ES2849023T3 - Sistema y procedimiento para velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada para un parque eólico - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para mejorar una velocidad de respuesta de potencia reactiva en un parque eólico (100) conectado a una red eléctrica (190), comprendiendo el procedimiento: recibir, mediante un controlador de parque eólico (150), una retroalimentación de tensión (204) desde la red eléctrica (190); recibir, mediante el controlador de parque eólico (150), una referencia de tensión (202); calcular un error de tensión lineal (206) como una función de la retroalimentación de tensión (204) y la referencia de tensión (202); generar una primera salida (212) en base al error de tensión lineal (206) por medio de una primera ruta de control (224) que tiene un primer regulador de tensión (208); determinar un primer error de tensión no lineal (222) en base al error de tensión lineal (206) por medio de una banda muerta (220) de un segundo regulador de tensión (210) de una segunda ruta de control (226); generar, por medio de la segunda ruta de control (226), una segunda salida (214) en base al primer error de tensión no lineal (222); y generar una consigna de potencia reactiva (218) como una función de la primera y segunda salidas (212, 214).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento para velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada para un parque eólico
[0001] La presente divulgación se refiere en general a la generación de energía eólica y, más en particular, a sistemas y procedimientos para controlar la velocidad de respuesta de potencia reactiva para un parque eólico.
[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y respetuosas con el medio ambiente actualmente disponibles, y las turbinas eólicas han cobrado una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, un generador, una multiplicadora, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor son los elementos principales para convertir energía eólica en energía eléctrica. Las palas tienen típicamente el perfil de sección transversal de una superficie sustentadora de modo que, durante el funcionamiento, el aire fluye sobre la pala generando una diferencia de presión entre sus lados. En consecuencia, sobre la pala actúa una fuerza de elevación, que se dirige desde el lado de presión hacia el lado de succión. La fuerza de elevación genera un par de torsión en el eje de rotor principal, que está conectado a un generador para generar electricidad que se transfiere a una red eléctrica. La red eléctrica transmite energía eléctrica desde las instalaciones generadoras hasta los usuarios finales.
[0003] La energía eólica es generada típicamente por un parque eólico, que contiene una pluralidad de generadores de turbina eólica (a menudo 100 o más). Los generadores de turbina eólica individuales pueden proporcionar importantes beneficios para el funcionamiento del sistema de energía relacionados con la mitigación de las fluctuaciones de tensión causadas por ráfagas de aire y la mitigación de las desviaciones de tensión causadas por factores externos.
[0004] En un entorno de parque eólico, cada generador de turbina eólica puede experimentar una fuerza eólica única. Por lo tanto, cada generador de turbina eólica típicamente incluye un controlador local para controlar la respuesta a las ráfagas de aire y otros factores externos. El control de parques eólicos de la técnica anterior en general ha estado basado en una de dos arquitecturas: (1) control local con factor de potencia constante o potencia reactiva combinada con control de nivel de parque en control de tensión, o (2) control local en control de tensión constante sin control de nivel de parque. El control local con factor de potencia constante y el control de nivel de parque en control de tensión requiere comunicaciones rápidas con acción enérgica desde el nivel de parque hasta el nivel local. Si el control de nivel de parque está inactivo, el control local puede agravar la fluctuación de tensión. Con control de tensión constante en cada generador, el funcionamiento de estado estacionario varía significativamente con pequeñas desviaciones en la carga en la red de transmisión. Esto hace que los generadores de turbina eólica encuentren límites en el funcionamiento de estado estacionario que evitan una respuesta a las perturbaciones, lo que da como resultado una pérdida de regulación de tensión. Debido a que la corriente reactiva es más alta de lo necesario durante este modo de funcionamiento, la eficacia general del generador de turbina eólica disminuye.
[0005] La patente de Estados Unidos n.° 7.224.081 describe un procedimiento y sistema de control de tensión para turbinas eólicas en el que un regulador de potencia reactiva controla la generación de potencia reactiva de las turbinas eólicas individuales en un parque eólico ajustando el punto de consigna de tensión en un regulador de tensión. Este sistema se basa en la recepción de una consigna de potencia reactiva para cada generador de turbina eólica. En el nivel de turbina eólica individual, un regulador de tensión rápida mantiene el lado de baja tensión de la turbina eólica en un punto de consigna, que el regulador de potencia reactiva ajusta para seguir la consigna de control del parque eólico. El regulador de potencia reactiva tiene una primera constante de tiempo que es numéricamente mayor que una constante de tiempo del regulador de tensión. Este sistema de control es beneficioso porque obliga a todas las turbinas eólicas dentro del parque eólico a tener la misma potencia reactiva de salida. Además, si el control de nivel del parque eólico está desactivado, las turbinas eólicas permanecen todas en una potencia reactiva de salida preestablecida incluso si varía la tensión de la red. Sin embargo, el controlador de parque eólico también debe actuar a través de la constante de tiempo del regulador de potencia reactiva.
[0006] En consecuencia, la técnica continuamente trata de encontrar sistemas y procedimientos nuevos y mejorados que proporcionen una respuesta de regulador de tensión rápida con un funcionamiento estable. El documento GB2142483A divulga un sistema para generar potencia reactiva en el que se usan dos ramas reguladoras: una primera rama reguladora que regula en base a un error lineal, y una segunda rama reguladora que regula en base a un error no lineal.
[0007] Diversos aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden resultar evidentes a partir de la descripción, o se pueden averiguar llevando a la práctica la invención.
[0008] En un aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento como se define en la reivindicación 1 adjunta.
