ES2637275T3

ES2637275T3 - Procedimiento para la alimentación de energía eléctrica en una red de tensión alterna trifásica

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Publication number: ES2637275T3
Application number: ES11724254.5T
Authority: ES
Inventors: Stephan Adloff
Original assignee: Wobben Properties GmbH
Current assignee: Wobben Properties GmbH
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2031-06-10
Also published as: CA2801820C; EP2580835A2; PT2580835T; BR112012031520A2; DE102010029951A1; WO2011154532A2; CN103125059A; NZ605227A; CA2801820A1; ZA201209714B; US20130141951A1; JP2013528350A; NO2580835T3; MX2012014445A; AR081869A1; JP5844803B2; RU2013100172A; AU2011263709A1; RU2543988C2; KR101465372B1

Abstract

Procedimiento para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica mediante una instalación de energía eólica, que comprende las etapas: - generación de una componente del sistema de secuencia positiva de la corriente a alimentar, - generación de una componente del sistema de secuencia negativa de la corriente a alimentar, - superposición de la componente del sistema de secuencia positiva y de la componente del sistema de secuencia negativa formando la corriente a alimentar y alimentación de la corriente así compuesta en la red de tensión alterna trifásica, caracterizado porque la componente del sistema de secuencia positiva y la componente del sistema de secuencia negativa se generan a partir de una tensión continua de un circuito intermedio de tensión continua común, alimentándose el circuito intermedio de tensión continua común por una corriente generada por una instalación de energía eólica, generándose la componente del sistema de secuencia positiva y la componente del sistema de secuencia negativa respectivamente por al menos un módulo inversor propio y predeterminando una unidad de control central, cuál o cuáles de los módulos inversores genera(n) una componente del sistema de secuencia positiva y cuál o cuáles de los módulos inversores genera(n) una componente del sistema de secuencia negativa.

Description

DESCRIPCION

Procedimiento para la alimentacion de ene^a electrica en una red de tension alterna trifasica

5 La presente invencion se refiere a un procedimiento para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica. Ademas, la presente invencion se refiere a un dispositivo correspondiente para la alimentacion de una corriente asimetrica en una red de tension alterna trifasica, asf como una instalacion de energfa eolica provista de un dispositivo semejante.

10 La energfa electrica se distribuye en gran medida en una red de tension alterna trifasica, se distribuye en particular de generadores de energfa, como centrales electricas de gran potencia, instalaciones de energfa eolica o similares al consumidor. En particular los consumidores se adaptan en este caso a la red de tension alterna que presenta propiedades determinadas. A ello pertenece una frecuencia y fase determinada de las tensiones individuales entre sf, la amplitud de tension de cada fase y finalmente tambien una cierta simetna de la red de tension alterna. 15 Idealmente cada fase del sistema trifasico presenta, por ejemplo, para la red de distribucion europea un valor efecto de la tension de 235 V, una frecuencia de 50,0 Hz y una posicion de fase respecto a las otras dos fases correspondientes de 120° o 240°. El cumplimiento de propiedades semejantes es un requisito importante y las desviaciones solo estan permitidas en pequenos lfmites. Las desviaciones demasiado intensas pueden poner en peligro tanto la estabilidad de la red de tension alterna trifasica correspondiente, como tambien provocar danos en 20 los consumidores sensibles.

Para conseguir que las propiedades requeridas se cumplan, en particular que la red de tension alterna trifasica sea simetrica, los generadores de energfa, en particular grandes centrales electricas, alimentan de forma simetrica en esta red de tension alterna. Los mayores consumidores, como fabricas con grandes maquinas, deben garantizar que 25 la red de tension alterna no se cargue de forma asimetrica o solo en un margen muy bajo.

Para pequenos consumidores se parte de que estos en conjunto solo cargan la red de tension alterna esencialmente de forma simetrica por motivos estadfsticos.

30 Sin embargo, puede ocurrir que exista una carga asimetrica o eventualmente una alimentacion asimetrica. Una red asimetrica puede ser - al menos por secciones - la consecuencia. En este caso es deseable o incluso necesario - segun la intensidad de de la asimetna - compensar la asimetna en la red de tension alterna. Las centrales electricas de gran potencia con frecuencia no pueden efectuar una compensacion semejante, ya que estas alimentan con frecuencia a traves de un generador smcrono acoplado directamente con la red de tension alterna. En las fases 35 individuales del generador smcrono no se puede intervenir individualmente de forma practica durante el funcionamiento y en funcion de la necesidad.

En el caso de alimentacion de una instalacion de energfa eolica mediante un convertidor completo sena concebible basicamente la predeterminacion, generacion y alimentacion de una corriente alterna trifasica asimetrica, si el 40 convertidor completo usado presenta una capacidad semejante. En un caso semejante cada rama del puente del convertidor toral alimenta diferentes cantidades de corriente en la red de tension alterna.

