BRPI0901292A2 - conversor modular para converter a energia elétrica produzida por aerogeradores, e usina eólica que utiliza o referido conversor - Google Patents
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Abstract
CONVERSOR MODULAR PARA CONVERTER A ENERGIA ELéTRICA PRODUZIDA POR AEROGERADORES, E USINA EóLICA QUE UTILIZA O REFERIDO CONVERSOR. Trata-se de um conversor modular 30 para converter a energia elétrica produzida por aerogeradores, projetado para ser utilizado dentro de uma usina eólica, que é equipado com: terminais de entrada 30a projetados para serem conectados a um gerador de energia elétrica 3 do tipo monofásico ou multifásico; terminais de saida 30b; e dispositivos de controle 36 para controlar a potência do referido gerador de energia elétrica 3. O conversor modular possui multiplicidade de módulos 31 projetados para receber corrente alternada em suas entradas 31.1 e produzir corrente elétrica direta nas respectivas saídas 31 .2a, 31 .2b para ser distribuída dentro da referida usina eólica, e, além disso, os meios de controle 36 recebem um sinal dos módulos 31 e atuam sobre o gerador de energia elétrica 3.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invençãopara "CONVERSOR MODULAR PARA CONVERTER AENERGIA ELÉTRICA PRODUZIDA PORAEROGERADORES, E USINA EÓLICA QUE UTILIZA OREFERIDO CONVERSOR".
A presente invenção se refere a um sistema deconversão de energia para aerogeradores, e em particular se referea um conversor modular para converter a energia elétricaproduzida por aerogeradores, bem como à usina eólicacorrespondente que o utiliza.
De modo a possibilitar um melhor entendimentoda descrição a seguir, é apresentada aqui uma lista completa dosacrônimos utilizados no texto:
ca. - corrente alternada;c.c. - corrente contínua;
DCBUS - circuito intermediário de correntecontínua;
LV - baixa tensão;MV - média tensão;HV - alta tensão;
HVDC - corrente contínua de alta tensão,transmissão de alta tensão e corrente contínua;
DDPMSG - gerador síncrono de ímãpermanente de acionamento direto;
DFIG - gerador de indução duplamentealimentado;IGBT - transistor bipolar de porta isolada;
MMSC - conversor estático modularmultiníveis;
SCM - módulo conversor estático;
DC - controlador digital;
MDC - controlador digital mestre;
SDC - controlador digital escravo;
Nm - número de SCMs;
Nms - número de SCMs em série;
Nmp - número de SCMs em paralelo;
Vmac - tensão ca. no lado de entrada do SCM;
Vmdc - tensão c.c. no lado de saída do SCM;
Vdcn - tensão c.c. total do circuito intermediário c.c.
O presente desenvolvimento das turbinas eólicaspara a produção de corrente elétrica, também conhecidas pelotermo "aerogeradores", idealiza níveis de potência cada vezmaiores: em particular, isso é verdadeiro para usinas eólicas emalto mar, isto é, as usinas que ficam instaladas a algunsquilômetros da costa do mar ou dos bancos de lagos de lagos demodo a utilizar de forma mais eficaz sua exposição notável àscorrentes de ar nessas regiões.
Como ilustrado na Figura 1, os aerogeradores 1compreendem turbinas eólicas 2 equipadas com pás 2a e sistemascom engrenagens 2b, 2c contidas dentro de um corpo 4 montadoem um mastro de suporte 5. Os aerogeradores 1 tambémcompreendem, novamente dentro do corpo 4, geradores deenergia elétrica 3, projetados para a conversão da energiamecânica produzida pelo vento que colide com as pás da turbinaem energia elétrica.
Em muitos casos, os aerogeradores 1 sãotambém equipados com freios 6, que são projetados para reduzir avelocidade de rotação das pás 2a da turbina 2 no caso de um ventoexcessivamente forte.
Dentre os geradores de energia elétrica maisadequados à aplicação em turbinas eólicas estão:
- geradores de indução, com alimentação duplae geralmente equipados com multiplicadores de r.p.m. acopladosao eixo mecânico 7 conectado à própria turbina eólica 2; e
- geradores síncronos de ímã permanente deacionamento direto (DDPMSFs), neste caso, diretamenteacoplados ao eixo mecânico da turbina.