[0009] En otro modo de realización, el procedimiento también incluye determinar un segundo error de tensión no lineal basado en el error de tensión lineal por medio de un amplificador de transitorios. En modos de realización
adicionales, el primer y segundo reguladores de tensión pueden incluir al menos uno de un controlador proporcional, un controlador proporcional e integral, un controlador proporcional derivativo, un controlador proporcional, integral y derivativo, un controlador de espacio de estados o similar. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el primer regulador de tensión puede ser un controlador proporcional e integral y el segundo regulador de tensión puede ser un controlador proporcional. En otros modos de realización, el procedimiento también puede incluir ajustar al menos una constante de tiempo del segundo regulador de tensión para estabilizar la segunda salida de la segunda ruta de control. En modos de realización adicionales, el procedimiento puede incluir además limitar el primer regulador de tensión (por ejemplo, un controlador proporcional e integral) en base a límites integrales predeterminados y limitar la consigna de potencia reactiva en base a límites de mandato predeterminados, en el que los límites de mandato predeterminados son mayores que los límites integrales predeterminados.
[0010] En modos de realización adicionales, el primer regulador de tensión puede estar asociado con una primera variable de estado y el segundo regulador de tensión puede estar asociado con una o más segundas variables de estado. Así pues, en modos de realización particulares, el procedimiento puede incluir determinar una derivada de una o más de las segundas variables de estado y controlar los reguladores en base a la(s) derivada(s). Más específicamente, el procedimiento puede incluir mantener o congelar la primera variable de estado y la una o más segundas variables de estado en sus presentes valores mientras la(s) derivada(s) de la segunda variable de estado es (son) negativa(s), la(s) segunda(s) variable(s) de estado es (son) negativa(s) y el primer o segundo error de tensión no lineal es negativo. Además, el procedimiento puede incluir mantener la primera variable de estado y la una o más segundas variables de estado en sus presentes valores mientras la(s) derivada(s) de la segunda variable de estado es (son) negativa(s), la(s) segunda(s) variable(s) de estado es (son) positiva(s) y el primer o segundo error de tensión no lineal es positivo.
[0011] En modos de realización adicionales, el procedimiento puede incluir mantener o congelar la primera variable de estado y la una o más segundas variables de estado en sus presentes valores mientras la retroalimentación de tensión está fuera de un intervalo de tensión predeterminado.
[0012] En otro modo de realización, el procedimiento puede incluir determinar uno o más parámetros de regulador de tensión para el primer y el segundo reguladores de tensión. Por ejemplo, en determinados modos de realización, los parámetros de regulador de tensión pueden incluir ganancias proporcionales, ganancias integrales, constantes de tiempo, combinaciones de las mismas o similares. Además, en modos de realización particulares, el procedimiento puede incluir variar los parámetros de regulador de tensión en base a un número de turbinas eólicas en línea en el parque eólico y/o un estado de uno o más dispositivos externos al parque eólico. Los dispositivos externos, por ejemplo, pueden incluir líneas de transmisión, generadores, etc.
[0013] En otro aspecto, la presente invención está dirigida a un sistema de control de tensión como se define en la reivindicación 12 adjunta.
[0014] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan y forman parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:
la FIG. 1 ilustra un diagrama de bloques de un parque eólico que tiene múltiples generadores de turbina eólica acoplados a una red de transmisión de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 2 ilustra un diagrama de bloques de componentes adecuados que pueden estar incluidos en un modo de realización de un controlador de parque de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques simplificado de un modo de realización de un sistema de control de tensión de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 4 ilustra un diagrama de bloques detallado de un modo de realización de un sistema de control de tensión de acuerdo con la presente divulgación, que ilustra en particular otros aspectos de la primera y segunda rutas de control;
la FIG. 5 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un sistema de control de adaptación de parámetros que el controlador de parque puede implementar de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para mejorar la velocidad de respuesta de la potencia reactiva en un parque eólico conectado a una red eléctrica de acuerdo con la presente divulgación;
la FIG. 7 ilustra diversos gráficos de potencia reactiva y tensión frente a tiempo, respectivamente, de acuerdo con la construcción convencional;
la FIG. 8 ilustra diversos gráficos de potencia reactiva y tensión frente a tiempo, respectivamente, de acuerdo con la presente divulgación; y
la FIG. 9 ilustra diversos gráficos de potencia reactiva y tensión frente a tiempo, respectivamente, que ilustra en particular los efectos de implementar solo una parte de la presente divulgación.
[0015] A continuación se hará referencia en detalle a los modos de realización de la invención, uno o más ejemplos de los cuales se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no como limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variantes en la presente invención sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de un modo de realización se pueden usar con otro modo de realización para obtener otro modo de realización más. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variantes que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
[0016] En general, la presente materia está dirigida a un controlador de parque no lineal que envía una consigna de potencia reactiva a todos los generadores de turbina eólica dentro de un parque o una subestación eólica. Más específicamente, el controlador incluye un sistema de control de tensión no lineal o regulador que regula la potencia reactiva en un parque eólico conectado a una red eléctrica para mejorar la velocidad de respuesta reactiva del parque eólico. En consecuencia, el sistema de control de tensión calcula un error de tensión lineal en función de una retroalimentación de tensión de la red eléctrica y una referencia de tensión y genera una primera salida en base al error de tensión lineal por medio de una primera ruta de control que tiene un primer regulador de tensión. Además, el sistema de control de tensión determina uno o más errores de tensión no lineal en base al error de tensión lineal por medio de una segunda ruta de control que tiene un segundo regulador de tensión. A continuación, el sistema genera una segunda salida por medio de la segunda ruta de control en base al error de tensión no lineal. Así pues, el sistema de control de tensión genera una consigna de potencia reactiva como una función de la primera y segunda salidas que proporciona una velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada.
