ES2863468T3

ES2863468T3 - Método y dispositivo para detección de capacidad de cortocircuito de punto conectado a la red de un conjunto de generación eólica

Info

Publication number: ES2863468T3
Application number: ES18882270T
Authority: ES
Inventors: Rui Gao
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2021-10-11
Anticipated expiration: 2038-07-13
Also published as: EP3570050A8; CN110297150B; EP3570050A1; US20210140407A1; AU2018374071B2; EP3570050B1; CN110297150A; AU2018374071A1; WO2019178987A1; EP3570050A4; US11293402B2

Abstract

Un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador (101), que comprende: modular (301), cuando un convertidor (200) está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor (200), un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200), y recopilar una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101); y obtener (302), según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), en donde cuando la red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor (200), un sistema de potencia entre el punto de conexión a red y el convertidor (200) es equivalente a una fuente de alimentación del lado de baja tensión (AC), una resistencia interna (Rs) y una impedancia de línea (Z1) en serie y caracterizado por que dicha modulación del valor de referencia de potencia reactiva y el valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200) comprende: realizar (701), cuando una diferencia entre la impedancia de línea (Z1) y la resistencia interna (Rs) es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) y una resistencia (Rc) en la impedancia de línea (Z1) es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor (200) en la que el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor (203) en el convertidor y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

Description

DESCRIPCIÓN

Método y dispositivo para detección de capacidad de cortocircuito de punto conectado a la red de un conjunto de generación eólica

Campo técnico

La presente solicitud se refiere al campo de las tecnologías de energía eólica y, en particular, a un método y aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador.

Antecedentes

La energía eólica generada por cada uno de los aerogeneradores en un parque eólico se incorpora a una red eléctrica mediante un sistema de potencia. Cuando el aerogenerador está en un estado de modulación sin carga, un rectificador de lado de la turbina no opera mientras que un inversor del lado de red todavía está conectado a un lado de baja tensión del sistema de potencia, lo que significa que la carga del sistema de potencia es casi vacía y se puede considerar que está en operación de cortocircuito. Una relación de cortocircuito de un parque eólico es un parámetro que caracteriza la capacidad de soporte del parque eólico durante la operación de cortocircuito. Dado que puede haber múltiples aerogeneradores en el parque eólico que están en el estado de modulación sin carga al mismo tiempo, se requiere una relación de cortocircuito suficientemente alta para que el parque eólico mantenga su operación estable. Normalmente, la relación de cortocircuito para un parque eólico debe ser de alrededor de 1,7 a 2.

Los inventores de la presente solicitud han encontrado que la relación de cortocircuito de un parque eólico se puede calcular según la capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un sistema de aerogeneradores. Por ejemplo, el documento de patente US 2017/025855 A1 y el artículo “Investigation into the impact of PCC parameters on voltage stability in a DFIG wind farm” de Alizadeh Seyed Morteza et al. (publicado en las Actas de la Conferencia de Ingeniería de Energía de las Universidades Australianas (AUPEC) de 2017, IEEE, doi:109/AUPEC.2017.8282461) describe tales métodos de cálculo y dispositivos para realizar el método. No obstante, la relación de cortocircuito de un parque eólico se encontraría que ya es más baja solamente cuando ocurre una oscilación del sistema de potencia, lo que no conduce a una operación estable del parque eólico.

Compendio

La presente solicitud proporciona en realizaciones de la misma un método y aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador, que permite una detección de manera eficaz de una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador.

En un primer aspecto, la presente solicitud proporciona en realizaciones un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador. El método incluye: modular, cuando un convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor; recoger una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador; y obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador, así como una tensión nominal de línea en el punto de conexión a red del aerogenerador, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador, en donde cuando la red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, un sistema de potencia entre el punto de conexión a red y el convertidor (200) es equivalente a una fuente de alimentación de lado de baja tensión, una resistencia interna y una impedancia de línea en serie, y modular el valor de referencia de potencia reactiva y el valor de referencia de potencia de frenado del convertidor incluye: realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea y la resistencia interna (Rs) es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva en la impedancia de línea y una resistencia en la impedancia de línea es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor en la que el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor en el convertidor y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

En un segundo aspecto, la presente solicitud proporciona en realizaciones un aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador. El aparato incluye: un módulo de modulación configurado para modular, cuando un convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor, y recoger una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador; y un módulo de cálculo configurado para obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador, así como una tensión nominal de línea en el punto de conexión a red del aerogenerador, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador, en donde cuando la red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, un sistema de potencia entre el punto de conexión a red y el convertidor es equivalente a una fuente de alimentación del lado de baja tensión, una resistencia interna y una impedancia de línea en serie, y el módulo de modulación incluye: una primera unidad de modulación configurada para realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea y la resistencia interna es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva en la impedancia de línea y una resistencia en la impedancia de línea es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor en la que el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor en el convertidor y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

En realizaciones de la presente solicitud, con el fin de detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador, un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor se modulan cuando el convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, se recopilan la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador, y entonces la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se puede obtener según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada, así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador.

Dado que la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador en realizaciones de la presente solicitud son señales cuando el sistema de potencia está en un estado de cortocircuito del lado de baja tensión, la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada se pueden utilizar para obtener parámetros de impedancia mientras que el sistema de potencia está en el estado de cortocircuito, y entonces los parámetros de impedancia resultantes junto con una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador se puede usar para obtener la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de potencia en un parque eólico según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 2 es un diagrama esquemático de una estructura de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 3 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 4 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene el lado de baja tensión cortocircuitado según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 5 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene el lado de baja tensión cortocircuitado correspondiente a la Fig. 4 cuando una resistencia interna Rs del sistema de potencia es mucho menor que la impedancia de línea Z1 según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 6 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene el lado de baja tensión cortocircuitado correspondiente a la Fig. 5 cuando la resistencia Rc es mucho menor que la reactancia inductiva Xc en la impedancia de línea Z1 según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según otra realización de la presente solicitud;

La Fig. 8 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según otra realización más de la presente solicitud;

La Fig. 9 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva según una realización de la presente solicitud;

La Fig. 10 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia de frenado según una realización de la presente solicitud; y

La Fig. 11 es un diagrama estructural esquemático de un aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente solicitud.