Tal alimentacion de corriente diferente puede conducir a una carga desigual y eventualmente a cargas demasiado grandes. Si el convertidor completo se hace funcionar hasta el lfmite de potencia permitido y a este respecto 45 alimenta de forma asimetrica, entonces esto puede significar un sobrepaso del lfmite de carga para una rama del puente individual. Correspondientemente se debe contar con un envejecimiento elevado de los elementos constructivos o incluso con un mal funcionamiento agudo.

El documento WO 2008/061698 describe una instalacion de energfa eolica con regulacion del sistema de secuencia 50 negativa. La solicitud de patente japonesa publicada JP 06038532 (Fuji Electric Co. Ltd.) describe un convertidor de corriente trifasico con la capacidad de generar un sistema asimetrico en su salida, comprendiendo el convertidor de corriente un convertidor del sistema de secuencia positiva para la generacion de una componente del sistema de secuencia positiva y un convertidor del sistema de secuencia negativa para la generacion de una componente del sistema de secuencia negativa, y combinandose las dos componentes del sistema mediante un transformador.

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La presente invencion tiene el objetivo de remediar o reducir al menos uno de los problemas arriba mencionados. En particular se puede crear una solucion para la compensacion o compensacion parcial de una situacion asimetrica en una red de tension alterna trifasica, debiendose evitar o reducir al menos uno de los problemas arriba mencionados. Preferentemente se debe proponer una solucion para la alimentacion de una corriente alterna trifasica asimetrica en 60 una red de tension alterna evitando al menos uno de los problemas arriba mencionados. Al menos se debe proponer

una solucion alternativa.

Segun la invencion se propone un procedimiento para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica segun la reivindicacion 1.

La invencion se basa en el conocimiento de que un sistema de tension alterna trifasica asimetrica se puede representar basicamente por una componente del sistema de secuencia positiva y una componente del sistema de secuencia negativa. Por la electrotecnia se conoce basicamente el metodo de las componentes simetricas, para efectuar un analisis simplificado de un error desbalanceado en un sistema de corriente trifasica, es decir, un sistema 10 de corriente alterna trifasica. A este respecto, un sistema asimetrico de asf denominados fasores se subdivide en sistemas de secuencia positiva, sistemas de secuencia negativa y sistemas de secuencia nula.

El sistema de secuencia positiva, que se puede designar tambien como componente del sistema de secuencia positiva, posee la misma direccion de giro que el sistema original. El sistema de secuencia negativa, que tambien se 15 puede designar como componente del sistema de secuencia negativa, tiene una direccion opuesta respecto al sistema original. En un principio equilibra la desviacion de los fasores por el desplazamiento de fase de 120° habitual. El sistema de secuencia positiva como tal y tambien el sistema de secuencia negativa como tal son cada vez simetricos en sf.

20 El sistema de secuencia cero designa un sistema, en el que todos los fasores presentan la misma direccion y la misma longitud. Este sistema de secuencia cero equilibra una desviacion eventual de cero de la adicion del sistema original. No obstante, en cuestion se ha reconocido que con frecuencia se puede prescindir de un sistema de secuencia cero o una componente del sistema de secuencia cero. En cualquier caso segun una forma de realizacion se propone prescindir de un sistema de secuencia cero.

25

La teona que sirve de base de las componentes simetricas se ha usado hasta ahora para analizar y describir un sistema trifasico asimetrico. Asf se puede describir respectivamente el sistema de secuencia positiva y la componente del sistema de secuencia negativa mediante la magnitud y fase. Con estos valores es posible un analisis adicional.

30

Ahora se propone generar tanto un sistema de secuencia positiva como tambien un sistema de secuencia negativa y superponer los sistemas de secuencia positiva y secuencia negativa asf generados formando el sistema asimetrico deseado a alimentar, a saber, en particular la corriente alterna trifasica asimetrica. La corriente total trifasica asimetrica asf originada por la superposicion se puede alimentar luego en la red de tension alterna trifasica.

35

Ahora es posible generar un sistema de secuencia positiva simetrica con ayuda de un modulo inversor trifasico. Para este modulo inversor trifasico solo se plantea por ello una tarea estandar, a saber, una corriente alterna trifasica simetrica. Ya que este modulo inversor solo debe generar una corriente alterna trifasica simetrica, tampoco se producen problemas mediante una carga o sobrecarga asimetrica eventual de una rama del puente.

40

Otro modulo inversor puede generar un sistema de secuencia negativa. Para este modulo inversor solo se plante por ello una tarea estandar de generar una corriente alterna trifasica simetrica.

La superposicion de este sistema de secuencia positiva y del sistema de secuencia negativa se puede realizar de 45 forma sencilla, porque las fases correspondientes se conexionan respectivamente en un nodo comun. Esto se puede realizar antes o despues de la bobina de salida.

