ES2692669T3 - Descomposición y mitigación de una perturbación presente en una conexión eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica y una red eléctrica - Google Patents

Descomposición y mitigación de una perturbación presente en una conexión eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica y una red eléctrica Download PDF

Info

Publication number
ES2692669T3
ES2692669T3 ES11704046.9T ES11704046T ES2692669T3 ES 2692669 T3 ES2692669 T3 ES 2692669T3 ES 11704046 T ES11704046 T ES 11704046T ES 2692669 T3 ES2692669 T3 ES 2692669T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
disturbance
power generation
generation system
electrical
harmonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES11704046.9T
Other languages
English (en)
Inventor
Björn Andresen
Paul Brian Brogan
Nikolaus Moeller Goldenbaum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2692669T3 publication Critical patent/ES2692669T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/26—Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

Un método para mitigar una perturbación en una señal eléctrica presente en una conexión (170) eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica (110, 600) que comprende un convertidor (110) de energía y una red (150) eléctrica, en donde una primera perturbación (I1(n)) con una primera intensidad se asigna al sistema de generación de energía eléctrica (110, 600), y una segunda perturbación (I2(n)) con una segunda intensidad se asigna a la red (150) eléctrica, el método que comprende determinar la intensidad de la primera perturbación (I1(n)), derivar una señal (Uref, Iref) de control basada en la intensidad determinada de la primera perturbación (I1(n)) y controlar el funcionamiento del sistema de generación de energía eléctrica (110, 600) en respuesta a la señal (Uref, Iref) de control de manera que la suma de las corrientes (I1(n)) armónicas emitidas por el convertidor (110) de energía y las corrientes (I1(n)) armónicas causadas por los armónicos de fondo de la red (150) eléctrica se minimizan, en donde determinar la intensidad de la primera perturbación (I1(n)) comprende determinar un valor (Um(n)) de tensión de una tensión de la señal eléctrica, determinar un (Im(n)) valor de corriente de una corriente de la señal (Ichm(n)) eléctrica, calcular un valor de tensión (Upwm(n)) de circuito abierto de una fuente (212) de tensión equivalente caracterizando el sistema (110, 600) de generación de energía eléctrica en un modelo armónico del sistema (110, 600) de generación de energía eléctrica basado en el valor (Um(n)) de tensión determinado, en el valor (Im(n)) de corriente determinado y en una impedancia (Zchm(n))) equivalente característica del sistema (110, 600) de generación de energía eléctrica, y determinar la intensidad de la primera perturbación (I1(n)) en función del valor calculado de la tensión (Upwm(n)) de circuito abierto de la fuente (212) de tensión equivalente.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
DESCRIPCION
Descomposicion y mitigacion de una perturbacion presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energfa electrica y una red electrica.
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo tecnico de conectar de manera electrica un sistema de generacion de energfa electrica, en concreto una turbina eolica o una granja eolica que comprende una pluralidad de turbinas eolicas, con una red electrica. En concreto, la presente invencion se refiere a un metodo para descomponer una perturbacion en una senal electrica presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energfa electrica y una red electrica en una primera perturbacion con una primera intensidad, en donde la primera perturbacion se asigna al sistema de generacion de energfa electrica, y una segunda perturbacion con una segunda intensidad, en donde la segunda perturbacion se asigna a la red electrica. Ademas, la presente invencion se refiere a un metodo para mitigar dicha perturbacion. Ademas, la presente invencion se refiere a una unidad de procesamiento de datos, a un sistema de generacion de energfa electrica y a un programa informatico, que estan todos adaptados para controlar los metodos mencionados anteriormente.
Antecedentes de la tecnica
Las turbinas eolicas se utilizan para convertir la energfa eolica en energfa electrica de una manera limpia y eficiente. En una turbina eolica, un rotor que comprende palas de rotor acciona un generador electrico, ya sea directamente o por medio de una caja de cambios. La frecuencia de la corriente alterna (CA) que se desarrolla en los terminales del estator del generador electrico es directamente proporcional a la velocidad de rotacion del rotor. La tension en los terminales del estator tambien varfa en funcion de la velocidad de rotacion del generador. Para una captura de energfa optima, esta velocidad de rotacion varfa segun la velocidad del viento que impulsa las palas del rotor. Para limitar la captura de energfa a altas velocidades del viento y evitar un dano del rotor, la velocidad de rotacion del generador electrico se controla alterando el angulo de inclinacion de las palas del rotor.
Una adaptacion de la tension y la frecuencia variables del generador electrico a una tension y frecuencia nominalmente fijas de una red electrica se logra normalmente mediante un convertidor de energfa. Un convertidor de energfa normalmente incluye un puente generador, que en funcionamiento normal funciona como un rectificador activo para suministrar energfa a un enlace de corriente continua (CC). El puente generador puede tener cualquier topologfa adecuada con una serie de dispositivos de conmutacion de energfa semiconductores totalmente controlados y regulados mediante una estrategia de modulacion por ancho de pulso (PWM). Un convertidor de energfa normalmente comprende dos puentes de red, en donde un primer puente de red convierte la senal de energfa de CA proporcionada por el generador a una senal de energfa de CC y un segundo puente de red convierte esta senal de energfa de CC a una senal de energfa de CA, que en tension, frecuencia y angulo de fase se corresponde con la red electrica. Como un convertidor de energfa siempre efectua una conversion de frecuencia, dichos convertidores de energfa a menudo tambien se denominan convertidores de frecuencia.
Sin embargo, en la practica siempre existen al menos algunas perturbaciones en una senal electrica que estan presentes en una lfnea de conexion de energfa electrica entre la(s) turbina(s) eolica(s) y la red electrica. Estas perturbaciones son en concreto perturbaciones armonicas, que pueden ser causadas, por ejemplo, por la frecuencia de conmutacion de un convertidor de energfa modulado por PWM o de puentes rectificadores pasivos, resonancias del sistema, hornos de arco... etc. Sin embargo, las perturbaciones tambien son causadas por equipos electricos conectados a la red electrica. A este respecto, un equipo electrico puede ser cualquier sistema electrico o dispositivo electrico, que este conectado a la red electrica. En concreto, un equipo electrico incluye consumidores electricos o equipos de usuario y sistemas de generacion de energfa electrica como cualquier tipo de planta de energfa electrica (por ejemplo, una o mas turbinas eolicas), que alimente energfa electrica a la red electrica.
Hay que senalar que las perturbaciones tambien pueden ser causadas por no idealidades en el propio sistema de energfa, por ejemplo, saturacion en los transformadores del sistema de energfa.
La fiabilidad y la eficiencia de la red electrica, asf como del equipo conectado dependen en gran medida de la distorsion armonica en la tension del sistema de la red electrica. Por lo tanto, los gestores de la red electrica deben garantizar un suministro fiable de energfa con una calidad que cumpla con ciertos estandares para garantizar un funcionamiento sin problemas de cualquier tipo de equipo electrico que se conecte a la red electrica. Por lo tanto, los gestores de la red estan tomando grandes medidas para mantener la distorsion armonica dentro de niveles predefinidos. Esto se aplica en concreto a la distorsion armonica causada por convertidores de energfa o convertidores de frecuencia. Sin embargo, ha de entenderse que, por supuesto, todos los armonicos en la red electrica son no deseados y pueden causar problemas en el sistema y/o en el equipo electrico conectado. No se hace distincion entre como se generan estos armonicos.
