BR102013021844A2 - método e sistema para controlar um gerador de indução duplamente alimentado e método para controlar componentes elétricos de turbina eólica - Google Patents

Abstract

método e sistema para controlar um gerador de indução duplamente alimentado e método para controlar componentes elétricos de turbina eólica. em um aspecto, é fornecido um método para controlar um gerador de indução duplamente alimentado (dfig) durante um evento de grade de alta tensão. o método inclui definir, através de um controlador, uma saída de uma porção de laço fechado de um regulador de corrente de rotor como um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o dfig; e detectar, através do controlador, uma condição de tensão de cc alta em um enlace de cc ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero, em que o enlace de cc conecta um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do dfig.

Description

“MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLAR UM GERADOR DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO E MÉTODO PARA CONTROLAR COMPONENTES ELÉTRICOS DE TURBINA EÓLICA” Campo da Invenção A presente matéria refere-se, de modo geral, a máquinas elétricas e, mais particularmente, a um sistema e um método para controlar um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) em resposta a eventos de grade de alta tensão.

Antecedentes da Invenção Geralmente, um gerador de turbina eólica inclui uma turbina que tem um rotor que inclui um conjunto de cubos giráveis que têm múltiplas lâminas. As lâminas transformam energia eólica mecânica em um torque rotativo mecânico que aciona um ou mais geradores através do rotor. Os geradores são geralmente, mas nem sempre, acoplados de modo rotativo ao rotor através de uma caixa de engrenagem. A caixa de engrenagem eleva a velocidade rotativa inerentemente baixa do rotor para que o gerador converta de modo eficaz a energia mecânica rotativa em energia elétrica, a qual é . alimentada em uma grade de serviços públicos através de pelo menos uma conexão elétrica. Existem, ainda, geradores de turbina eólica de acionamento direto sem engrenagem. O rotor, o gerador, a caixa de engrenagem e outros componentes são tipicamente montados dentro de um alojamento, ou nacela, que é posicionado no topo de uma base que pode ser uma torre tubular ou treliça. Em alguns casos, uma ou mais turbinas eólicas que estão situadas relativamente muito próximo geograficamente podem formar um parque eólico ou uma fazenda eólica.

Algumas configurações de gerador de turbina eólica incluem geradores de indução duplamente alimentados (DFIGs). Tais configurações podem incluir, ainda, conversores de potência que são usados para transmitir potência de excitação de gerador para um rotor de gerador enrolado de uma das conexões para a conexão de grade de serviços públicos elétrica. Ademais, tais conversores, em conjunto com o DFIG, transmitem, ainda, potência elétrica entre a grade de serviços públicos e o gerador bem como transmitem potência de excitação de gerador a um rotor de gerador enrolado de uma das conexões para a conexão de grade de serviços públicos elétrica. Os DFIGs são usados em turbinas eólicas para permitir uma operação de velocidade variável com classificação de potência eletrônica/potência mínima. Essas máquinas operam em velocidades abaixo de sincronia (subsíncronas) em baixa potência, e em velocidades acima de sincronia (supersíncronas) em alta potência. Essas turbinas eólicas são conectadas a grades de potência, frequentemente operando em paralelo com muitas outras turbinas no mesmo sistema coletor elétrico. As grades de potência podem ter muitos tipos de transtornos, alguns dos quais resultam em condições de alta tensão na grade e nos sistemas elétricos de turbina eólica. Esses transtornos podem incluir: (1) eventos remotos que podem fazer com que a tensão em toda a grade de alta tensão aumente bem acima do normal com redução gradual de volta ao normal; (2) falhas de grade locais que podem fazer com que a tensão nas turbinas eólicas seja deprimida, seguidas de remoção repentina do elemento de circuito com defeito. A remoção repentina pode causar uma ultrapassagem em tensão em um parque eólico até que as turbinas eólicas reajam à nova condição da grade e recuperam o controle para levar a turbina de volta à operação normal na porção da grade que permanece após o ajuste da falha; ou (3) falhas de grade locais que, mediante ajuste, deixam a usina eólica sem conexão restante à grade, mas ainda com as turbinas eólicas conectadas aos cabos e linhas da usina eólica e possivelmente uma porção da grade de transmissão. Isso pode ser considerado uma condição "isolada" para o parque eólico que é caracterizada por desvios potencialmente significativos em tensão e frequência.

Essa condição não deve ser confundida com outros usos do termo "isolada", em que a intenção é garantir a segurança dos funcionários de manutenção.

Cada um dos eventos descritos acima representa um potencial para danos para o sistema elétrico de turbina eólica devido a tensões altas dentro daquele sistema que excedem a capacidade do equipamento. É desejável que a turbina eólica atravesse os eventos de grade, tanto de tensão baixa quanto de tensão alta, quando a grade permanece parcialmente intacta após o ajuste da falha de grade. Quando a grade tem o circuito aberto após o ajuste da falha, então é desejável que as turbinas eólicas continuem a operar sem danos e eventualmente desliguem com base na inabilidade para transferir potência. Na última situação, não há normalmente qualquer exigência para desligamento quando a turbina é parte de um parque eólico conectado a uma grade de transmissão. Para aplicações de distribuição, regulamentos e códigos locais podem exigir o desligamento dentro de um tempo especificado, tipicamente diversos segundos.

Consequentemente, um sistema e/ou método aperfeiçoado que responde a um evento de grade de alta tensão em um sistema elétrico conectado a um ou mais DFIGs seria bem vindo na tecnologia.

Breve Descrição da Invenção Em um aspecto, é fornecido um método para controlar um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão. O método inclui definir, através de um controlador, uma saída de uma porção de laço fechado de um regulador de corrente de rotor como um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG; e detectar, através do controlador, uma condição de tensão de cc alta em um enlace de cc ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero, em que o enlace de cc conecta um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG.

Em outro aspecto, é fornecido um sistema para controlar um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão. O sistema inclui um controlador, em que o controlador é configurado para detectar uma condição de alta tensão de grade; um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema; e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG, em que o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor são conectados através de um enlace de corrente direta (cc), em que o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor são acoplados de modo comunicativo com o controlador, o controlador que compreende adicionalmente um regulador de corrente de rotor, em que em resposta à condição detectada de alta tensão de grade, uma saída de uma porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor é definida como um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG, em resposta à condição detectada de alta tensão de grade, sendo que o controlador é adicionalmente controlado para: detectar uma condição de tensão de cc alta no enlace de cc, ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero.

Em outro aspecto, ainda, é fornecido um sistema para controlar um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão. O sistema inclui uma ou mais geradores de indução duplamente alimentados (DFIGs) conectados a um sistema de potência elétrica de corrente alternada (ca), em que o sistema de potência elétrica de ca é configurado para transmitir pelo menos uma fase de potência elétrica para um ou mais DFIGs ou para receber pelo menos uma fase de potência elétrica dos um ou mais DFIGs; e um sistema de controle, em que o sistema de controle é acoplado eletricamente a pelo menos uma porção do sistema de potência elétrica de ca e pelo menos uma porção do sistema de controle é acoplada em comunicação de dados eletrônicos com pelo menos uma porção dos um ou mais DFIGs, e em que o sistema de controle compreende um controlador e o controlador é configurado para: detectar uma falha de grade no sistema de potência elétrica de ca, em que o controlador configurado para detectar a falha de grade no sistema elétrico de ca compreende o controlador configurado para detectar se a falha de grade compreende um evento de grade de alta tensão; em resposta ao evento de grade de alta tensão detectado, o controlador é configurado adicionalmente para: definir uma saída de uma porção de laço fechado de um regulador de corrente de rotor como um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG; detectar uma condição de tensão de cc alta em um enlace de cc ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero, em que o enlace de cc conecta um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG; e diminuir uma magnitude da tensão interna no DFIG.

Em outro aspecto, ainda, é descrito um método para controlar componentes elétricos de uma turbina eólica durante o desligamento de um sistema devido a determinadas condições anormais que ocorreram que são associadas a um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG). O método inclui emitir, através de um controlador, um comando para abrir um disjuntor de turbina eólica. Esse comando é emitido como um comando para abrir um disjuntor de turbina eólica assim que as condições anormais que exigem um desligamento ocorrem. O método inclui adicionalmente continuar a chavear comutadores eletrônicos que compreendem um conversor de linha e um conversor de rotor durante e após a emissão do comando para abrir o disjuntor de turbina eólica; e interromper o chaveamento dos comutadores eletrônicos que compreendem o conversor de linha e o conversor de rotor quando é determinado que o disjuntor de turbina eólica foi aberto.

Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção serão compreendidos melhor em referência à seguinte descrição e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que estão incorporados neste relatório descritivo e constituem uma parte do mesmo, ilustram realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos Uma revelação completa e possível de realizações da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um indivíduo de habilidade comum na técnica, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às Figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma vista esquemática de um gerador de turbina eólica exemplificativo; A Figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de controle e elétrico exemplificativo que pode ser usado com o gerador de turbina eólica mostrado na Figura 1; A Figura 3A ilustra a condição de operação normal de uma turbina eólica em um parque eólico; A Figura 3B ilustra as condições quando um disjuntor remoto é aberto deixando o parque eólico em uma condição isolada e o fluxo de potência para a grade é repentinamente interrompido para um caso em que a velocidade e o torque do rotor permanecem iguais à condição pré-isolamento; A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos de uma realização de componentes adequados que podem ser incluídos em uma realização de um controlador, ou qualquer outro dispositivo de computação que recebe sinais que indicam um evento de grade de alta tensão em conformidade com aspectos da presente matéria; A Figura 5A é um diagrama de controle dos elementos principais do controle de rotor que mostra as funções que criam comandos para uma corrente de rotor; A Figura 5B é um diagrama de controle para determinar a frequência e a magnitude do fasor de tensão de sequência positiva da tensão da grade; A Figura 5C é um diagrama de controle que mostra as funções que implantam comandos para uma corrente de rotor; A Figura 6A é um fluxograma que ilustra uma realização de um método de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) durante um evento de grade de alta tensão; A Figura 6B é um fluxograma que ilustra outra realização de um método de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) durante um evento de grade de alta tensão; e A Figura 7 é um fluxograma que ilustra uma realização de um método para controlar componentes elétricos de uma turbina eólica durante a abertura de um sistema disjuntor associado a um DFIG mediante a detecção de uma condição que requer desligamento.

Descrição Detalhada da Invenção Antes de os métodos e sistemas presentes serem revelados e descritos, deve-se entender que os métodos e sistemas não são limitados a métodos sintéticos específicos, a componentes específicos ou a composições particulares. Deve-se entender, ainda, que a terminologia usada no presente documento é para descrever realizações particulares apenas e não é destinada a ser limitadora.

Conforme usado no relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem referentes plurais salvo quando o contexto claramente dita de outra maneira. As faixas podem ser expressas no presente documento como de "cerca de" um valor particular, e/ou até "cerca de" outro valor particular. Quando tal faixa é expressa, outra realização inclui do um valor particular e/ou até o outro valor particular. De modo similar, quando valores são expressos como aproximações, através do uso do antecedente "cerca de", será entendido que o valor particular forma outra realização. Será entendido adicionalmente que os pontos finais de cada uma das faixas são significativos tanto em relação ao outro ponto final, quando independentemente do outro ponto final. "Opcional" ou "opcionalmente" significa que a circunstância ou o evento subsequentemente descrito pode ocorrer ou não, e que a descrição inclui casos em que o dito evento ou circunstância ocorre e casos em que não ocorre.

Ao longo da descrição e reivindicações deste relatório descritivo, a palavra "compreendem" e variações da palavra, tais como "que compreende" e "compreende", significa "que inclui, mas sem se limitar", e não é destinada a excluir, por exemplo, outros aditivos, componentes, integrantes ou etapas. "Exemplificativo(a)" significa "um exemplo de" e não se destina a representar uma indicação de uma realização preferencial ou ideal. "Tal como" não é usado em um sentido restritivo, mas para fins explicativos. São revelados componentes que podem ser usados para realizar os métodos e sistemas revelados. Esses e outros componentes são revelados no presente documento, e entende-se que quando combinações, subconjuntos, interações, grupos, etc. desses componentes são revelados, embora uma referência específica de cada uma das várias combinações individuais e coletivas e permutação dessas pode não ser explicitamente revelada, cada uma é especificamente contemplada e descrito no presente documento, para todos os métodos e sistemas. Isso se aplica a todos os aspectos deste pedido, incluindo, mas sem se limitar, as etapas nos métodos revelados. Assim, se há uma variedade de etapas adicionais que podem ser realizadas, entende-se que cada uma dessas etapas adicionais pode ser realizada com qualquer realização específica ou combinação de realizações dos métodos revelados.

Os métodos e sistemas presentes podem ser entendidos mais prontamente referindo-se à seguinte descrição detalhada descrição de realizações preferenciais e aos Exemplos incluídos na mesma e às Figuras e à descrição anterior e seguinte das mesmas.

Revelados de modo geral no presente documento são sistemas e métodos de resposta a um evento de grade de alta tensão em um sistema elétrico conectado com um ou mais DFIGs. A Figura 1 é uma vista esquemática de um gerador de turbina eólica exemplificativo 100. A turbina eólica 100 inclui uma nacela 102 que aloja um gerador (não mostrado na Figura 1). A nacela 102 é montada em uma torre 104 (sendo que uma porção da torre 104 é mostrada na Figura 1). A torre 104 pode ter qualquer altura que facilita a operação da turbina eólica 100 conforme descrito no presente documento. A turbina eólica 100 inclui, ainda, um rotor 106 que inclui três lâminas de rotor 108 fixadas a um cubo giratório 110. Alternativamente, a turbina eólica 100 inclui qualquer número de lâminas 108 que facilitam a operação da turbina eólica 100 conforme descrito no presente documento. Na realização exemplificativa, a turbina eólica 100 inclui uma caixa de engrenagem (não mostrada na Figura 1) acoplada de modo rotativo ao rotor 106 e a um gerador (não mostrado na Figura 1). A Figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de controle e elétrico exemplificativo 200 que pode ser usado com o gerador de turbina eólica 100 (mostrado na Figura 1). O rotor 106 inclui uma pluralidade de lâminas de rotor 108 acopladas ao cubo giratório 110. O rotor 106 inclui, ainda, um eixo de velocidade baixa 112 acoplado de modo rotativo ao cubo 110. O eixo de velocidade baixa é acoplado a uma caixa de engrenagem de elevação 114. A caixa de engrenagem 114 é configurada para elevar a velocidade rotativa do eixo de velocidade baixa 112 e transferir aquela velocidade para um eixo de velocidade alta 116. Na realização exemplificativa, a caixa de engrenagem 114 pode ter uma razão de elevação de aproximadamente 70:1. Por exemplo, o eixo de velocidade baixa 112 que gira a aproximadamente 20 revoluções por minuto (20) acoplado à caixa de engrenagem 114 com uma razão de elevação de aproximadamente 70:1 gera uma velocidade de eixo de velocidade alta 116 de aproximadamente 1.400 rpm. Alternativamente, a caixa de engrenagem 114 tem qualquer razão de elevação que facilita a operação da turbina eólica 100 conforme descrito no presente documento. Além disso, alternativamente, a turbina eólica 100 inclui um gerador de acionamento direto em que um rotor de gerador (não mostrado na Figura 1) é acoplado de modo giratório ao rotor 106 sem qualquer caixa de engrenagem de intervenção. O eixo de velocidade alta 116 é acoplado de modo giratório ao gerador 118. Na realização exemplificativa, o gerador 118 é um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) trifásico, de 60 Hz, síncrono e de rotor enrolado que inclui um estator de gerador 120 acoplado de modo magnético a um rotor de gerador 122. Alternativamente, o gerador 118 é qualquer gerador de qualquer número de fases que facilita a operação da turbina eólica 100 conforme descrito no presente documento. O sistema de controle e elétrico 200 inclui um controlador 202. O controlador 202 inclui pelo menos um processador e uma memória, pelo menos um canal de entrada de processador, pelo menos um canal de saída de processador, e pode incluir pelo menos um computador (nenhum mostrado na Figura 2). Conforme usado no presente documento, o termo computador não é limitado a apenas aqueles circuitos integrados chamados na técnica de um computador, mas se refere amplamente a um processador, um microcontrolador, um microcomputador, um controlador de lógica programável (PLC), um circuito integrado de aplicação específica e outros circuitos programáveis (nenhum mostrado na Figura 2), e esses termos são usados de modo intercambiável no presente documento. Na realização exemplificativa, a memória pode incluir, mas sem se limitar, uma mídia legível por computador, tal como uma memória de acesso aleatório (RAM) (nenhuma mostrada na Figura 2). Alternativamente, um disquete, uma memória somente leitura de disco compacto (CC-ROM), um disco óptico magnético (MOD) e/ou um disco versátil digital (DVD) (nenhum mostrado na Figura 2) também podem ser usados. Além disso, na realização exemplificativa, canais de entrada adicionais (não mostrados na Figura 2) podem ser, mas sem se limitar, periféricos de computador associados a uma interface de operador tais como um mouse e um teclado (nenhum mostrado na Figura 2). Alternativamente, outros periféricos de computador também pode ser usados, os quais podem incluir, por exemplo, mas sem se limitar, um digitalizador (não mostrado na Figura 2). Ademais, na realização exemplificativa, canais de saída adicionais podem incluir, mas sem se limitar, um monitor de interface de operados (não mostrado na Figura 2).