101-aerogenerador; 102- bus de media tensión (102_1, 102_2 y 102_3); 103-bus de alta tensión; 104-línea de salida de subestación; 105-transformador de media/baja tensión; 106-transformador de alta/media tensión; 107-equipo de control central; 200-convertidor; 201-rectificador; 202-unidad de frenado; 2021-resistencia de frenado; 2022-conmutador en la unidad de frenado; 203-inversor; 2031-conmutador en el inversor; 204-filtro; 205-disyuntor principal.

Descripción detallada

Las características y realizaciones ejemplares de varios aspectos de la presente solicitud se describen en detalle a continuación. En la siguiente descripción detallada, se exponen numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión completa de la presente solicitud.

La presente solicitud proporciona en realizaciones un método y aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador, que permite una detección de manera eficaz de una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador. Por ello, se puede calcular una relación de cortocircuito de un parque eólico según la capacidad de cortocircuito detectada en el punto de conexión a red del aerogenerador, para ayudar a la alerta temprana del parque eólico para evitar saber que la relación de cortocircuito del parque eólico es demasiado baja hasta que ocurre una oscilación del sistema de potencia, por ello se puede asegurar una operación estable y segura del parque eólico.

La Fig. 1 es un diagrama estructural esquemático de un sistema de potencia en un parque eólico según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la Fig. 1, las líneas que están entre los aerogeneradores 101 y una red eléctrica pueden incluir buses de tensión medio (incluyendo 102_1, 102_2 y 102_3), bus de alta tensión 103 y línea de salida de subestación 104 en el orden.

También se muestra en la Fig. 1 un transformador de media/baja tensión 105 y un transformador de alta/media tensión 106. La potencia eléctrica generada por el aerogenerador 101 se incorpora en primer lugar al bus de media tensión 102 a través del transformador de media/baja tensión 105, y luego se incorpora al bus de alta tensión 103 a través del transformador de alta/media tensión 106, y finalmente se incorpora a la red eléctrica a través de la línea de salida de subestación 104.

También se muestra en la Fig. 1 un dispositivo de control central 107 para el parque eólico. El dispositivo de control central 107 está conectado a los aerogeneradores 101 en el parque eólico respectivamente, y puede llevar a cabo la transmisión de datos y transmisión de señales de control con los aerogeneradores 101 respectivamente.

También se muestra en la Fig. 1 un punto de conexión a red Pi de cada uno de los aerogeneradores en el parque eólico. El punto de conexión a red Pi de cada aerogenerador está situado entre el aerogenerador 101 y un transformador de media/baja tensión 105 correspondiente. Es decir, el punto de conexión a red Pi está situado en un lado de baja tensión del transformador de media/baja tensión 105. Por lo tanto, un lado de baja tensión del sistema de potencia se puede entender como su lado que está cerca del punto de conexión a red Pi del aerogenerador.

La Fig. 2 es un diagrama esquemático de una estructura de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la Fig. 2, se proporciona un convertidor 200 entre el aerogenerador y la red eléctrica, y el convertidor 200 incluye un rectificador 201, una unidad de frenado 202, un inversor 203 y un filtro 204 en un orden desde el lado de la turbina hasta el lado de la red.

El rectificador 201 está configurado para rectificar la corriente alterna trifásica generada por el aerogenerador. La unidad de frenado 202 está configurada para consumir potencia activa para mantener la tensión del bus de DC en un valor estable. El inversor 203 está configurado para reconvertir la corriente continua rectificada en corriente alterna trifásica de manera que se pueda incorporar a la red eléctrica.

El filtro 204 está configurado para generar potencia reactiva. El filtro 204 mostrado en la Fig. 2 puede ser un filtro de armónicos compuesto por una pluralidad de conjuntos de condensadores e inductores en paralelo, y puede ser capaz de generar potencia reactiva capacitiva.

También se muestra en la Fig. 2 un disyuntor principal 205 situado entre un lado de red del filtro 204 y el punto de conexión a red Pi del aerogenerador para controlar la conexión y desconexión entre la red eléctrica y el convertidor 200.

La Fig. 3 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente invención. El método para detectar la capacidad de cortocircuito incluye los pasos 301 y 302.

En el paso 301, cuando un convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, se modulan un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor, y se recogen una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador.

Dado que cuando el convertidor está en el estado de modulación sin carga del lado de red, las líneas entre el convertidor y un lado de baja tensión del sistema de potencia se encienden, es decir, el disyuntor principal está en un estado cerrado, y el aerogenerador está en un estado apagado o en espera, es decir, el rectificador cerca del generador está en un estado no modulado y el inversor cerca de la red eléctrica está en un estado modulable. Esto significa que la carga en el lado de baja tensión del sistema de potencia está casi vacía. Por lo tanto, cuando el convertidor está en el estado de modulación sin carga del lado de red, el sistema de potencia se puede considerar como en una operación en una situación de cortocircuito. En este momento, al valor de referencia de potencia reactiva generalmente se le asigna un valor de 0, y el valor de potencia activa real es pérdidas del convertidor.

En una realización alternativa, el convertidor se puede establecer activamente al estado de modulación sin carga del lado de red y la red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor.

En una realización alternativa, también puede ser que el convertidor esté voluntariamente en el estado de modulación sin carga del lado de red, y la red eléctrica esté en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor.

En el paso 302, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se obtiene según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador como, así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador.

En realizaciones de la presente solicitud, con el fin de detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador, se modulan un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor cuando el convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor, se recogen la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador, y luego la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se puede obtener según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada, así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador.