Los dos modulos inversores pueden presentar componentes comunes parcialmente. En particular en el caso respectivamente de uno modulo inversor que usa un circuito intermedio de tension continua, para ambos modulos 50 inversores se puede usar un circuito intermedio de tension alterna comun y correspondientemente tambien un rectificador comun o varios rectificadores comunes para la alimentacion de energfa electrica en el circuito intermedio de tension continua.

El ejemplo de un modulo inversor para el sistema de secuencia positiva y de un modulo inversor para el sistema de 55 secuencia negativa es una forma de realizacion que tambien es apropiada adecuadamente para la explicacion de una idea fundamental.

Segun otra forma de realizacion se propone usar mas de dos modulos inversores, a saber, un segundo modulo inversor al menos para el sistema de secuencia positiva o para el sistema de secuencia negativa. Preferentemente 60 se usan muchos modulos inversores. Para la corriente alterna trifasica asimetrica a generar se calculan el sistema

de secuencia positiva necesario y el sistema de secuencia negativa necesario. Segun la amplitud de los sistemas correspondientes se usan correspondientemente muchos modulos inversores para la generacion del sistema de secuencia positiva y correspondientemente muchos modulos inversores para la generacion del sistema de secuencia negativa. Asf es posible usar varios modulos inversores igualmente dimensionados. La amplitud del 5 sistema de secuencia positiva o del sistema de secuencia negativa solo se implementan entonces mediante el numero de los modulos inversores usados, dimensionados igualmente. De este modo se puede conseguir esencialmente una division uniforme.

Correspondientemente el sistema de secuencia positiva correspondiente esta compuesto por varios subsistemas de 10 secuencia positiva y/o el sistema de secuencia negativa por varios subsistemas de secuencia negativa. Los subsistemas de secuencia positiva o los subsistemas de secuencia negativa se generan respectivamente mediante un modulo inversor y luego se superponen. En el caso de la superposicion se pueden superponer en primer lugar los subsistemas de secuencia positiva formando el sistema de secuencia positiva y/o superponerse los subsistemas de secuencia negativa formando el sistema de secuencia negativa, a fin de superponerse entonces conjuntamente 15 formando la corriente alterna trifasica asimetrica, o los subsistemas de secuencia positiva y subsistemas de secuencia negativa se superponen todos conjuntamente formando la corriente alterna trifasica asimetrica global a alimentar.

Preferentemente las fases y amplitudes correspondientes de los sistemas de secuencia positiva, eventualmente de 20 los subsistemas de secuencia positiva, de los sistemas de secuencia negativa y/o eventualmente de los subsistemas de secuencia negativa se predeterminan mediante una unidad central comun. Mediante una unidad central semejante se puede ajustar la corriente alterna trifasica asimetrica a alimentar por calculo en los sistemas de secuencia positiva y sistemas de secuencia negativa a prever y a generar, eventualmente tambien en la subdivision ulterior en los subsistemas de secuencia positiva o subsistemas de secuencia negativa. La unidad central - a la que 25 se presenta habitualmente la informacion de los modulos inversores que estan a disposicion - puede efectuar por consiguiente una division global y de este modo ocuparse de que la corriente alterna trifasica asimetrica se componga en principio mediante una multiplicidad de componentes de corriente trifasica simetrica iguales. Preferentemente la unidad central tiene en cuenta en este caso la potencia activa total que esta a disposicion de los modulos inversores que estan a disposicion. En particular en el caso de alimentacion de energfa o potencia electrica 30 producida por una instalacion de energfa eolica se puede detectar esta en la amplitud y realizarse correspondientemente la division de la corriente a generar.

Con un dispositivo preparado para ello tambien es posible sin mas controlar una alimentacion simetrica - es decir, una alimentacion no segun la invencion -. En este caso solo se debe generar un sistema de secuencia positiva y no 35 un sistema de secuencia negativa.

Preferentemente todos los subsistemas de secuencia positiva presentan las mismas fases y/o amplitudes y/o todos los subsistemas de secuencia negativa presentan por su lado las mismas fases y amplitudes.

40 Esto permite una division uniforme, mediante la que se minimizan las cargas eventuales de los componentes usados y por lo que se puede conseguir una simplificacion tanto del calculo como tambien de la generacion.

Preferentemente se propone un procedimiento, que esta caracterizado porque el sistema de secuencia positiva y el sistema de secuencia negativa se generan respectivamente mediante al menos un modulo inversor propio y/o una o 45 la unidad de control central predetermina cual o cuales de los modulos inversores genera(n) un sistema de secuencia positivo y cual o cuales de los modulos inversores genera(n) un sistema de secuencia negativa.