Os processadores para o controlador 202 processam informações transmitidos de uma pluralidade de dispositivos elétricos e eletrônicos que podem incluir, mas sem se limitar, transdutores de potência e velocidade, transformadores de corrente e/ou transdutores de corrente, indicadores de posição de disjuntor, transformadores de potencial e/ou transdutores de tensão, e similares. Uma RAM e um dispositivo de armazenamento armazenam e transferem informações e instruções a serem executadas pelo processador. Uma RAM e dispositivos de armazenamento podem ser usados, ainda, para armazenar e fornecer informações e instruções estáticas (isto é, não variáveis), variáveis temporárias, ou outras informações intermediárias aos processadores durante a execução de instruções pelos processadores. As instruções que são executadas incluem, mas sem se limitar, algoritmos comparadores e/ou conversão residente. A execução de sequências de instruções não é limitada a qualquer combinação específica de instruções de software e conjunto de circuitos de hardware. O sistema de controle e elétrico 200 inclui, ainda, o tacômetro de rotor de gerador 204 que é acoplado em comunicação de dados eletrônicos com o gerador 118 e o controlador 202. O estator de gerador 120 é acoplado eletricamente a um comutador de sincronização de estator 206 através de um barramento de estator 208. Na realização exemplificativa, para facilitar a configuração do DFIG, o rotor de gerador 122 é acoplado eletricamente a um conjunto de conversão de potência bidirecional 210 através de um barramento de rotor 212. Alternativamente, o sistema 200 é configurado como um sistema de conversão de potência completo (não mostrado) conhecido na técnica, em que um conjunto de conversão de potência completo (não mostrado) que é semelhante em projeto e operação ao conjunto 210 é acoplado eletricamente ao estator 120 e tal conjunto de conversão de potência completo facilita a canalização da potência elétrica entre o estator 120 e uma grade de distribuição e transmissão de potência elétrica (não mostrada). O barramento de estator 208 transmite potência trifásica do estator 120 e o barramento de rotor 212 transmite potência trifásica do rotor 122 para o conjunto 210. O comutador de sincronização de estator 206 é acoplado eletricamente a um disjuntor de transformador principal 214 através de um barramento de sistema 216. O conjunto 210 inclui um filtro de rotor 218 que é acoplado eletricamente a um rotor 122 através de um barramento de rotor 212. O filtro de rotor 218 é acoplado eletricamente a um conversor de potência bidirecional de lado de rotor 220 através de um barramento de filtro de rotor 219. O conversor 220 é acoplado eletricamente a um conversor de potência bidirecional de lado de linha 222. Os conversores 220 e 222 são substancialmente idênticos. O conversor de potência 222 é acoplado eletricamente a um filtro de linha 224 e um contator de linha 226 através de um barramento de conversor de potência de lado de linha 223 e um barramento de linha 225. Na realização exemplificativa, os conversores 220 e 222 são configurados em uma configuração de modulação por largura de pulso (PWM) trifásica que inclui dispositivos de comutação de transistor bipolar de porta isolada (IGBT) (não mostrados na Figura 2) que "incendeiam" conforme é conhecido na técnica. Alternativamente, os conversores 220 e 222 têm qualquer configuração que usa quaisquer dispositivos de comutação que facilita a operação do sistema 200 conforme descrito no presente documento. O conjunto 210 é acoplado em comunicação de dados eletrônicos com o controlador 202 para controlar a operação dos conversores 220 e 222. O contator de linha 226 é acoplado eletricamente a um disjuntor de conversão 228 através de um barramento de disjuntor de conversão 230. O disjuntor 228 é eletricamente acoplado, ainda, a um disjuntor de sistema 214 através do barramento de sistema 216 e do barramento de conexão 232. O disjuntor de sistema 214 é acoplado eletricamente a um transformador principal de potência elétrica 234 através de um barramento de lado de gerador 236. O transformador principal 234 é acoplado eletricamente a um disjuntor de grade 238 através de um barramento de lado de disjuntor 240. O disjuntor de grade 238 é conectado a uma grade de distribuição e transmissão de potência elétrica através de um barramento de grade 242.

Na realização exemplificativa, os conversores 220 e 222 são acoplados em comunicação elétrica um com o outro através de um enlace único de corrente contínua (CC) 244. Alternativamente, os conversores 220 e 222 são eletricamente acoplados através de enlaces de CC individuais e separados (não mostrados na Figura 2). O enlace de CC 244 inclui um trilho positivo 246, um trilho negativo 248, e pelo menos um capacitor 250 acoplado entre os mesmos. Alternativamente, o capacitor 250 é um ou mais capacitores configurados em série ou de modo paralelo entre os trilhos 246 e 248. O sistema 200 pode incluir adicionalmente um regulador de laço fechado fásico (PLL) 400 que é configurado para receber uma pluralidade de sinais de mensuração de tensão de uma pluralidade de transdutores de tensão 252. Na realização exemplificativa, cada um dos três transdutores de tensão 252 é eletricamente acoplado a cada uma das três fases do barramento 242. Alternativamente, os transdutores de tensão 252 são eletricamente acoplados ao barramento de sistema 216. Além disso, alternativamente, os transdutores de tensão 252 são eletricamente acoplados a qualquer porção do sistema 200 que facilita a operação do sistema 200 conforme descrito no presente documento. O regulador de PLL 400 é acoplado em comunicação de dados eletrônicos com o controlador 202 e os transdutores de tensão 252 através de uma pluralidade de conduites elétricos 254, 256, e 258. Alternativamente, regulador de PLL 400 é configurado para receber qualquer número de sinais de mensuração de tensão de qualquer número de transdutores de tensão 252, incluindo, mas sem se limitar, um sinal de mensuração de tensão de um transdutor de tensão 252. O controlador 202 pode receber, ainda, qualquer número de retroalimentações de corrente de transformadores de corrente ou transdutores de corrente que são eletricamente acoplados a qualquer porção do sistema 200 que facilita a operação do sistema 200 conforme descrito no presente documento tal como, por exemplo, uma retroalimentação de corrente de estator do barramento de estator 208, uma retroalimentação de corrente de grade do barramento de lado de gerador 236, e similares.

Durante a operação, o vento exerce impacto sobre as lâminas 108 e as lâminas 108 transformam energia eólica mecânica em um torque rotativo mecânico que aciona de modo giratório o eixo de velocidade baixa 112 através do cubo 110. O eixo de velocidade baixa 112 aciona a caixa de engrenagem 114 que subsequentemente eleva a velocidade rotativa baixa do eixo 112 para acionar o eixo de velocidade alta 116 em uma velocidade rotativa aumentada. O eixo de velocidade alta 116 aciona de modo giratório o rotor 122. Um campo magnético giratório é induzido dentro do rotor 122 e uma tensão é induzida dentro do estator 120 que é magneticamente acoplado ao rotor 122. O gerador 118 converte a energia mecânica rotativa a um sinal de energia elétrica de corrente alternada (CA) trifásica sinusoidal no estator 120. A potência elétrica associada é transmitida ao transformador principal 234 através do barramento 208, do comutador 206, do barramento 216, do disjuntor 214 e do barramento 236. O transformador principal 234 eleva a amplitude de tensão da potência elétrica e a potência elétrica transformada é transmitida adicionalmente a uma grade através do barramento 240, do disjuntor 238 e do barramento 242.

Na configuração de gerador de indução duplamente alimentado, uma segunda trajetória de transmissão de potência elétrica é fornecida. Uma potência de CA sinusoidal trifásica e elétrica é gerada dentro do rotor enrolado 122 e é transmitida ao conjunto 210 através do barramento 212. Dentro do conjunto 210, a potência elétrica é transmitida ao filtro de rotor 218 em que a potência elétrica é modificada para a taxa de mudança dos sinais de PWM associados com o conversor 220. O conversor 220 age como um retificador e retifica a potência de CA trifásica sinusoidal para potência de CC. A potência de CC é transmitida para o interior do enlace de CC 244. O capacitor 250 facilita a mitigação das variações de amplitude de tensão do enlace de CC 244 facilitando-se a mitigaçao de uma ondulação de CC associada à retificação da CA. A potência de CC é subsequentemente transmitida do enlace de CC 244 para o conversor de potência 222 em que o conversor 222 age como um inversor configurado para converter a potência elétrica de CC do enlace de CC 244 para potência elétrica de CA sinusoidal trifásica com tensões, correntes, e frequências predeterminadas. Essa conversão é monitorada e controlada através de controlador 202. A potência de CA convertida é transmitida do conversor 222 para o barramento 216 através dos barramentos 227 e 225, do contator de linha 226, do barramento 230, do disjuntor 228 e do barramento 232. O filtro de linha 224 compensa ou ajusta correntes harmônicas na potência elétrica transmitida do conversor 222. O comutador de sincronização de estator 206 é configurado para fechar de modo que a conexão da potência trifásica do estator 120 com a potência trifásica do conjunto 210 seja facilitada.

Os Disjuntores 228, 214, e 238 são configurados para desconectar barramentos correspondentes, por exemplo, quando o fluxo de corrente é excessivo e pode danificar os componentes do sistema 200. Componentes de proteção adicionais também são fornecidos, incluindo o contator de linha 226, os quais podem ser controlados para formar uma desconexão através da abertura de um comutador (não mostrado na Figura 2) que corresponde a cada uma das linhas do barramento de linha 230. O conjunto 210 compensa ou ajusta a frequência da potência trifásica do rotor 122 a mudanças, por exemplo, na velocidade do vento no cubo 110 e nas lâminas 108. Portanto, dessa maneira, frequências de rotor elétrico e mecânico são desacopladas e a compatibilidade de frequência de rotor e de estator elétricos é facilitada de modo substancial independentemente da velocidade do rotor mecânico.