[0017] Se debe apreciar que cualquier controlador de nivel de campo (es decir, de nivel superior al nivel de generador), tal como un controlador de subestación o un controlador de nivel de parque eólico, puede generar la consigna de potencia reactiva. Con propósitos descriptivos, en el presente documento se describen modos de realización con respecto a un parque eólico, en el que una pluralidad de turbinas eólicas están en comunicación con el controlador de parque eólico.
[0018] El presente sistema y procedimiento proporciona muchas ventajas que no están presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, el sistema de control de la presente divulgación proporciona una respuesta de potencia reactiva más rápida a las redes que requieren estabilización. Más específicamente, el algoritmo de control no lineal reduce el tiempo de respuesta de un parque eólico a los desequilibrios de potencia reactiva en el sistema de transmisión. Así pues, el algoritmo permite un control de tensión rápido y estable. Además, el sistema de control de tensión de la presente divulgación incrementa la cantidad de generación eólica que se puede conectar de manera fiable a un sistema de servicio público dado y evita la necesidad de una infraestructura adicional dentro de los parques eólicos para satisfacer la respuesta reactiva requerida.
[0019] Aunque la presente tecnología descrita en el presente documento se explica con referencia a un parque eólico que tiene una pluralidad de generadores de turbina eólica, se debe entender que la presente tecnología también se puede implementar para cualquier aplicación adecuada que tiene la capacidad de controlar rápidamente la potencia reactiva. Por ejemplo, otros ejemplos no limitantes incluyen sistemas solares, sistemas de almacenamiento de energía, sistemas VAR estáticos, STATCOM y/o similares.
[0020] Con referencia a los dibujos, la FIG. 1 ilustra un diagrama de bloques de un parque eólico 100 que tiene múltiples generadores de turbina eólica 110 acoplados a una red de transmisión 190. La FIG. 1 ilustra tres generadores eólicos 110; sin embargo, se puede incluir cualquier número de generadores eólicos en un parque eólico. Cada generador de turbina eólica 110 incluye un controlador local que responde a las condiciones del generador de turbina eólica que se está controlando. En un modo de realización, el controlador para cada generador de turbina eólica detecta solo la tensión y la corriente en bornes (por medio de transformadores de potencial y corriente). El controlador local usa la tensión y la corriente detectadas para proporcionar una respuesta apropiada para hacer que el generador de turbina eólica 110 proporcione la potencia reactiva deseada.
[0021] Cada generador de turbina eólica 110 está acoplado a un bus colector 120 a través de transformadores de conexión de generador 115 para proporcionar una potencia real y reactiva (marcadas como Pwg y Qwg, respectivamente) al bus colector 120. Los transformadores de conexión de generador y los buses colectores son conocidos en la técnica.
[0022] El parque eólico 100 proporciona una potencia real y reactiva de salida (marcadas como Pwf y Qwf, respectivamente) por medio de un transformador principal de parque eólico 130. El controlador de nivel de parque
150 detecta la salida de parque eólico, así como la tensión en el punto de acoplamiento común (PCC) 140, para proporcionar una señal de mandato Q 105 (Qcmd) que indica una potencia reactiva deseada en los terminales de generador para asegurar una distribución razonable de la potencia reactiva entre las turbinas eólicas. En modos de realización alternativos, esta señal de mandato Q (Qcmd) 105 se puede generar como el nivel local o de operador (indicado por la línea "Local" en la FIG. 1), por ejemplo, en el caso de que el generador de turbina eólica esté en modo manual o no esté en comunicación con el controlador de parque eólico 150, como se explica en mayor detalle a continuación.
[0023] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de componentes adecuados que pueden estar incluidos dentro del controlador de parque 150 y/o el (los) controlador(es) de turbina de acuerdo con unos aspectos de la presente divulgación. Como se muestra, el controlador 150 puede incluir uno o más procesadores 152 y dispositivos de memoria asociados 154 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, las etapas, los cálculos y similares y almacenar datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 150 también puede incluir un módulo de comunicaciones 156 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 150 y los diversos componentes del parque eólico 100. Además, el módulo de comunicaciones 156 puede incluir una interfaz de sensor 158 (por ejemplo, uno o más convertidores analógicodigital) para permitir que las señales transmitidas desde uno o más sensores 160, 162, 164 se conviertan en señales que los procesadores 152 pueden entender y procesar. Se debe apreciar que los sensores 160, 162, 164 se pueden acoplar comunicativamente al módulo de comunicaciones 156 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra, los sensores 160, 162, 164 están acoplados a la interfaz de sensor 158 por medio de una conexión alámbrica. Sin embargo, en otros modos de realización, los sensores 160, 162, 164 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 158 por medio de una conexión inalámbrica, por ejemplo, usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica.
[0024] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" se refiere no solo a los circuitos integrados incluidos en un ordenador a los que se refiere la técnica, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador lógico programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el (los) dispositivo(s) de memoria 154 en general puede(n) comprender un(os) elemento(s) de memoria que incluye(n), pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disco flexible, una memoria de solo lectura de disco compacto (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) 154 de memoria puede(n) estar configurados en general para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando el (los) procesador(es) 152 las implementan, configuran el controlador 150 para realizar diversas funciones como se describe en el presente documento.
[0025] Los sensores 160, 162, 164 pueden incluir cualquier sensor adecuado configurado para proporcionar mediciones de retroalimentación al controlador de parque 150. En diversos modos de realización, por ejemplo, los sensores 160, 162, 164 pueden ser uno o una combinación cualquiera de los siguientes: sensores de tensión, sensores de corriente y/o cualquier otro sensor adecuado.