Mediante la generacion tanto del sistema de secuencia positiva como tambien del sistema de secuencia negativa respectivamente mediante al menos un modulo inversor propio se puede limitar cada modulo inversor a la 50 generacion de una corriente alterna trifasica simetrica. Preferentemente la unidad de control predetermina cual o cuales de los modulos inversores genera o generan un sistema de secuencia positiva y cual o cuales un sistema de secuencia negativa. Esto tambien significa que los modulos inversores usados no estan fijados a la generacion de un sistema de secuencia positiva o la generacion de un sistema de secuencia negativa. Mejor dicho, en funcion de la necesidad, se puede usar respectivamente un numero diferente de modulos inversores para la generacion de un 55 sistema de secuencia positiva y asimismo usar un numero diferentes de modulos inversores para la generacion de un sistema de secuencia negativa.

Preferentemente, en el caso de necesidad variable, se modifica un modulo inversor o varios modulos inversores en su uso. Por consiguiente un modulo inversor a modo de ejemplo puede generar en primer lugar un sistema de 60 secuencia positiva y mas tarde cambiar para la generacion de un sistema de secuencia negativa o a la inversa.

Ademas, segun la invencion se propone un dispositivo para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica segun la reivindicacion 6. Un dispositivo semejante comprende al menos un primer modulo inversor para la generacion de un sistema de secuencia positiva de la corriente a alimentar y un 5 segundo modulo inversor para la generacion de un sistema de secuencia negativa de la corriente a alimentar. Los dos modulos inversores estan acoplados de modo que se superpone el sistema de secuencia positiva con el sistema de secuencia negativa formando una corriente a alimentan, a saber, una corriente total a alimentar. Para ello los modulos inversores estan conexionados correspondientemente en particular en su salida de corriente. Esto puede estar previsto antes o detras de una bobina.

10

Preferentemente el primer modulo inversor se puede apoyar mediante otros modulos inversores en la generacion del sistema de secuencia positiva y el segundo modulo inversor se puede apoyar en la generacion del sistema de secuencia negativa por otros modulos inversores.

15 Preferentemente el al menos un primer modulo inversor y el al menos un segundo modulo inversor esta acoplado a traves de un circuito intermedio de tension continua comun, a fin de generar el sistema de secuencia positiva o sistema de secuencia negativa correspondiente a partir de la tension continua del circuito intermedio de tension continua comun. En este sentido diferentes modulos inversores generan diferentes componentes de la corriente trifasica asimetrica a alimentar, pero usan una fuente comun. En particular un circuito intermedio de tension continua 20 comun semejante se puede alimentar por una fuente comun, como por ejemplo una instalacion fotovoltaica o una instalacion de energfa eolica o la corriente generada por un generador de una instalacion de energfa eolica. Ademas, esto tiene la ventaja de que las modificaciones respecto a la generacion del sistema de secuencia positiva y del sistema de secuencia negativa quedan en principio sin repercusion para el circuito intermedio de tension continua y por consiguiente la fuente alimentadora preconectada. Asf tambien se puede dividir nuevamente al menos 25 uno de los modulos inversores, a saber, generar un subsistema de secuencia positiva en lugar de un subsistema de secuencia negativa o a la inversa, sin que esto deba tener una repercusion sobre la fuente que alimenta el circuito intermedio de tension continua.

Como una forma de realizacion preferida se produce por consiguiente que al menos uno del al menos primer modulo 30 inversor y/o del al menos segundo modulo inversor esta preparado para generar opcionalmente un sistema de secuencia positiva o una parte de el o un sistema de secuencia negativa o una parte de el.

Preferentemente se preve un dispositivo que esta caracterizado porque esta prevista una unidad de control central para la predeterminacion de los valores de consigna para la magnitud y fase para la generacion del sistema de 35 secuencia negativa o sistema de secuencia positiva correspondiente y/o para la determinacion de cual de los primeros y segundos modulos inversores se usa para la generacion de un sistema de secuencia positiva y cual para la generacion de un sistema de secuencia negativa.

Por consiguiente se puede prever de manera sencilla y eficiente un dispositivo controlado conjuntamente, que facilite 40 no obstante diferentes componentes de corriente que se superponen para la alimentacion.

Preferentemente esta previsto un sistema de bus de datos para la comunicacion de los modulos inversores entre sf y eventualmente para la comunicacion con la unidad de control central. De este modo, de manera sencilla se pueden intercambiar datos entre los modulos inversores individuales y la unidad de central, a fin de controlar las 45 componentes individuales y conseguir un comportamiento global adaptado entre sf del dispositivo. Un sistema de bus de datos semejante tambien es ventajoso cuando esta prevista una pluralidad de modulos inversores, que eventualmente no estan alojados en una y la misma carcasa. Asf pueden estar previstos, por ejemplo, una pluralidad de modulos inversores en el pie de torre de la instalacion de energfa eolica, que presentan un circuito intermedio de tension continua comun, en particular un circuito intermedio de tension continua, que esta configurado como asf 50 denominado carril colector. Si estan previstas distancias entre los modulos inversores individuales, esto puede ser ventajoso para el enfriamiento mismo. En el caso del cambio o del mantenimiento de un modulo inversor tambien se puede separar este de manera sencilla del circuito intermedio de tension continua y tambien separarse del bus de datos e insertarse en el lugar un modulo de sustitucion o el modulo mantenido. Esto posibilita una estructura modular y no obstante un control central del dispositivo de alimentacion global.