Sob algumas condições, as características bidirecionais do conjunto 210 e, especificamente, as características bidirecionais dos conversores 220 e 222, facilitam a retroalimentação de pelo menos parte da potência elétrica gerada para o interior do rotor de gerador 122. Mais especificamente, a potência elétrica é transmitida do barramento 216 para o barramento 232 e subsequentemente através do disjuntor 228 e do barramento 230 para o interior do conjunto 210. Dentro do conjunto 210, a potência elétrica é transmitida através do contator de linha 226 e dos barramentos 225 e 227 para o interior do conversor de potência 222. O conversor 222 age como um retificador e retifica a potência de CA trifásica sinusoidal para uma potência de CC. A potência de CC é transmitida para o interior do enlace de CC 244. O capacitor 250 facilita a mitigação das variações de amplitude de tensão do enlace de CC 244 facilitando-se a mitigação de uma ondulação de CC às vezes associada com uma retificação de CA trifásica. A potência de CC é subsequentemente transmitida do enlace de CC 244 para o conversor de potência 220 em que o conversor 220 age como um inversor configurado para converter a potência elétrica de CC transmitida do enlace de CC 244 para uma potência elétrica de CA sinusoidal trifásica com tensões, correntes e frequências predeterminadas. Essa conversão é monitorada e controlada através do controlador 202. A potência de CA convertida é transmitida do conversor 220 para o filtro de rotor 218 através do barramento 219 e é subsequentemente transmitida para o rotor 122 através do barramento 212. Dessa maneira, controle da potência do gerador é facilitado. O conjunto 210 é configurado para receber sinais de controle do controlador 202. Os sinais de controle são baseados em características de operação e condições captadas da turbina eólica 100 e do sistema 200 conforme descrito no presente documento e usadas para controlar a operação do conjunto de conversão de potência 210. Por exemplo, a retroalimentação do tacômetro 204 na forma de velocidade captada do rotor de gerador 122 pode ser usada para controlar a conversão da potência de saída do barramento de rotor 212 para manter uma condição de potência trifásica apropriada e equilibrada. Outra retroalimentação de outros sensores também pode ser usada pelo sistema 200 para controlar o conjunto 210, incluindo, por exemplo, as retroalimentações de corrente e tensões do estator e do barramento de rotor. Usando-se essas informações de retroalimentação e, por exemplo, os sinais de controle de comutação, sinais de controle de comutador de sincronização de estator e sinais de controle (percurso) do disjuntor de sistema podem ser gerados de qualquer maneira conhecida. O conjunto de conversores de potência 210 e o gerador 118 podem ser suscetíveis a flutuações de tensão de grade e outras formas de falhas de grade. O gerador 118 pode armazenar energia magnética que pode ser convertida em correntes altas quando uma tensão terminal de gerador diminui rapidamente. Aquelas correntes podem mitigar as expectativas de vida de componentes do conjunto 210 que podem incluir, mas sem se limitar, dispositivos semicondutores tais como os IGBTs dentro dos conversores 220 e 222. De modo similar, durante um evento de isolamento, o gerador 118 é desconectado da grade. Os componentes que compreendem o sistema elétrico 200 tais como barramentos 208, 216, 232, 230, 236, 240 podem armazenar energia que é liberada durante um evento de isolamento. Isso pode resultar em uma sobretensão no sistema elétrico 200 que conecta a unidade de geração 118 à grade. Uma sobretensão pode ser um aumento de duração de curto termo ou mais longo na tensão medida do sistema elétrico sobre sua classificação nominal. Por exemplo, a sobretensão pode ser 1%, 5% 10%, 50%, 150% ou maior, e quaisquer valores entre esses, da tensão medida sobre a nominal tensão. Outro desafio apresentado para o sistema elétrico 200 durante um evento de isolamento é que o conversor 210 e o gerador 118 podem experimentar uma grade de impedância extremamente alta e provavelmente não terão quase qualquer habilidade de exportar potência real. Se a turbina está operando em um nível de potência significativo, aquela precisa ser consumida, e há uma tendência para que a energia encontre seu caminho para interior do enlace de CC 244 que acopla os dois conversores 220, 222, conforme descrito abaixo. Esse fluxo de potência pode ocorrer para o interior do enlace de CC 244 através dos semicondutores de potência (não mostrados na Figura 2) da linha 222 ou do conversor de rotor 220. Para sistemas semelhantes àquele mostrado na Figura 2, o uso de um circuito do tipo crowbar, conforme conhecido na técnica, no terminal do conversor de rotor 220 pode ser usado para proteger os semicondutores de potência em muitos eventos, mas a aplicação da ação de crowbar durante um evento de isolamento pode aumentar o risco de danos.

Conforme observado acima, a sobretensão no lado de CA do conversor de lado de linha 222 pode fazer com que a energia seja bombeada para o interior dos capacitores 250, aumentando, desse modo, a tensão no enlace de CC 244. A tensão mais alta no enlace de CC 244 pode danificar os semicondutores de potência tais como um ou mais comutadores eletrônicos tais como um tiristor de desligamento de porta (GTO), um tiristor comutado por porta (GCT), um transistor bipolar de porta isolada (IGBT), um MOSFET, combinações dos mesmos, e similares localizados dentro do conversor de lado de linha 222 e/ou do conversor de rotor 220. A condição de operação normal de uma turbina eólica em um parque eólico é ilustrada na Figura 3A. Essa Figura mostra fluxos de potência dentro do conversor 210 e do sistema elétrico do parque eólico 300 durante operação supersíncrona típica de condições de vento forte. A potência do gerador 118 é divida em duas trajetória, um fluxo de potência (PEStator) 302 flui diretamente do estator 120 para o interior da conexão de grade 242, o outro fluxo de potência (PRotor) 304 através do rotor 122 que passa através do conversor de rotor 220 para o enlace de cc 244, para o conversor de linha 222, através de um reator de linha 312 (não requerido) e em seguida para o ponto de conexão de grade 242. A soma (Pgrade) 306 desses dois fluxos de potência 302, 304 são a saída líquida do gerador 118. Observe que a divisão de potência entre o rotor de gerador 122 e o estator 120 é uma função da velocidade do rotor em relação a síncrona. De modo similar, a potência de outras turbinas eólicas 314 no parque eólico flui da grade local para o ponto de conexão de grade 242. Em operação supersíncrona, a velocidade do rotor é mais alta que síncrona e a potência é dividida conforme mostrado, em operações subsíncronas, a velocidade do rotor é menor que síncrona e o enrolamento de rotor 122 extrai potência do conversor de rotor 220, isto é, o fluxo de potência através dos conversores 222, 220. A Figura 3B ilustra as condições quando um disjuntor remoto é aberto deixando o parque eólico em uma condição isolada e o fluxo de potência para a grade 242 é repentinamente interrompido para um caso em que a velocidade e o torque do rotor permanecem iguais a uma condição de pré-isolamento. A potência (PLinha) 308 no conversor de linha 222 é repentinamente forçada a ser revertida, visto que a potência que estava fluindo do estator 120 para a grade 242 agora tem apenas o conversor de linha 222 como uma trajetória. Isso faz com que a tensão no enlace de cc 244 aumente muito rapidamente. Quando uma condição isolada ocorre, é desejável desconectar a turbina eólica 118 da grade 242 de uma maneira que não cause danos aos componentes do sistema elétrico 300. Entretanto, danos aos componentes podem ocorrer em alguns milissegundos, o que é tipicamente mais rápido do que os disjuntores podem operar. Uma ação de controle é necessária rapidamente para impedir níveis de tensão prejudiciais. Além disso, conforme descrito acima, a abertura do disjuntor remoto pode deixar alguma porção da grade local conectada ao gerador 118, por exemplo, cabos que constituem o sistema coletor do parque eólico, etc. Essa capacitância 310 pode ser uma fonte de amplificação de tensão de ca na rede restante.

Referindo-se agora à Figura 4, conforme observado acima, algumas realizações dos sistemas para resposta a um evento de grade de alta tensão em um sistema elétrico conectado a um ou mais DFIGs podem incluir um sistema de controle ou controlador 202. Em geral, o controlador 202 pode compreender um computador ou outra unidade de processamento adequada. Assim, em diversas realizações, o controlador 202 pode incluir instruções legíveis por computador adequadas que, quando implantadas, configuram o controlador 202 a realizar várias funções diferentes, tais como receber, transmitir e/ou executar sinais de controle. Como tal, o controlador 202 pode geralmente ser configurado para controlar os vários modos de operação (por exemplo, estados condutores ou não condutores) dos um ou mais comutadores e/ou componentes de realizações do sistema elétrico 200. Por exemplo, o controlador 200 pode ser configurado para implantar métodos de resposta a um evento de grade de alta tensão em um sistema elétrico conectado a um ou mais DFIGs. A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos de uma realização de componentes adequados que podem ser incluídos que em uma realização de um controlador 202, ou qualquer outro dispositivo de computação que recebe sinais que indicam condições de grade em conformidade com aspectos da presente matéria. Em vários aspectos, tais sinais podem ser recebidos de um ou mais sensores ou transdutores 58, 60, ou podem ser recebidos de outros dispositivos de computação (não mostrados) tais como um sistema de aquisição de dados e de controle de supervisão (SCADA), um sistema de proteção de turbina, um regulador de PLL 400 (Figura 2) e similares. Os sinais recebidos podem incluir, por exemplo, sinais de tensão tais como uma tensão de grade de CA e uma tensão de barramento de CC 244 juntamente com ângulos de fase correspondentes para cada fase da grade de CA, sinais de corrente, sinais de fluxo de potência (direção), saída de potência do sistema de conversor 210, fluxo de potência total para o interior (ou para fora) da grade, e similares. Em alguns casos, os sinais recebidos podem ser usados através do controlador 202 para calcular outras variáveis tais como mudanças em ângulos de fase de tensão ao longo do tempo, e similares. Conforme mostrado, o controlador 202 pode incluir um ou mais processador(es) 62 e dispositivo(s) de memória associado(s) 64 configurados para realizar uma variedade de funções implantadas por computador (por exemplo, que realizam os métodos, etapas, cálculos e similares revelados no presente documento). Conforme usado no presente documento, o termo "processador” se refere não apenas a circuitos integrados referidos na técnica como sendo incluídos em um computador, mas se refere, ainda, a um controlador, um microcontrolador, um microcomputador, um controlador de lógica programável (PLC), um circuito integrado de aplicação específica e outros circuitos programáveis. Além disso, o(s) dispositivo(s) de memória 64 pode(m) geralmente compreender elemento(s) de memória que incluem, mas sem se limitar, uma mídia legível por computador (por exemplo, uma memória de acesso aleatório (RAM)), uma mídia não volátil legível por computador (por exemplo, uma memória flash), um disquete, uma memória somente leitura de disco compacto (CC-ROM), um disco óptico magnético (MOD), um disco versátil digital (DVD) e/ou outros elementos de memória adequados. Tal/tais dispositivo(s) de memória 64 pode(m) geralmente ser configurado(s) para armazenar instruções legíveis por computador adequados que, quando implantado(s) pelo(s) processador(s) 62, configuram o controlador 202 para realizar várias funções que incluem, mas sem se limitar, direta ou indiretamente transmitir sinais de controle adequados para um ou mais comutadores que compreendem o conjunto de conversão de potência bidirecional 210, monitora as condições de operação do sistema elétrico 200, e várias outras funções implantadas por computador adequadas.

