda do conversor à base de DFIG mostrando grandes picos de corrente do rotor provocados por ocorrências e remoções de falta fase-terra de queda de tensão na rede em conversores à base de DFIG convencionais; a Fig. 13 é um gráfico que ilustra formas de onda do conversor à base de DFIG mostrando picos de corrente do rotor reduzidos para ocorrências e remoções de falta fase- terra de queda de tensão na rede no conversor à base de DFIG das Figs. 1 e 2; a Fig. 14 é um gráfico que ilustra formas de onda da tensão e corrente do estator assim como uma forma de onda do sinal de controle de amortecimento no conversor à base de DFIG das Figs. 1 e 2 para ocorrências e remoções de falta fase-fase-terra no conversor à base de DFIG das Figs. 1 e 2; e a Fig. 15 é um fluxograma que ilustra um método exemplificativo de funcionamento de um conversor à base de DFIG de acordo com aspectos adicionais da revelação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Com referência agora às figuras, diversas modalidades ou implementações da presente invenção são doravante descritas em conjunto com os desenhos, onde numerais de referência similares são usados para fazer referência a elementos similares por toda a descrição, e onde as diversas configurações não são necessariamente desenhadas à escala. A presente revelação fornece técnicas e equipamentos para seletivamente amortecer correntes do lado do rotor em resposta à ocorrência e/ou remoção de condições de falta na rede em sistemas à base de geradores de indução de dupla alimentação (DFIGs). Estes conceitos encontram utilidade em qualquer aplicação de tecnologia de DFIG, incluindo sem limitação sistemas de energia eólica, e podem ser utilizados vantajosamente para facilitar o uso de um sistema de DFIG para suportar uma rede de energia elétrica durantes condições de falta. Além disso, as técnicas e equipamentos da presente revelação podem ser utilizados em conexão com uma variedade de tipos de falta na rede. Em particular, as chamadas faltas na rede tipo queda de tensão podem ser amenizadas por um sistema de DFIG que seletivamente estabelece as potências ativa e reativa fornecidas à (ou removidas da) rede de um modo controlado.

Contudo, será entendido que o sistema e métodos revelados aqui podem ser usados para funcionamento de sistema de conversor à base de DFIG durante qualquer tipo de falta na rede, e que o equipamento e técnicas não são limitados pelas aplicações especificas ilustradas e descritas doravante.

Um conversor de energia eólica (WEC) ou sistema de energia eólica (WES) exemplificativo 2 é ilustrado nas Figs . 1 e 2, incluindo um sistema de conversão à base de gerador de indução de dupla alimentação (DFIG) que inclui um DFIG 40 e componentes mecânicos de acionamento associados, assim como um conversor à base de DFIG 100 de acordo com diversos aspectos da presente revelação. O sistema ilustrado 2 inclui uma turbina 10 com um motor de passo 20 fornecendo potência mecânica rotativa Pmec para acionar uma caixa de engrenagens 30 com um eixo de sarda acoplado mecanicamente a um rotor 42 do DFIG 40. Os enrolamentos do rotor do DFIG 42a (mono ou multifásicos) transferem potência entre o rotor 42 e um conversor à base de DFIG back-to-back 100 por meio de uma conexão do rotor 102. O DFIG 40 tem um estator 44 com enrolamentos 44a acoplados a uma rede AC 50 através de um disjuntor 108 (Kl) do conversor à base de DFIG 100 e de um transformador 52, embora o disjuntor 108 possa ser omitido em algumas modalidades. O DFIG 40 está acoplado ao conversor à base de DFIG 100 por meio de uma conexão do rotor 102 e de uma conexão do estator 104 que incluem conexões elétricas acopláveis aos terminais do rotor e do estator 42a e 44a, respectivamente. O conversor 100 também inclui uma conexão de rede 106 e pode, mas não necessariamente, incluir o transformador 52. Nas modalidades ilustradas, é propiciada uma conexão interna entre as linhas do transformador e a conexão da rede 106, disjuntor 108 e um filtro de saida do conversor 180 formado pelos indutores de linha L8 ou um filtro LCL. Em algumas modalidades, o filtro 180 pode ser omitido, ou podem ser propiciados componentes de filtro externos ao conversor à base de DFIG 100. O conversor 100 é uma estrutura back-to-back com um circuito conversor do lado do rotor 140 tendo três terminais AC de fases R, S e T acoplados entre a conexão do rotor 102 e um circuito DC intermediário 142 que fornece a um barramento DC uma capacitância C. O conversor ilustrado 100 também inclui um circuito de frenagem dinâmica acoplado através do barramento DC intermediário 142 em paralelo com a capacitância C do barramento, incluindo um transistor QDb e um resistor RDb conectados em série através dò barramento DC, com um diodo Ddb em paralelo com o resistor RDB. O transistor QDB tem um terminal de porta controlado por um sinal de frenagem dinâmica 172 proveniente de um controlador de frenagem dinâmica 170, o qual pode ser parte do controlador do conversor 200 em algumas modalidades.

Quando o transistor de frenagem dinâmica QDB estiver na condição ligada (condutivo), o resistor Rdb está conectado em paralelo com a capacitância C do barramento DC para seletivamente dissipar energia dentro do conversor 100.

Na modalidade ilustrada nas Figs. 1 e 2, além disso, um equipamento de amortecimento série 110 está conectado em série com cada uma das conexões do rotor 102 (3 fases em um exemplo), embora o equipamento de amortecimento 110 possa alternativamente ou em combinação ser conectado^ no circuito DC intermediário 142 como observado nas Figs. 4 e 5 abaixo.