Dado que la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador en las realizaciones de la presente solicitud son señales cuando el sistema de potencia está en un estado de cortocircuito del lado de baja tensión, la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada se pueden utilizar para obtener parámetros de impedancia mientras que el sistema de potencia está en el estado de cortocircuito, y luego los parámetros de impedancia resultantes junto con una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador se puede usar para obtener la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador.

Además, se puede calcular una relación de cortocircuito de un parque eólico en base a la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador detectada según realizaciones de la presente solicitud, para ayudar a la alerta temprana del parque eólico para evitar saber que la relación de cortocircuito del parque eólico es demasiado baja hasta que ocurre una oscilación del sistema de potencia, se puede asegurar por ello una operación estable y segura del parque eólico.

Con el fin de facilitar la comprensión por los expertos en la técnica, el método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según las realizaciones de la presente solicitud se describirá en detalle a continuación.

La Fig. 4 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene el lado de baja tensión cortocircuitado según una realización de la presente solicitud.

Como se muestra en la Fig. 4, cuando la red eléctrica está en un estado cortocircuitado con respecto al convertidor, es decir, cuando el lado de baja tensión está cortocircuitado en tres fases, el lado de baja tensión del sistema de potencia puede ser equivalente a una fuente de alimentación de AC del lado de baja tensión, un resistor interno Rs y una impedancia de línea Z1 conectadas en serie.

Z1 = Rc Xc, donde Rc es el valor de resistencia en la impedancia de línea Z1, y Xc es el reactancia inductiva en la impedancia de línea Z1.

Xc = w x Lc, donde Lc es la inductancia de bobina en la impedancia de línea Z1 y w es velocidad angular en la impedancia de línea Z1.

También se muestra en la Fig. 4 una impedancia del lado de baja tensión Z2, Z2 = Rl Xl, donde Rl es el valor de resistencia en la impedancia del lado de baja tensión Z2 y Xl es la reactancia inductiva en la impedancia del lado de baja tensión Z2.

Xl = w x Ll, donde Ll es la inductancia de bobina en la impedancia del lado de baja tensión Z2 y w es velocidad angular en la impedancia del lado de baja tensión Z2.

La Fig. 5 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene un lado de baja tensión cortocircuitado correspondiente a la Fig. 4 cuando el resistor interno Rs del sistema de potencia es mucho más pequeño que la impedancia de línea Z1 según una realización de la presente solicitud. Es decir, una diferencia entre la impedancia de línea Z1 y la resistencia interna Rs es mayor que un primer umbral predeterminado. El primer umbral predeterminado se puede determinar según las condiciones de operación reales del sistema de potencia y la experiencia de los expertos en la técnica.

Como se puede ver a partir de la Fig. 5, dado que la resistencia interna Rs del sistema de potencia es mucho menor que la impedancia de línea Z1, la resistencia interna Rs se omite del circuito equivalente del sistema de potencia cuando su lado de baja tensión está cortocircuitado. Además, la impedancia del lado de baja tensión Z2 también se omite en la Fig. 5 para simplificar la configuración del circuito equivalente.

La Fig. 6 es un diagrama de circuito equivalente de un sistema de potencia que tiene un lado de baja tensión cortocircuitado correspondiente a la Fig. 5 cuando la resistencia Rc de Z1 en la impedancia de línea es mucho menor que la reactancia inductiva Xc según una realización de la presente solicitud. Es decir, una diferencia entre la reactancia inductiva Xc y la resistencia Rc en la impedancia de línea Z1 es mayor que un segundo umbral predeterminado. El segundo umbral predeterminado se puede determinar según las condiciones de operación reales del sistema de potencia y la experiencia de los expertos en la técnica.

Como se puede ver a partir de la Fig. 6, dado que la resistencia Rc es mucho menor que la reactancia inductiva Xc en la impedancia de línea Z1, la resistencia Rc se omite del circuito equivalente del sistema de potencia cuando su lado de baja tensión está cortocircuitado.

Los pasos en la Fig. 3 se describirán en detalle a continuación con referencia a los diagramas de circuitos equivalentes de las Figs. 5 y 6.

Considerando que el circuito equivalente en la Fig. 6 está más simplificado que el de la Fig. 5, los pasos en la Fig. 3 se describirán en primer lugar en detalle junto con el diagrama de circuito equivalente en la Fig. 6.

La Fig. 7 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según otra realización de la presente solicitud. El método para detectar la capacidad de cortocircuito incluye los pasos 701 a 704, donde la resistencia interna Rs del sistema de potencia es mucho menor que la impedancia de línea Z1, y la resistencia Rc es mucho menor que la reactancia inductiva Xc (véase la Fig. 6).

En el paso 701, se realiza una primera operación de modulación sin carga en el convertidor.

En la primera operación de modulación sin carga, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor en el convertidor y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

En el paso 702, se obtiene un primer valor eficaz de tensión de cortocircuito y un primer valor de realimentación de potencia reactiva según una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador después de la primera operación de modulación sin carga.

En el paso 703, se obtiene un primer valor eficaz de tensión inicial según una señal de tensión trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador cuando la red eléctrica se desconecta con el convertidor. Específicamente, el disyuntor principal se puede apagar para desconectar la red eléctrica con el convertidor.

En el paso 704, se obtiene una capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador según el primer valor eficaz de tensión inicial, el primer valor eficaz de tensión de cortocircuito, el primer valor de realimentación de potencia reactiva y la tensión de línea nominal.

Específicamente, la reactancia inductiva en la impedancia de línea se puede obtener según el primer valor eficaz de tensión inicial, el primer valor eficaz de tensión de cortocircuito y el primer valor de realimentación de potencia reactiva, y luego la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se obtiene según la reactancia inductiva y la tensión nominal de línea.

En un ejemplo, la capacidad de cortocircuito Sd en el punto de conexión a red del aerogenerador se puede expresar como:

donde Un es la tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador y Xc es el valor de reactancia inductiva en la impedancia de línea.