Além disso, o controlador 202 pode incluir, ainda, um módulo de comunicações 66 para facilitar as comunicações entre o controlador 202 e os vários componentes do sistema elétrico 200 e/ou as uma ou mais fontes de geração elétrica 118. Por exemplo, o módulo de comunicações 66 pode servir como uma interface para permitir que o controlador 202 transmita sinais de controle para o conjunto de conversão de potência bidirecional 210 e/ou outros componentes da turbina eólica e do sistema elétrico. Ademais, o módulo de comunicações 66 pode incluir uma interface de sensor 68 (por exemplo, um ou mais conversores de analógico para digital) para permitir que sinais transmitidos dos sensores (por exemplo, 58, 60) sejam convertidos em sinais que podem ser entendidos e processados pelos processadores 62. Alternativamente, o controlador 202 pode ser dotado de instruções legíveis por computador adequadas que, quando implantadas através de seu(s) processador(es) 62, configuram o controlador 202 a realizar várias ações dependendo do modo de controle da turbina eólica. Por exemplo, em operação normal (isto é, controle de rotor), o conversor de rotor tem um controle dominante sobre o flux o de potência real e reativa do gerador. O conversor de linha age primariamente para regular a tensão de enlace de cc ajustando-se a troca de potência real para o ponto de conexão de grade. O conversor de linha pode extrair uma corrente ativa da grade em caso de tensão de ca alta. A Figura 5A é um diagrama de controle dos elementos principais do controle de rotor que mostra as funções que criam comandos para a corrente de rotor. O controlador 202 conforme mostrado na Figura 4 pode ser usado para implantar as etapas de controle de rotor. As etapas incluem o seguinte: (1) referindo-se à Figura 5B, um diagrama de controle para determinar a frequência e a magnitude do fasor de tensão de sequência positiva da tensão da grade detecta a tensão de grade em pelo menos duas fazes (por exemplo, Vg_ab_Fbk 502 e Vg_bc_Fbk 504) e deriva através de um laço fechado fásico (PLL) e de cálculos vetoriais 506 a frequência (Freq_grid_fbk 508) e a magnitude (Vmag_grid_fbk 510) do fasor de tensão de sequência positiva. Esse PLL estabelece, ainda, o quadro de referência para quantidades de vetor que estão em fase com uma tensão de ca (eixo geométrico "x") e ortogonais à tensão de ca (eixo geométrico "y") - deve-se observar que outras referências de vetor tais como direta e quadratura ("d" e "q") podem ser usadas sem limitar o escopo das realizações da presente invenção; (2) referindo-se de volta à Figura 5A, calcular a corrente de estator (S_lx_Cmd 512) de produção de torque (por exemplo, eixo geométrico x) necessária para criar o torque que é comandado de uma função de controle de alto nível na turbina eólica (Trq_Cmd 514); (3) calcular a corrente de estator (S_ly_Cmd 516) de produção de fluxo (por exemplo, eixo geométrico y) necessária para criar a corrente reativa que é comandada de uma função de controle de nível mais alto na turbina eólica (Vmag_grade_cmd 518) e a magnitude (Vmag_grade fbk 510) do fasor de tensão de sequência positiva, e (4) calcular, usando-se um modelo de circuito elétrico 520 do gerador, os comandos de corrente do rotor (R_lx_Cmd 522, R_ly_Cmd 524) requeridos para criar correntes de estator (S_lx_Cmd 512, S_ly_Cmd 516). Conforme mostrado na Figura 5A, os cálculos podem ser realizados através de módulos (por exemplo, Cálculo de Corrente de Torque 526, Regulador de Tensão de CA 528) dentro do controlador 202 ou outros dispositivos de computação adequados, ou como componentes independentes. A Figura 5C é um diagrama de controle que mostra as funções que implantam os comandos para a corrente de rotor. Essa é uma estrutura de corretor de previsão com duas etapas: (1) calcular, com o uso de um modelo de circuito elétrico do gerador, os comandos de "alimentação para diante" de tensão de rotor (R Vx ffwd, R_Vy_ffwd; observe que na Figura 5C, para fins de clareza, as linhas com hashes "//" implicam varáveis bidimensionais (isto é, x, y ambos implícitos), portanto R_Vx_ffwd e R_Vy_ffwd são mostrados apenas como o sinal R_Vffwd 530 na Figura 5C) que produziríam as correntes de rotor desejadas (R_lx_Cmd 522, R_ly_Cmd 524, mostrado como RJ_cmd 538 na Figura 5C) tendo em conta um modelo elétrico perfeito, sinais de retroalimentação perfeitos (por exemplo, velocidade do rotor retroalimentação (R_Spd_fbk 534), uma retroalimentação de corrente de rotor (x e y) (R_l_fbk 536) e uma implantação perfeita dos comandos de tensão 540, 542; e (2) corrigir, com o uso de um regulador de laço fechado 532, as imperfeições da etapa de previsão. Essa porção de laço fechado é projetada para funcionar quando o gerador é conectado à grade. Uma ação adicional do controle de rotor é comandar uma tensão zero no rotor ("crowbar") se a tensão de enlace de cc exceder um ponto definido. Essa ação é às vezes necessária em resposta a diversas falhas de grade próximo à turbina eólica (consulte, por exemplo, a Patente n- U.S. 7.321.221 expedida em 2 de janeiro de 2008; e a Patente n2 U.S. 6.921.985 expedida em 26 de julho de 2005, sendo que ambas estão inteiramente incorporadas a título de referência no presente documento e constituem uma parte do mesmo). Conforme mostrado na Figura 5C, os cálculos podem ser realizados através de módulos (por exemplo, Cálculo de Alimentação para diante de Rotor 544, Regulador de Corrente de Laço Fechado 532) dentro do controlador 202 ou outros dispositivos de computação adequados, ou como componentes independentes.

Em um controle normal, conforme descrito acima, quando um evento de grade de alta tensão repentino ocorre, o seguinte acontece: (1) os comandos de alto nível para tensão e torque não mudam substancialmente, pois os mesmos são o resultado de um controle de ação mais lento; (2) o conversor de linha 222 reage a uma tensão de cc alta aumentando-se o comando para corrente real é injetado à grade; (3) o conversor de linha 222 reage a uma tensão de ca alta extraindo-se uma corrente reativa da grade; (4) o regulador de tensão de ca 528 reage a uma corrente reativa aumentada por comando extraída da grade através do estator de gerador 120; (5) o calculador de torque 526 reduz a quantidade de corrente real comandada pela proporção inversa ao aumento em tensão de grade, o que resulta no mesmo torque e potência real do gerador 118; (6) o regulador de corrente de rotor 542 determina uma tensão de rotor prevista para alcançar a corrente desejada, e uma resposta de laço fechado para corrigir quando a corrente medida não segue uma corrente comandada; (7) se a tensão de enlace de cc excede um limiar de ação de crowbar, então o conversor de rotor 220 ignorará os reguladores e aplicará um curto ao rotor 122; e (8) se um percurso protetor é comandado, tanto o chaveamento da linha quanto do conversor de rotor 222, 220 é bloqueado simultaneamente à emissão de um comando para abrir um disjuntor de turbina eólica 214.