Na Figura 2, é ilustrada em detalhes uma seçãotransversal de um gerador síncrono 10 com ímãs permanentes 11,que, neste caso, são orientados em 90° em relação um ao outro.
Os ímãs permanentes 11, juntos com os enrolamentos 12 feitos dematerial condutor enrolados nos próprios ímãs permanentes 11,constituem o rotor 13 do gerador 10. O rotor é conectado ao eixomecânico da turbina eólica 7 e é instalado dentro de um estator demetal magnetocondutor 14, dentro do qual as linhas de campomagnético 15 produzidas pelo rotor 13 são propagadas durante arotação.O DDPMSG hoje em dia é menos comum doque o gerador de indução para esse tipo específico de aplicação.No entanto, o DDPMSG apresenta certas vantagens que estãolonge de serem indiferentes em termos de eficiência,confiabilidade, simplicidade de controle, e, assim, representa afrente das técnicas de conversão de energia cinética mecânica emenergia elétrica no campo dos aerogeradores 1.
Além do mais, atualmente estão sendodesenvolvidos aerogeradores 1 com potência maior do que 3 MW,com um gerador de velocidade variável conectado à rede elétricapública de 50/60-Hz por meio de um conversor de freqüênciaestático.
Hoje em dia, os aerogeradores 1 são geralmenteequipados com geradores de 400-V ou 690-V, que utilizamconversores de duplo estágio, com circuitos c.c. intermediários,conhecidos pelo acrônimo DCBUS, que possuem uma tensão desaída geralmente de 650 Vcc ou 1100 Vcc, e são obtidos com ouso de transistores bipolares de porta isolada (IGBTs) e sãoprojetados para transmitir altas tensões.
Recentemente, algumas empresas propuseramum sistema gerador-conversor de média tensão, com uma tensãoconcatenada de 3000 Vca e 5000 Vcc no DCBUS.
A elevação da tensão do gerador/conversor énecessária para que seja possível obter aerogeradores de tamanhomaior. Com uma tensão de 690 V, de fato, são obtidosaerogeradores com potências de até 3 MW de maneiraconveniente, dadas as soluções existentes no momento; parapotências mais elevadas, é necessário elevar a tensão elétrica demodo a melhorar a eficiência elétrica do sistema.
Atualmente, os aerogeradores são conectados àrede elétrica pública por meio de uma rede interna à usinageradora de média tensão (MV) (subentende-se por "média tensão(MV)" uma tensão na faixa de 20-kV a 36-kV) por meio detransformadores LV-MV (isto é, que convertem a tensão elétricade baixa tensão, LV, isto é, menor do que 20 kV, em tensãomédia, MV), que são instalados dentro do próprio aerogerador, eque elevam a tensão até o nível de 20-kV a 36-kV da rede MV.
Os aerogeradores 1, normalmente localizadosdentro de uma usina eólica que contém uma certa quantidadedeles, são então conectados à rede de eletricidade nacional via:
1. distribuição de tensão média ca. comtransmissão de média tensão ca. com uma série de cabos;
2. distribuição por meio de subestações MV7HV(isto é, subestações para conversão de média tensão MV para altatensão HV) em plataformas em alto mar e transmissão da energiaelétrica de alta tensão ca. para a rede pública de distribuição; e
3. distribuição de média tensão com umaplataforma de transmissão com linhas de transmissão HVDC(corrente direta de alta tensão).
Em todos os três casos acima, a rede dedistribuição interna da usina de energia é novamente do tipo demédia tensão, e, geralmente, a tensão de 36 kV nunca éultrapassada dentro da usina de energia elétrica. No entanto, onível da tensão das linhas de transmissão de corrente da usinaeólica que são conectadas entre o aerogerador e as estaçõesterrestres da rede pública é em função da distância percorridapelas próprias linhas; no caso em que as distâncias são curtas, istoé, de até 20 km, recorre-se à técnica mencionada no tópico 1; paradistâncias maiores que 20 km mas inferiores a 100 km, as técnicascitadas no tópico 2 são utilizadas, com uma tensão ca. de 150 kVa 50 Hz, enquanto que acima de 80-100 km, utilizam-se astécnicas citadas no tópico 3.
Os sistemas eólicos atuais, no entanto, estãosujeitos a altos custos devido à quantidade de equipamentospresentes nos aerogeradores 1, e por conseqüência, possuem umpeso considerável. Como resultado, a estrutura de suporte, e, emparticular, o mastro, devem ser construídos com cuidado epossuem custo elevado.