[0026] En referencia ahora a las FIGS. 3 y 4, el controlador de parque 150 como se describe en el presente documento incluye un sistema de control de tensión 200 configurado para mejorar la velocidad de respuesta de potencia reactiva del parque eólico 100. Como se usa en el presente documento, el sistema de control de tensión 200 en general describe cualquier regulador de tensión adecuado que está configurado para regular y/o estabilizar los niveles de tensión usados por el (los) procesador(es) 152 de otros elementos del controlador de parque 150. Más específicamente, la FIG. 3 ilustra un diagrama de bloques simplificado de un modo de realización del sistema de control de tensión 200 de acuerdo con la presente divulgación; mientras que la FIG. 4 ilustra un diagrama de bloques detallado de otro modo de realización del sistema de control de tensión 200, que ilustra en particular otros detalles de las rutas de control. Como se muestra, el sistema de control de tensión 200 recibe una señal de retroalimentación de tensión 204 (Vfbk) desde la red eléctrica 190 así como una señal de referencia de tensión 202 (Vref). La señal de referencia de tensión 202 puede ser cualquier referencia de tensión adecuada determinada por el controlador de parque 150 o introducida manualmente por un operador. La señal de retroalimentación de tensión 204 es indicativa de la tensión real de la red eléctrica 190. En consecuencia, como se muestra, el sistema de control de tensión 200 determina una señal de error de tensión lineal 206 (Verr) en función de la señal de retroalimentación de tensión 204 y la señal de referencia de tensión 202. Por ejemplo, en un modo de realización, la diferencia entre la señal de retroalimentación de tensión 204 y la señal de referencia de tensión 202 es la señal de error de tensión lineal 206, que finalmente el sistema de control de tensión 200 puede reducir para hacer que la tensión de retroalimentación 204 siga la tensión de referencia 202.
[0027] En base a la señal de error de tensión lineal 206, el sistema de control de tensión 200 genera una consigna de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd), que se usa para mejorar la velocidad de respuesta de potencia reactiva del parque eólico 100. Más específicamente, el sistema de control de tensión 200 genera una primera salida 212 en base al error de tensión lineal 206 por medio de una primera ruta de control 224 que tiene un primer regulador de tensión 208. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4, el primer regulador de tensión 208 puede ser un
controlador proporcional e integral (PI) que tiene una constante de tiempo de bucle cerrado en el intervalo de 0,5 a 10 segundos (por ejemplo, 3 segundos, 5 segundos, 5,5 segundos). En modos de realización adicionales, también se pueden usar otros tipos de controladores, por ejemplo, controladores proporcionales derivativos (PD), controladores proporcionales, integrales y derivativos (PID), controladores de espacio de estados o similares. También se pueden usar otras constantes de tiempo. El controlador PI 208 incluye una ruta proporcional y una ruta integral. La ruta proporcional incluye un primer integrador proporcional 228 que está asociado con un elemento de filtrado que tiene un ancho de banda típicamente mayor que el ancho de banda de bucle cerrado del sistema de control de tensión de parque eólico. Además, la ruta de integral incluye un segundo integrador 230. En determinados modos de realización, el controlador PI 208 se puede limitar en base a límites integrales predeterminados como se muestra. Además, cada uno de los integradores 228, 230 está asociado con una variable de estado, a saber, S1 y S3, respectivamente. Como se usa en el presente documento, una variable de estado en general se refiere a una variable que se usa para describir el "estado" matemático de un sistema dinámico, por ejemplo, los integradores 228, 230.
[0028] Aún en referencia a las FIGS. 3 y 4, el sistema de control de tensión 200 también genera una segunda salida 214 por medio de una segunda ruta de control 226 que tiene un segundo regulador de tensión 210. Más específicamente, como se muestra en la FIG. 4, el segundo regulador de tensión 210 puede incluir un amplificador de transitorios 217 y una banda muerta 220 seguida de una ruta proporcional filtrada que tiene un integrador 232 que está asociado con la variable de estado de filtrado S2. Como se usa en el presente documento, una banda muerta abarca su significado amplio corriente y en general se refiere a un componente de un regulador de tensión que tiene un intervalo de un dominio de señal en el que no se produce ninguna acción. Así pues, una banda muerta típicamente evita la oscilación o el penduleo en los sistemas de control proporcionales.
[0029] En consecuencia, el amplificador de transitorios 217 está asociado con una función de transferencia determinada, por ejemplo, 1 +sT1/ 1 +sT2, en el que T1 y T2 son constantes de tiempo y s es una variable de estado S4. Más específicamente, el amplificador de transitorios 217 está configurado para amplificar cambios de tensión rápidos en la red eléctrica 190 para generar un error de tensión no lineal 215 (por ejemplo, Vem). La banda muerta 220 a continuación puede determinar otro error de tensión no lineal (Verr2) 222 como una función no lineal de la señal de error de tensión 215.