La Fig. 8 es un diagrama de flujo esquemático de un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según otra realización más de la presente solicitud. El método para detectar la capacidad de cortocircuito incluye los pasos 801 a 805, donde la resistencia interna Rs del sistema de potencia es mucho menor que la impedancia de línea Z1, y la resistencia Rc no es mucho menor que la reactancia inductiva Xc (véase la Fig. 5).

En el paso 801, la primera operación de modulación sin carga y una segunda operación de modulación sin carga se realizan en el convertidor respectivamente. En la segunda operación de modulación sin carga, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0, y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y la potencia aparente nominal.

La primera operación de modulación sin carga y la segunda operación de modulación sin carga se pueden realizar en un orden inverso. En general, esta última operación se puede realizar después de un período de ejecución de la operación anterior para mejorar la estabilidad para recopilación de datos.

En el paso 802, un segundo valor eficaz de tensión de cortocircuito, un segundo valor de realimentación de potencia reactiva y un primer valor de realimentación de potencia activa se obtienen según una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica después de la primera operación de modulación sin carga, y un tercer valor eficaz de tensión de cortocircuito, un tercer valor de realimentación de potencia reactiva y un segundo valor de realimentación de potencia activa se obtienen según la señal de tensión trifásica y la señal de corriente trifásica después de la segunda modulación sin carga.

En el paso 803, un segundo valor eficaz de tensión inicial se obtiene según la señal de tensión trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador cuando la red eléctrica se desconecta con el convertidor.

En el paso 804, la reactancia inductiva en la impedancia de línea y la resistencia en la impedancia de línea se obtienen según el segundo valor eficaz de tensión inicial, el segundo valor eficaz de tensión de cortocircuito, el segundo valor de realimentación de potencia reactiva, el primer valor de realimentación de potencia activa, el tercer valor eficaz de tensión de cortocircuito, el tercer valor de realimentación de potencia reactiva y el segundo valor de realimentación de potencia activa.

En el paso 805, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se obtiene según la reactancia inductiva, la resistencia y la tensión nominal de línea.

Específicamente, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador también se puede expresar como:

donde Un es la tensión de línea nominal del punto de conexión a red del aerogenerador y Xc es el valor de reactancia inductiva en la impedancia de línea, y Rc es el valor de resistencia en la impedancia de línea.

Se debería observar que cada uno de los valores eficaces de tensión puede ser cualquiera de un valor eficaz de tensión de línea de fase, un valor promedio de valores eficaces de tensión de línea trifásica o una componente positiva de una tensión del eje D, lo que no está limitado en la presente memoria.

Con el fin de facilitar la comprensión por los expertos en la técnica, el proceso de detección de capacidad de cortocircuito según realizaciones de la presente solicitud se describirá en detalle tomando el siguiente caso como ejemplo donde la resistencia interna Rs del sistema de potencia es mucho más pequeña que la impedancia de línea Z1, y la resistencia Rc no es mucho más pequeña que la reactancia inductiva Xc (véase la Fig. 5).

En un primer paso, se realiza un proceso de adquisición de datos en el estado 1.

(1) En el tiempo t0, el disyuntor principal del lado de red del convertidor se abre, de modo que el convertidor esté en un estado de desconexión con la red eléctrica.

(2) En el tiempo t1, se recopila una señal de tensión trifásica de un punto de conexión a red de un aerogenerador, y un valor eficaz de tensión Ui en el punto de conexión a red del aerogenerador se calcula según la señal de tensión trifásica recopilada.

(3) En el tiempo t2, el disyuntor principal del lado de red del convertidor está cerrado de modo que el convertidor se establece en un estado de modulación sin carga del lado de red, y el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0.

(4) En el tiempo t3, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en Qrefi, y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en 0, donde 0 < Qrefi < potencia aparente nominal del inversor.

(5) En el tiempo t4, se recopilan una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador, y un valor de realimentación de potencia activa Pi y un valor de realimentación de potencia reactiva Qi en el punto de conexión a red del aerogenerador se calculan según la señal de tensión trifásica y la señal de corriente trifásica recopiladas, y un valor eficaz de tensión en el punto de conexión a red del aerogenerador se calcula según la señal de tensión trifásica recopilada.

(6) En el tiempo t5, se restaura el convertidor al estado de modulación sin carga, y el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0 en el estado de modulación sin carga.

En un segundo paso, se realiza un proceso de adquisición de datos en el estado 2.

(1) En el tiempo t6, el disyuntor principal del convertidor del lado de red está abierto, de modo que el convertidor de energía eólica esté en un estado de desconexión con la red eléctrica.

(2) En el tiempo t7, se recopila una señal de tensión trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador, y un valor eficaz de tensión U2 en el punto de conexión a red del aerogenerador se calcula según la señal de tensión trifásica recopilada.

(3) En el tiempo t8, el disyuntor principal del lado de red del convertidor está cerrado, de modo que el convertidor se establezca al estado de modulación sin carga del lado de red y el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0.

(4) En el tiempo t9, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0 y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en Prefi, donde 0 < Prefi < potencia aparente nominal del inversor.

(5) En el tiempo t10, se recopila una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador, y un valor de realimentación de potencia activa P2 y un valor de realimentación de potencia reactiva Q2 en el punto de conexión a red del aerogenerador se calculan según la señal de tensión trifásica *

y la señal de corriente trifásica recopilada, y un valor eficaz de tensión U 2 ; en el punto de conexión a red del aerogenerador se calcula según la señal de tensión trifásica recopilada.

(6) En el tiempo t11, el convertidor se restaura al estado de modulación sin carga y el valor de referencia de potencia reactiva es 0 en el estado de modulación sin carga.

En un tercer paso, los parámetros de impedancia de línea en la Fig. 5, la reactancia inductiva Xc y la resistencia Rc, se calculan según el conjunto de ecuaciones (3).