En la actualidad, el enfoque principal relacionado con el manejo de la emision de armonicos desde los convertidores de energfa esta dirigido a los armonicos mas significativos de una frecuencia de conmutacion, sus bandas laterales y multiplos de estas bandas laterales. Se conoce como suprimir estas frecuencias armonicas por medio de filtros especiales, diferentes patrones de conmutacion, cambio de fase entre diferentes patrones de conmutacion, etc.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
Tambien existen tecnicas mediante las cuales los armonicos individuales pueden cancelarse mediante la aplicacion de algoritmos para seleccionar patrones de conmutacion de PWM apropiados.
El documento EP 1 995 863 A2 divulga un metodo para controlar una pluralidad de convertidores de energfa que se pueden usar para conectarse a una red de suministro o una red electrica. Cada convertidor de energfa incluye un puente de red que funciona segun una estrategia de PWM, que tiene el mismo perfodo de conmutacion y que causa al menos un armonico no deseado en la tension de la red electrica. El metodo incluye el paso de proporcionar el perfodo de conmutacion de la estrategia de PWM de cada puente de red con un desfase de tiempo diferente con respecto a un dato de tiempo de modo que al menos un armonico no deseado en la tension de la red de suministro se cancele al menos parcialmente. Otra tecnica relacionada se encuentra en el documento WO00/10017.
Generalmente, no se considera que los armonicos de orden inferior (frecuencia) causen problemas de distorsion significativos. Sin embargo, cuando se esperan problemas relacionados con armonicos de orden inferior, es conocido el uso de los denominados filtros de nivel de parque para afrontar dichos problemas. A este respecto, los filtros de nivel de parque son dispositivos de filtro de alta potencia, que suprimen ciertos armonicos en una senal de salida de energfa electrica comun proporcionada por dos o mas turbinas eolicas o una granja eolica completa o parque eolico.
Para caracterizar la emision armonica de un sistema de generacion de energfa electrica que esta conectado a una red electrica por medio de un convertidor de energfa (o convertidor de frecuencia), normalmente se toma el supuesto de que las corrientes electricas medidas en los terminales del convertidor de energfa son todas generadas por el propio convertidor de energfa. Este supuesto, que puede verse como una consecuencia de no tener en cuenta las perturbaciones armonicas (armonicos de fondo) que ya estan presentes en la red electrica, tiene, entre otras cosas, el inconveniente de que no se puede incorporar un filtrado activo en el convertidor de energfa, porque actualmente no es posible distinguir entre las perturbaciones armonicas causadas por armonicos de fondo dentro de la red electrica y las perturbaciones armonicas causadas por el convertidor de energfa.
Con una cantidad creciente de sistemas de generacion de energfa electrica, en concreto turbinas eolicas, que estan conectadas a la red electrica a traves de convertidores de energfa, la demanda de tecnicas para controlar y/o analizar la emision armonica de dichos dispositivos de energfa electrica se esta volviendo cada vez mas importante.
Puede haber una necesidad de mejorar el analisis de perturbaciones electricas en la conexion entre un sistema de generacion de energfa electrica y una red electrica en concreto con respecto al origen de las perturbaciones electricas. Ademas, puede haber una necesidad de mitigar dichas perturbaciones electricas para mejorar la calidad electrica de una red electrica.
Resumen de la invencion
Esta necesidad puede resolverse por medio del contenido segun las reivindicaciones independientes. Los modos de realizacion ventajosos de la presente invencion se describen mediante las reivindicaciones dependientes.
Segun un primer aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para minimizar una perturbacion en una senal electrica que esta presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energfa electrica y una red electrica en una primera perturbacion con una primera intensidad, en donde la primera perturbacion se asigna al sistema de generacion de energfa electrica, y una segunda perturbacion con una segunda intensidad, en donde la segunda perturbacion se asigna a la red electrica. El metodo proporcionado comprende (a) determinar un valor de tension de una tension de la senal electrica, (b) determinar un valor de corriente de una corriente de la senal electrica, (c) calcular un valor de una tension de circuito abierto de una fuente de tension equivalente caracterizando el sistema de generacion de energfa electrica en un modelo armonico del sistema de generacion de energfa electrica basado en el valor de tension medido, en el valor de corriente medido y en una impedancia equivalente caracterfstica del sistema de generacion de energfa electrica y (d) determinar la intensidad de la primera perturbacion basada en el valor calculado de la tension de circuito abierto de la fuente de tension equivalente.
El metodo descrito se basa en la idea de que al representar el sistema de generacion de energfa electrica con una fuente de tension equivalente y con una impedancia equivalente caracterfstica, la primera perturbacion, que se asigna al sistema de generacion de energfa electrica, y la segunda perturbacion, que se asigna a la red electrica, se pueden determinar independientemente la una de la otra. Especfficamente, el modelo derivado que se utiliza para separar las dos perturbaciones entre sf puede contener una fuente de tension interna ideal (tanto de magnitud como de fase) asf como la impedancia compleja del sistema de generacion de energfa electrica que juntos forman la bien conocida representacion de Thevenin -o como alternativa Norton- del sistema de generacion de energfa electrica.
En este documento, el termino "sistema de generacion de energfa electrica" puede indicar cualquier dispositivo electrico que sea capaz de producir energfa electrica. El sistema de generacion de energfa electrica puede no solo comprender un generador electrico. En concreto, el sistema de generacion de energfa electrica puede comprender ademas un equipo electrico, que se usa para conectar el generador electrico a la red electrica de una manera fiable. Especfficamente, el equipo electrico puede ser un convertidor de energfa o un convertidor de frecuencia, que se usa para adaptar la frecuencia de CA y la tension de la senal de energfa electrica proporcionada por el sistema de generacion de energfa electrica a la frecuencia de CA determinada y a la tension determinada de la red electrica.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
En concreto, el sistema de generacion de energia electrica puede ser una turbina eolica. La turbina eolica puede ser, por ejemplo, una turbina eolica de velocidad variable o una turbina eolica doblemente alimentada, que tiene un generador electrico con devanados tanto en su estator como en su rotor, en donde ambos devanados transfieren una energia significativa entre el eje giratorio y el sistema electrico de la turbina eolica. Las turbinas eolicas doblemente alimentadas son utiles en aplicaciones que requieren variar la velocidad del eje para una frecuencia de CA fija de la senal de energia generada.
En este documento, el termino "perturbacion" puede referirse concretamente a cualquier componente de senal no deseado, que difiere en frecuencia y/o en fase de la senal electrica ideal, que se supone debe ser entregada por el sistema de generacion de energia electrica a la red electrica. A este respecto, una "perturbacion" puede comprender una tension perturbadora y/o una corriente perturbadora.
El termino "asignado a" puede indicar el origen de la perturbacion respectiva. Especificamente, la primera perturbacion puede ser causada por un funcionamiento (siempre no perfecto) del sistema de generacion de energia electrica y la segunda perturbacion puede ser causada por un estado de funcionamiento (siempre no perfecto) de la red electrica.