Como ainda mostrado na Fig. 2, o conversor do lado do rotor 140 propicia um circuito retificador trifásico que inclui diodos D1-D6 antiparalelos (por exemplo, sem carga) junto com um circuito de comutação do lado do rotor composto pelos dispositivos de comutação correspondentes S1-S6 (por exemplo, IGBTs ou outros dispositivos de comutação adequados) acoplados entre as conexões AC R, S e T e os terminais do barramento DC do circuito intermediário 142. O conversor à base de DFIG 100 também inclui um circuito conversor do lado da rede 160 que possui terminais AC U, V e W acoplados à conexão do estator 104 por meio do filtro 180. Além disso, o conversor do lado da rede 160 está acoplado ao circuito DC 142, e inclui um circuito retificador do lado da rede com diodos retificadores antiparalelos D7-D12 associados individualmente aos dispositivos de comutação S7-S12 (por exemplo, IGBTs ou outros dispositivos de comutação adequados) de um circuito de comutação do lado da rede. O conversor à base de DFIG 100 funciona em um de dois modos durante funcionamento normal, com o circuito conversor do lado do rotor 140 fornecendo energia proveniente da conexão do rotor 102 ao circuito DC 142 em um primeiro modo e fornecendo energia proveniente do circuito DC 142 à conexão do rotor 102 em um segundo modo, com os comutadores S1-S6 funcionando como um inversor de comutação. No primeiro modo, além disso, o circuito conversor do lado da rede 160 funciona como um inversor para fornecer energia proveniente do circuito DC 142 à conexão do estator 104 por meio dos comutadores S7-S12. No segundo modo, o conversor do lado da rede 160 retifica energia proveniente da conexão do estator 104 para carregar o circuito DC 142 utilizando os retificadores D7-D12. Os IGBTs S7-S12 e os diodos antiparalelos D7-D12 trabalham, portanto, juntos para permitir fluxo de energia bidirecional no conversor do lado da rede 160. De modo similar, os comutadores do lado do rotor S1-S6 e correspondentes diodos D1-D6 permitem fluxo bidirecional no conversor do lado do rotor 140. 0 modo de funcionamento do conversor ilustrado 100 é estabelecido em funcionamento normal de acordo com a velocidade do rotor, com a corrente dos enrolamentos do rotor 42a sendo usada no primeiro modo para alimentar o circuito intermediário 42 e o conversor do lado da rede funcionando como um inversor para fornecer energia à rede quando a velocidade do rotor está acima do valor nominal correspondente à frequência da rede. Para velocidades do rotor abaixo da velocidade de rotação nominal, uma porção da potência do estator é fornecida ao rotor 42 por meio dos circuitos conversores 140, 160 funcionando no segundo modo, com o circuito do lado da rede 160 funcionando como um retificador para fornecer energia ao circuito intermediário 42 e o circuito do lado do rotor 140 invertendo a energia DC fornecida aos enrolamentos do rotor 42a.

Como visto nas Figs. 1 e 2, um equipamento de amortecimento série 110 é propiciado no conversor à base de DFIG 100, o qual está acoplado em série entre os terminais do rotor 42a e o conversor do lado do rotor 140. Na modalidade ilustrada, o equipamento de amortecimento 110 está conectado entre a conexão do rotor 102 e as conexões AC R, S, T do conversor do lado do rotor 140, mas são possíveis outras modalidades nas quais um equipamento de amortecimento série 110 é propiciado no circuito DC intermediário 142 entre o conversor do lado do rotor 140 e o conversor do lado da rede 160 (por exemplo, Figs. 4 e 5 abaixo). Nas diversas modalidades de amortecimento AC das Figs. 1-3, o equipamento de amortecimento 110 inclui um ou mais circuitos de amortecimento série 112 que incluem individualmente uma resistência do circuito de amortecimento série Ramort acoplada em série entre um dos terminais do rotor 42a e um terminal correspondente das conexões AC R, S, T do conversor do lado do rotor 140, junto com um circuito de comutação de amortecimento série bidirecional Samort acoplado em paralelo com a resistência do circuito de amortecimento série Ramort- Em funcionamento, o circuito de comutação de amortecimento série Samort funciona de acordo com um sinal de controle de amortecimento 122 proveniente de um controlador de amortecimento 120 com a finalidade de contornar a resistência do circuito de amortecimento série Ramort e deste modo evitar fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série Ramort em um primeiro modo. Como visto pela conexão paralela do circuito de comutação Samort e da resistência Ramort, o circuito de comutação Samort fornece uma baixa impedância neste modo de funcionamento. Em um segundo modo, o circuito de comutação de amortecimento série SAmort apresenta um percurso de impedância elevada para permitir fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série Ramort· Com referência também às Figs. 6 e 7, podem ser usados quaisquer resistência do circuito de amortecimento série Ramort e circuito de comutação de amortecimento série Samort adequados, onde o circuito de comutação SAMOrt é preferivelmente bidirecional quando no primeiro modo de modo a permitir fluxo de corrente AC em ambas as direções entre o rotor do DFIG 42 e o conversor do lado do rotor 140. Na prática, a resistência de amortecimento Ramort pode ser selecionada com base nos parâmetros do conversor à base de DFIG 100. Em particular, o pico de corrente do lado do rotor associado a ocorrências ou remoções de faltas na rede depende ao menos em parte da indutância total de dispersão e da impedância dinâmica do conversor à base de DFIG 100.