[0030] Además, como se muestra, el integrador 232 puede estar asociado con el elemento de filtrado en el controlador proporcional filtrado. T ambién se pueden usar otros tipos de controladores, por ejemplo, controladores proporcionales e integrales (PI), controladores proporcionales derivativos (PD), controladores proporcionales, integral y derivativos (PID), controladores de espacio de estados o similares. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el segundo regulador de tensión 210 puede estar configurado para generar la segunda salida 214 usando, por ejemplo, una función de histéresis. Más específicamente, en modos de realización particulares, el segundo regulador de tensión 210 puede estar configurado para determinar una constante de tiempo no lineal (por ejemplo, T1, T2 y/o Tv2) como una función de los errores de tensión, a saber, Verr1215, Verr 206 y Verr2 222, y/o el historial del integrador no lineal 232. En consecuencia, el integrador 232 está configurado para calcular la segunda entrada 214 como una función del error de tensión no lineal 222, la ganancia proporcional Kpv2 y/o la constante de tiempo Tv2. Si el error de tensión lineal 206 es alto, el error de tensión no lineal 222 se desplazará rápido y proporcionará una velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada. Sin embargo, el incremento de velocidad puede causar inestabilidad en la red eléctrica 190. Así pues, el sistema de control de tensión 200 también está configurado para proporcionar un control de red estable usando diversos algoritmos de control adecuados. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el integrador 232 está configurado para ajustar la constante de tiempo Tv2 , para proporcionar un control de red estable, que se analiza en mayor detalle a continuación con respecto a la FIG. 9. Así pues, la segunda salida 214 se puede actualizar usando el error de tensión no lineal 222, el parámetro de ganancia no lineal Kpv2 y/o la constante de tiempo no lineal ajustada Tv2.
[0031] En otros modos de realización, el integrador 232 también está configurado para determinar una derivada de la segunda variable de estado S2. Si la segunda variable de estado S2 y la derivada de la segunda variable de estado S2 son negativas y el error de tensión no lineal 222 es negativo, el sistema de control de tensión 200 está configurado para mantener o congelar las variables de estado (por ejemplo, S1, S2, S3, y/o S4) en sus valores actuales mientras se satisfacen las condiciones. Además, el sistema de control de tensión 200 está configurado para mantener o congelar las variables de estado en sus presentes valores mientras la segunda variable de estado S2 es positiva, la derivada de la segunda variable de estado S2 es negativa y el error de tensión no lineal 222 es positivo.
[0032] En modos de realización alternativos, el sistema de control de tensión 200 puede mantener o congelar las variables de estado en sus presentes valores si la retroalimentación de tensión 204 está fuera de un intervalo de tensión predeterminado. El intervalo de tensión predeterminado puede ser cualquier intervalo adecuado. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el intervalo de tensión predeterminado puede ser de aproximadamente 70 % a aproximadamente 110 % de una tensión nominal. Las condiciones previas, cuando se satisfacen, indican que se está produciendo una condición de tensión anormal temporal en la red eléctrica. Así pues, el sistema de control de tensión 200 está configurado para congelar los integradores hasta que ha transcurrido la condición para evitar forzar una condición de tensión anormal ampliada mientras los integradores
responden después de que la perturbación de red originaria se elimina fuera del parque eólico 100. En consecuencia, cuando la red vuelve a estar dentro del intervalo normal de funcionamiento, el sistema de control de tensión 200 proporciona, sin contratiempos, una respuesta de potencia reactiva rápida a la red eléctrica 190.
[0033] Más específicamente, como se muestra en 234, el sistema de control de tensión 200 está configurado para combinar la primera y la segunda salidas 212, 214 de la primera y segunda rutas de control 224, 226 para obtener una señal de salida de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmdo 236). El limitador 216 puede limitar opcionalmente la señal Qcmdo 236 a un intervalo predeterminado entre Qmin y Qmax (es decir, unos límites de mandato predeterminados) antes de enviar la señal a cada uno de los generadores de turbina eólica 110. En un modo de realización, por ejemplo, Qmin y Qmax se igualan a la capacidad reactiva nominal de los generadores de turbina eólica 110. También se pueden usar límites alternos. Por tanto, el sistema de control de tensión 200 genera la consigna de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd 218) como una función de la señal Qcmdo 236. La señal Qcmd 218 es una consigna de potencia reactiva generado por el controlador de parque 150 que se envía a cada uno de los generadores de turbina eólica 110 para proporcionar una velocidad de respuesta de potencia reactiva mejorada. Además, la consigna de potencia reactiva 218 se transmite a los controladores locales de los generadores de turbina eólica 110 para generar potencia reactiva en base a los mandatos.
[0034] Como se menciona, en determinados modos de realización, el sistema de control de tensión 200 está configurado para limitar el primer regulador de tensión 208 en base a los límites integrales predeterminados como se muestra. Además, el limitador 216 está configurado para limitar la señal Qcmdo 236 en base a los límites de mandato predeterminados (por ejemplo, Qmin y Qmax). Así pues, en unos modos de realización particulares, los límites de mandato predeterminados del limitador 216 pueden ser mayores o más amplios que los límites integrales predeterminados del integrador 230. Esto puede ser beneficioso para los generadores de turbina eólica 110 que tienen una capacidad temporal que supera su capacidad nominal de estado estacionario. Por ejemplo, los límites de integrador 230 se podrían establecer en la capacidad nominal de estado estacionario de los generadores de turbina eólica 110, con lo que se asegura que el funcionamiento de estado estacionario está dentro de su capacidad. Los límites de la salida final 218 se establecerán en la capacidad temporal de los generadores de turbina eólica 110, permitiéndose de este modo que el controlador de parque eólico 150 aproveche la mayor capacidad de turbina eólica para gestionar los transitorios de la red.
[0035] En un modo de realización, todos los límites analizados con respecto a las FIGS. 3 y 4 son límites sin saturación integral [non-windup]; sin embargo, en modos de realización alternativos, un subconjunto de los límites pueden ser límites sin saturación integral. Los límites se han analizado en términos de parámetros fijos; no obstante, los parámetros dinámicamente variables proporcionados, por ejemplo, por una tabla de consulta o un procesador o máquina de estados que ejecuta un algoritmo de control, también pueden proporcionar los límites. Dicho límite dinámicamente variable puede estar basado en una corriente nominal de los generadores 110 y una potencia de salida real contemporánea del parque eólico 100.