Com a exceção da ação de crowbar (etapa 7, acima), as etapas acima estão todas em uma direção correta quando ainda há alguma conexão através dos um ou mais DFIGs 118 à grade. Ativar a ação de crowbar nessa condição pode agravar os estresses da tensão e da corrente nos componentes elétricos do conversor de turbina eólica 210. Se a grade for completamente desconectada dos um ou mais DFIGs 118, como resultado do ajuste de falha ou outra ação, então a porção de laço fechado 532 do regulador de corrente de rotor 542 pode agir de modo incorreto. Isso é porque a resposta da corrente de rotor para os comandos de tensão do rotor será drasticamente diferente, e provavelmente de sinal oposto, à resposta quando conectado à grade. Um aspecto adicional se refere à ação de crowbar quando a grade é desconectada. Isso pode criar uma situação em que qualquer capacitância 310 na porção restante da grade de ca ressonará com a indutância do gerador 118, levando a uma amplificação de tensão que pode rapidamente levar a níveis prejudiciais de estresse em componentes. Outro aspecto se refere à resposta do conversor de linha 222. Esse conversor 222 pode perder o controle de sua corrente se o aumento na tensão de ca exceder o aumento na tensão de cc em mais que uma quantidade determinada. Visto que um objetivo é manter a tensão de enlace de cc dentro de sua capacidade, há um limite de aumento de tensão de ca além do qual o conversor de linha 222 pode continuar a remover energia do enlace de cc 244. Um aspecto final se refere à response sobre a ação de percurso protetora. Bloquear a linha 222 e o conversor de rotor 220 quanto ainda conectados à grade não removerá energia do sistema, mas ao invés disso permitirá que a energia na grade, ou a capacitância 310 do sistema de transmissão e coletor restante, flua de modo não controlado para o interior do conversor eólico 210 com aumentos de tensão possíveis além da capacidade do equipamento.

Portanto, uma resposta de controle diferente da operação normal é necessária para eventos de grade de alta tensão. Os objetivos da mudança da resposta de controle são reduzir a potência injetada no enlace de cc 244 do rotor de gerador 122 para aproximadamente zero como uma maneira de impedir um aumento excessivo da tensão de cc. Essa ação permite, ainda, que a linha 222 e os conversores de rotor 220 utilizem sua inteira capacidade de manter a tensão de ca baixa no estator de gerador 120. Outro objetivo da mudança da resposta de controle é diminuir a tensão interna eficaz do gerador 118 conforme vista do estator 120 como uma forma de reduzir a tensão no estator 120. Outro objetivo, ainda, é diminuir a tensão do conversor de linha 222 para auxiliar o gerador 118 a diminuir a tensão do estator. E um objetivo final é garantir que os conversores 210 operem dentro das tensões e correntes que são possíveis dadas as condições do circuito, para impedir que ações protetoras (por exemplo, ação de crowbar ou bloqueio de sobrecorrente) interfiram com o alcance dos objetivos de controle desejados. A concretização desses objetivos pode ser alcançada de diversas maneiras, uma realização de uma abordagem é descrita abaixo para responder a eventos de grade de alta tensão que se baseiam na estrutura de controle normal. A Figura 6A é um fluxograma que ilustra uma realização de um método de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) durante um evento de grade de alta tensão. As realizações das etapas do método descritas na Figura 6 podem ser realizadas através de um ou mais dispositivos de computação tais como um controlador 202. Na etapa 602, uma condição de alta tensão de grade é detectada. Uma sobretensão pode ser um aumento de curto prazo ou de duração mais longa na tensão medida do sistema elétrico sobre sua classificação nominal. Por exemplo, a sobretensão pode ser 1%, 5% 10%, 50%, 150% ou maior, e quaisquer valores entre esses, da tensão medida sobre a tensão nominal. Em um aspecto, um limiar pode ser definido para a sobretensão acima do qual um evento de grade de alta tensão é sinalizado. Na etapa 604, uma saída de uma porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor é definida como um valor fixo. Em um aspecto, o valor fixo é zero ou aproximadamente zero. Dessa maneira, a trajetória de alimentação para diante preditiva conforme descrito acima depende de um meio conveniente de definição da tensão interna do gerador de acordo com objetivos de controle, conforme descrito acima. Na etapa 606, uma condição de tensão de cc alta, ou uma condição que logo levará a uma condição de tensão de cc alta tal como, por exemplo, uma tensão de ca alta, é detectada e o comando de corrente de produção de torque de rotor é reduzido para aproximadamente zero. Em um aspecto, isso pode ser feito ignorando-se o comando de corrente de rotor após o fluxo lógico normal, ou usando-se a estrutura de controle existente e reduzindo-se o torque comando. Uma combinação pode ser usada para alcançar uma resposta rápida seguida de uma transição suave.

Após a resposta de controle descrita acima para um evento de grade de alta tensão, se a grade retornar a uma condição em que ainda existe uma conexão elétrica viável entre a turbina eólica e a grade, então o controle volta ao modo normal. As seguintes etapas são realizadas: (1) detectar a retomada da conexão de grade, com uma tensão de grade dentro da capacidade da turbina eólica. Isso envolve pelo menos uma medida de tensão de grade na turbina eólica. Isso pode envolver, ainda, mensurações da corrente que flui para fora da turbina eólica; (2) pré-condicionar reguladores a montante como apropriados para fornecer uma transição sem impacto para o controle normal; e (3) comutar (de volta) ao modo de controle normal.

Se, após a resposta de controle descria acima a um evento de grade de alta tensão, é determinado que a grade está desconectada da turbina eólica, as seguintes etapas são realizadas: (1) detectar que as conexões de grade foram todas perdidas, deixando a usina eólica em uma condição isolada. Há diversas maneiras de fazer isso que incluem, por exemplo, funções de proteção e de monitoramento de turbina eólica padrões, que incluem um desvio de frequência de grade, um desvio de tensão de grade, um torque medido que não segue um torque comandado por um tempo predeterminado, velocidade excessiva da turbina, vibração da torre, etc. Outra maneira de detectar que as conexões de grade foram perdidas inclui funções de monitoramento especiais decretadas pela condição de tensão alta, por exemplo, aumentar a sensibilidade de funções existentes tais como desvios de frequência e de tensão. E outra maneira, ainda, de detectar perdas de conexões de grade inclui receber um sinal de um dispositivo externo que conhece o estado das conexões de grade. Uma vez que uma perda de conexões de grade seja determinada, então (2) um comando é emitido para abrir o disjuntor de turbina eólica; (3) o estado do disjuntor de turbina eólica é determinado após a emissão do comando aberto; e (4) após ser determinado que o disjuntor de turbina eólica foi aberto, o chaveamento dos conversores é interrompido como parte de um processo de desligamento ordenado.