En un cuarto paso, la reactancia inductiva Xc y la resistencia Rc se calculan según la ecuación establecida y la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador se calcula según la fórmula (2) anterior.

Se debería entender que cuando la resistencia Rc es mucho más pequeña que la reactancia inductiva Xc, solamente un parámetro desconocido, es decir, la reactancia inductiva Xc, permanece en el parámetro de impedancia de línea de la Fig.5 y, de este modo, solamente uno del primer paso y del segundo paso anterior necesita ser realizado para resolver la reactancia inductiva Xc, y luego se puede calcular la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador en base a la fórmula (2).

Además, con el fin de mejorar la precisión de los valores de realimentación de potencia reactiva Q1 y Q2 antes mencionados, es decir, mejorar la precisión de control de la potencia reactiva, se puede proporcionar un dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva o dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia reactiva en el convertidor.

El dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva está configurado para obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador cuando la red eléctrica está en cortocircuito así como el valor de referencia de potencia reactiva modulada, una de señal de PWM (Modulación de Ancho de Pulso) para activar un dispositivo de conmutación en el convertidor de manera que una salida de potencia reactiva por el convertidor se aproxime al valor de referencia de potencia reactiva modulada.

La Fig. 9 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva según una realización de la presente solicitud. La configuración de cada componente y su relación de conexión se muestran en la Fig. 9.

Los componentes mostrados en la Fig. 9 incluyen: un bucle de fase bloqueada 901, un primer convertidor dq 902, un equipo de resolución 903, un convertidor de coordenadas de tensión trifásica-bifásica 904, un convertidor de coordenadas de corriente trifásica-bifásica 905, una calculadora de potencia reactiva 906, un regulador de potencia reactiva 907, un segundo convertidor dq 908, un regulador de corriente del eje Q 909, un regulador de tensión de bus de DC 910, un regulador de corriente del eje D 911 y un generador de señal de modulación 912.

También se muestran en la Fig. 9 una señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, Uc) del filtro en el lado de red, una señal de realimentación de corriente trifásica (Iai, Ibi, Ici) del filtro en el lado de red, y una señal de realimentación de corriente trifásica (Ia², Ib², Ic²) entre el inversor y el filtro. Dado que el lado de red del filtro está en un estado equipotencial con el punto de conexión a red del aerogenerador, el lado de red del filtro también se puede entender como el punto de conexión a red del aerogenerador.

El proceso para ajustar la potencia reactiva del convertidor se describirá en detalle a continuación con referencia al dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva en la Fig. 9.

S1: un valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red del filtro se calcula según la fórmula (4).

Qc = Ul_™ ^X 2 ^{X n X} / ^X Ca+U2brms x2 x i x / x C 4+ U]_ms x 2x ¿r x / x Cc ( 4 )

donde Ua_rms, Ub_ rms, Uc_rms son valores de tensión eficaz de fases, y Ca, Cb, Cc son valores de capacitancia de los condensadores en el filtro correspondiente a las fases, y f es la frecuencia de tensión de la red eléctrica.

S2. Un primer valor de referencia de corriente del eje Q I*qi se calcula según el valor de realimentación de potencia reactiva Qc y el valor de referencia de potencia reactiva Q*.

Específicamente, el bucle enganchado en fase 901 de la Fig. 9 se puede usar para enganchar en fase la señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, Uc) para obtener un ángulo de fase de tensión del punto de conexión a red. Entonces, el primer convertidor dq 902 en la Fig. 9 se puede usar para realizar la transformación de coordenadas en la señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, Uc) en base al ángulo de fase para obtener una componente de secuencia positiva de tensión del eje d U+d en un sistema de coordenadas giratorio síncrono.

Y, el equipo de resolución 903 en la Fig. 9 se usa para calcular un primer valor de referencia de corriente del eje q I*qi según la fórmula (5):

Permitamos que el valor de referencia de potencia reactiva del período de muestreo de orden K sea Q* (k), el valor de realimentación de potencia reactiva del lado de red del filtro del período de muestreo de orden K sea Qc (k), y la secuencia positiva de tensión del eje d del período de muestreo de orden K sea U+d (k), el primer valor de referencia de corriente del eje q del período de muestreo de orden K I*qi (k) es:

S3. El valor de realimentación de potencia reactiva Qf del lado de red del filtro se calcula según la teoría de potencia reactiva instantánea.

Específicamente, una componente de tensión del eje a Ua y una componente de tensión del eje p Up de la señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, Uc) bajo un sistema de coordenadas estáticas bifásicas se pueden calcular según la fórmula (7) usando el convertidor de coordenadas de tensión trifásica (a, b, c) a bifásica (a, p) 904 en la Fig. 9:

Donde C3/2 es una matriz de conversión de coordenadas para la transformación de trifásica (a, b, c) a bifásica (a, p).

Y, una componente de corriente del eje a la y una componente de corriente del eje p de la señal de realimentación de corriente trifásica (lai, Ibi, Ici) bajo un sistema de coordenadas estacionarias bifásicas se pueden calcular según la fórmula (9) usando el convertidor de coordenadas de corriente trifásica (a, b, c) a bifásica (a, p) 905 en la Fig. 9: donde C3/2 es la matriz de conversión de coordenadas (ver la fórmula (8)) de transformación de trifásica (a, b, c) a bifásica (a, S).

El valor de realimentación de potencia reactiva Qf del lado de red del filtro se calcula entonces según la fórmula (10):

En una realización opcional, el valor de realimentación de potencia reactiva Qf del lado de red del filtro también se puede filtrar para mejorar la precisión del valor de realimentación de potencia reactiva.

54. Un segundo valor de referencia de corriente del eje q I*q² se obtiene según el valor de realimentación de potencia reactiva Qf y el valor de referencia de potencia reactiva Q*.