[0036] En referencia ahora a las FIGS. 4 y 5, el controlador de parque 150 también puede determinar uno o más parámetros de regulador de tensión para los integradores 228, 230, 232. Por ejemplo, en determinados modos de realización, los parámetros de regulador de tensión pueden incluir ganancias proporcionales (por ejemplo, Kpv2 , Kpv), ganancias integrales (por ejemplo, Kiv), constantes de tiempo (por ejemplo, T1, T2 , Tv, Tv2), combinaciones de las mismas, o similares. Además, en determinados modos de realización, el controlador de parque 150 puede estar configurado para variar o ajustar los parámetros de regulador de tensión en base a un número de turbinas eólicas en línea del parque eólico 100 y/o un estado de uno o más dispositivos externos al parque eólico 100. Los dispositivos externos, por ejemplo, pueden incluir líneas de transmisión, generadores, etc. Además, como se muestra, el controlador de parque 150 recibe un número de generadores de turbina eólica en línea e introduce el número en uno o más gráficos de parámetros 238. En base a los gráficos 238, el controlador de parque 150 puede determinar un ajuste de ganancia 240 que se puede enviar al sistema de control de tensión 200 para actualizar los parámetros. Más específicamente, como se muestra, el ajuste de ganancia 240 puede recibir un estado de uno o más dispositivos externos. Adicionalmente, se puede incluir un supervisor de ganancia 242 que realiza un seguimiento para determinar si las señales de control tienen un comportamiento oscilatorio sostenido que se puede deber a una respuesta excesiva del controlador de parque eólico 150 en alguna condición de red imprevista. Así pues, el supervisor de ganancia 242 inicia una reducción de ganancia para restaurar la estabilidad del control del parque eólico. Dichas funciones de supervisor de ganancia son conocidas en la técnica. Las entradas del supervisor de ganancia 242 pueden variar, pero en general incluyen señales de control tales como la salida final del controlador 150 (por ejemplo, Qcmd 218), la señal de retroalimentación de tensión 204 de la red 190 y/o una combinación de dichas señales o similares.
[0037] En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 300 para mejorar la velocidad de respuesta de potencia reactiva en un sistema de energía conectado a una red eléctrica. Más en particular, en 302, el procedimiento 300 incluye determinar, por medio de un regulador de tensión no lineal, un error de tensión no lineal como una función de un error de tensión lineal. En 304, el procedimiento 300 incluye calcular una constante de tiempo no lineal como una función de al menos uno del error de tensión no lineal y/o el historial del regulador de tensión no lineal. En 306, el procedimiento 300 incluye determinar una salida del regulador de tensión no lineal en base a al menos uno del error de tensión no lineal, un
parámetro de ganancia no lineal o la constante de tiempo no lineal.
[0038] En referencia ahora a las FIGS. 7-9, se ilustran diversas ventajas del uso del parque eólico de acuerdo con la presente divulgación. Más específicamente, las FIGS. 7-9 ilustran la respuesta de tensión (por ejemplo, Vfbk) y de mandato de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd) frente a tiempo a una operación de condensador en la red de transmisión 190. El funcionamiento del condensador hace que se incremente la tensión Vpcc en el PCC 140. La señal de retroalimentación de tensión 204 del sistema de control de tensión 200, en consecuencia, se incrementa. Así pues, las FIGS. 7-9 ilustran cómo el sistema de control de tensión 200 modifica la consigna de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd) para situar la señal de retroalimentación de tensión 204 cerca del valor inicial.
[0039] Más específicamente, la FIG. 7 ilustra múltiples gráficos de tensión (por ejemplo, Vfbk) y mandato de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd) frente a tiempo, respectivamente, para sistemas de técnica anterior, mientras que la FIG. 8 ilustra múltiples gráficos de tensión (por ejemplo, Vfbk) y mandato de potencia reactiva (por ejemplo, Qcmd) frente a tiempo, respectivamente, de acuerdo con la presente divulgación. La FIG. 9 ilustra los efectos de la ruta de control no lineal pero sin la tecnología de ajuste de constante de tiempo (por ejemplo, Tv2). Como se muestra en la FIG. 7, la respuesta de potencia reactiva 246 para parques eólicos de técnica anterior requiere un determinado período de tiempo para reducir la consigna de potencia reactiva 246 y hacer que la retroalimentación de tensión 244 se aproxime al valor de antes del funcionamiento del condensador. Por el contrario, como se muestra en la FIG. 8, la respuesta de potencia reactiva 256 para el parque eólico 100 de la presente divulgación tiene una reducción más rápida y da como resultado una restauración rápida y estable de la retroalimentación de tensión a su valor inicial. Además, como se muestra en la FIG. 9, los gráficos ilustran el comportamiento de la retroalimentación de tensión y las señales de potencia reactiva 264, 266 sin los ajustes del integrador de variable de estado S2 en el bloque 232 de la segunda ruta de control 226. Se puede observar que la reducción inicial de la consigna de potencia reactiva es la misma que en la FIG. 8. Después de la reducción de mandato de potencia reactiva inicial, se observa una respuesta oscilatoria.
[0040] En esta descripción escrita se usan ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para permitir que cualquier experto en la técnica lleve a la práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistemas y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define en las reivindicaciones.