Segun un modo de realizacion de la invencion (a) la senal electrica comprende al menos dos componentes de frecuencia, (b) la determinacion del valor de tension se refiere a uno de los al menos dos componentes de frecuencia, (c) la determinacion del valor actual se refiere a uno de los al menos dos componentes de frecuencia y (d) la impedancia equivalente caracteristica se refiere a uno de los al menos dos componentes de frecuencia.
A este respecto, la relacion del valor de tension y el valor de corriente con uno de los al menos dos componentes de frecuencia significa que la variable fisica respectiva (valor de tension, valor de corriente) se determina a esta frecuencia. De la misma manera, la relacion de la impedancia equivalente caracteristica a esta frecuencia significa que en el caso de una impedancia dependiente de la frecuencia se tiene en cuenta un valor de impedancia que corresponde a esta frecuencia.
En terminos generales, la senal electrica puede comprender una distribucion de diferentes componentes de frecuencia. Como consecuencia, tambien el valor de tension de las variables fisicas, el valor de la corriente y la impedancia pueden presentar una distribucion de frecuencia, en donde para efectuar el metodo descrito solo se tiene en cuenta un componente de frecuencia de estas variables fisicas.
A este respecto, cabe senalar que el metodo descrito tambien se puede llevar a cabo de multiples maneras a diferentes frecuencias. De este modo, las perturbaciones dentro del sistema electrico que comprende el sistema de generacion de energia electrica, la red electrica y la conexion electrica entre el sistema de generacion de energia electrica y la red electrica pueden analizarse de una manera dependiente de la frecuencia.
Segun un modo de realizacion adicional de la invencion, la primera perturbacion es una primera corriente armonica compleja y la segunda perturbacion es una segunda corriente armonica compleja.
En terminos generales, el metodo descrito permite una separacion entre (a) las corrientes I1(n) armonicas complejas individuales generadas por el sistema de generacion de energia electrica o cualquier dispositivo electronico de energia asignado al sistema de generacion de energia electrica y (b) las corrientes I2(n) armonicas complejas individuales causadas por los armonicos de fondo presentes en la conexion electrica entre un sistema de generacion de energia electrica y una red electrica. De esta manera, se puede formar una representacion mas precisa del modelo electrico del sistema de generacion de energia electrica en cada frecuencia armonica.
A este respecto, el termino "separacion" puede significar concretamente que la primera corriente 11 (n) armonica compleja y la segunda corriente I2(n) armonica compleja se determinan independientemente una de la otra.
Cabe senalar que los armonicos pueden ser armonicos enteros (n es un numero entero) o los denominados interarmonicos (n es un numero no entero) con respecto a una frecuencia de perturbacion especifica.
Segun un modo de realizacion adicional de la invencion, las primeras perturbaciones son causadas por un convertidor de energia del sistema de generacion de energia electrica. Esto puede proporcionar la ventaja de que con el metodo descrito puede examinarse una fuente de perturbaciones electricas considerablemente intensa en una conexion electrica entre el sistema de generacion de energia electrica y la red electrica.
Como ya se ha senalado anteriormente, el convertidor de energia, que a menudo tambien se denomina convertidor de frecuencia, se usa normalmente para adaptar la frecuencia de CA de la senal de energia electrica proporcionada por el sistema de generacion de energia electrica a la frecuencia de CA determinada de la red electrica.
Segun un modo de realizacion adicional de la invencion, las primeras perturbaciones estan relacionadas con una operacion de conmutacion del convertidor de energia.
A este respecto, la primera perturbacion o la primera corriente 11 (n) armonica puede tener un componente de frecuencia intenso, que corresponde a una frecuencia armonica entera de una frecuencia fundamental del
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
convertidor de energia, por ejemplo, causado por la operacion de conmutacion del convertidor de energia. Sin embargo, de nuevo cabe senalar que con el metodo descrito tambien puede ser posible analizar otros componentes de frecuencia de la primera perturbacion y la segunda perturbacion, en donde con respecto a la frecuencia fundamental, las otras frecuencias son armonicas no enteras.
Segun un modo de realizacion adicional de la invencion, la primera perturbacion comprende una senal de tension perturbadora, que esta determinada por el valor de la tension de circuito abierto de la fuente de tension equivalente que caracteriza el sistema de generacion de energia electrica en el modelo armonico. De este modo, el calculo del valor de la tension de circuito abierto utiliza la siguiente formula (1):
Upwm(n) = Um(n) + Im(n) • Zchm(n) (1)
En este caso, Upwm(n) es la tension perturbadora y la tension de circuito abierto, Um(n) es el valor de tension medido, Im(n) es el valor de corriente medido, Zchm(n) es la impedancia equivalente caracteristica del sistema convertidor de energia electrica y n es un valor de parametro que es indicativo para el componente de frecuencia, en el que se determina la intensidad de la primera perturbacion. Esto puede proporcionar la ventaja de que el (intensidad del) componente de tension de la primera perturbacion se puede determinar de una manera facil y fiable.
Segun un modo de realizacion adicional de la invencion, la primera perturbacion comprende ademas una senal de corriente Ichm(n) perturbadora, que esta determinada por la formula (2):
Ichm(n) = Upwm(n) / [Zchm(n) + Zgrid f(n)] (2)
En este caso, Zgrid_f(n) es un valor de impedancia predefinido que se asigna a la impedancia equivalente de la red electrica.
El uso del valor Zgrid_f(n) de impedancia predefinido, que puede representar la impedancia de una red ficticia, puede proporcionar la ventaja de que, para analizar las caracteristicas especiales de la primera perturbacion de la red, el sistema de generacion de energia electrica al que esta realmente conectada, puede ser eliminado. De este modo, las emisiones de corriente armonica de diferentes sistemas de generacion de energia electrica individuales se pueden comparar directamente entre si.
El metodo descrito se basa en la idea de que al determinar el primer nivel de perturbacion asignado al sistema de generacion de energia electrica independientemente del segundo nivel de perturbacion que se asigna a la red electrica, el nivel de perturbacion general en la conexion electrica entre el sistema de generacion de energia electrica y la red electrica puede reducirse significativamente al hacer funcionar el sistema de generacion de energia electrica en respuesta a la intensidad determinada de la primera perturbacion.
Al controlar el funcionamiento del sistema de generacion de energia electrica, las emisiones armonicas, que contribuyen a la primera perturbacion, pueden eliminarse completamente o pueden mantenerse dentro de un cierto nivel. En el caso de una granja eolica en donde al menos dos sistemas de generacion de energia electrica estan conectados a la red electrica a traves de la conexion electrica, los sistemas de generacion de energia electrica pueden hacerse funcionar de forma coordinada, en donde, por ejemplo, la fase electrica de los armonicos individuales causada por cada uno de los sistemas de generacion de energia electrica se ajuste de modo que los armonicos individuales se eliminen mutuamente.
Segun un modo de realizacion de la invencion, el sistema de generacion de energia electrica comprende un convertidor de energia con una unidad de control, que en respuesta a la senal de control controla el funcionamiento del convertidor de energia de tal manera que la primera intensidad de la primera perturbacion y/o la segunda intensidad de la segunda perturbacion se mitigan.
