ES2621530T3 - Sistema de control para un generador eléctrico y método para controlar un generador eléctrico para una turbina eólica - Google Patents

Abstract

Método para validar un sistema de control (500) para un generador eléctrico (401, 701) conectado a un convertidor de potencia en una turbina eólica (100), comprendiendo el método: generar un primer valor de parámetro (505) que representa una señal de control (504) para controlar el flujo de estator de un estator del generador eléctrico (401, 701), en el que el primer parámetro vector de tensión de estator (us*), medir un segundo valor de parámetro (506) que especifica una característica operativa eléctrica del generador eléctrico (401, 701), en el que la característica operativa eléctrica es una tensión de línea de estator del generador (401, 701), y determinar un tercer valor de parámetro (507) que especifica un nivel de precisión de la señal de control (504), en el que el tercer parámetro indica si la diferencia del primer valor de parámetro (505) y el segundo valor de parámetro (506) está dentro de un umbral predefinido, en el que el nivel de precisión de la señal de control (504) tiene que estar dentro del umbral predefinido para que el sistema de control (500) se valide; en el que el método comprende además obtener un cuarto valor de parámetro (509) que especifica una característica operativa mecánica del generador eléctrico (401, 701), en el que la característica operativa mecánica incluye la posición y la velocidad de rotación de un rotor del generador eléctrico (401, 701); en el que el nivel de precisión de la señal de control (504) se determina basándose en el primer valor de parámetro (505), el segundo valor de parámetro (506) y el cuarto valor de parámetro (509).

Description

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la fase

imagen10de la señal de referencia de tensión de estator. La salida del primer bloque restador 806 también se denomina error de fase. El error de fase, que es un ángulo, puede mapearse a un valor en el intervalo entre -y por un bloque de mapeo 807.

El error de magnitud y el error de fase se filtran mediante filtros de paso bajo 808, 809 respectivos y pueden usarse como señal de validación para el sistema de control de retroalimentación de flujo de estator, por ejemplo en forma de error de amplitud de la señal de tensión de estator |Us_err| y un error de fase de la señal de tensión de estator _us_err. La señal de validación generada se compara con un valor umbral predefinido para decidir si el proceso de validación de arranque es satisfactorio. Si la señal de validación especifica que el error de magnitud y/o el error de fase son muy grandes (por ejemplo están por encima de un umbral predefinido) y por tanto, presumiblemente, el sistema de control de flujo de estator tiene un funcionamiento erróneo, el sistema de control del sistema de generación de energía 700 se mantiene en el estado de circuito abierto y se envía un mensaje de error de validación al controlador central de la turbina. Por otro lado, si la señal de validación muestra que el sistema de control de flujo de estator funciona correctamente, el sistema de control del sistema de generación de energía 700 en el modo de arranque se transforma en el sistema de control del sistema de generación de energía 400 en el modo de generación de energía para introducir un estado de control de energía de bucle cerrado para suministrar energía a la red de distribución eléctrica 406.

Después del inicio del control de retroalimentación de flujo de estator para el sistema de control del sistema de generación de energía 700, puede aplicarse un tiempo de retardo para el inicio de la validación para evitar los efectos de la dinámica del filtro de paso bajo y la compensación de retardo de fase. Tras ello, el error de amplitud y error de fase de la señal de tensión de estator se comprueba continuamente, en una realización, frente a los ajustes umbral en un periodo de validación definido.

La validación es por ejemplo satisfactoria, es decir la funcionalidad del sistema de control de flujo de estator se ha validado de manera satisfactoria, si tanto el error de magnitud como el error de fase de la tensión de estator están dentro de los umbrales predefinidos. En este caso, el sistema de control 700 continúa el proceso de arranque de generador cerrando el contactor de lado de máquina seguido por habilitar el circuito de PWM 724, transfiriéndose entonces al sistema de control 400 activando el bloque de control de potencia 409 y el bloque de control de reducción de campo 410 respectivamente para generar la componente de referencia de flujo de producción de imagen11 imagen12

energía y la componente de referencia de flujo de magnetización . Si la validación falla, el proceso de arranque de generador por ejemplo se detiene y se envía un mensaje de error al sistema de control central de la turbina para iniciar una parada de convertidor de manejo de error.

El esquema de validación propuesto puede ejecutarse de manera segura deshabilitando la señal de compuerta del bloque de modulación de PWM 724 para el convertidor de máquina, es decir el convertidor de potencia de lado de generador 702. La mayoría de los módulos de función activados en la validación también se usan de la misma manera en la generación de energía habitual tal como se muestra en la figura 4. La validación evita el fallo de sistema de convertidor debido al funcionamiento erróneo de algunas de las funciones más importantes como las que se enumeran a continuación:

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estimación de señal de posición a partir de medición de codificador

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estimación de valor de desfase de posición a partir de algoritmo de calibración de codificador

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determinación de valor de flujo de rotor de generador a partir de algoritmo de identificación

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computación para la generación de señal de referencia de flujo de estator

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computación para el control de retroalimentación de estator

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computación para la observación de flujo de estator

En el caso en el que todas las funciones anteriores funcionen correctamente, la referencia de tensión de estator generada por el control de retroalimentación de estator se sincroniza con la tensión Bemf de generador para la velocidad de funcionamiento respectiva, es decir solo debe diferir de la tensión Bemf de generador dentro de unos determinados niveles de tolerancia. Por tanto, la validación proporciona también un método de transición de corriente fácil antes de habilitar la señal de compuerta del bloque de modulación de PWM 724 para el convertidor de potencia para el control de flujo de estator inicializando el controlador de retroalimentación de flujo de estator apropiadamente. Por tanto, se evita una corriente dinámica y transición de par motor grandes para el sistema de control de flujo de estator.

Por tanto, el método de validación según una realización permite la acumulación de una referencia de tensión sincronizada con la tensión Bemf de generador síncrono en primer lugar bajo el estado de circuito abierto para garantizar una generación de energía fácil en el arranque. La inicialización de un controlador de generador síncrono en el marco de referencia estacionario durante un estado sin carga es muy crítica para el arranque del controlador.

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