Claims (13)
1. Un procedimiento para mejorar una velocidad de respuesta de potencia reactiva en un parque eólico (100) conectado a una red eléctrica (190), comprendiendo el procedimiento:
recibir, mediante un controlador de parque eólico (150), una retroalimentación de tensión (204) desde la red eléctrica (190);
recibir, mediante el controlador de parque eólico (150), una referencia de tensión (202);
calcular un error de tensión lineal (206) como una función de la retroalimentación de tensión (204) y la referencia de tensión (202);
generar una primera salida (212) en base al error de tensión lineal (206) por medio de una primera ruta de control (224) que tiene un primer regulador de tensión (208);
determinar un primer error de tensión no lineal (222) en base al error de tensión lineal (206) por medio de una banda muerta (220) de un segundo regulador de tensión (210) de una segunda ruta de control (226);
generar, por medio de la segunda ruta de control (226), una segunda salida (214) en base al primer error de tensión no lineal (222); y
generar una consigna de potencia reactiva (218) como una función de la primera y segunda salidas (212, 214).
2. El procedimiento (300) de la reivindicación 1, que comprende además determinar un segundo error de tensión no lineal (215) en base al error de tensión lineal (206) por medio de un amplificador de transitorios (217).
3. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación anterior, en el que el primer regulador de tensión (208) comprende un controlador proporcional e integral y el segundo regulador de tensión (210) comprende un controlador proporcional.
4. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación anterior, que comprende además ajustar una constante de tiempo del segundo regulador de tensión (210) para estabilizar la segunda salida (214) de la segunda ruta de control (226).
5. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además limitar el primer regulador de tensión (208) en base a unos límites integrales predeterminados y limitar la consigna de potencia reactiva (218) en base a unos límites de mandato predeterminados, en el que los límites de mandato predeterminados son mayores que los límites integrales predeterminados.
6. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, en el que el primer regulador de tensión (208) está asociado con una primera variable de estado y el segundo regulador de tensión (210) está asociado con una o más segundas variables de estado, y el procedimiento comprende además determinar una derivada de una o más de la una o más segundas variables de estado.
7. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además mantener la primera variable de estado y la una o más segundas variables de estado en sus presentes valores mientras la derivada de una o más de las segundas variables de estado es negativa, una o más de las segundas variables de estado es negativa, y el primer o segundo error de tensión no lineal (222, 215) es negativo.
8. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además mantener la primera y la segunda variables de estado en sus presentes valores mientras la derivada de la segunda variable de estado es negativa, la segunda variable de estado es positiva, y el primer o segundo error de tensión no lineal (222, 215) es positivo.
9. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además mantener la primera variable de estado y la una o más segundas variables de estado en sus presentes valores mientras la retroalimentación de tensión (204) está fuera de un intervalo de tensión predeterminado.
10. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación anterior, que comprende además determinar uno o más parámetros de regulador de tensión para el primer y segundo reguladores de tensión (208, 210), en el que los parámetros de regulador de tensión comprenden al menos una de ganancias proporcionales, ganancias integrales o constantes de tiempo.
11. El procedimiento (300) de cualquier reivindicación precedente, que comprende además variar los parámetros de regulador de tensión en base al menos a una de un número de turbinas eólicas en línea del parque eólico (100) o un estado de uno o más dispositivos externos al parque eólico (100).
12. Un sistema de control de tensión para un parque eólico conectado a una red eléctrica, que comprende: una primera ruta de control (224) que comprende un primer regulador de tensión (208), estando configurada la primera ruta de control (224) para calcular un error de tensión lineal (206) como una función de al menos una de una retroalimentación de tensión (204) o una referencia de tensión (202) y generar una primera salida (212) en base al error de tensión lineal (206);
una segunda ruta de control (226) que comprende un segundo regulador de tensión (210), comprendiendo el segundo regulador de tensión (210) una banda muerta (220) configurada para determinar un primer error de tensión no lineal (222) en base al error de tensión lineal (206), estando configurado el segundo regulador de tensión (210) para generar una segunda salida (214) en base al error de tensión no lineal (206),
en el que el sistema de control de tensión está configurado además para generar una consigna de potencia reactiva (218) como una función de la primera y segunda salidas (212, 214).
13. El sistema de control de tensión de la reivindicación 12, en el que el segundo regulador de tensión (210) comprende además un amplificador de transitorios (217) configurado para generar un segundo error de tensión no lineal (215) para amplificar cambios de tensión en una red eléctrica (190).