La unidad de control del convertidor de energia o convertidor de frecuencia puede ser, por ejemplo, una senal de referencia como una senal de tension de referencia y/o una senal de corriente de referencia. La senal de referencia puede derivarse por medio de una unidad de procesamiento de datos, que en su entrada recibe el valor de tension determinada y el valor de corriente determinado y que en base a estos valores deriva la senal de control descrita, respectivamente la senal de referencia descrita. Hay que senalar que, a este respecto, el valor de tension determinado y el valor de corriente determinado son los valores muestreados brutos de estas dos cantidades.
Segun un aspecto adicional de la invencion, se proporciona una unidad de procesamiento de datos para descomponer una perturbacion en una senal electrica que esta presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energia electrica y una red electrica en (a) una primera perturbacion con una primera intensidad, en donde la primera perturbacion se asigna al sistema de generacion de energia electrica y (b) una segunda perturbacion con una segunda intensidad, en donde la segunda perturbacion se asigna a la red electrica. La unidad de procesamiento de datos descrita esta adaptada para controlar al menos uno de los metodos mencionados anteriormente.
La unidad de procesamiento de datos descrita tambien se basa en la idea de que, representando el sistema de generacion de energia electrica con una fuente de tension equivalente y con una impedancia equivalente
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
caracteristica, la primera perturbacion, que se asigna al sistema de generacion de energia electrica y la segunda perturbacion, que se asigna a la red electrica, se pueden determinar independientemente una de la otra.
Hay que senalar que la unidad de procesamiento de datos descrita se usa para mitigar una perturbacion en una senal electrica presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energia electrica y una red electrica. Para lograr esto, la unidad de procesamiento de datos es, si corresponde junto con una unidad de control para controlar el funcionamiento del sistema de generacion de energia electrica, adaptada para controlar el metodo de mitigacion de perturbaciones descrito anteriormente. En este caso, la unidad de procesamiento de datos descrita se basa en la idea de que al determinar el primer nivel de perturbacion asignado al sistema de generacion de energia electrica independientemente del segundo nivel de perturbacion asignado a la red electrica, el nivel general de perturbacion en la conexion electrica entre el sistema de generacion de energia electrica y la red electrica puede reducirse significativamente al hacer funcionar el sistema de generacion de energia electrica de una manera apropiada en respuesta a la intensidad determinada de la primera perturbacion.
Segun un aspecto adicional de la invencion, se describe un sistema de generacion de energia electrica, en concreto una turbina eolica. El sistema de generacion de energia electrica descrito comprende (a) un generador electrico para convertir energia mecanica en energia electrica, (b) un equipo electrico para conectar el generador electrico a una conexion electrica entre el sistema de generacion de energia electrica y una red electrica y (c) una unidad de procesamiento de datos como se establece en la reivindicacion precedente.
El sistema de generacion de energia electrica descrito se basa en la idea de que la unidad de procesamiento de datos mencionada anteriormente para descomponer una perturbacion en la senal electrica que esta presente en la conexion electrica entre un sistema de generacion de energia electrica y una red electrica puede usarse para evaluar de manera efectiva la primera intensidad de la primera perturbacion asignada al sistema de generacion de energia electrica por separado de la segunda intensidad de la segunda perturbacion que se asigna a la red electrica.
Cuando la primera perturbacion (que depende de la frecuencia), que en este documento se denomina con 11 (n), y la segunda perturbacion (que depende de la frecuencia), que en este documento se denomina con I2(n), se han separado, es posible controlar estas dos cantidades independientemente, por ejemplo, retroalimentando una senal de control a un controlador del equipo electrico, que puede ser en concreto un convertidor de energia o un convertidor de frecuencia. Esto puede permitir, por ejemplo, controlar la emision de armonicos individuales desde el sistema de generacion de energia electrica, respectivamente el convertidor de energia, a cero o a un nivel que sea menor que un cierto nivel de perturbacion. Ademas, un conocimiento de 11 (n) y/o I2(n) tambien puede permitir un filtrado parcial o totalmente de armonicos especificos (no deseados) de la red electrica. En concreto, la filtracion puede comprender un filtrado activo, que se efectue en respuesta a I1(n) y/o I2(n). Ademas, controlando el funcionamiento del convertidor de energia o convertidor de frecuencia, la perturbacion total (primera perturbacion + segunda perturbacion) en la conexion electrica puede minimizarse. En terminos generales, controlando el funcionamiento del convertidor de energia o convertidor de frecuencia en respuesta a I1(n) y/o I2(n), las corrientes armonicas totales en los terminales del convertidor de energia, que estan conectados con la conexion electrica descrita, pueden reducirse a cero o puede limitarse a un cierto nivel.
Cabe senalar que la unidad de procesamiento de datos puede ser un procesador individual para una turbina eolica o un procesador que se usa para controlar el funcionamiento de al menos dos turbinas eolicas de una granja eolica. En este ultimo caso, la unidad de procesamiento de datos puede efectuarse por medio de o con un controlador central de granja eolica, que se usa para coordinar el funcionamiento de la pluralidad de turbinas eolicas de la granja eolica.
Segun un aspecto adicional de la invencion, se describe un programa informatico para descomponer una perturbacion en una senal electrica presente en una conexion electrica entre un sistema de generacion de energia electrica y una red electrica en una primera perturbacion con una primera intensidad, en donde la primera perturbacion se asigna al sistema de generacion de energia electrica y una segunda perturbacion con una segunda intensidad, en donde la segunda perturbacion se asigna a la red electrica. El programa informatico, cuando se ejecuta mediante un procesador de datos, esta adaptado para controlar y/o llevar a cabo uno de los metodos descritos anteriormente.
Como se usa en el presente documento, la referencia a un programa informatico pretende ser equivalente a una referencia a un elemento de programa y/o a un medio legible por ordenador que contiene instrucciones para controlar un sistema informatico para coordinar el rendimiento del metodo descrito anteriormente.
El programa informatico puede implementarse como un codigo de instrucciones legible por ordenador en cualquier lenguaje de programacion adecuado, como, por ejemplo, JAVA, C++ y puede almacenarse en un medio legible por ordenador (disco extraible, memoria volatil o no volatil, memoria/procesador integrado, etc.). El codigo de instrucciones se puede usar para programar un ordenador o cualquier otro dispositivo programable para llevar a cabo las funciones previstas. El programa informatico puede estar disponible desde una red, como la red mundial de Internet, desde la cual puede descargarse.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La invencion puede efectuarse por medio de un programa informatico, respectivamente, el software. Sin embargo, la invencion tambien se puede efectuar por medio de uno o mas circuitos electronicos especificos, respectivamente, el hardware. Ademas, la invencion tambien puede efectuarse en una forma hibrida, es decir, en una combinacion de modulos de software y modulos de hardware.
Cabe senalar que los modos de realizacion de la invencion se han descrito con referencia a diferentes ambitos. En concreto, algunos modos de realizacion se han descrito con referencia a reivindicaciones de tipo de metodo mientras que otros modos de realizacion se han descrito con referencia a reivindicaciones de tipo de aparato. Sin embargo, un experto en la tecnica entendera de la descripcion anterior y la siguiente que, a menos que se indique otra cosa, se consideran divulgadas con este documento no solo cualquier combinacion de caracteristicas pertenecientes a un tipo de ambito sino tambien cualquier combinacion de caracteristicas relacionadas con diferentes ambitos, en concreto, de las caracteristicas de las reivindicaciones de tipo de metodo y las caracteristicas de las reivindicaciones de tipo de aparato.