Em algumas modalidades, a indutância total de dispersão pode ser estimada como aproximadamente 5% da indutância mútua. Se for desejado reduzir o pico de corrente de 50%, portanto, a resistência de amortecimento Ramort pode ser selecionada para ter um valor aproximadamente igual à reatância de dispersão estimada. A impedância total da máquina pode ser estimada como a soma da resistência do rotor e da resistência do estator. Esta impedância total da máquina pode ser somada à reatância de dispersão estimada, e a soma fornece uma estimativa da resistência de amortecimento Ramort necessária que pode ser usada para reduzir os picos de corrente do lado do rotor de 50%. A Fig. 6 ilustra uma primeira modalidade bidirecional do circuito de comutação Samort que inclui um dispositivo de comutação baseado em semicondutores Ql, o qual pode ser qualquer dispositivo de comutação adequado que funcione de acordo com um sinal de controle de comutação 122 proveniente do controlador de amortecimento 120 (Fig. 1), incluindo sem limitação um IGBT como mostrado na Fig. 6.

Estão também incluídos no circuito Samort quatro diodos Dl- D4, e o circuito de comutação Samort está conectado em paralelo com a resistência de amortecimento Ramort- No primeiro modo, o dispositivo de comutação Ql está ligado (baixa impedância entre o coletor e o emissor), permitindo, portanto, fluxo de corrente a partir do rotor do DFIG 42 através do diodo Dl, em seguida através do transistor Ql, e em seguida através do diodo D4 para o conversor do lado do rotor 140. O circuito Samort da Fig. 6 é bidirecional e, portanto, no primeiro modo pode fluir corrente na direção inversa a partir do conversor do lado do rotor 140 através do diodo D3, em seguida através do transistor Ql, e em seguida através do diodo D2 para o rotor do DFIG 42.

Portanto, a apresentação deste percurso de baixa impedância contorna a resistência de amortecimento Ramort através da qual não flui corrente AC. No segundo modo, o transistor Ql está desligado (impedância elevada entre o coletor e o emissor), e a configuração dos diodos D1-D4 impede fluxo de corrente através do circuito Samort e, portanto, a corrente que flui entre o rotor do DFIG 42 e o conversor do lado do rotor 140 flui através da resistência de amortecimento Ramort- A Fig. 7 ilustra outra modalidade de circuito de comutação bidirecional Samort que inclui um par de transistores Q1 e Q2 (por exemplo, IGBTs em um exemplo não- limitativo) com terminais de controle conectados ao sinal de controle de amortecimento 122, assim como dois diodos Dl e D2. Como visto na figura, cada transistor está conectado em série com um dos diodos com o emissor acoplado ao anodo do diodo com a finalidade de fornecer percurso condutivo no primeiro modo desde o coletor do transistor até o catodo do diodo. Cada circuito série de transistor e diodo forma, portanto, um percurso condutivo em uma direção quando o correspondente transistor estiver na condição de baixa impedância (ligado). Além disso, o circuito de comutação Samort inclui dois de tais ramos, conectados em relação antiparalela entre si, com o catodo do primeiro diodo Dl conectado ao conversor do lado do rotor 140 e o catodo do diodo D2 conectado ao rotor do DFIG 42. Este par de ramos de circuito antiparalelos está conectado em paralelo com a resistência de amortecimento Ramort. No primeiro modo, o sinal de controle de amortecimento 122 liga ambos os transistores Q1 e Q2 (impedância emissor-coletor baixa), por meio do que pode fluir corrente a partir do rotor do DFIG 42 através do conversor do lado do rotor 140 através do transistor Q1 e diodo Dl ou pode fluir corrente a partir do conversor do lado do rotor 140 na direção do rotor do DFIG 42 através do transistor Q2 e diodo D2, contornando deste modo a resistência de amortecimento Ramort· No segundo modo, contudo, ambos os transistores Q1 e Q2 estão desligados (alta impedância), pelo que flui corrente em ambas as direções entre o rotor do DFIG 42 e o conversor do lado do rotor 140 através da resistência de amortecimento Ramort· Com referência novamente às Figs. 1 e 2, o controlador de amortecimento 120 estabelece ' o modo do circuito de comutação de amortecimento série Samort com base ao menos parcialmente em uma ocorrência de falta na rede detectada ou prevista ou uma remoção de falta na rede. Nas modalidades ilustradas, o controlador de amortecimento 120 fornece um ou mais sinais de controle de amortecimento 122 ao equipamento de amortecimento série 110 no seu circuito de amortecimento Samort. 0 controlador 120 pode estabelecer o modo do circuito de amortecimento por qualquer forma adequada de um ou mais sinais ou mensagens, tal como sinalização elétrica adequada para estabelecer uma tensão base emissor para os dispositivos de comutação de IGBT nos exemplos ilustrados, ou outros sinais de controle de comutação adequados 122. Em outras modalidades, o controlador 120 pode enviar uma ou mais mensagens para obter a ação de comutação desejada pelo circuito de comutação de amortecimento série Samort· O controlador 120 pode ser qualquer hardware adequado, software executado por processador, lógica programável, conjunto de circuitos, ou suas combinações. Em uma possível modalidade, o controlador de amortecimento 12 0 pode ser implementado em um controle de conversor baseado em processador 200 que também opera o funcionamento da comutação do conversor do lado do rotor 140 e/ou do conversor do lado da rede 160.