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Un modo constructivo modular semejante tambien posibilita prever los mismos modulos inversores para dispositivos de alimentacion que presentan diferentes potencias totales. Estas potencias totales diferentes - p. ej. para el uso en instalaciones de energfa eolica de diferente tamano - se pueden conseguir de manera sencilla mediante la prevision del numero correspondiente de modulos inversores.

Preferentemente se propone una instalacion de ene^a eolica con un dispositivo segun la invencion para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica. Una instalacion de energfa eolica semejante presenta en particular un rotor con un buje de rotor y una o varias palas de rotor, para transformer el viento en un movimiento de rotacion del rotor. Ademas, esta previsto un generador electrico, en particular un generador smcrono con un rotor 5 electromagnetico, que se acciona por el rotor aerodinamico recien descrito, a fin de generar la corriente electrica. Esta corriente electrica se usa para alimentarse en la red de tension alterna despues de la transformacion correspondiente mediante el dispositivo para la alimentacion. Para ello se puede rectificar, por ejemplo, la corriente generada por el generador y alimentarse a un circuito intermedio de tension alterna, con el que estan conectados los modulos inversores para efectuar la alimentacion. Preferentemente el dispositivo esta dispuesto en o sobre una torre 10 de la instalacion de energfa eolica, sobre la que estan dispuestos y se soportan el rotor y generador descrito.

Una ventaja especial del uso de una instalacion de energfa eolica con un dispositivo segun la invencion para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica consiste en que en particular en las secciones descentralizadas de una tension de red alterna pueden aparecer asimetnas. Mediante el uso de 15 una instalacion de energfa eolica es posible erigir esta asimismo de forma descentralizada y de este modo contrarrestan de forma dirigida una asimetna en esta seccion de red descentralizada.

Por lo demas tambien entra en consideracion en este caso tomar energfa electrica de una red de tension alterna que presenta una asimetna y transformarla en una corriente trifasica asimetrica que contrarresta la simetna mencionada. 20 Por consiguiente una misma instalacion de energfa eolica puede contribuir en el caso de calma, en caso de necesidad, a la simetrizacion de una asimetna en una red de tension alterna.

La presente invencion tambien esta prevista en particular para aplicar los requisitos que se requieren por las directivas, como la directiva tecnica “BDEW, Technische Richtlinie Erzeugungsanlage am Mittelspannungsnetz, 25 Richtilinie fur Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, Junio 2008 [BDEW (Asociacion federal para la gestion del agua y energfa), Directiva tecnica de instalaciones de generacion en la red de media tension, Directiva para la conexion y funcionamiento en paralelo de instalaciones de generacion en la red de media tension, junio 2008]”. Asimismo la invencion esta prevista para trabajar conforme con las directivas de alimentacion y aplicar en particular los requisitos mas nuevos en la calidad de red de tales directivas. Esto tambien 30 se refiere en particular al reglamento sobre las potencias de servicio de sistemas mediante instalaciones de energfa eolica, 10 de julio de 2009.

Segun una forma de realizacion, el dispositivo segun la invencion para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica forma una unidad de generacion o una parte de una unidad de generacion en el sentido de la BDEW 35 Directiva de media tension.

A continuacion la presente invencion se explica mas en detalle a modo de ejemplo mediante ejemplos de realizacion en referencia a las figuras adjuntas.

40 Figura 1 muestra esquematicamente una estructura de una unidad de generacion segun la presente invencion.

Fig. 2a a 2c explican la relacion de una corriente alterna trifasica asimetrica (figura 2c) a partir del sistema de secuencia positiva (figura 2a) y sistema de secuencia negativa (figura 2b).

45 Figura 3 muestra esquematica un convertidor completo con varios modulos convertidores segun la presente invencion.

La unidad de generacion 1 segun la representacion esquematica de la figura 1 comprende una seccion de transformacion de energfa 2, que produce energfa electrica a partir de otra forma de energfa. Asf, por ejemplo, 50 mediante una instalacion de energfa eolica se puede convertir la energfa del viento a traves de un rotor aerodinamico y un generador electrico en corriente electrica. Entre el rotor aerodinamico y el generador electrico puede estar prevista una transmision, en lo que no se entra en cuestion. Como otro ejemplo para la obtencion de energfa electrica de otra forma de energfa se menciona una celula solar que puede producir energfa electrica a partir de la radiacion solar.