Los aspectos definidos anteriormente y otros aspectos de la presente invencion son evidentes a partir de los ejemplos de modo de realizacion que se describiran a continuacion y que se explican con referencia a los ejemplos de modo de realizacion. La invencion se describira con mas detalle a continuacion con referencia a ejemplos de modo de realizacion, pero a los que la invencion no esta limitada.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 ilustra de manera esquematica una descomposicion de una corriente perturbadora en (a) una primera corriente 11 (n) perturbadora que es asignada a un convertidor de energia de un sistema de generacion de energia electrica y en (b) una segunda corriente I2(n) perturbadora que es asignada a una red electrica.
La figura 2 ilustra un modelo armonico de un convertidor de energia, que esta representado como un circuito equivalente de Thevenin para cada orden armonica n de interes.
La figura 3 ilustra el modelo armonico del convertidor de energia junto con una representacion de la red electrica.
La figura 4 ilustra una configuracion para el calculo de las tensiones Upwm(n) armonicas proporcionadas por el convertidor de energia.
La figura 5 ilustra una configuracion para el calculo de las corrientes Ipwm(n) armonicas proporcionadas por el convertidor de energia.
La figura 6 ilustra un sistema de generacion de energia electrica conectado a una red electrica a traves de una conexion electrica, en donde en respuesta a un valor de tension Um(n) y un valor de corriente Im(n) en la conexion electrica el funcionamiento de un convertidor de energia del sistema de generacion de energia electrica se controla de manera que se minimiza la suma de las corrientes I1(n) armonicas emitidas por el convertidor de energia y las corrientes I2(n) armonicas causadas por los armonicos de fondo de la red electrica.
Descripcion detallada
La ilustracion en el dibujo es de manera esquematica. Cabe senalar que, en diferentes figuras, se proporcionan elementos similares o identicos con los mismos signos de referencia o con signos de referencia que son diferentes de los signos de referencia correspondientes solo en el primer digito.
La presente invencion es especialmente util para aplicaciones de turbinas eolicas a nivel de turbinas eolicas y/o en granjas eolicas que comprenden una pluralidad de turbinas eolicas. Sin embargo, la presente invencion tambien se puede usar con otras configuraciones de energia electrica, como la conexion de una planta de energia solar o una planta de energia undimotriz a una red electrica, cuyas plantas tambien tienen sistemas de generacion de energia distribuidos espacialmente y, si corresponde, convertidores de energia, respectivamente, convertidores de frecuencia para conectar los sistemas de generacion de energia a la red electrica.
La figura 1 ilustra de manera esquematica una descomposicion de una corriente perturbadora en (a) una primera corriente I1(n) perturbadora que es asignada a un convertidor 110 de energia y en (b) una segunda corriente l2(n) perturbadora que es asignada a una red 150 electrica. Segun el modo de realizacion descrito aqui, el convertidor 110 de energia es parte de un sistema de generacion de energia electrica no representado tal como una turbina eolica. El convertidor 110 de energia esta conectado a la red 150 electrica por medio de una linea 170 de conexion electrica.
Como se aclarara a continuacion con mas detalle, la descomposicion de la corriente perturbadora, que en este documento tambien se denomina corriente armonica, puede efectuarse empleando un modelo armonico. Despues de descomponer o separar I1 (n) y I2(n), sera posible controlar estas dos cantidades de manera independiente. Dicho control se puede hacer, en concreto, retroalimentando una senal de control a un controlador de corriente o de tension (no mostrado en la figura 1) del convertidor 110 de energia. Esto puede, por ejemplo, permitir:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(A) Controlar la emision de armonicos individuales desde el convertidor 110 de energia a cero o dentro de un cierto nivel.
(B) Filtrar parcialmente o totalmente armonicos especificos de la red 150 electrica.
(C) Controlar las corrientes armonicas totales en los terminales del convertidor 110 de energia a cero o mantenerse dentro de un cierto nivel.
La figura 2 ilustra un modelo armonico del convertidor 110 de energia, que se representa como un circuito equivalente de Thevenin para cada orden armonico de interes. El orden armonico de interes es indicado por "n". Cabe senalar que "n" puede ser un numero entero o un numero no entero. El circuito equivalente de Thevenin para el convertidor 110 de energia comprende una fuente 212 de tension equivalente y una impedancia 214 caracteristica. En la figura 2, la tension de circuito abierto para el enesimo armonico se denomina con Upwm(n), el valor de impedancia caracteristica del convertidor 110 de energia para el enesimo armonico se denomina con Zchm(n) y la corriente armonica emitida desde el convertidor 110 de energia para el enesimo armonico se denomina con Ichm(n).
El modelo armonico representa el convertidor 110 de energia que se usa en un sistema de generacion de energia electrica tal como una turbina eolica como un numero de circuitos de Thevenin equivalentes, representando cada uno la emision armonica y la reaccion a armonicos de fondo de la red 150 electrica en una unica frecuencia armonica n. En este documento, el modelo armonico que se usa para describir el convertidor 110 de energia tambien se denomina modelo (chm) armonico de convertidor.
Cabe senalar que el modelo armonico descrito representa tanto los componentes pasivos (como inductores, condensadores y resistencias, transformador) que estan presentes dentro de un sistema de generacion de energia electrica, como tambien la impedancia de bucle cerrado del convertidor de energia incluyendo el efecto del algoritmo de control de software.
Como se describio anteriormente, las corrientes armonicas medidas en los terminales del convertidor 110 de energia estan compuestas por dos componentes separados: corrientes generadas por el convertidor (I1(n)) de energia y corrientes que son consecuencia de la reaccion del convertidor 110 de energia a armonicos de fondo en la red (I2(n)) electrica. A este respecto, hay que senalar que el convertidor 110 de energia y, especificamente, la impedancia 214 caracteristica del convertidor 110 de energia amortiguaran las perturbaciones de tension no deseadas de la red 150 electrica. A este respecto, la presencia del convertidor 110 de energia contribuye a una calidad de tension mejorada de la red 150 electrica. Ademas, las corrientes armonicas generadas por el convertidor 110 de energia estan determinadas por la impedancia de la red electrica. Esto se ilustra en la figura 3.
Cabe senalar que el que la "impedancia caracteristica" amortigue o no las "perturbaciones de tension no deseadas" depende de las caracteristicas de esta impedancia (el control del convertidor podria actuar de tal manera que no amortiguase los armonicos a ciertas frecuencias). El modelo armonico del convertidor permite determinar esto ya que incluye el sistema de control de circuito cerrado.
La figura 3 ilustra el modelo armonico del convertidor 110 de energia junto con una representacion de la red 150 electrica. En la figura 3, Upwm(n) representa las tensiones armonicas generadas por una conmutacion de Modulacion de Ancho de Pulso (PWM) en el convertidor 110 de energia, Zchm(n) es de nuevo la impedancia 214 equivalente del convertidor 110 de energia, Zgrid(n) es la impedancia 354 de la red 150 electrica vista desde los terminales del convertidor 110 de energia y Ugrid(n) representa las tensiones 352 armonicas de fondo de circuito abierto en la red electrica. Ademas, Im(n) denomina los componentes de frecuencia individuales de la corriente armonica medida en los terminales del convertidor 110 de energia. En consecuencia, Um(n) denomina los componentes de frecuencia individuales de la tension armonica medida en los terminales del convertidor 110 de energia. En todas las cantidades "n" se refiere al orden armonico que puede ser entero o no entero.