El segundo valor de referencia de corriente del eje q I*q² se puede calcular usando el regulador de potencia reactiva 907 en la Fig. 9. El regulador de potencia reactiva 907 puede ser un regulador PI (proporcional-integral) o un regulador PID (proporcional-integral-derivativo).

Tomando el regulador PI como ejemplo, el segundo valor de referencia de corriente del eje q I*qi se calcula mediante las siguientes fórmulas:

Donde Qerr (k) es una desviación de potencia reactiva del período de muestreo de orden k; Q*(k) es el valor de referencia de potencia reactiva del período de muestreo de orden k; Qf (k) es un valor de potencia reactiva calculado del período de muestreo de orden k; y AI*q² (k) es el incremento del valor de referencia de potencia reactiva del período de muestreo de orden k; kp es un valor de ajuste proporcional del regulador PI; ki es un valor de ajuste integral del regulador PI; e I*q² (k) es el segundo valor de referencia de corriente del eje q del período de muestreo de orden k.

55. el valor de referencia de tensión del eje q U*q se obtiene mediante el regulador de corriente del eje Q 909 en la Fig. 9 según la suma (I*qi + I*q²) del primer valor de referencia de corriente del eje q I*qi y el segundo valor de referencia de corriente del eje q I*q², la componente de secuencia positiva de corriente del eje q I+q y la componente de secuencia positiva de tensión del eje q U+q.

Específicamente, la componente de secuencia positiva de corriente del eje q I+q se puede obtener mediante el segundo convertidor dq 908 en la Fig. 9 que realiza conversión de coordenadas dq de la señal de realimentación de corriente trifásica (Ia², Ib², Ic²) en base al ángulo de fase 9. La componente de secuencia positiva de tensión del eje q U+q se puede obtener mediante el primer convertidor dq 902 en la Fig. 9 que realiza conversión de coordenadas dq de la señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, ) en base al ángulo de fase 9.

56. El valor de referencia de corriente del eje d I*d se obtiene mediante el regulador de tensión de bus de DC 910 en la Fig. 9 en base al valor de referencia de tensión de bus de DC Udc* y la tensión de bus de DC Udc.

Tomando el regulador de tensión de bus de DC 910 como un regulador PI como ejemplo, el valor de referencia de corriente del eje d I*d se puede resolver mediante las siguientes fórmulas:

Uoc^ W ^ V ' dcW - U k Vc) (14)

Ai:(k) = kpx[UDC_'„(k)-U DC_m (k - l ) ] k ixU DCtrr(k) (15)

/ ; < * ) = a / ; ( ¿ ) / ; ( * - i ) 0 0 )

Donde UDc_err (k) es un valor de desviación de tensión de bus de DC del período de muestreo de orden k; U*^dc (k) es el valor de referencia de tensión de bus de DC del período de muestreo de orden k; U^dc (k) es el valor de muestra de tensión de bus de DC del período de muestreo de orden k; AI*^d(k) es el incremento del valor de referencia de corriente de potencia activa del período de muestreo de orden k; kp es el valor de ajuste proporcional del regulador PI; ki es el valor de ajuste integral del regulador PI; e I*d (k) es el valor de referencia de corriente activa del período de muestreo de orden k.

57. El valor de referencia de tensión del eje d U*d se obtiene mediante el regulador de corriente del eje D en la Fig. 9 en base al valor de referencia de corriente del eje d I*d, la componente de secuencia positiva de corriente del eje d I+d y la componente de secuencia positiva de tensión del eje d U+d.

Específicamente, la componente de secuencia positiva de corriente del eje d I+d se puede obtener mediante el segundo convertidor Parker 908 en la Fig. 9 que realiza conversión de coordenadas dq de la señal de realimentación de corriente trifásica (Ia², Ib², Ic²) en base al ángulo de fase 9; y la componente de secuencia positiva de tensión del eje d se puede obtener mediante el primer convertidor Parker 902 en la Fig. 9 que realiza conversión de coordenadas dq en la señal de realimentación de tensión trifásica (Ua, Ub, Uc) en base al ángulo de fase 9.

En el dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva de realizaciones de la presente solicitud, después de que el valor de referencia de tensión del eje q y el valor de referencia de tensión del eje d se introduzcan al generador de señal de modulación 912 en la Fig. 9, el generador de señal de modulación 912 usa un algoritmo de modulación específico (tal como un algoritmo de modulación SVPWM) para generar una señal de PWM para controlar el dispositivo de conmutación 2031 en el inversor. La señal de PWM se puede usar mediante el circuito de activación para generar una señal de control para activar la puerta del dispositivo de conmutación 2031 en el inversor, controlando por ello la frecuencia de conmutación del dispositivo de conmutación 2031 en el inversor y por ello se puede ajustar la frecuencia de salida reactiva del convertidor.

El dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia reactiva (no mostrado) está configurado para obtener una señal de PWM para activar el dispositivo de conmutación 2031 en el convertidor según el valor de referencia de potencia reactiva modulada para ajustar la potencia reactiva emitida por el convertidor.

En comparación con el dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia reactiva, el dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia reactiva tiene precisión de control más alta para la potencia reactiva del convertidor, y de este modo puede hacer que la potencia reactiva del convertidor esté más cerca del valor de referencia de potencia reactiva modulada.

Además, con el fin de mejorar la precisión de control de la potencia de frenado, también es posible proporcionar un dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia de frenado o un dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia de frenado en el convertidor.

La Fig. 10 es un diagrama estructural esquemático de un dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia reactiva según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la Fig. 10, el dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia reactiva 1001 obtiene una señal de PWM para accionar un dispositivo de conmutación 2022 en la unidad de frenado en base al valor de referencia de potencia reactiva modulada P*.