Além do mais, os sistemas de corrente alternadadentro das usinas eólicas não permitem o desacoplamento dausina eólica da rede elétrica e, portanto, são bem intolerantes aquedas na tensão, entrando parcialmente em conflito com certascláusulas da lei Européia, dentre elas a CEI 11-32. Os sistemas deusina eólica de corrente alternada não necessitam de inversores detensão, e isso limita a capacidade de produção de energia reativadurante falhas na rede de modo a contribuir para a rápidarecuperação da rede.Além disso, sabe-se que as redes c.a. sãoafetadas pelo fenômeno conhecido como efeito pelicular, pormeio do qual a corrente elétrica flui exclusivamente ou pela maiorparte na parte externa dos condutores, um fato que envolvecálculos complexos que devem levar em conta, de um lado, aresistência estrutural dos condutores elétricos (que,conseqüentemente, não podem ser totalmente ocos nem ter umdiâmetro pequeno demais). Sabe-se, de fato, que na profundidadecom respeito à superfície externa de um condutor elétrico, adensidade de corrente elétrica que percorre um condutor noregime sinusoidal é l/e (aproximadamente 0,37) vezes a correntepresente na superfície externa.
Para calcular seu valor, utiliza-se a seguinteequação:
<formula>formula see original document page 8</formula>
em que:
p é a resistividade de um condutor (geralmenteexpressa em Qmm2/m),
cd é a freqüência angular (expressa em radianospor segundo) da corrente elétrica, e finalmente(j, é a permeabilidade magnética absoluta domaterial condutor (expresso em H/m ou, de forma equivalente, emN/A2).Dessa forma, fica evidente que quanto maior afreqüência da rede, mais prejudicial é o fenômeno, visto épossível mostrar que a resistência encontrada pela correnteelétrica no regime sinusoidal é proporcional à raiz quadrada desua freqüência. Por conseqüência, um efeito pelicular acentuadoimplica ter uma perda ôhmica considerável na rede.
Em tal contexto, a possibilidade de transmitirenergia elétrica c.c. de média tensão pode mostrar-se vantajosa,permitindo uma redução nos elementos presentes dentro doaerogerador, e, por conseqüência, nos pesos e cargas suportadospelos mastros de suporte. Não menos importante, o uso decorrente alternada dentro da usina eólica implica que, no caso defalha, por exemplo, de um enrolamento de fase de um gerador 3,todo o aerogerador 1 deve ser colocado fora de serviço pois,senão, a forma de onda da corrente elétrica gerada não estariamais em consonância com as necessidades da estação de energia.
Por fim, atualmente não existem sistemas detransmissão c.c. de média tensão (MV) para cobrir distânciascurtas, isto é, de até 15-20 km no máximo.
O objetivo da presente invenção é oferecer umsistema modular para conversão da energia elétrica produzida poraerogeradores que esteja livre das desvantagens descritas acima.
É proporcionado, de acordo com a presenteinvenção, um conversor modular para converter a energia elétricaproduzida por aerogeradores, conforme descrito na Reivindicação 1.A invenção é descrita a seguir, com referênciaaos desenhos em anexo, os quais ilustram um exemplo nãorestritivo de sua concretização, e nos quais:
- A Figura 1 é uma vista de corte de umaerogerador de um tipo conhecido;
- A Figura 2 é uma vista em corte transversal deum motor elétrico do tipo síncrono;
- A Figura 3 representa um diagrama de blocosilustrando uma possível configuração do conversor de acordo coma presente invenção;
- A Figura 4 é um diagrama de circuito elétricode uma subparte do conversor de acordo com a presente invenção;
- As Figuras 5 e 6 representam algumaspossíveis soluções da configuração do conversor de acordo com apresente invenção; e finalmente
- A Figura 7 é uma ilustração esquemática deum exemplo de usina eólica usando os conversores de acordo coma presente invenção.
Com referência à Figura 3, um conversorestático modular multinível (MMSC) é designado como um todopelo número 30.