Para analizar la emision de corrientes armonicas desde el convertidor 110 de energia, los efectos de los armonicos de fondo de la red 150 electrica, asi como la influencia de la impedancia de la red 150 electrica tienen que eliminarse de los resultados. Esto se puede lograr mediante dos simples pasos de calculo (paso 1 y paso 2) en la evaluacion del modelo de armonicos del convertidor. Hay que senalar que como alternativa tambien es posible derivar el modelo armonico del convertidor identificando los parametros del modelo a partir de los componentes Um(n) de frecuencia individuales de la tension armonica medida y los componentes Im(n) de frecuencia individuales de la corriente medida por medio de algoritmos de identificacion apropiados.
Paso 1: Calculo de la tension armonica Upwm(n)
Las tensiones armonicas generadas por el convertidor 110 de energia (tensiones de circuito abierto Upwm(n)) se derivan de las corrientes Im(n) armonicas medidas y las tensiones Um(n) armonicas medidas junto con la impedancia 214 interna del convertidor 110 de energia. Esto se ilustra en la figura 4.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
La figura 4 ilustra una configuracion para el calculo de las tensiones Upwm(n) armonicas proporcionadas por el convertidor 110 de energfa. El numero de referencia 456 denomina una unidad de medida ficticia para medir las tensiones Um(n) armonicas.
Las tensiones de circuito abierto Upwm(n) del convertidor 110 de energfa vienen determinadas por:
imagen1
En la derivacion de Upwm(n), la impedancia 214 interna del convertidor 110 de energfa se toma como conocida. La exactitud de esta impedancia 214 se puede verificar, por ejemplo, mediante mediciones de laboratorio o mediciones bajo diferentes condiciones de red, por ejemplo, midiendo diferentes sistemas de generacion de energfa electrica.
Paso 2: Calculo de la corriente armonica Ichm(n)
A continuacion, el calculo de las corrientes Ichm(n) armonicas se describe con referencia a la figura 5 que ilustra una configuracion para el calculo de corrientes Ichm(n) armonicas proporcionadas por el convertidor 110 de energfa.
Cuando se conocen la tension Upwm(n) de circuito abierto y la impedancia Zchm(n)+Zgrid (n) total, puede derivarse la emision de corriente armonica del convertidor 110 de energfa. Como es conveniente eliminar las caracterfsticas individuales de la red electrica de los resultados obtenidos, la impedancia Zgrid(n) se reemplaza por una impedancia Zgrid_f(n) ficticia de una red 550 ficticia que tiene una impedancia caracterfstica. En la figura 5, la impedancia Zgrid_f(n) ficticia se denomina con el numero de referencia 554. Reemplazar la impedancia Zgrid(n) con la impedancia Zgrid_f(n) ficticia puede proporcionar la ventaja de que las emisiones de corriente armonica de diferentes convertidores 110 de energfa, que se asignan a diferentes sistemas de generacion de energfa electrica (por ejemplo, turbinas eolicas) se pueden comparar directamente entre sf.
A partir del circuito presentado en la figura 5, la emision de corriente armonica de la turbina puede calcularse mediante la siguiente formula:
imagen2
Se puede realizar un control independiente de 11 (n) y I2(n) mediante el siguiente procedimiento:
Las fuentes electricas internas complejas derivadas -esto estando Uchm en la representacion de Thevenin mostrada anteriormente, o de manera equivalente, una fuente de corriente obtenida al transformar el equivalente de Thevenin en un equivalente de Norton- pueden ser retroalimentada a una senal de referencia apropiada para una unidad de control del convertidor de energfa. Al funcionar en respuesta a dicha senal de referencia, el convertidor 110 de energfa sera capaz bien de eliminar su emision armonica, para mantener la emision dentro de un cierto nivel y/o de alterar la fase de los armonicos individuales para cancelar los armonicos entre convertidores de energfa adyacentes de un sistema superior (por ejemplo, una granja eolica) que comprende una pluralidad de sistemas de generacion de energfa electrica (por ejemplo, turbinas eolicas).
Una posible configuracion para dicho procedimiento de control se ilustra en la figura 6. La figura 6 muestra un sistema de generacion 600 de energfa electrica conectado a una red 150 electrica a traves de una lfnea 170 de conexion electrica. El sistema 600 de generacion de energfa electrica comprende (a) un convertidor 110 de energfa, (b) un generador 602 electrico para convertir energfa mecanica en energfa electrica, (c) una unidad 656 de medicion para medir una senal i_m de corriente sin rectificar, (d) una unidad 658 de medicion para medir una senal de tension sin rectificar u_m, (e) una unidad 615 de procesamiento de datos y (f) una unidad 611 de control para una modulacion PWM del convertidor 110 de energfa.
Segun el modo de realizacion descrito aquf, la corriente i_m medida sin rectificar y la tension u_m medida sin rectificar son ambas introducidas en la unidad 615 de procesamiento de datos en la que se calculan los armonicos individuales de interes Im(n) y Um(n), respectivamente, y se aplican junto con la impedancia interna conocida del convertidor 110 de energfa, Zchm, para derivar las fuentes Upwm(n) y Ichm(n) electricas armonicas internas individuales (ver figura 5). Estas fuentes electricas armonicas derivadas se recogen entonces bien en un valor Uref de referencia de tension y/o en un valor Iref de referencia de corriente. Este/Estos valores de referencia se anaden entonces a una senal de referencia para la unidad 611 de control que controla el funcionamiento del convertidor 110 de energfa. Segun el modo de realizacion descrito aquf, en respuesta al valor Uref de referencia de tension y/o el valor Iref de referencia de corriente la unidad 611 de control controla el funcionamiento del convertidor 110 de energfa de manera que la suma de las corrientes armonicas I1(n) emitidas por el convertidor 110 de energfa y las corrientes armonicas I2(n) causadas por los armonicos de fondo de la red 150 electrica se minimizan.
La separacion de los armonicos en I1 (n) y I2(n) pone de manifiesto en concreto las siguientes ventajas:
(A) Caracterizacion mas precisa de los armonicos emitidos por un sistema de generacion de energfa electrica que comprende un dispositivo de energfa electrica como, por ejemplo, un convertidor de energfa/frecuencia.
5
10
15
20
25
30
35
40
(B) Posibilidad de obtener las caracteristicas deseadas, por ejemplo, cancelacion de los armonicos generados por un dispositivo de energia electrica como un convertidor de energia/frecuencia al retroalimentar una fuente armonica derivada a la referencia apropiada para controlar el funcionamiento del dispositivo de energia electrica, eliminando asi la fuente armonica.
(C) Es posible disenar el tamano correcto del equipo de filtro en un nivel de turbina eolica o en una granja eolica sin tener que dimensionar por exceso o por defecto el equipo de filtro.
(D) Representacion correcta y muy precisa del convertidor de energia/frecuencia incluyendo el sistema de control y las impedancias conectadas en relacion con los armonicos de fondo de una red electrica.