Como visto nas Figs. 1 e 2, além disso, o controlador de amortecimento 120 em algumas modalidades recebe um sinal de detecção de falta 152 de um componente de detecção de falta 150, e pode também receber um ou mais sinais ou valores de realimentação de um ou mais sensores do sistema (não mostrados), e outras informações, dados, etc., os quais podem ter qualquer forma adequada tal como um sinal elétrico, dados digitais, etc., e os quais podem ser recebidos de qualquer fonte, tal como uma rede externa, comutadores, uma interface de usuário associada ao sistema 100 (não mostrada), ou outra(s) fonte(s) adequada(s). Em uma possivel implementação, o componente de detecção de falta 150 monitora cada uma ou ambas a corrente da rede irede e/ou a tensão da rede Vrede de sistemas ou sensores de realimentação adequados, e fornece seletivamente um sinal 152 que indica que foi detectada uma falta na rede pelo conversor à base de DFIG 100. Em um exemplo não-limitativo, o detector de faltas 150 fornece o sinal 152 que indica ao controlador de amortecimento 120 que a tensão da rede Vrede caiu abaixo de um valor limite predeterminado, o que indica que ocorreu uma falta na rede de baixa tensão. Além dissó, o detector de faltas 150 pode fornecer o sinal 152 de modo a indicar ao controlador de amortecimento 120 que uma falta na rede previamente detectada foi removida, tal como pela detecção de que a tensão da rede Vrede subiu acima do mesmo ou de um diferente limite predeterminado. Em outras modalidades, a detecção de falta pode ser fornecida como uma mensagem 152 do detector de faltas 150 para o controlador de amortecimento 120.

Com base total ou parcialmente neste sinal ou mensagem de detecção de falta 152, o controlador de amortecimento 120 fornece o sinal de controle de amortecimento 122 ao equipamento de amortecimento série 110 para seletivamente contornar a resistência de amortecimento Ramort ou permitir fluxo de corrente através da resistência de amortecimento Ramort- Além disso, como discutido mais abaixo, o controlador de amortecimento 120, em resposta à detecção de uma ocorrência ou remoção de falta como indicado pelo sinal 152 proveniente do detector de faltas 150, pode acionar o sinal de controle de amortecimento 122 com a finalidade de colocar o dispositivo ou dispositivos de comutação do equipamento de amortecimento 110 no segundo modo durante um tempo predeterminado Tamortc depois do qual o sinal 122 é alterado com a finalidade de colocar o equipamento de amortecimento 110 de volta no primeiro modo.

Em algumas modalidades, além disso, o controlador de amortecimento 120 pode seletivamente alterar a condição do sinal de controle de amortecimento 122 com a finalidade de colocar o equipamento de amortecimento 110 de volta no primeiro modo com base ao menos parcialmente em uma ou mais condições de funcionamento do conversor à base de DFIG monitoradas. Por exemplo, o controlador de amortecimento 120 pode monitorar a corrente ou tensão do estator, ou a corrente ou tensão do rotor, e seletivamente comutar a condição de amortecimento de volta para o primeiro modo com base em uma ou mais destas condições monitoradas. Em um exemplo, o controlador de amortecimento 120 monitora a corrente do estator iestator depois que a ocorrência ou remoção de uma falta foi detectada, e comuta o equipamento de amortecimento 110 de volta ao primeiro modo logo que a corrente do estator cair abaixo de um nivel limite predeterminado. Deste modo, o controlador 120 pode seletivamente estabelecer o periodo de tempo durante o qual o equipamento de amortecimento série 120 permanece no modo de amortecimento.

Como visto nas Figs. 1 e 2, o conversor à base de DFIG 100 também inclui um sistema de controle de conversor 200 com um componente de controle do lado do rotor 210 e um componente de controle do lado da rede 220, e o controlador de amortecimento 12 0 pode ser implementado como parte do sistema de controle do conversor 200 ou pode ser implementado separadamente como mostrado nas Figs. 1 e 2.

Em algumas implementações, o sistema de controle 200 pode ter entradas para receber o sinal de detecção de faltas 152, sinais ou valores de realimentação provenientes de um ou mais sensores do sistema (não mostrados), e outras informações, dados, etc., os quais podem ter qualquer forma adequada tal como um sinal elétrico, dados digitais, etc., e os quais podem ser recebidos de qualquer fonte adequada, tal como uma rede externa, comutadores, uma interface de usuário associada ao sistema 100 (não mostrada), ou outra(s) fonte(s) adequada(s) . O sistema de controle 200 e os seus componentes podem ser qualquer forma adequada de hardware, software executado por processador, firmware executado por processador, lógica, ou suas combinações que sejam adaptadas para implementar as funções ilustradas e descritas aqui. Em funcionamento, o sistema de controle 200 opera os estágios do conversor back-to-back 140 e 160 fornecendo sinais ou valores de controle, com o componente de controle do lado do rotor 210 fornecendo sinais de controle de comutação do rotor 211 para operar os comutadores do conversor do lado do rotor S1-S6 e o componente de controle do lado da rede 220 fornecendo sinais de controle de comutação 221 aos comutadores S7-S12 do estágio do conversor do lado da rede para as suas funções de conversão de energia associadas.