O MMSC 30 compreende:
- uma série Nm de módulos conversoresestáticos (daqui em diante SCMs) 31, cada um dos quais é umconversor de energia estático tendo uma entrada c.a 31.1conectada ao gerador 3 e uma saída c.c. 31,2a, 31.2b;- um controlador digital (DC) 36, conectadoeletricamente a cada SCM e capaz de controlar a velocidade derotação do gerador 3, ou, alternativamente, de controlar seutorque rotacional;
- uma ou mais entradas 30a conectadasdiretamente às entradas 31.1 do respectivo SCM 31 e ao gerador 3;e
- uma ou mais saídas 30b que deverão serconectadas à rede elétrica pública (não ilustrada).
A Figura 3 ilustra uma configuração em que háum gerador síncrono de três estrelas 42.1, 42.2, 42.3, em que cadaestrela possui dois terminais de saída ca. 32.4, cada um dos quaisé conectado na entrada a um submódulo 35 compreendendo doisSCMs 31 distintos. Os dois SCMs 31 formando um submóduloindividual 35 são conectados de tal maneira a terem um dos doisterminais de saída 31.2a em comum. Os dois terminais de saída31.2a 31.2b de cada SCM individual 31 são conectados a umrespectivo capacitor 33 colocado em paralelo. O gerador 3representado na Figura 3 é um gerador multifásico de três estrelas42.1, 42.2, 42.3; conseqüentemente, o MMSC 30 possui trêssubmódulos 35, neste caso, conectados em série.
Em geral, os SCMs 31 podem ser configuradosconforme desejado dentro de um MMSC 30, de tal maneira aobter qualquer uma das seguintes configurações:
- exclusivamente em série;
- exclusivamente em paralelo;- em série / paralelo combinados.Cada SCM tem a entrada 31.1 em uma tensãoca. de Vmac e uma saída c.c. com tensão média nominal Vdcn.
Nm é o número total de SCMs 31 pertencendo aum MMSC 30, e Nms e Nmp são o número de conversores SCM 31- colocados em série e em paralelo, respectivamente, em relaçãoum ao outro; o número Nm é dado por:
Nm=Nms-Nmp (2)
Além do mais, claramente a tensão na saída deum MMSC é incrementada apenas pelo número de SCMs 31colocados em série em relação uns aos outros. Portanto, indicandocomo Vdcn a tensão de saída de um MMSC 30, temos que:
Vdcn — Nms ' Vmdc (3)
Cada um dos SCMs 31 é configurado como uminversor em ponte trifásico (inversor de três pernas). Já a Figura 4é um diagrama de blocos detalhado de um SCM 31.
Cada SCM 31 é constituído de vários IGBTs41.1-41.6, cada um dos quais é equipado com um terminal coletor43, um terminal emissor 44 e um terminal de porta 45. Acopladoa cada IGBT 41.1-41.6 está um diodo 42.1-42.6, tendo um anodoconectado ao terminal emissor 44 e um catodo conectado aoterminal coletor 43 do respectivo IGBT 41.1-41.6.
Em detalhes, a escolha de equipar cada MSC 31com um IGBT é ditada pelo fato de que é universalmenteconhecido na técnica que esses dispositivos são usados paracomutar cargas com correntes extremamente elevadas (até mesmosuperiores a 1500 A) e com tensões elétricas elevadíssimas.
Na Figura 4, é representado um SCM 31 parageradores 3 do tipo trifásico, e conseqüentemente, o SCM 31 éequipado com três pares de IGBTs 46.1-46.3, em que cada par deIGBTs tem o terminal emissor 44 de um dos dois transistoresconectado à respectiva fase do gerador 3 e ao terminal coletor 43do outro IGBT formando o par. Cada par de IGBTs tem doisterminais de saída, que formam os terminais de saída 31.2a e31.2b do SCM 31, e os pares 46 são conectados um ao outro emparalelo.
Em detalhes, todos os IGBTs 41.4-41.6 quepossuem o respectivo terminal coletor 43 conectado a uma dasfases do gerador 3 possuem o respectivo terminal emissor 44conectado à saída 31.2b do SCM 31; em vez disso, todos osIGBTs 41.1-41.6 que possuem o terminal emissor 44 conectado auma fase do gerador 3 possuem o respectivo terminal coletor 43conectado à saída 31.2a do SCM 31.