(E) La separacion de los armonicos en I1(n) y I2(n) se puede utilizar para fines de medicion, donde no es posible conectar el dispositivo de energia electrica que genera los armonicos a una red electrica (sin perturbaciones). Esto permite una comparacion fiable entre diferentes dispositivos de energia electrica, que pueden ser fabricados por diferentes companias de produccion.
(F) Posibilidad de cambiar un angulo de fase de armonicos individuales de manera que interfieran de manera destructiva con los armonicos individuales correspondientes de al menos otro dispositivo de energia electrica o convertidor de energia/frecuencia.
Lista de signos de referencia
110 convertidor de energia/convertidor de frecuencia
150 red electrica
170 linea de conexion electrica
212 fuente de tension equivalente del convertidor de energia 214 impedancia caracteristica del convertidor de energia
352 fuente de tension equivalente de la red electrica/tensiones armonicas de fondo de circuito abierto 354 impedancia caracteristica de la red electrica
456 unidad de medida para medir un valor de tension del enesimo armonico 550 red electrica ficticia
554 impedancia caracteristica de la red electrica ficticia 600 sistema de generacion de energia electrica 602 generador electrico
611 unidad de control para la modulacion PWM del convertidor de energia
615 unidad de procesamiento de datos
656 unidad de medida para medir la tension sin rectificar
658 unidad de medida para medir la corriente sin rectificar
I1 (n) corriente armonica causada por el convertidor de energia para el enesimo armonico 12(n) corriente armonica causada por la red electrica para el enesimo armonico Upwm(n) tension de circuito abierto para el enesimo armonico
Zchm(n) valor de impedancia caracteristica del convertidor de energia para el enesimo armonico
Ichm(n) corriente armonica del convertidor de energia para el enesimo armonico
Im(n) valor de corriente medida del enesimo armonico
Um(n) valor de tension medida del enesimo armonico
Uref valor de referencia de tension
Iref valor de referencia de corriente
i_m senal sin rectificar de corriente u m senal sin rectificar de tension

Claims (11)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo para mitigar una perturbacion en una senal electrica presente en una conexion (170) electrica entre un sistema de generacion de ene^a electrica (110, 600) que comprende un convertidor (110) de energfa y una red (150) electrica, en donde una primera perturbacion (I1 (n)) con una primera intensidad se asigna al sistema de generacion de energfa electrica (110, 600), y una segunda perturbacion (I2(n)) con una segunda intensidad se asigna a la red (150) electrica,
    el metodo que comprende
    determinar la intensidad de la primera perturbacion (I1 (n)),
    derivar una senal (Uref, Iref) de control basada en la intensidad determinada de la primera perturbacion (I1 (n)) y
    controlar el funcionamiento del sistema de generacion de energfa electrica (110, 600) en respuesta a la senal (Uref, Iref) de control de manera que la suma de las corrientes (I1 (n)) armonicas emitidas por el convertidor (110) de energfa y las corrientes (I1 (n)) armonicas causadas por los armonicos de fondo de la red (150) electrica se minimizan,
    en donde determinar la intensidad de la primera perturbacion (I1 (n)) comprende determinar un valor (Um(n)) de tension de una tension de la senal electrica, determinar un (Im(n)) valor de corriente de una corriente de la senal (Ichm(n)) electrica,
    calcular un valor de tension (Upwm(n)) de circuito abierto de una fuente (212) de tension equivalente caracterizando el sistema (110, 600) de generacion de energfa electrica en un modelo armonico del sistema (110, 600) de generacion de energfa electrica basado en el valor (Um(n)) de tension determinado, en el valor (Im(n)) de corriente determinado y en una impedancia (Zchm(n))) equivalente caracterfstica del sistema (110, 600) de generacion de energfa electrica, y
    determinar la intensidad de la primera perturbacion (I1 (n)) en funcion del valor calculado de la tension (Upwm(n)) de circuito abierto de la fuente (212) de tension equivalente.
  2. 2. El metodo como se establece en la reivindicacion anterior, en donde la senal electrica comprende al menos dos componentes de frecuencia,
    la determinacion del valor (Im(n)) de tension se relaciona con uno de los al menos dos componentes de frecuencia,
    la determinacion del valor (Um(n)) de corriente se relaciona con uno de los al menos dos componentes de frecuencia y
    la impedancia (214) equivalente caracterfstica se relaciona con uno de los al menos dos componentes de frecuencia.
  3. 3. El metodo como se establece en la reivindicacion precedente, en donde la primera perturbacion es una primera corriente (I1 (n)) armonica compleja y
    la segunda perturbacion es una segunda corriente (I2(n)) armonica compleja.
  4. 4. El metodo como se establece en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde
    las primeras perturbaciones (I1 (n)) son causadas por un convertidor (110) de energfa del sistema (600) de generacion de energfa electrica.
  5. 5. El metodo como se establece en la reivindicacion precedente, en donde las primeras perturbaciones (I1 (n)) estan relacionadas con una operacion de conmutacion del convertidor (110) de energfa.
  6. 6. El metodo como se establece en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde
    la primera perturbacion (I1(n)) comprende una senal de tension perturbadora, que esta determinada por el valor de tension (Upwm(n)) de circuito abierto de la fuente (212) de tension equivalente que caracteriza el sistema (110, 600) de generacion de energfa electrica en el modelo armonico, en donde el
    calculo del valor de tension (Upwm(n)) de circuito abierto usa la formula
    Upwm(n) = Um(n) + Im(n) • Zchm(n)
    en donde
    - Upwm(n) es la tension perturbadora y la tension de circuito abierto,
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    - Um(n) es el valor de tension medida,
    - Im(n) es el valor de corriente medida,
    - Zchm(n) es la impedancia equivalente caracteristica del sistema de generacion de energia electrica y
    - n es un valor de parametro que es indicativo para el componente de frecuencia, en el que se determina la intensidad de la primera perturbacion.
  7. 7. El metodo como se establece en la reivindicacion precedente, en donde la primera perturbacion (I1(n)) comprende ademas una senal (Ichm(n)) de corriente perturbadora, que esta determinada por la formula
    Ichm(n) = Upwm(n) / [Zchm(n) + Zgrid_f(n)]
    en donde
    - Zgrid_f(n) es un valor de impedancia predefinido que se asigna a la impedancia equivalente de la red electrica.
  8. 8. El metodo como se establece en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde
    el sistema (600) de generacion de energia electrica comprende una unidad (611) de control, que en respuesta a la senal (Uref, Iref) de control controla el funcionamiento del convertidor (110) de energia de manera que la primera intensidad de la primer la perturbacion (I1(n)) y/o la segunda intensidad de la segunda perturbacion (I2(n)) se mitigan.
  9. 9. Una unidad de procesamiento de datos para mitigar una perturbacion en una senal electrica que esta presente en una conexion (170) electrica entre un sistema (110, 600) de generacion de energia electrica y una red (150) electrica, en donde
    una primera perturbacion (I1(n)) con una primera intensidad se asigna al sistema (110, 600) de generacion de energia electrica, y
    una segunda perturbacion (I2(n)) con una segunda intensidad se asigna a la red (150) electrica, en donde la unidad (615) de procesamiento de datos esta adaptada para controlar el metodo como se establece en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 y 8.