55

Esta previsto un convertidor completo 4 para preparar esta energfa electrica producida en la seccion de transformacion de energfa 2 para la alimentacion en la red electrica de tension alterna. En principio toda la energfa electrica producida mediante la seccion de transformacion de energfa 2 se conduce a traves de este convertidor completo 4, a fin de alimentarse en la red de tension alterna. El convertidor completo genera en este caso segun la 60 invencion al menos un sistema de secuencia positiva y al menos un sistema de secuencia negativa, que se

superponen en el punto de referencia 6 para alimentarse luego como corriente total asimetrica comun en la red. Para ello esta representado un bloque de alimentacion de red 8 para la ilustracion.

En el caso de unidades de generacion, como la unidad de generacion 1 con convertidor completo 4, el 5 comportamiento de alimentacion se caracteriza por el convertidor o convertidor completo. El tipo de la alimentacion, por ejemplo, respecto a la potencia activa / reactiva y angulo de fase se fija mediante la excitacion en el convertidor de semiconductor de potencia obtenido. Una alimentacion de potencia asimetrica se podna implementar mediante una alimentacion de corriente asimetrica. En un caso semejante la corriente alimentada se compone segun la invencion por un sistema de secuencia positiva y uno de secuencia negativa, lo que conduce a una corriente total 10 asimetrica de la unidad de generacion.

La generacion de la corriente alterna trifasica asimetrica a alimentar se explica mediante los diagramas de fasores en las figuras 2a a 2c. Por sencillez esta explicacion tiene la base de una composicion de una corriente total trifasica asimetrica a partir de un sistema de secuencia positiva y un sistema de secuencia negativa. El sistema de secuencia 15 positiva esta representado en la figura 2a. Muestra la amplitud y fase de las tres corrientes Lim, Ii_2m y Ii_3m. La frecuencia del circuito del sistema de fasores representado esta especificada con w. La frecuencia del circuito w conduce a una secuencia de fases Lim, Ii_2m e I_3m. La fase entre las tres corrientes Lim, Ii_2m e I_3m es de

respectivamente 120° o 240°. Las amplitudes de las tres corrientes Lim, lL2m e I_3m son iguales. En este sentido existe una corriente trifasica simetrica.

20

El sistema de secuencia negativa segun la figura 2b muestra tres fasores para las tres corrientes lL1g, lL3g y lL2g, que presentan igualmente un angulo de fase de 120° o 240°, y que tienen respectivamente la misma amplitud. La frecuencia del circuito tambien se muestra para el sistema de secuencia negativa con w. El sistema de secuencia negativa tambien es por consiguiente simetrico.

25

Por consiguiente se generan al menos dos corrientes trifasicas simetricas.

El sistema total se produce luego por la superposicion del sistema de secuencia positiva y del sistema de secuencia negativa. Esto significa que se anaden respectivamente las corrientes de una fase de los dos sistemas. El sistema 30 asf superpuesto esta representado en la figura 2c. Los fasores L1, L2 e L3 representan las tres corrientes de la corriente total trifasica, superpuesta asimetrica resultante. Correspondientemente el fasor L1 se produce mediante la adicion vectorial del fasor lL1m del sistema de secuencia positiva segun la figura 2a y L1g segun el sistema de secuencia negativa de la figura 2b. Correspondientemente se anaden lL2m e lL2g formando L2 y se anaden lL3m e lL3g formando L3. Esto esta representado en la figura 2c. La revolucion de este sistema global asimetrico tambien esta 35 dada por w. La revolucion w es igual para el sistema de secuencia positiva segun la figura 2, el sistema de secuencia negativa segun la figura 2b y la corriente total segun la figura 2.

Por la figura 2c se puede reconocer por consiguiente que se produce una corriente total asimetrica trifasica a partir de la superposicion de dos corrientes simetricas trifasicas.

40

Para generar una corriente total L1, Il2 e L3 representada en la figura 2c, un convertidor completo no construido de forma modular, que tiene a disposicion por ejemplo un puente inversor por fase, en el caso de una alimentacion de una corriente asimetrica debe permitir una excitacion asimetrica de sus valvulas, en particular interruptores de semiconductor. Pero tambien en el caso de un convertidor completo construido de forma modular, que presenta 45 varios modulos inversores que generan cada uno por sf una corriente trifasica, se puede generar una corriente total asimetrica, en tanto que cada modulo inversor genera una corriente parcial asimetrica y todas las corrientes parciales asimetricas generadas se superponen formando la corriente total asimetrica. En particular cada modulo inversor podna generar una corriente parcial asimetrica, que en la fase y posicion de fase se corresponde con la corriente total asimetrica, pero presenta amplitudes mas pequenas.