Como visto na Fig. 3, algumas modalidades que utilizam o equipamento de amortecimento série 110 no percurso AC entre o rotor 42 e o conversor do lado do rotor 14 0 podem incluir uma resistência de amortecimento Ramort em nem todas as linhas do rotor. 0 exemplo da Fig. 3 é um caso trifásico no qual uma resistência de amortecimento Ramort é propiciada em duas das três frases do rotor (por exemplo, fases "S" e "T"), enquanto não é propiciada resistência de amortecimento na primeira fase "R" . Em modalidades preferidas, uma resistência de amortecimento Ramort é propiciada em ao menos duas das linhas de fase AC do rotor na situação trifásica. Além disso, em um caso monofásico, uma única resistência de amortecimento Ramort pode ser propiciada em qualquer das linhas de fase do rotor do DFIG 42. A Fig. 4 ilustra uma modalidade que utiliza amortecimento DC seletivo no qual o equipamento de amortecimento 110 inclui circuitos de amortecimento 112 acoplados em ambas as linhas positiva e negativa do barramento DC do circuito intermediário 142 entre o conversor do lado do rotor 140 e o conversor do lado da rede 160. Nesta modalidade, além disso, o equipamento de amortecimento série 110 está posicionado entre as conexões DC do conversor do lado do rotor 140 e a capacitância C do barramento para amortecer o fluxo de corrente entre o conversor do lado do rotor 140 e a capacitância C do barramento DC. Nestas modalidades, os dispositivos de comutação do circuito de amortecimento 'Samort estão normalmente na condição de baixa impedância com a finalidade de contornar as resistências de amortecimento Ramort/ e o sinal de controle de amortecimento 122 faz com que os comutadores Samort abram (condição de alta impedância) para fazer com que a corrente do elo DC flua através das resistências de amortecimento Ramort · O sinal 122 é fornecido pelo controlador de amortecimento 120 (por exemplo, Figs. 1 e 2) como descrito acima em resposta à detecção/antecipação de ocorrências e/ou remoções de faltas na rede. A Fig. 8 ilustra um equipamento de amortecimento exemplificativo 110 com dispositivo de comutação bidirecional Samort que inclui um único IGBT Q1 e quatro diodos D1-D4 geralmente como descritos acima em conexão com a Fig. 6, onde o dispositivo de comutação Samort está conectado em paralelo com um resistor de amortecimento Ramort entre o conversor do lado do rotor 140 e a capacitância C do elo DC 142.

A Fig. 5 ilustra outra modalidade de amortecimento DC na qual o equipamento de amortecimento série 110 fornece um circuito de amortecimento 112 com uma resistência Ramort e um dispositivo de comutação Samort conectado em paralelo em apenas uma das linhas do barramento DC. A Fig. 5 ilustra um caso no qual o equipamento de amortecimento série 110 está conectado na linha superior (por exemplo, positiva) do barramento DC, mas são possíveis outras modalidades nas quais o equipamento de amortecimento série 110 está conectado na linha inferior (por exemplo, negativa) do barramento DC.

Com referência às Figs. 9-11, a Fig. 9; ilustra um gráfico 300 que mostra formas de onda da tensão no estator, corrente no rotor e corrente no estator de conversor à base de DFIG, 302, 304 e 306, respectivamente, em um conversor à base de DFIG convencional que não utiliza os conceitos de amortecimento série da presente revelação. Como visto no gráfico 300, a corrente no rotor 304 e a corrente no estator 306 possuem amplitudes relacionadas de acordo com o número de espiras dos enrolamentos do rotor e estator no DFIG 40. Após a ocorrência de uma falta equilibrada de queda de tensão na rede, a tensão no estator 302 diminui significativamente, a corrente no estator 306 aumenta, e a corrente no rotor 304 aumenta para um pico muito grande 304a, o qual pode ser em alguns casos aproximadamente três vezes maior que o valor nominal da corrente do rotor. De modo similar, após remoção da falta na rede, a tensão no estator 302 volta ao seu nível normal, provocando um pico na corrente do estator 306 assim como um pico muito grande 304b na corrente do rotor 304.

As Figs. 10 e 11 representam o funcionamento do conversor à base de DFIG ilustrado 100 para o mesmo tipo de falta equilibrada na rede 50. A Fig. 10 mostra um gráfico 310 que ilustra as formas de onda da tensão no estator, corrente no rotor e corrente no estator 312, 314 e 316, respectivamente. Como visto na Fig. 10, quando a tensão no estator 312 cai na ocorrência de uma falta de queda de tensão na rede, a corrente no rotor 314 é submetida a um pico 314a, e também é submetida a um pico 314b após remoção da falta de queda de tensão, mas a utilização do equipamento de amortecimento série 110 acionado pelo controlador de amortecimento 120 como descrito acima em resposta tanto à ocorrência como à remoção da falta na rede reduz significativamente a amplitude dos picos; de corrente no rotor 314a e 314b em comparação com aqueles picos 304a e 304b observados no caso convencional mostrado na Fig. 9.

Um gráfico 320 na Fig. 11 ilustra curvas de tensão do barramento DC, sinal de controle de amortecimento e tensão do estator 321, 122 e 322, respectivamente, para a condição de falta equilibrada representada na Fig. 10. Como observado acima, quando o controlador de amortecimento 120 recebe o sinal de detecção de falta 152 do detector de faltas 150, o controlador 120 fornece o sinal de controle de amortecimento 122 ao equipamento de amortecimento série 110, mostrado como um sinal ativo baixo de controle de amortecimento 122 na Fig. 11. Como visto na curva 321 da Fig. 11, além disso, a inclusão da resistência de amortecimento Ramort nas linhas AC ou DC acopladas ao conversor do lado do rotor amortece com êxito a corrente do elo DC de modo que as flutuações da tensão no barramento DC VDC são atenuadas enquanto o sinal de controle de amortecimento 122 está na condição ativa baixa. Como discutido previamente, em algumas modalidades, o controlador de amortecimento 120 mantém o equipamento de amortecimento série 110 no segundo modo (condição de amortecimento) durante um periodo de tempo Tamort que pode ser constante. Em outras modalidades, o tempo ligado TAMOrt do sinal de controle de amortecimento 122 é seletivamente estabelecido de acordo com um ou mais parâmetros de funcionamento monitorados do conversor à base de DFIG 100 (por exemplo, mantido até que a corrente no estator 316 se reduza abaixo de um limite predeterminado em algumas modalidades).