Em um aspecto, caso um percurso protetor seja requerido, os conversores são chaveados seguindo a estratégia acima até que o disjuntor de turbina eólica ajuste a conexão para a porção remanescente da grade. O modo de operação descrito acima permanece em efeito até que as condições de grade sejam determinadas como estando em um modo conectado em que uma suportabilidade é possível, ou toma-se uma decisão de interromper a turbina eólica. A Figura 6B é um fluxograma que ilustra outra realização de um método de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) durante um evento de grade de alta tensão. As realizações das etapas do método descrito na Figura 6 pode ser realizadas através de um ou mais dispositivos de computação tais como um controlador 202. Na etapa 608, uma condição de alta tensão de grade é detectada. Uma sobretensão pode ser um aumento de curto prazo ou de duração mais longa na tensão medida do sistema elétrico sobre sua classificação nominal. Por exemplo, a sobretensão pode ser 1%, 5% 10%, 50%, 150% ou maior, e quaisquer valores entre esses, da tensão medida sobre a tensão nominal. Em um aspecto, um limiar pode ser definido para a sobretensão, acima do qual um evento de grade de alta tensão é sinalizado. Na etapa 610, uma saída de uma porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor é definida como um valor fixo. Em um aspecto, o valor fixo é zero ou aproximadamente zero. Dessa maneira, a trajetória de alimentação para diante preditiva conforme descrito acima depende de um meio conveniente de definição da tensão interna do gerador de acordo com os objetivos de controle, conforme descrito acima. Na etapa 612, uma condição de tensão de cc alta, ou uma condição que logo levará a uma condição de tensão de cc alta tal como, por exemplo, uma tensão de ca alta, é detectada e o comando de corrente de produção de torque de rotor é reduzido para aproximadamente zero. Em um aspecto, isso pode ser feito ignorando-se o comando de corrente de rotor após o fluxo lógico normal, ou usando-se a estrutura de controle existente e reduzindo-se o torque comando. Uma combinação pode ser usada para alcançar uma resposta rápida seguida de uma transição suave. Na etapa 614, a magnitude da tensão interna no gerador é diminuída. Geralmente, isso pode ser alcançado reduzindo-se o fluxo de intervalo de ar no gerador. Em um aspecto, isso é realizado movendo-se o comando de produção de fluxo de rotor (por exemplo, o eixo geométrico y) para a região não excitada o suficiente. O uso da trajetória de alimentação para diante existente é um meio de definir esse comando de corrente de maneira que possa evitar um bloqueio de sobrecorrente. A lógica no cálculo de chaveamento de rotor final pode limitar o requisito de tensão para manter o conversor de rotor dentro de sua faixa de controle linear. Na etapa 616, a magnitude da tensão do conversor no conversor de linha é diminuída. Em um aspecto, isso é realizado movendo-se o comando de corrente de produção de fluxo de conversor de linha, e ao mesmo tempo limitando-se o comando de modo que um bloqueio de sobrecorrente não ocorra. Na etapa 618, uma ação de crowbar pode ser iniciada para condições elétricas para as quais o sistema elétrico pode continuar sem danos. Em um aspecto, uma ação de crowbar é bloqueada. Em outros aspectos, a ação de crowbar pode estar disponível mas dessensibilizada visto que uma ação de crowbar ainda pode ser prudente se os níveis de estresse se tornam muito altos, como meio de reduzir a extensão de danos possíveis a componentes elétricos. Na etapa 620, é determinado se o evento de grade de alta tensão é um evento que o DFIG pode atravessar. Geralmente, isso envolverá uma condição de tensão alta em que o DFIG permanece conectado à grade. Se for determinado que a condição é um evento de suportabilidade de tensão alta (HVRT), então o processo prossegue para a etapa 622 em que o DFIG, os conversores e o sistema elétrico são controlados conforme descrito acima ou em conformidade com o Pedido de Patente n- U.S. 20120133343 A1 (pedido de n- de série 13/323309) depositado em 12 de dezembro de 2011, o qual está inteiramente incorporado a título de referência e constitui uma parte do presente. Após a resposta de controle descrita acima a uma evento de grade de alta tensão, se a grade retornar a uma condição em que ainda existe uma conexão elétrica viável entre a turbina eólica e a grade, então o processo prossegue para a etapa 624 e o controle volta ao modo normal. As seguintes etapas podem ser realizadas na transição de volta ao modo normal: (1) detectar a retomada da conexão de grade, com uma tensão de grade dentro da capacidade da turbina eólica. Isso envolve pelo menos uma medida de tensão de grade na turbina eólica. Isso pode envolver, ainda, mensurações da corrente que flui para fora da turbina eólica; (2) pré-condicionar reguladores a montante como apropriados para fornecer uma transição sem impactos para o controle normal; e (3) comutar (de volta) ao modo de controle normal. O processo então retorna à etapa 608 para monitorar uma alta tensão de grade. Retornando-se à etapa 620, conforme observado acima, determinar se o evento é um evento de suportabilidade ou não geralmente envolveu determinar se o DFIG permanece conectado à grade, ou não. Se, após a resposta de controle descrita acima a um evento de grade de alta tensão, é determinado que a grade está desconectada da turbina eólica, as seguintes etapas são realizadas: (1) detectar que todas as conexões de grade foram perdidas, deixando a usina eólica em uma condição isolada. Há diversas maneiras de fazer isso que incluem, por exemplo, funções de proteção e de monitoramento de turbina eólica padrões, que incluem um desvio de frequência de grade, um desvio de tensão de grade, um torque medido que não segue um torque comandado por um tempo predeterminado, velocidade excessiva de turbina, vibração de torre, etc. Outra maneira de detectar que as conexões de grade foram perdidas inclui funções de monitoramento especiais decretadas pela condição de tensão alta, por exemplo, aumentando-se a sensibilidade de funções existentes tais como os desvios de frequência e de tensão. E outra maneira, ainda, de detectar a perda de conexões de grade inclui receber um sinal de um dispositivo externo que conhece o estado das conexões de grade. Se for determinado na etapa 620 que a conexão de grade foi perdida, então o processo prossegue para a etapa 626. Na etapa 626, uma vez que a perda de conexões de grade é determinada, então um comando é emitido para abrir o disjuntor de turbina eólica; o estado do disjuntor de turbina eólica é determinado após a emissão do comando de abertura; e após ser determinado que o disjuntor de turbina eólica foi aberto, o chaveamento dos conversores é interrompido como parte de um processo de desligamento ordenado. Em um aspecto, conforme mostrado na etapa 628, concomitantemente ao comando para abrir o disjuntor eólico ou durante o tempo em que o disjuntor está abrindo, o comando de corrente de produção de torque (por exemplo, eixo geométrico x) pode ser mudado para uma direção de monitoramento para remover adicionalmente energia do sistema elétrico que inclui o DFIG, um enlace de cc (incluindo quaisquer capacitores), um conversor de lado de linha, um conversor de lado de rotor, qualquer grade restante e similares.

Em um aspecto, caso um percurso protetor seja requerido, os conversores são chaveados seguindo a estratégia acima até que o disjuntor de turbina eólica ajuste a conexão para a porção remanescente da grade. O modo de operação descrito acima permanece em efeito até que as condições de grade condições sejam determinadas como estando em um modo conectado em que uma suportabilidade é possível, ou toma-se uma decisão de interromper a turbina eólica.

Em outra realização, se uma ação protetora é requerida em qualquer modo de operação de turbina eólica, então o processo conforme descrito no fluxograma exemplificativo da Figura 7 é realizado para controlar os componentes elétricos de uma turbina eólica durante a abertura de um sistema disjuntor associado a um DFIG mediante a detecção de uma condição que requer desligamento. As etapas do processo mostrado na Figura 7 podem ser realizadas através de um dispositivo de computação tal como um controlador 202. Na etapa 700, uma condição de operação anormal é detectada no sistema elétrico que requer o desligamento do DFIG e con/ou conversores. Na etapa 702, um comando é emitido para abrir o disjuntor de turbina eólica 214. Esse comando pode ser emitido em qualquer condição operacional da turbina eólica, dos conversores e similares. Na etapa 704, tanto para a linha quanto para os conversores de rotor 222, 220, o chaveamento é continuado durante e após a emissão do comando para abrir o disjuntor de turbina eólica 214. Um chaveamento se refere a fazer com que os comutadores eletrônicos tais como os IGBTs e similares sejam disparados ou prossigam para um estado de condução pelo menos enquanto recebem o sinal de chaveamento. Na etapa 706, o estado do disjuntor de turbina eólica é determinado após a emissão do comando de abertura. Na etapa 708, se for determinado que o disjuntor de turbina eólica foi aberto, o chaveamento dos conversores é interrompido como parte de um processo de desligamento ordenado. Se, na etapa 706, é determinado que o disjuntor de turbina eólica não foi aberto, o processe retorna à etapa 704 e o chaveamento continua até que o disjuntor seja aberto ou o comando de percurso seja anulado. Um benefício de continuar a chavear os conversores após o sinal de percurso ser emitido é permitir que os conversores e o gerador reduzam a tensão de ca que pode ser prejudicial aos componentes da turbina e do conversor.

Conforme descrito acima e conforme será observado por um indivíduo versado na técnica, as realizações da presente invenção podem ser configuradas como um sistema, um método ou um produto de programa de computador. Consequentemente, as realizações da presente invenção podem ser compreendidas de vários meios que incluem inteiramente de hardware, inteiramente de software ou qualquer combinação de software e hardware. Ademais, as realizações da presente invenção podem assumir a forma de um produto de programa de computador em uma mídia de armazenamento legível por computador que tem instruções de programa legíveis por computador (por exemplo, software de computador) incorporadas na mídia de armazenamento. Qualquer mídia de armazenamento legível por computador não transitória adequada pode ser utilizada incluindo discos rígidos, CD-ROMs, dispositivos de armazenamento óptico ou dispositivos de armazenamento magnético.

As realizações da presente invenção foram descritas acima em referência a ilustrações de fluxograma e diagramas de bloco de métodos, aparelhos (isto é, sistemas) e produtos de programa de computador. Será entendido que cada bloco das ilustrações de fluxograma e diagramas de bloco, e combinações de blocos nas ilustrações de fluxograma e diagramas de bloco, respectivamente, pode ser implantado através de vários meios que incluem instruções de programa de computador. Essas instruções de programa de computador podem ser carregadas em um computador de propósito geral, computador de propósito especial ou outro aparelho de processamento de dados programável, tal como o(s) processador(es) 62 discutido(s) acima em referência à Figura 3, para produzir uma máquina, de modo que as instruções que são executadas no computador ou outro aparelho de processamento de dados programável criem um meio para implantação das funções especificadas nos blocos ou bloco do fluxograma.

Essas instruções de programa de computador também podem ser armazenadas em uma memória legível por computador não transitória que pode direcionar um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável (por exemplo, processador(es) 62 da Figura 3) a funcionar de uma maneira particular, de modo que as instruções armazenadas na memória legível por computador produzam um artigo de manufatura que inclui instruções legíveis por computador para implantação da função especificada nos blocos ou bloco do fluxograma. As instruções de programa de computador também podem ser carregadas em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para fazer com que uma série de etapas operacionais sejam realizadas no computador ou outro aparelho programável para produzir um processo implantado por computador de modo que as instruções que são executadas no computador ou outro aparelho programável forneçam as etapas para a implantação das funções especificadas nos blocos ou bloco do fluxograma.

Consequentemente, ilustrações de fluxograma e blocos dos diagramas de bloco e suportam combinações de meios para a realização das funções especificadas, combinações de etapas para a realização das funções especificadas e meios de instrução de programa para a realização das funções especificadas. Será entendido, ainda, que cada bloco dos diagramas de bloco e ilustrações de fluxograma, e combinações de blocos nos diagramas de blocos e ilustrações de fluxograma, pode ser implantado através de sistemas de computador baseados em hardware de propósito especial que realizam as etapas ou funções especificadas, ou combinações de instruções de computador e hardware de propósito especial.