En una realización alternativa, junto con la Fig. 10, un dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia de frenado (no mostrado) está configurado para obtener, según una señal de realimentación de tensión (es decir, la señal de tensión de bus de DC) y la señal de realimentación de corriente (es decir, la señal de corriente de bus de DC) de la unidad de frenado 202 en el convertidor después de la modulación durante la condición de cortocircuito, así como el valor de referencia de potencia de frenado modulada P*, una señal de PWM para accionar el dispositivo de conmutación 2022 en la unidad de frenado 202 para ajustar la pérdida de calentamiento de una resistencia de frenado 2021 de manera que la potencia de frenado de la unidad de frenado 202 se aproxime al valor de referencia de potencia de frenado modulada P*.

En comparación con el dispositivo de ajuste de bucle abierto de potencia de frenado 202, el dispositivo de ajuste de bucle cerrado de potencia de frenado tiene una precisión de control más alta para la potencia de frenado de la unidad de frenado, y puede hacer que la potencia de frenado de la unidad de frenado esté más cerca del valor de referencia de potencia de frenado modulada.

La Fig. 11 es un diagrama estructural esquemático de un aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador según una realización de la presente solicitud. Como se muestra en la Fig. 11, el aparato para detectar la capacidad de cortocircuito incluye un módulo de modulación 1101 y un módulo de cálculo 1102.

El módulo de modulación 1101 está configurado para modular, cuando un convertidor está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado cortocircuitado con respecto al convertidor, un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor, y recopilar una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador.

El módulo de cálculo 1102 está configurado para obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador, así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador.

En una realización opcional, como se muestra en la Fig. 11, el módulo de modulación 1101 puede incluir una primera unidad de modulación 11011. La primera unidad de modulación 11011 está configurada para realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea y la resistencia interna es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva en la impedancia de línea y una resistencia en la impedancia de línea es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor en la que se establece el valor de referencia de potencia reactiva a cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor en el convertidor y, y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

En una realización opcional, como se muestra en la Fig. 11, el módulo de modulación 1101 puede incluir además una segunda unidad de modulación 11012. La segunda unidad de modulación 11012 configurada para realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea y la resistencia interna es mayor que el primer umbral predeterminado y la diferencia entre la reactancia inductiva en la impedancia de línea y la resistencia en la impedancia de línea no es mayor que el segundo umbral predeterminado, la primera operación de modulación sin carga y una segunda operación de modulación sin carga en el convertidor.

En la segunda operación de modulación sin carga, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0, y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y la potencia aparente nominal.

En una realización alternativa, el aparato para detectar la capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador se puede proporcionar en un dispositivo de control central de un parque eólico (véase la Fig. 1) para evitar la modificación del hardware existente o se puede proporcionar en un dispositivo que tenga una función de operación lógica separada, lo que no se limita en la presente memoria.

Se debería observar que los bloques funcionales mostrados en los diagramas de bloques estructurales descritos anteriormente se pueden implementar como hardware, software, microprograma o una combinación de los mismos. Cuando se implementa en hardware, puede ser, por ejemplo, un circuito electrónico, un circuito integrado de aplicaciones específicas (ASIC), microprograma adecuado, complementos, tarjetas de función y similares. Cuando se implementa en software, los elementos de las realizaciones de la presente solicitud son programas o segmentos de código que se usan para realizar las tareas requeridas. Los programas o segmentos de código se pueden almacenar en un medio legible por máquina o transmitir sobre un medio de transmisión o enlace de comunicación a través de una señal de datos transportada en portadoras. Un “medio legible por máquina” puede incluir cualquier medio que pueda almacenar o transferir información. Ejemplos de medios legibles por máquina incluyen circuitos electrónicos, dispositivos de memoria de semiconductores, ROM, memoria rápida, ROM borrable (EROM), disquetes, CD-ROM, discos ópticos, discos duros, medios de fibra óptica, enlaces de radiofrecuencia (RF) y similares. Los segmentos de código se pueden descargar a través de una red informática tal como Internet, una intranet y similares.

Lo anterior son solamente realizaciones específicas de la presente solicitud, pero el alcance de protección de la presente solicitud no está limitado a las mismas, y cualquier persona experta en la técnica puede pensar fácilmente en cambios o sustituciones dentro del alcance técnico descrito en la presente solicitud, todos los cuales deberían estar cubiertos dentro del alcance de protección de la presente solicitud. Por lo tanto, el alcance de protección de la presente solicitud debería estar determinado por el alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador (101), que comprende:

modular (301), cuando un convertidor (200) está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor (200), un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200), y recopilar una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101); y

obtener (302), según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101),

en donde cuando la red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor (200), un sistema de potencia entre el punto de conexión a red y el convertidor (200) es equivalente a una fuente de alimentación del lado de baja tensión (AC), una resistencia interna (Rs) y una impedancia de línea (Z1) en serie y caracterizado por que

dicha modulación del valor de referencia de potencia reactiva y el valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200) comprende:

realizar (701), cuando una diferencia entre la impedancia de línea (Z1) y la resistencia interna (Rs) es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) y una resistencia (Rc) en la impedancia de línea (Z1) es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor (200) en la que el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor (203) en el convertidor y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

2. El método según la reivindicación 1, en donde dicha obtención, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), así como la tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) comprende:

obtener (702), según una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) después de la primera operación de modulación sin carga, un primer valor eficaz de tensión de cortocircuito y un primer valor de realimentación de potencia reactiva;

obtener (703), según una señal de tensión trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) cuando la red eléctrica se desconecta con el convertidor (200), un primer valor eficaz de tensión inicial; y

obtener (704), según el primer valor eficaz de tensión inicial, el primer valor eficaz de tensión de cortocircuito, el primer valor de realimentación de potencia reactiva y la tensión de línea nominal, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101).

3. El método según la reivindicación 2, en donde dicha obtención, según el primer valor eficaz de tensión inicial, el primer valor eficaz de tensión de cortocircuito, el primer valor de realimentación de potencia reactiva y la tensión de línea nominal, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) comprende:

obtener la reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) según el primer valor eficaz de tensión inicial, el primer valor eficaz de tensión de cortocircuito y el primer valor de realimentación de potencia reactiva; y

obtener, según la reactancia inductiva y la tensión de línea nominal, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101).