Finalmente, cada SCM 31 tem um controladordigital do tipo escravo (SDC) 50, que é controlado pelocontrolador DC 36, tornando possível, dessa forma, obter nogerador 3 o conjunto de correntes necessário para produzir otorque eletromagnético desejado e ainda manter as tensões desaída c.c. dos SCMs 31 equilibradas em relação uma à outra aoagir sobre os terminais de porta 45 de cada IGBT individual 41.1-41.6. É ilustrado na Figura 5 um segundo exemplo do MMSC 30,que utiliza nove SCMs 31 com a seguinte configuração: trêsSCMs 31 em paralelo, colocados em série com três SCMs 31 emparalelo, colocados em série com três SCMs adicionais 31 emparalelo. Para simplicidade de representação, as conexões naentrada para cada SCM individual 31 foram omitidas.
Com essa configuração, com base no que foidito anteriormente, a tensão de saída nominal cc. média Vccatravés dos terminais de saída 30a e 30b do MMSC 30 é Vdcn = 3 Vmdc*
Já na Figura 6, é ilustrada uma configuraçãoadicional dos SCMs 31 dentro de um MMSC 30, em que, aindaassim a tensão de saída nominal cc. média Vcc através dosterminais de saída 30a e 30b do MMSC 30 é novamente: Vdcn = 3 Vmdc-
A referida tensão é obtida conectando-se, emparalelo, três conjuntos de SCMs 31, em que cada conjunto éformado por três SCMs 31 colocados em série em relação uns aosoutros.
Na Figura 7 aparece um diagrama de blocosilustrando, de forma simplificada, uma estação de energia elétricaeólica equipada com vários aerogeradores 1 conectados a umrespectivo MMSC 30; Os MMSCs 30 são conectados uns aosoutros e conectados eletricamente à rede MVDC em tensa média(MV), representada na Figura 7 pelas linhas 70, de modo aalimentar uma energia igual à soma das energias individuaisgeradas pelos mesmos. Por exemplo, considerando cadaaerogerador 1 como tendo uma potência de 3 MW, e supondouma conexão em série de dez aerogeradores 1 para cada linha, apotência resultante para cada linha 70 seria de 30 MW. A Figura 7ilustra em detalhes uma usina eólica na qual está presente umasérie de linhas 70 em paralelo.
As linhas 70 da rede MVDC são conectadas auma estação de conversão de energia elétrica c.c./c.a. 71, quetambém forma parte da estação de energia elétrica.
Em detalhes, a estação de conversão de energiaelétrica 71 é equipada com vários conversores de alta potência ealta tensão 72, que recebem, em suas entradas 72.i, as linhas 70 darede MVDC de média tensão, e cada um dos quais possui umarespectiva saída ca. de média tensão ou alta tensão 72.u.
Via os conversores de tensão 72, é possível obtero gerenciamento controlado da energia reativa durante falhas de energiade modo a contribuir para a rápida recuperação da rede.
Os conversores de tensão 72 são conectados, emseus terminais de saída, a um transformador elevador de tensão73, compreendendo pelo menos um enrolamento primário 73a eum enrolamento secundário 73b.
O transformador elevador de tensão 73 eleva atensão ca. alimentada em seu enrolamento primário 73a de talmaneira a alimentar uma tensão no enrolamento secundário 73bque seja consideravelmente maior, por exemplo, de 380 kV.
As vantagens da presente invenção descrita atéentão são claras.Em particular, o sistema descrito aqui reduz opeso dos aerogeradores tanto quanto possível para eliminar docorpo 4 do aerogerador 1 todos os conversores c.c./c.a., reduçãode peso esta que resulta em redução nas cargas estáticas edinâmicas na turbina, com melhorias conseqüentes também emtermos de custo dos elementos estruturais, tal como, por exemplo,o mastro de suporte 5. Além do mais, o sistema descrito até entãomelhora a capacidade de tolerância tanto às falhas internas quantoexternas da rede elétrica na medida em que o gerenciamento dec.c. da rede da usina eólica desacopla a própria estação de energiada rede e melhora sua resposta às quedas de tensão.
Graças à aplicação do inversor c.c./c.a. à estaçãode conversão de energia elétrica 71, é possível obter um controleeficaz da energia reativa na rede (por exemplo, via bancos decapacitores de inserção controlada ou com técnicas conhecidascomo técnicas de "controle em malha fechada") de modo amelhorar e acelerar a resposta da usina eólica a falhas. Alémdisso, o uso de redes c.c. permite a variação da velocidade derotação de cada turbina eólica individual, sem afetar a tensão darede na medida em que a própria turbina está desacoplada da redeMVDC em si e é controlada pelo controlador digital DC.