Salvo quando mencionado expressamente de outra maneira, não se pretende, de forma alguma, que qualquer método apresentado no presente documento seja interpretado como requerendo que suas etapas sejam realizadas em uma ordem específica. Consequentemente, onde uma reivindicação de método não recita realmente uma ordem a ser seguida por suas etapas ou não for mencionado especificamente de outra maneira nas reivindicações ou descrições que as etapas devem ser limitadas a uma ordem específica, não se pretende, de forma alguma, que uma ordem seja inferida, de qualquer tipo. Isso se aplica a qualquer base não explícita possível para interpretação, incluindo: questões de lógica em relação à disposição de etapas ou fluxo operacional; significado direto derivado de pontuação ou organização gramatical; o número ou tipo de realizações descritas no relatório descritivo.

Ao longo deste pedido, várias publicações foram referenciadas. As revelações dessas publicações na totalidade das mesmas estão incorporados por meio do presente a título de referência neste pedido a fim de descrever mais completamente o estado da técnica à qual os métodos e sistemas pertencem.

Muitas modificações e outras realizações das invenções estabelecidas no presente documento virão à mente de um indivíduo versado na técnica às quais essas realizações da invenção pertencem que têm o benefício dos ensinamentos apresentados nas descrições supracitadas e nos desenhos associados. Portanto, deve-se entender que as realizações da invenção não devem ser limitadas às realizações específicas reveladas e que modificações e outras realizações se destinam a ser incluídas no escopo das reivindicações anexas. Ademais, embora as descrições supracitadas e os desenhos associados descrevam realizações exemplificativas no contexto de determinadas combinações exemplificativas de elementos e/ou funções, deve-se observar que combinações diferentes de elementos e/ou funções podem ser fornecidas através de realizações alternativas sem que se distancie do escopo das reivindicações anexas. Nesse sentido, por exemplo, combinações de elementos e/ou funções diferentes daquelas descritas explicitamente acima também são contempladas conforme pode ser apresentado em algumas das reivindicações anexas. Embora termos específicos sejam empregados no presente documento, os mesmos são usados apenas em um sentido descritivo e genérico e não para fins de limitação.

Reivindicações

Claims (21)

1. MÉTODO PARA CONTROLAR UM GERADOR DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO, (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão, sendo que o dito método compreende: definir, através de um controlador, uma saída de uma porção de laço fechado de um regulador de corrente de rotor com um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG; e detectar, através do controlador, uma condição de tensão de cc alta em um enlace de cc ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero, em que o enlace de cc conecta um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente, determinar, através do controlador, que o evento de grade de alta tensão não é um evento de suportabilidade e emitir um comando de percurso, através do controlador, a um disjuntor de sistema para desconectar o DFIG, o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor da grade.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, que compreende, adicionalmente, mudar o comando de corrente de produção de torque para uma direção de monitoramento a fim de remover energia pelo menos do DFIG, do enlace de cc, do conversor de rotor e do conversor de linha.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que definir, através do controlador, a saída da porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor com um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG compreende definir a saída da porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor como zero.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, em que detectar, através do controlador, a condição de tensão de cc alta no enlace de cc ou a condição preditiva da condição de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir o comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero compreende o controlador ignorar um comando de corrente de rotor após um fluxo lógico normal, usar uma estrutura de controle existente e reduzir um comando de torque de rotor, ou uma combinação de ambos.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, que compreende, adicionalmente: diminuir, através do controlador, uma magnitude da tensão interna no DFIG; diminuir, através do controlador, uma magnitude da tensão do conversor no conversor de linha; e inibir, através do controlador, a ação de crowbar do rotor.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, em que diminuir, através do controlador, a magnitude da tensão interna no gerador compreende mover um comando de corrente de produção de fluxo de rotor para uma região não excitada o suficiente.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, em que a trajetória de alimentação para diante preditiva é usada para definir o comando de corrente de produção de fluxo de rotor de maneira que possa evitar um bloqueio de sobrecorrente.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, em que diminuir, através do controlador, a magnitude da tensão do conversor no conversor de linha compreende mover um comando de corrente de produção de fluxo de conversor de linha e ao mesmo tempo limitar o comando de modo que o bloqueio de sobrecorrente não ocorra.

10. SISTEMA PARA CONTROLAR UM GERADOR DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO, (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão, sendo que o dito sistema compreende: um controlador, em que o controlador é configurado para detectar uma condição de alta tensão de grade; um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema; e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG, em que o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor são conectados através de um enlace de corrente direta (cc), em que o dito conversor de lado de linha e o dito conversor de lado de rotor são acoplados de modo comunicativo ao controlador, sendo que o dito controlador compreende adicionalmente um regulador de corrente de rotor, em que, em resposta à condição detectada de alta tensão de grade, uma saída de uma porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor é definida para um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG em resposta à dita condição detectada de alta tensão de grade, e sendo que o dito controlador é adicionalmente configurado para: detectar uma condição de tensão de cc alta no enlace de cc, ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o controlador é configurado adicionalmente para determinar que o evento de grade de alta tensão não é um evento de suportabilidade e emitir um comando de percurso para que um disjuntor de sistema desconecte o DFIG, o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor da grade.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, que compreende, adicionalmente, mudar o comando de corrente de produção de torque para uma direção de monitoramento a fim de remover energia pelo menos do DFIG, do enlace de cc, do conversor de rotor e do conversor de linha.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que a saída da porção de laço fechado do regulador de corrente de rotor é definida como zero.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o controlador configurado para detectar uma condição de tensão de cc alta no enlace de cc, ou uma condição preditiva da condição de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir o comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero compreende ignorar um comando de corrente de rotor após um fluxo lógico normal com o uso de uma estrutura de controle existente e reduzir um comando de torque de rotor, ou uma combinação de ambos.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, em que o controlador é configurado adicionalmente para: diminuir uma magnitude da tensão interna no DFIG; diminuir uma magnitude da tensão do conversor no conversor de linha; e inibir uma ação de crowbar do rotor.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 15, em que o controlador configurado para diminuir a magnitude da tensão interna no gerador compreende mover um comando de corrente de produção de fluxo de rotor para uma região não excitada o suficiente.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 16, em que a trajetória de alimentação para diante preditiva é usada para definir o comando de corrente de produção de fluxo de rotor de maneira que possa evitar um bloqueio de sob recorrente.

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 15, em que o controlador configurado para diminuir a magnitude da tensão do conversor no conversor de linha compreende mover um comando de corrente de produção de fluxo de conversor de linha enquanto limita o comando de modo que um bloqueio de sobrecorrente não ocorra.

19. SISTEMA PARA CONTROLAR UM GERADOR DE INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO, (DFIG) em resposta a um evento de grade de alta tensão, sendo que o dito sistema compreende: um ou mais geradores de indução duplamente alimentados (DFIGs) conectados para um sistema de potência elétrica de corrente alternada (ca), em que o sistema de potência elétrica de ca é configurado para transmitir pelo menos uma fase de potência elétrica para os um ou mais DFIGs ou para receber pelo menos uma fase de potência elétrica dos um ou mais DFIGs; e um sistema de controle, em que o sistema de controle é acoplado eletricamente a pelo menos uma porção do sistema de potência elétrica de ca e pelo menos uma porção do sistema de controle é acoplada em comunicação de dados eletrônicos com pelo menos uma porção dos um ou mais DFIGs, e em que o dito sistema de controle compreende um controlador e o dito controlador é configurado para: detectar uma falha de grade no sistema de potência elétrica de ca, em que o controlador configurado para detectar a falha de grade no sistema elétrico de ca compreende o controlador configurado para detectar se a falha de grade compreende um evento de grade de alta tensão; em resposta ao evento de grade de alta tensão detectado, o controlador é configurado adicionalmente para: definir uma saída de uma porção de laço fechado de um regulador de corrente de rotor para um valor fixo de modo que uma trajetória de alimentação para diante preditiva defina uma tensão interna para o DFIG; detectar uma condição de tensão de cc alta em um enlace de cc ou uma condição preditiva de tensão de cc alta no enlace de cc, e em resposta reduzir um comando de corrente de produção de torque de rotor para aproximadamente zero, em que o enlace de cc conecta um conversor de lado de linha conectado a um barramento de sistema e um conversor de lado de rotor conectado a um rotor do DFIG; diminuir uma magnitude da tensão interna no DFIG; e diminuir uma magnitude da tensão do conversor no conversor de linha.

20. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 19, que compreende, adicionalmente, determinar, através do controlador, que o evento de grade de alta tensão não é um evento de suportabilidade e o dito controlador: inibe uma ação de crowbar do rotor; emite um comando de percurso para que um disjuntor de sistema desconecte o DFIG, o conversor de lado de linha e o conversor de lado de rotor da grade; e mudar o comando de corrente de produção de torque para uma direção de monitoramento a fim de remover energia pelo menos do DFIG, enlace de cc, do conversor de rotor e do conversor de linha.

21. MÉTODO PARA CONTROLAR COMPONENTES ELÉTRICOS DE TURBINA EÓLICA, durante a abertura de um disjuntor de sistema associado a um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG), sendo que o dito método compreende: emitir, através de um controlador, um comando para abrir um disjuntor de turbina eólica; continuar a chavear comutadores eletrônicos que compreendem um conversor de linha e um conversor de rotor durante e após emitir o comando para abrir o disjuntor de turbina eólica; e interromper o chaveamento dos comutadores eletrônicos que compreendem o conversor de linha e o conversor de rotor quando for determinado que o disjuntor de turbina eólica foi aberto.