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| EP3200303B1 (en) * | 2016-01-29 | 2024-03-20 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Operating a wind turbine of a wind farm |
| US10396694B2 (en) * | 2016-03-17 | 2019-08-27 | General Electric Company | System and method for minimizing reactive current to limit rotor modulation index on a power converter |
| WO2017190744A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Vestas Wind Systems A/S | Controlling a wind turbine during a low voltage grid event using mpc |
| DE102017102018A1 (de) * | 2017-02-02 | 2018-08-02 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren zum Einspeisen elektrischer Leistung in ein elektrisches Versorgungsnetz |
| EP3392994B1 (de) * | 2017-04-19 | 2020-09-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur lastflussregelung in einem gleichspannungsnetz |
| US10519933B2 (en) * | 2017-04-24 | 2019-12-31 | General Electric Company | Method of operating a wind turbine system including an energy storage system |
| US10756658B2 (en) * | 2017-07-06 | 2020-08-25 | General Electric Company | Allocating reactive power production for doubly fed induction generator wind turbine system |
| US10727671B2 (en) | 2017-08-08 | 2020-07-28 | Solar Turbines Incorporated | Gas turbine electrical power system and control strategy for limiting reverse power shutdown |
| US11855458B2 (en) | 2017-12-21 | 2023-12-26 | Vestas Wind Systems A/S | Current injection in wind power plants |
| US10491146B2 (en) | 2018-03-30 | 2019-11-26 | General Electric Company | System and method for compensating for generator-induced flicker in a wind turbine |
| CN108808729A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-11-13 | 中国华电科工集团有限公司 | 一种发电厂电气主接线的新型电路结构 |
| CN113169557B (zh) * | 2018-12-10 | 2024-06-11 | 三菱电机株式会社 | 电力变换系统及其管理装置及分散电源装置 |
| US11437825B2 (en) | 2019-01-04 | 2022-09-06 | Vestas Wind Systems A/S | Hybrid renewable power plant |
| US10978943B2 (en) | 2019-04-03 | 2021-04-13 | General Electric Company | System and method for auto-ramping and energy dump for a superconducting wind turbine generator |
| US11521771B2 (en) | 2019-04-03 | 2022-12-06 | General Electric Company | System for quench protection of superconducting machines, such as a superconducting wind turbine generator |
| US10742149B1 (en) | 2019-04-22 | 2020-08-11 | General Electric Company | System and method for reactive power control of a wind turbine by varying switching frequency of rotor side converter |
| US10790668B1 (en) | 2019-05-06 | 2020-09-29 | General Electric Company | Method for reactive power oscillation damping for a wind turbine system with integrated reactive power compensation device |
| US10731628B1 (en) | 2019-05-06 | 2020-08-04 | General Electric Company | System and method for coordinated control of reactive power from a generator and a reactive power compensation device in a wind turbine system |
| US10581247B1 (en) * | 2019-05-06 | 2020-03-03 | General Electric Company | System and method for reactive power control of wind turbines in a wind farm supported with auxiliary reactive power compensation |
| US11056884B2 (en) | 2019-05-06 | 2021-07-06 | General Electric Company | Wind turbine system with integrated reactive power compensation device |
| US10865773B1 (en) * | 2019-05-22 | 2020-12-15 | General Electric Company | System and method for mitigating flicker in a power grid from a wind turbine power system |
| US10767630B1 (en) * | 2019-05-28 | 2020-09-08 | General Electric Company | System and method for operating a wind farm during low wind speeds |
| CN113013913B (zh) * | 2019-12-19 | 2024-01-23 | 金风科技股份有限公司 | 风电场无功电压控制系统和方法 |
| US11233402B2 (en) | 2020-01-06 | 2022-01-25 | General Electric Company | System and method for stabilizing weak grids with one or more wind farms connected thereto |
| WO2021223829A1 (en) * | 2020-05-06 | 2021-11-11 | Vestas Wind Systems A/S | Method and control systems for voltage control in renewable energy power plant |
| US11530685B2 (en) | 2020-08-20 | 2022-12-20 | General Electric Company | System and method for managing output flicker generated by a wind farm |
| EP4030577A1 (en) * | 2021-01-13 | 2022-07-20 | Vestas Wind Systems A/S | A method for controlling a renewable energy farm in compliance with obligations towards a power grid |
| CN113098072B (zh) * | 2021-03-31 | 2022-09-02 | 广东电网有限责任公司 | 双馈风机电压反馈控制优化方法、装置、设备和存储介质 |
| US11894681B2 (en) * | 2021-10-01 | 2024-02-06 | General Electric Company | System and method for power oscillation damping in a power generating system |
| US11901735B2 (en) * | 2021-10-27 | 2024-02-13 | General Electric Renovables Espana, S.L. | System and method for reducing instability in reactive power command of an inverter-based resource |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4496899A (en) * | 1983-06-28 | 1985-01-29 | General Electric Company | Control for a force commutated current source var generator |
| US5570007A (en) * | 1993-07-09 | 1996-10-29 | General Electric Company | Method and apparatus for static VAR compensator voltage regulation |
| DE10136974A1 (de) | 2001-04-24 | 2002-11-21 | Aloys Wobben | Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage |
| US6924565B2 (en) | 2003-08-18 | 2005-08-02 | General Electric Company | Continuous reactive power support for wind turbine generators |
| US7119452B2 (en) | 2003-09-03 | 2006-10-10 | General Electric Company | Voltage control for wind generators |
| US7531911B2 (en) | 2006-12-22 | 2009-05-12 | Ingeteam Energy, S.A. | Reactive power control for operating a wind farm |
| US8041465B2 (en) * | 2008-10-09 | 2011-10-18 | General Electric Company | Voltage control at windfarms |
| ES2382786B1 (es) * | 2009-03-17 | 2013-05-07 | Acciona Windpower S.A. | Metodo y sistema de control de tension de una central de generacion electrica y parque eolico |
| WO2010114792A1 (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-07 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Intelligent power converter control for grid integration of renewable energies |
| US7923862B2 (en) * | 2009-10-06 | 2011-04-12 | General Electric Company | Reactive power regulation and voltage support for renewable energy plants |
| US20140350743A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-11-27 | Nec Laboratories America, Inc. | Tiered power management system for microgrids |
| DK2711543T3 (en) * | 2012-09-21 | 2016-11-28 | Siemens Ag | Operation of a wind turbine and a wind farm in different netstyrker |
| US9680307B2 (en) * | 2012-12-21 | 2017-06-13 | General Electric Company | System and method for voltage regulation of a renewable energy plant |
| CN104104221B (zh) * | 2013-04-11 | 2017-05-17 | 通用电气公司 | 具有有功无功功率解耦补偿机制的能量转换系统和方法 |
| US9318988B2 (en) * | 2013-09-05 | 2016-04-19 | General Electric Company | System and method for voltage control of wind generators |
| US9831810B2 (en) * | 2015-03-10 | 2017-11-28 | General Electric Company | System and method for improved reactive power speed-of-response for a wind farm |
-
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-
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