Mediante o uso de redes de média tensão c.c, éentão possível reduzir as perdas de efeito pelicular nos condutoresdas estações de energia elétrica, possibilitando assim uma reduçãono desperdício de cobre para os condutores de corrente metálicos,que podem, de fato, ter uma seção consideravelmente menor doque no caso em que eles são atravessados por corrente elétricaalternada. Finalmente, há vantagens em consequênca daarquitetura modular. De fato, os vários SCMs 31 podem serfacilmente configurados com conexões em série e em paralelocombinadas, ou também, em configurações totalmente em sérieou totalmente em paralelo. Dessa forma, o conversor estáticomodular multinível permite assim a construção de estações deenergia elétrica equipadas com aerogeradores de um tipodiferente, também possuindo diferentes tensões de saída, comvantagens consideráveis em termos de viabilidade de projeto deuma usina eólica e de ausência de restrições de uso de apenas umtipo específico de aerogerador para cada estação de energia.
Outra vantagem decorrente do uso de umaarquitetura modular é que, no caso de falha em um setor dogerador de energia elétrica 3 (por exemplo, interrupção do caboem uma das fases) ou diretamente do SCM 31, não há anecessidade de que todo o aerogerador seja colocado emcondições inoperantes, sendo possível utiliza-lo em qualquer caso,ainda que com desempenho deteriorado.
Uma série de variações pode ser realizada nosistema descrito no presente relatório: por exemplo, é possívelusar controladores digitais configurados de maneira diferente, porexemplo, não em uma configuração mestre-escravo, e agindotambém sobre a própria mecânica da turbina eólica, por exemplo,variando-se a incidência de suas pás.
Claims (19)
1. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, projetado para serutilizado dentro de uma usina eólica, que compreende:- terminais de entrada 30a, projetados paraserem conectados a um gerador de energia elétrica 3 do tipomonofásico ou multifásico;- terminais de saída 30b; e- meios de controle 36 para controlar a potênciado referido gerador de energia elétrica 3;o referido conversor modular sendocaracterizado por compreender uma multiplicidade de módulos 31projetados para receber corrente elétrica alternada em suasentradas 31.1 e produzir corrente elétrica direta nas respectivassaídas 31.2a, 31.2b para ser distribuída dentro da referida usinaeólica, e pelo fato de que os referidos meios de controle 36recebem um sinal dos módulos 31 e atuam sobre o gerador deenergia elétrica 3.
2. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada módulo 31tem meios capacitivos 33 conectados a suas saídas 31.2a, 31.2b.
3. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidosmódulos 31 podem ser configurados em qualquer combinação emsérie ou em paralelo um com o outro, e pelo fato de que osreferidos terminais de entrada 31.1 dos referidos módulos 31 sãoconectados eletricamente aos terminais de entrada do referidoconversor 30.
4. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidosmódulos 31 possuem, dentro deles, uma multiplicidade detransistores bipolares de porta isolada 41.1^1.6, que possuem um terminalde porta 45, um terminal coletor 43 e um terminal emissor 44.
5. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, acoplado a cadaum dos transistores bipolares 41.1-41.6, está um respectivo diodoretificador 42.1-42.6 conectado entre o terminal coletor 43 e oterminal emissor 44 do respectivo transistor bipolar 41.1-41.6.
6. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os transistoresbipolares 41.1-41.6 são dispostos em pares 36.1-46.3, cada par 46.1-46.3 tendo dois transistores bipolares, respectivamente, 41.1e 41.2, 41.3 e 41.4, 41.5 e 41.6, sendo que o terminal coletor 43de um dos dois transistores bipolares formando o referido par éconectado ao terminal emissor 44 do outro transistor bipolarformando o referido par e a uma das fases do referido gerador deenergia elétrica 3 de modo que, para cada par 46, seja conectadauma fase diferente do referido gerador de energia elétrica 3.
7. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 6, caracterizado pelo fato de que todos ostransistores bipolares 41.1-41.6 contendo o respectivo terminalcoletor 43 conectado a uma fase do referido gerador de energiaelétrica 3 possuem o respectivo terminal emissor 44 conectado àsaída 31.2b do referido módulo 31, e, respectivamente, todos ostransistores bipolares 41.1-41.6 contendo o respectivo terminalemissor 44 conectado a uma fase do referido gerador de energiaelétrica 3 possuem o respectivo terminal emissor 43 conectado àreferida saída 31.2a do referido módulo 31.
8. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada módulo 31compreende um respectivo controlador secundário 50, projetadopara interagir com o referido controlador 36 e manterequilibradas, em relação umas às outras, as tensões de saída c.c.dos módulos 31 ao agir sobre os terminais de porta 45 de cadatransistor individual 41.1-41.6.
9. - Conversor modular 30 para converter aenergia elétrica produzida por aerogeradores, de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidosmódulos 31 são projetados para receber, em suas respectivasentradas 31.1, a energia elétrica ca. proveniente de um gerador deenergia elétrica do tipo síncrono.
10. - Usina eólica, compreendendo:- uma multiplicidade de aerogeradores 1, quepossuem uma turbina eólica 2, um suporte 5 e um corpo 4, dentrodo qual um gerador de energia elétrica 3 é conectado à referidaturbina eólica 2 através de um eixo mecânico 6;- uma rede interna 70 para conduzir energiaelétrica; e- uma estação de conversão de energia elétrica 71, conectada a montante à referida rede interna 70;a referida usina eólica sendo caracterizada pelofato de que, na rede interna 70 c.c, é conduzida energia elétrica,pelo fato de que para cada aerogerador 1, está presente umconversor modular 30 compreendendo meios de controle 36 euma multiplicidade de módulos 31 projetados para receber umacorrente elétrica alternada em suas entradas 31.1 e para produzir,nas respectivas saídas 31.2a, 31.2b, corrente elétrica direta paraser distribuída dentro da referida usina eólica, e pelo fato de queos referidos meios de controle 36 recebem um sinal dos referidosmódulos 31 e atuam sobre o gerador de energia elétrica 3.
11. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que, a jusante dareferida estação de conversão de energia elétrica 71, está conectado diretae eletricamente um meio transformador 73, projetado para elevara tensão elétrica que chega em suas entradas.
12. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que cada módulo 31do referido conversor modular 30 tem meios capacitivos 33conectados a suas saídas 31.2a, 31.2b.
13. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que os referidosmódulos 31 podem ser configurados em qualquer combinação emsérie ou em paralelo um com os outros, e pelo fato de que osreferidos terminais de entrada 31.1 dos referidos módulos 31 são conectadoseletricamente aos terminais de entrada do referido conversor 30.
14. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que os referidosmódulos 31 possuem, dentro deles, uma multiplicidade detransistores bipolares de porta isolada 41.141.6, que possuem um terminalde porta 45, um terminal coletor 43 e um terminal emissor 44.
15. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que, acoplado acada um dos transistores bipolares 41.1-41.6, está um respectivodiodo retificador 42.1-42.6 conectado entre o terminal coletor 43e o terminal emissor 44 do respectivo transistor bipolar 41.1-41.6.
16. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que os transistoresbipolares 41.1-41.6 são dispostos em pares 36.1-46.3, cada par-46.1-46.3 tendo dois transistores bipolares, respectivamente, 41.1e 41.2, 41.3 e 41.4, 41.5 e 41.6, em que o terminal coletor 43 deum dos dois transistores bipolares formando o referido par éconectado ao terminal emissor 44 do outro transistor bipolarformando o referido par e a uma das fases do referido gerador deenergia elétrica 3 de modo que, para cada par 46, seja conectadauma fase diferente do referido gerador de energia elétrica 3.
17. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que todos ostransistores bipolares 41.1-41.6 contendo o respectivo terminalcoletor 43 conectado a uma fase do referido gerador de energiaelétrica 3 possuem o respectivo terminal emissor 44 conectado àsaída 31.2b do referido módulo 31, e, respectivamente, todos ostransistores bipolares 41.1-41.6 contendo o respectivo terminalemissor 44 conectado a uma fase do referido gerador de energiaelétrica 3 possuem o respectivo terminal emissor 43 conectado àreferida saída 31.2a do referido módulo 31.
18. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada módulo 31compreende um respectivo controlador secundário 50, projetadopara interagir com o referido controlador 36 e manter equilibradasas tensões de saída c.c. dos módulos 31 em relação umas às outrasao agir sobre os terminais de porta 45 de cada transistor individual-41.1-41.6.
19. - Estação de energia elétrica, de acordo coma reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o referidogerador de energia elétrica 3 é um gerador de energia elétricasíncrono, do tipo trifásico ou com um número maior de fases.
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