50

No obstante, en el caso de un convertidor completo construido de forma modular, no es necesaria una excitacion asimetrica de las valvulas o interruptores de semiconductor. Cada modulo convertidor puede alimentar en lugar de ello una corriente simetrica, en tanto que la alimentacion de corriente total no se divide de forma uniforme en los modulos convertidores. Mejor dicho la invencion preve fijar una caractenstica de alimentacion, con la que segun la 55 asimetna requerida un numero determinado de modulos convertidores alimenta un sistema de secuencia positiva pura, es decir, una corriente del sistema de sistema de secuencia positiva pura, es decir, una corriente trifasica segun la figura 2a, mientras que los modulos restantes alimentan un sistema de secuencia negativa puro, es decir, una corriente del sistema de secuencia negativa pura, es decir, una corriente trifasica segun la figura 2b. Una division semejante esta ilustrada en la figura 3. Los modulos convertidores mostrados forman los modulos 60 inversores, segun se describe arriba, o los modulos convertidores tambien se pueden designar como modulos

inversores.

La figura 3 muestra un circuito intermedio de tension continua comun Zk, con el que estan conectados una pluralidad de modulos convertidores M1, M2 a Mk y Mk+1 hasta Mn. Estos modulos convertidores M1 a Mn forman un 5 convertidor en el sentido de un convertidor completo 4 segun la figura 1. Los modulos convertidores M1 a Mk generan respectivamente un sistema de secuencia positiva, es decir, una corriente del sistema de secuencia positiva. Los modulos convertidores restante Mk+1 a Mn generan respectivamente un sistema de secuencia negativa, es decir, una corriente del sistema de secuencia negativa segun la figura 2b. Las corrientes asf generadas se superponen en el punto de referencia 6 o anteriormente y luego, segun se ilustra por el bloque 8, se alimentan a 10 la red de tension alterna. Correspondientemente la superposicion en el punto de referencia de la unidad de generacion conduce a una corriente total asimetrica.

Segun el procedimiento y por consiguiente segun la forma de realizacion seleccionada, los modulos convertidores se excitan en grupos, a saber, un asf denominado grupo del sistema de secuencia positiva y un asf denominado grupo 15 del sistema de secuencia negativa, siendo identicas las amplitudes y posicion de fase de las corrientes de modulo correspondientes dentro de un grupo, o se realiza una excitacion de cada modulo individual. En este segundo caso se pueden diferenciar amplitudes y posicion de fase de modulo convertidor a modulo convertidor.

En particular cuando los modulos convertidores se excitan en grupos y esta prevista una unidad de control central, 20 que asume la excitacion de grupos y eventualmente tambien la division de grupos, es posible una division esencialmente uniforme de la potencia a alimentar en conjunto respecto a todos los modulos M1 a Mn, en tanto que esto es posible mediante el numero presente de los modulos convertidores M1 a Mn.

La especificacion de la corriente trifasica asimetrica a alimentar se puede realizar mediante entradas externas, por 25 ejemplo, a traves del operador de red de la red de tension alterna, o la unidad de generacion y/o unidad de control central a usar detecta una asimetna en la red de tension alterna y calcula automaticamente una corriente asimetrica a alimentar para contrarrestar la asimetna detectada en la red.

Ventajosamente se usa una unidad de generacion con una instalacion de energfa eolica. Es ventajoso usar una 30 instalacion de energfa eolica, que es variable en la velocidad de giro y usa un generador smcrono. El generador smcrono genera durante el funcionamiento una corriente electrica, que se rectifica y usa para la alimentacion de un circuito intermedio de tension continua, como el circuito intermedio de tension continua Zk de la figura 3. De este modo se puede desacoplar una regulacion de la velocidad de giro de la instalacion de energfa eolica esencialmente de la alimentacion en la red electrica de tension alterna. Con el circuito intermedio estan conectados una 35 multiplicidad de modulos inversores, que pueden acceder a la energfa en el circuito intermedio y, como se ha descrito, pueden generar corrientes del sistema de secuencia positiva y corrientes del sistema de secuencia negativa para la superposicion formando la corriente total asimetrica.

Si varios modulos convertidores, como por ejemplo los modulos convertidores M1 a Mk, generan una corriente del 40 sistema de secuencia positiva, entonces la corriente generada respectivamente por un modulo se puede designar como subsistema de secuencia positiva o corriente del subsistema de secuencia positiva. Correspondientemente, cuando varios modulos convertidores, como los modulos convertidores Mk1 a Mn generan una corriente del sistema de secuencia negativa, la corriente del sistema de secuencia negativa generada por cada modulo convertidor se puede designar como subsistema de secuencia negativa o corriente del subsistema de secuencia negativa.

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La presente invencion se puede aplicar por consiguiente en el campo del control del convertidor. Preferentemente se usa un convertidor construido de forma modular, en el que los modulos convertidores se pueden excitar individualmente o en grupos. La invencion tambien se aplica en el cumplimiento de las directivas de conexion de red, en particular en el marco de la alimentacion de energfa electrica en la red publica, a saber, en la red publica de 50 tension alterna.

La finalidad es implementar una alimentacion asimetrica de una unidad de generacion (EZE). Una unidad de generacion semejante tambien comprende entre otros un convertidor completo construido de forma modular, a traves del que se realiza la alimentacion a la red. A este respecto, la presente invencion se usa para estabilizar la 55 red en el caso de tensiones de red asimetricas con una potencia electrica asimetrica.