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicha modulación del valor de referencia de potencia reactiva y del valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200) comprende:

realizar (801), cuando una diferencia entre la impedancia de línea (Z1) y la resistencia interna (Rs) es mayor que el primer umbral predeterminado y la diferencia entre la reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) y la resistencia (Rc) en la impedancia de línea (Z1) no es mayor que el segundo umbral predeterminado, la primera operación de modulación sin carga y una segunda operación de modulación sin carga en el convertidor (200),

en donde en la segunda operación de modulación sin carga, el valor de referencia de potencia reactiva se establece en 0, y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y la potencia aparente nominal.

5. El método según la reivindicación 4, en donde dicha obtención, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), así como la tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) comprende:

obtener (802) un segundo valor eficaz de tensión de cortocircuito, un segundo valor de realimentación de potencia reactiva y un primer valor de realimentación de potencia activa según una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica después de la primera operación de modulación sin carga, y obtener un tercer valor eficaz de tensión de cortocircuito, un tercer valor de realimentación de potencia reactiva y un segundo valor de realimentación de potencia activa según una señal de tensión trifásica y una señal de corriente trifásica después de la segunda modulación sin carga;

obtener (803) un segundo valor eficaz de tensión inicial según la señal de tensión trifásica en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) cuando la red eléctrica está desconectada con el convertidor (200);

obtener (804), según el segundo valor eficaz de tensión inicial, el segundo valor eficaz de tensión de cortocircuito, el segundo valor de realimentación de potencia reactiva, el primer valor de realimentación de potencia activa, el tercer valor eficaz de tensión de cortocircuito, el tercer valor de realimentación de potencia reactiva y el segundo valor de realimentación de potencia activa, la reactancia inductiva en la impedancia de línea (Lc) y la resistencia (Rc) en la impedancia de línea (Z1); y

obtener (805), según la reactancia inductiva (Lc), la resistencia (Rc) y la tensión de línea nominal, la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101).

6. El método según la reivindicación 1, en donde después de dicha recopilación de la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), el método comprende además:

obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101) cuando está cortocircuitado, así como el valor de referencia de potencia reactiva modulada, una señal de Modulación de Ancho de Pulso, PWM, para accionar un dispositivo de conmutación (2031) en el convertidor (101) de manera que una potencia reactiva emitida por el convertidor (101) se aproxime al valor de referencia de potencia reactiva modulada; u

obtener, según el valor de referencia de potencia reactiva modulada, una señal de PWM para accionar un dispositivo de conmutación (2031) en el convertidor (200) para ajustar una potencia reactiva emitida por el convertidor (200).

7. El método según la reivindicación 1, en donde después de dicha recopilación de la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), el método comprende además:

obtener, según una señal de realimentación de tensión y una señal de realimentación de corriente de una unidad de frenado (202) en el convertidor (200) después de dicha modulación cuando está cortocircuitado, así como un valor de referencia de potencia de frenado modulada, una señal de Modulación de Ancho de Pulso, PWM, para accionar un dispositivo de conmutación (2022) de un módulo de potencia de frenado en la unidad de frenado (202) de manera que una potencia de frenado de la unidad de frenado (202) se aproxime al valor de referencia de potencia de frenado modulada; u

obtener, según el valor de referencia de potencia reactiva modulada, una señal de PWM para accionar un dispositivo de conmutación (2022) en la unidad de frenado (202) para ajustar una potencia de frenado de la unidad de frenado (202).

8. Un aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador (101), que comprende:

un módulo de modulación (1101) configurado para modular, cuando un convertidor (200) está en un estado de modulación sin carga del lado de red y una red eléctrica está en un estado de cortocircuito con respecto al convertidor (200), un valor de referencia de potencia reactiva y un valor de referencia de potencia de frenado del convertidor (200), y recopilar una señal de tensión trifásica modulada y una señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101); y

un módulo de cálculo (1102) configurado para obtener, según la señal de tensión trifásica modulada y la señal de corriente trifásica modulada en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), así como una tensión de línea nominal en el punto de conexión a red del aerogenerador (101), la capacidad de cortocircuito en el punto de conexión a red del aerogenerador (101),

en donde cuando la red eléctrica está en un estado cortocircuitado con respecto al convertidor (200), un sistema de potencia entre el punto de conexión a red y el convertidor (200) es equivalente a una fuente de alimentación del lado de baja tensión (AC), una resistencia interna (Rs) y una impedancia de línea (Z1) en serie, y caracterizado por que el módulo de modulación comprende:

una primera unidad de modulación (11011) configurada para realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea (Z1) y la resistencia interna (Rs) es mayor que un primer umbral predeterminado y una diferencia entre una reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) y una resistencia (Rc) en la impedancia de línea es mayor que un segundo umbral predeterminado, una primera operación de modulación sin carga en el convertidor (200) en la que el valor de referencia de potencia reactiva se establece en cualquier valor de potencia entre 0 y una potencia aparente nominal de un inversor (203) en el convertidor (200), y el valor de referencia de potencia de frenado se establece en cero.

9. El aparato según la reivindicación 8, en donde el módulo de modulación comprende además:

una segunda unidad de modulación (11012) configurada para realizar, cuando una diferencia entre la impedancia de línea (Z1) y la resistencia interna (Rs) es mayor que el primer umbral predeterminado y la diferencia entre la reactancia inductiva (Lc) en la impedancia de línea (Z1) y la resistencia (Rc) en la impedancia de línea (Z1) no es mayor que el segundo umbral predeterminado, la primera operación de modulación sin carga y una segunda operación de modulación sin carga en el convertidor (200),

10. El aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, en donde el aparato para detectar una capacidad de cortocircuito en un punto de conexión a red de un aerogenerador (101) se proporciona en un dispositivo de control central de un parque eólico.