As Figs. 12-14 ilustram o desempenho convencional e amortecido série durante faltas na rede que envolvem duas das fases da rede sendo curto-circuitadas para a terra. A

Fig. 12 mostra um gráfico 400 que ilustra as formas de onda da tensão do barramento DC, velocidade do motor, corrente no rotor e corrente de frenagem dinâmica 402, 404, 406 e 408, respectivamente, em um controlador de DFIG convencional durante tal condição de falta. Como visto neste gráfico 400, a corrente no rotor 406 sofre novamente picos significativamente elevados após a ocorrência da queda de tensão na rede e em seguida após a remoção da queda. A Fig. 13 ilustra um gráfico 410 que ilustra as formas de onda da tensão do barramento DC, velocidade do motor, corrente no rotor e corrente de frenagem dinâmica 412, 414, 416 e 418 no conversor à base de DFIG exemplificativo 100 que possui o equipamento de amortecimento série 110 e controlador de amortecimento 120 como descritos acima. Como visto na curva 416 da Fig. 13, as excursões da corrente no rotor 416 são significativamente atenuadas pela aplicação com êxito do equipamento de amortecimento 110 para seletivamente inserir a(s) resistência (s) de amortecimento Ramort no (s) percurso(s) de condução AC ou DC acoplado (s) ao conversor do lado do rotor 140 como descrito acima. A Fig. 14 mostra um gráfico 420 que ilustra as formas de onda da tensão e corrente no estator 422, 421 junto com o sinal de controle de amortecimento 122, o qual pode ter um tempo . TAmort ligado fixo ou adaptado como descrito acima.

Com referência agora à Fig. 15, é ilustrado um método 500 para operação do conversor à base de DFIG (por exemplo, conversor 100 acima) de acordo com aspectos adicionais da presente revelação. Embora o método exemplificativo 500 seja ilustrado e descrito abaixo como uma série de ações ou eventos, os métodos da presente revelação não estão limitados pela ordenação ilustrada de tais ações ou eventos. Por exemplo, algumas ações podem ocorrer em diferentes ordens e/ou concorrentemente com outras ações ou eventos além daqueles ilustrados e/ou descritos aqui, e nem todas as etapas ilustradas podem ser necessárias para implementar a metodologia de acordo com a revelação.

Em 502 na Fig. 15, a rede é monitorada para ocorrências de queda de tensão ou outras condições de falta, e é feita uma determinação em 504 para saber se foi detectada uma queda de tensão na rede. Se não (NÃO em 504), o monitoramento da rede continua em 502. Logo que uma queda de tensão na rede (ou outro tipo de falta na rede) for detectada (SIM em 504), um circuito de amortecimento série é ativado em 506 em resposta à ocorrência da falta detectada. Por exemplo, após recepção de um sinal 152 do detector de faltas 150 indicando que foi detectada uma falta na rede, o controlador de amortecimento 120 descrito acima fornece um sinal de controle de amortecimento 122 ao equipamento de amortecimento série 110 para ativação do (s) dispositivo (s) de comutação Samort para permitir fluxo de corrente através da(s) sua(s) resistência (s) de amortecimento Ramort· Em algumas modalidades, o circuito de amortecimento série 112 é mantido na condição ativa durante um período de tempo fixo, após o qual o circuito de amortecimento 112 pode ser desativado. Na modalidade ilustrada, o circuito de amortecimento 112 permanece ativado e a corrente no estator ou outras condições de funcionamento do controlador de DFIG são monitoradas em 508. É feita uma determinação em 510 para saber se a corrente no estator monitorada diminuiu abaixo de um limite predeterminado. Se não (NÃO em 510), o processo 500 continua em 508 para monitorar a corrente no estator. Logo que a corrente no estator monitorada tenha diminuído abaixo do limite (SIM em 510), o equipamento de amortecimento série 110 é desativado em 512. Deste modo, a ativação seletiva do equipamento de amortecimento 110 pode vantajosamente suprimir ou amortecer os picos de corrente no conversor do lado do rotor 140 do conversor à base de DFIG 100.

Em 514 na Fig. 15, a rede é monitorada para remoção da falta previamente detectada. É feita uma determinação em 516 para saber se a queda de tensão na rede foi removida e, se não (NÃO em 516), o monitoramento continua em 514.

Depois da falta na rede ter sido removida (SIM em 516) , o equipamento de amortecimento série 110 é novamente ativado em 518 e a corrente no estator é monitorada em 520. É feita uma determinação em 522 para saber se a corrente no estator diminuiu abaixo de um limite predeterminado (o qual pode ser o mesmo limite usado em 510 ou o qual pode ser um valor limite diferente). Se a corrente no estator permanecer acima do limite (NÃO em 522), a corrente no estator continua a ser monitorada em 520. Logo que a corrente no estator caia abaixo do limite (SIM em 522), o equipamento de amortecimento série é desativado em 524, e o processo 500 retorna para 502 onde a rede é novamente monitorada para a ocorrência de uma ou mais faltas na rede.

De acordo com aspectos adicionais da presente revelação, é fornecido um meio tangível legível por computador, não-transitório, tal como uma memória de computador, uma memória dentro de um sistema de controle do conversor de energia (por exemplo, controlador de amortecimento 120 e os diversos componentes do conversor à base de DFIG 100 descritos acima), um CD-ROM, disco flexível, unidade flash, banco de dados, servidor, computador, etc.) que inclua instruções executáveis por computador para realizar os métodos descritos acima.