Un procedimiento, en el que cada modulo convertidor alimenta de forma asimetrica, conduce a una carga asimetrica de los medios de explotacion. Precisamente para convertidores optimizados en la alimentacion simetrica es desfavorable, posiblemente incluso imposible o inadmisible una alimentacion asimetrica, cuando anteriormente no se 60 dimensionan nuevamente los componentes relevantes. En otras palabras, se debe concebir un inversor

completamente nuevo. En la solucion propuesta, cada modulo convertidor alimenta en s^ corriente simetrica. Para los componentes no se produce por consiguiente - en cualquier caso con vistas a la carga - ninguna diferencia respecto al funcionamiento normal, que existe cuando se alimenta en conjunto de forma simetrica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica mediante una instalacion de ene^a eolica, que comprende las etapas:

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- generacion de una componente del sistema de secuencia positiva de la corriente a alimentar,

- generacion de una componente del sistema de secuencia negativa de la corriente a alimentar,

10 - superposicion de la componente del sistema de secuencia positiva y de la componente del sistema de secuencia negativa formando la corriente a alimentar y alimentacion de la corriente asf compuesta en la red de tension alterna trifasica, caracterizado porque

la componente del sistema de secuencia positiva y la componente del sistema de secuencia negativa se generan a 15 partir de una tension continua de un circuito intermedio de tension continua comun, alimentandose el circuito intermedio de tension continua comun por una corriente generada por una instalacion de energfa eolica,

generandose la componente del sistema de secuencia positiva y la componente del sistema de secuencia negativa respectivamente por al menos un modulo inversor propio y predeterminando una unidad de control central, cual o 20 cuales de los modulos inversores genera(n) una componente del sistema de secuencia positiva y cual o cuales de los modulos inversores genera(n) una componente del sistema de secuencia negativa.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la componente del sistema de secuencia positiva esta compuesta a partir de varias componentes del subsistema de secuencia positiva y/o la

25 componente del sistema de secuencia negativa esta compuesta a partir de varias componentes del subsistema de secuencia negativa.
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fases y amplitudes correspondientes de la componente del sistema de secuencia positiva, eventualmente de la componente

30 del subsistema de secuencia positiva, de la componente del sistema de secuencia negativa y/o eventualmente de la componente del subsistema de secuencia negativa se predeterminan por una unidad central comun.
4. Procedimiento segun la reivindicacion 2 o 3, caracterizado porque cada una de las componentes del subsistema de secuencia positiva presentan las mismas fases y/o mismas amplitudes y/o porque cada una de las

35 componentes del subsistema de secuencia negativa presentan las mismas fases y/o mismas amplitudes.
5. Dispositivo para la alimentacion de una corriente trifasica asimetrica en una red de tension alterna trifasica mediante una instalacion de energfa eolica, que comprende:

40 - al menos un primer modulo inversor para la generacion de una componente del sistema de secuencia positiva de la corriente a alimentar,

- al menos un segundo modulo inversor para la generacion de una componente del sistema de secuencia negativa de la corriente a alimentar,

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y el al menos un primer modulo inversor y el al menos un segundo modulo inversor estan acoplados de modo que la componente del sistema de secuencia positiva se superpone con la componente del sistema de secuencia negativa formando la corriente a alimentar, caracterizado porque

50 el al menos un primer modulo inversor y el al menos un segundo modulo inversor estan acoplados a traves de un circuito intermedio de tension continua comun, para generar la componente del sistema de secuencia positiva o componente del sistema de secuencia negativa correspondiente a partir de la tension continua del circuito intermedio de tension continua comun, alimentandose el circuito intermedio de tension continua comun por una corriente generada por la instalacion de energfa eolica,

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estando preparado al menos uno del al menos un primer modulo inversor y/o del al menos un segundo modulo inversor para generar opcionalmente una componente del sistema de secuencia positiva o una parte de ella o una componente del sistema de secuencia negativa o una parte de ella, y

60 estando prevista una unidad de control central para la determinacion de cual del primer y segundo modulo inversor

se usa para la generacion de una componente del sistema de secuencia positiva y cual para la generacion de una componente del sistema de secuencia negativa.
6. Dispositivo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque la unidad de control central esta prevista 5 para la predeterminacion de valores de consigna para la magnitud y fase para la generacion de la componente del

sistema de secuencia negativa o componente del sistema de secuencia positiva correspondiente.
7. Dispositivo segun la reivindicacion 5 o 6, caracterizado porque esta previsto un sistema de bus de datos para la comunicacion de los modulos inversores entre sf y eventualmente para la comunicacion con la unidad

10 de control central.
8. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque se usa un procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4.

15 9. Instalacion de energfa eolica con un dispositivo segun una de las reivindicaciones 5 a 8.