  10. 10. Un sistema de generacion de energia electrica, en concreto una turbina eolica, el sistema (600) de generacion de energia electrica que comprende
    un generador (602) electrico para convertir energia mecanica en energia electrica,
    un equipo (110) electrico para conectar el generador electrico a una conexion (170) electrica entre el sistema (600) de generacion de energia electrica y una red (150) electrica, y
    una unidad (615) de procesamiento de datos como se establece en la reivindicacion precedente.
  11. 11. Un programa informatico para mitigar una perturbacion en una senal electrica que esta presente en una conexion (170) electrica entre un sistema (110, 600) de generacion de energia electrica y una red (150) electrica, en donde
    una primera perturbacion (I1(n)) con una primera intensidad se asigna al sistema (110, 600) de generacion de energia electrica, y
    una segunda perturbacion (I2(n)) con una segunda intensidad se asigna a la red (150) electrica, el programa informatico, cuando se ejecuta mediante un procesador (615) de datos, se adapta para controlar y/o llevar a cabo el metodo como se establece en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
ES11704046.9T 2010-10-19 2011-02-08 Descomposición y mitigación de una perturbación presente en una conexión eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica y una red eléctrica Active ES2692669T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10188028 2010-10-19
EP10188028 2010-10-19
PCT/EP2011/051794 WO2012052190A1 (en) 2010-10-19 2011-02-08 Decomposition and mitigation of a disturbance being present at an electric connection between an electric power generating system and a power grid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2692669T3 true ES2692669T3 (es) 2018-12-04

Family

ID=44168124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES11704046.9T Active ES2692669T3 (es) 2010-10-19 2011-02-08 Descomposición y mitigación de una perturbación presente en una conexión eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica y una red eléctrica

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9071132B2 (es)
EP (1) EP2630510B1 (es)
CN (1) CN103154760B (es)
DK (1) DK2630510T3 (es)
ES (1) ES2692669T3 (es)
PL (1) PL2630510T3 (es)
WO (1) WO2012052190A1 (es)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016108394A1 (de) * 2016-05-06 2017-11-09 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Kompensation von einzuspeisenden Strömen eines Windparks
CN106872776B (zh) * 2017-01-11 2019-06-04 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种变电站背景谐波评估方法
EP3361272A1 (en) * 2017-02-09 2018-08-15 ABB Schweiz AG Grid impedance estimation based on total least squares
EP3586419B1 (en) * 2017-04-05 2022-04-27 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method to reduce harmonics in the electrical output of a power plant
CN109709395A (zh) * 2017-10-26 2019-05-03 华北电力大学（保定） 基于双重筛选三点法的背景谐波源等效方法
EP3828557B1 (en) * 2019-11-28 2024-01-24 ABB Schweiz AG Determining thevenin equivalent model for a converter
CN113075470B (zh) * 2021-02-24 2023-03-14 中国电力科学研究院有限公司 一种用于测试新能源模型的系统强度适应性的方法及系统
US11722051B1 (en) * 2022-03-03 2023-08-08 King Abdulaziz University Synchronverter power control during unbalanced grid conditions

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4937720A (en) * 1989-10-13 1990-06-26 Sundstrand Corporation PWM inverter circuit analytically compensating for DC link distortion
US5508623A (en) * 1994-09-21 1996-04-16 Purdue Research Foundation Apparatus and method to identify harmonic producing loads
US5567994A (en) * 1995-09-29 1996-10-22 Allen-Bradley Company, Inc. Active harmonic filter with time domain analysis
US5789928A (en) 1995-11-01 1998-08-04 Sundstrand Corporation Circuit and method for discriminating the source of waveform distortion in an electric power generation and distribution system
JP3586348B2 (ja) * 1997-03-05 2004-11-10 富士通株式会社 信号対干渉電力比測定装置及び信号対干渉電力比測定方法並びにｃｄｍａ通信方式下での送信電力制御方法
JP3347995B2 (ja) 1997-12-11 2002-11-20 株式会社日立製作所 高調波計測装置
US6182017B1 (en) 1998-08-11 2001-01-30 The Governor Of The University Of Alberta Method and apparatus for differentiating contributions of harmonic pollution sources
US7941298B2 (en) * 2006-09-07 2011-05-10 DynaDx Corporation Noise-assisted data analysis method, system and program product therefor
GB2449427B (en) 2007-05-19 2012-09-26 Converteam Technology Ltd Control methods for the synchronisation and phase shift of the pulse width modulation (PWM) strategy of power converters
WO2008153419A2 (en) 2007-06-11 2008-12-18 Whisper Tech Limited Anti-islanding system

Also Published As

Publication number Publication date
EP2630510B1 (en) 2018-07-25
PL2630510T3 (pl) 2019-03-29
US9071132B2 (en) 2015-06-30
DK2630510T3 (en) 2018-11-05
CN103154760A (zh) 2013-06-12
US20140152292A1 (en) 2014-06-05
WO2012052190A1 (en) 2012-04-26
EP2630510A1 (en) 2013-08-28
CN103154760B (zh) 2016-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2692669T3 (es) Descomposición y mitigación de una perturbación presente en una conexión eléctrica entre un sistema de generación de energía eléctrica y una red eléctrica
Kant et al. A hybrid diesel-windpv-based energy generation system with brushless generators
ES2899944T3 (es) Sistema y método de control o procesamiento
CN102629766B (zh) 缓和公共耦合点处的三相电流的电气不平衡的系统和方法
RU2605085C2 (ru) Способ и устройство для ввода электрической энергии в электрическую сеть электроснабжения
CA2796482C (en) Method of controlling the power input to a hvdc transmission link
ES2645961T3 (es) Sistema de ensayo para optimizar el funcionamiento de una turbina eólica
US9979193B2 (en) Generation plant control apparatus and method
BR112019026220A2 (pt) método para distribuir energia elétrica, e, aparelho de distribuição.
ES2861320T3 (es) Límite para el esquema de reducción de capacidad usado en el control de turbinas eólicas
ES2736949T3 (es) Procedimiento y dispositivo para la estabilización del funcionamiento de la red de una red de suministro de energía
TWI550992B (zh) 風力發電設備及饋入電能之方法
Timbus et al. Grid impedance identification based on active power variations and grid voltage control
ES2954465T3 (es) Sistemas y procedimientos para controlar sistemas de potencia eléctrica conectados a una red eléctrica
ES2923638T3 (es) Aerogenerador con medición de frecuencia
CN109120013A (zh) 一种用于电网适应性检测装置注入扰动量的方法及装置
Yang Wind-turbine harmonic emissions and propagation through a wind farm
Rey et al. Adaptive slope voltage control for distributed generation inverters with improved transient performance
Usaola et al. Characterization of WECS through power spectra for power quality studies
KR102044226B1 (ko) 전력 모니터링 기능을 구비한 에너지 저장 장치
Swarna et al. Impacts of integration of wind and solar PV in a typical power network
CN105449721A (zh) 对变流器的功率电流进行控制的方法和装置
ES2898204T3 (es) Topología de parque eólico y procedimiento para operar el mismo
Abdellatif et al. Evaluation of voltage flicker emissions of variable speed DFIG-based wind turbines
El Itani et al. Wind turbine generator controls: meeting present and future grid code requirements