Topologias e técnicas de circuitos são portanto apresentadas aqui para facilitar a supressão de fluxo de corrente através do conversor do lado do rotor 140 após ou em resposta à ocorrência e/ou remoção de faltas na rede, quer detectadas ou previstas. Como mencionado acima, embora o equipamento 110, 120 e processos que utilizam estes conceitos de amortecimento série tenham sido ilustrados e descritos no contexto de uma queda de tensão na rede, estes conceitos podem ser vantajosamente utilizados em associação com qualquer outro tipo de falta. Em funcionamento, estas técnicas vantajosamente inserem resistência de amortecimento adicional em um ou mais percursos ao longo dos quais a tensão transitória no rotor carrega a capacitância C do barramento do elo DC 142, quer posicionada entre os enrolamentos do rotor 42a e as conexões AC R, S, T do conversor do lado do rotor 140 e/ou entre as conexões DC do conversor do lado do rotor 140 e a capacitância C do elo DC. A inclusão seletiva de resistência de amortecimento pode reduzir os níveis dos picos de corrente previamente associados a faltas na rede, particularmente para arquiteturas de DFIG 40 que possuem razão elevada de espiras entre o rotor 42 e o estator 44. A supressão dos picos de tensão e corrente nos terminais do rotor, por sua vez, reduz a probabilidade de disparo falso dos circuitos de proteção contra sobrecorrentes ou sobretensões no conversor à base de DFIG 100, facilitando deste modo funcionamento continuado do conversor do lado do rotor 140 de modo a auxiliar na sustentação de uma rede em falta. Além disso, a inclusão de resistências de amortecimento pode reduzir os requisitos sobre (ou a necessidade de) quaisquer circuitos de frenagem dinâmica incluídos QDBf Rdb/ Ddbi· etc. e controles associados 170.

Os exemplos acima são meramente ilustrativos de diversas modalidades possíveis de vários aspectos da presente invenção, onde alterações e/ou modificações equivalentes ocorrerão àqueles versados na técnica após leitura e compreensão desta especificação e dos desenhos anexos. Nomeadamente no que se refere às diversas funções realizadas pelos componentes descritos acima (montagens, dispositivos, sistemas, circuitos, e similares), os termos (incluindo uma referência a "meios") usados para descrever tais componentes destinam-se a corresponder, a não ser que de outro modo indicado, a qualquer componente, tal como hardware, software executado por processador, ou suas combinações, que execute a função especificada do componente descrito (isto é, que seja funcionalmente equivalente), mesmo que não estruturalmente equivalente à estrutura revelada que realiza a função nas implementações ilustradas da invenção. Além disso, embora um recurso especifico da invenção possa ter sido descrito em relação a apenas uma de diversas implementações, tal recurso pode ser combinado com um ou mais outros recursos de outras implementações conforme possa ser desejado ou vantajoso para qualquer aplicação determinada ou especifica. Também, na medida em que os termos "incluindo", "inclui", "possuindo", "tem", "com", ou suas variantes são usados na descrição detalhada e/ou nas reivindicações, tais termos destinam-se a ser inclusivos de um modo similar ao termo "compreendendo".

Claims

1. Sistema de conversão de energia para um gerador de indução de dupla alimentação (DFIG), caracterizado por compreender: um conversor do lado do rotor que compreende diversas conexões AC acopláveis aos terminais do rotor do DFIG e diversas conexões DC acopladas a um circuito DC; um conversor do lado da rede que compreende diversas conexões DC acopladas ao circuito DC e diversas conexões AC acopláveis aos terminais do estator do DFIG; um equipamento de amortecimento série acoplado em série entre os terminais do rotor do DFIG e o conversor do lado da rede, o equipamento de amortecimento série compreendendo ao menos um circuito de amortecimento série que inclui uma resistência do circuito de amortecimento série acoplado em série entre um dos terminais do rotor do DFIG e o conversor do lado da rede, e um circuito de comutação de amortecimento série acoplado em paralelo com a resistência do circuito de amortecimento série, o circuito de comutação de amortecimento série funcionando em um primeiro modo para contornar a resistência do circuito de amortecimento série para impedir fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série e em um segundo modo para permitir fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série; e um controlador de amortecimento que funciona para controlar o modo do circuito de comutação de amortecimento série com base ao menos parcialmente em uma ocorrência de falta na rede ou uma remoção de falta na rede.

2. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do equipamento de amortecimento série compreender ao menos dois circuitos de amortecimento série acoplados individualmente entre um terminal correspondente dos terminais do rotor do DFIG e uma conexão correspondente das conexões AC do conversor do lado do rotor.

3. Sistema de conversão de energia de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do equipamento de amortecimento série compreender diversos circuitos de amortecimento série acoplados individualmente entre um terminal correspondente dos terminais do rotor do DFIG e uma conexão correspondente das conexões AC do conversor do lado do rotor, com um circuito de amortecimento série conectado em série a cada um dos terminais do rotor do DFIG.

4. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato dos circuitos de comutação de amortecimento série serem bidirecionais.

5. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do controlador de amortecimento funcionar para fornecer um sinal de controle de amortecimento ao equipamento de amortecimento série para estabelecer o modo dos circuitos de comutação de amortecimento, e pelo fato do controlador de amortecimento fornecer o sinal de controle de amortecimento para ajustar os circuitos de comutação de amortecimento para o segundo modo durante um tempo fixo em resposta a uma ocorrência de falta na rede detectada ou em resposta a uma remoção de falta na rede detectada.

6. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do controlador de amortecimento funcionar para fornecer um sinal de controle de amortecimento ao equipamento de amortecimento série para estabelecer o modo dos circuitos de comutação de amortecimento, e pelo fato do controlador de amortecimento fornecer o sinal de controle de amortecimento para ajustar os circuitos de comutação de amortecimento para o segundo modo durante um periodo de tempo ajustável em resposta a uma ocorrência de falta na rede detectada ou em resposta a uma remoção de falta na rede detectada e em seguida fornecer sinal de controle de amortecimento para ajustar os circuitos de comutação de amortecimento para o primeiro modo com base em um valor da corrente no estator ou rotor monitorada.

7. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do equipamento de amortecimento série compreender ao menos um circuito de amortecimento série acoplado entre as conexões DC - do conversor do lado do rotor e as conexões DC do conversor do lado da rede.

8. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato do equipamento de amortecimento série compreender diversos circuitos de amortecimento série acoplados entre as conexões DC do conversor do lado do rotor e as conexões DC do conversor do lado da rede.

9. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de ao menos um circuito de comutaçao de amortecimento série ser bidirecional.

10. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de ao menos um circuito de comutação de amortecimento série ser bidirecional.

11. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato do controlador de amortecimento funcionar para fornecer um sinal de controle de amortecimento ao equipamento de amortecimento série para estabelecer o modo de ao menos um circuito de comutação de amortecimento, e pelo fato do controlador de amortecimento fornecer o sinal de controle de amortecimento para ajustar o ao menos um circuito de comutação de amortecimento para o segundo modo durante um tempo fixo em resposta a uma ocorrência de falta na rede detectada ou em resposta a uma remoção de falta na rede detectada.

12. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do controlador de amortecimento funcionar para fornecer um sinal de controle de amortecimento ao equipamento de amortecimento série para estabelecer o modo do ao menos um circuito de comutação de amortecimento, e pelo fato do controlador de amortecimento fornecer o sinal de controle de amortecimento para ajustar o ao menos um circuito de comutação de amortecimento para o segundo modo durante um periodo de tempo ajustável em resposta a uma ocorrência de falta na rede detectada ou em resposta a uma remoção de falta na rede detectada e em seguida fornecer sinal de controle de amortecimento para ajustar o ao menos um circuito de comutação de amortecimento para o primeiro modo com base em um valor da corrente no estator ou rotor monitorada.

13. Sistema de conversão de energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado: pelo fato do conversor do lado do rotor compreender um circuito retificador do lado do rotor e ura· circuito de comutação do lado do rotor, onde o conversor do lado do rotor funciona quando uma velocidade do rotor do DFIG estiver acima de um valor nominal para fornecer potência proveniente dos terminais do rotor ao circuito DC utilizando o circuito retificador do lado do rotor, e onde o conversor do lado do rotor funciona quando a velocidade do rotor estiver abaixo do valor nominal para fornecer potência proveniente do circuito DC aos terminais do rotor utilizando o circuito retificador do lado do rotor; e pelo fato do conversor do lado da rede compreender um circuito retificador do lado da rede e um circuito de comutação do lado da rede, onde o conversor do lado da rede funciona quando a velocidade do rotor estiver acima do valor nominal para fornecer potência proveniente do circuito DC aos terminais do estator utilizando o circuito de comutação do lado da rede, e onde o conversor do lado da rede funciona quando a velocidade do rotor estiver abaixo do valor nominal para fornecer potência proveniente dos terminais do estator ao circuito DC utilizando o circuito retificador do lado da rede.

14. Método de funcionamento de um conversor para um gerador de indução de dupla alimentação (DFIG), o método caracterizado por compreender: ativação seletiva de ao menos um circuito de amortecimento série para conduzir corrente através de uma resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos diversos terminais de rotor de um rotor do DFIG e um conversor do lado da rede do conversor em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede; e contorno seletivo da resistência do circuito de amortecimento série para impedir fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série algum tempo depois da ativação do ao menos um circuito de amortecimento série.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda o monitoramento de ao menos uma condição de funcionamento do DFIG e estabelecimento do período de tempo com base ao menos parcialmente na ao menos uma condição de funcionamento do DFIG.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da ativação seletiva de ao menos um circuito de amortecimento série compreender condução de corrente AC através da resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos diversos terminais de rotor do rotor e um conversor do lado do rotor do conversor em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato da ativação seletiva de ao menos um circuito de amortecimento série compreender condução de corrente DC através da resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos terminais de conversor do lado do rotor do conversor e o conversor do lado da rede em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede.

18. Meio legível por computador, caracterizado por compreender instruções executáveis por computador para funcionamento de um conversor para um gerador de indução de dupla alimentação (DFIG), o meio legível por computador compreendendo instruções executáveis por computador para: ativar seletivamente ao menos um circuito de amortecimento série para conduzir corrente através de uma resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos diversos terminais de rotor de um rotor do DFIG e um conversor do lado da rede do conversor em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede; e contornar seletivamente a resistência do:circuito de amortecimento série para impedir fluxo de corrente na resistência do circuito de amortecimento série algum tempo depois da ativação do ao menos um circuito de amortecimento série.

19. Meio legível por computador, de acordo com a reivindicação 18, caracteriz ado por compreender ainda instruções executáveis por computador para monitoramento de ao menos uma condição de funcionamento do DFIG e estabelecimento do período de tempo com base ao menos parcialmente na ao menos uma condição de funcionamento do DFIG.

20. Meio legível por computador, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender ainda instruções executáveis por computador para condução de corrente AC através da resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos diversos terminais de rotor do rotor e um conversor do lado do rotor do conversor em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede.

21. Meio legível por computador, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender ainda instruções executáveis por computador para condução de corrente DC através da resistência do circuito de amortecimento série acoplada em série entre um dos terminais de conversor do lado do rotor do conversor e o conversor do lado da rede em resposta a uma ocorrência de falta na rede ou a uma remoção de falta na rede.