ES2901879T3 - Estrategia de conmutación para una mayor eficacia de los convertidores de potencia - Google Patents

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Abstract

Un procedimiento de control para operar un convertidor de CC a CA, comprendiendo el convertidor de CC a CA un convertidor interno (240) y un convertidor externo (216), comprendiendo el convertidor interno (240) un transformador de aislamiento (216) y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación, comprendiendo el convertidor externo (216) una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación, comprendiendo el procedimiento: determinar una tensión de salida del convertidor externo (216), incluyendo identificar una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216); y controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo o un estado inactivo en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo (216), lo que comprende controlar el convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216), en el que: el convertidor interno (240) se activa durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo está en un modo de modulación por ancho de pulso ("PWM") y funciona durante un período activo de un pulso, y el convertidor interno se desactiva durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo (216) está en modo PWM y funciona durante un período inactivo de un pulso.

Description

DESCRIPCIÓN
Estrategia de conmutación para una mayor eficacia de los convertidores de potencia
Campo
[0001] La presente materia se refiere, en general, a sistemas de potencia y, más en particular, a sistemas y procedimientos para aumentar la eficacia de los convertidores de potencia.
Antecedentes
[0002] Los sistemas de generación de potencia pueden utilizar convertidores de potencia para convertir la potencia en una forma de potencia adecuada para una red de energía. En un convertidor de potencia típico, una pluralidad de dispositivos de conmutación, tales como transistores bipolares de puerta aislada ("IGBT") o transistores de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico ("MOSFETs") se pueden usar en circuitos electrónicos, tales como circuitos de semipuente (“half-bridge”) o de puente completo, para convertir la potencia. Los desarrollos recientes en la tecnología de dispositivos de conmutación han permitido el uso de MOSFETs de carburo de silicio ("SiC") en convertidores de potencia. El uso de MOSFETs de SiC permite la operación de un convertidor de potencia a una frecuencia de conmutación mucho más alta en comparación con los IGBT convencionales. Los documentos US 2016/336873 A1, US 2010/014325 A1, US 2015/078049 A1, US 2014/009981 A1 y EP 0 780 750 A2 se refieren a dispositivos de conversión de CC a CA que comprenden un convertidor de CC a CC interno con un transformador y un convertidor de CC a CA externo, en los que el control de los convertidores puede basarse en la tensión de salida y la corriente de salida. El documento US 2016/197559 A1 da a conocer un generador eólico que comprende un DFIG (generador de inducción doblemente alimentado).
Breve descripción
[0003] Los aspectos y ventajas de los modos de realización de la presente divulgación se expondrán en parte en la siguiente descripción, o se pueden descubrir a partir de la descripción, o se pueden descubrir a través de la puesta en práctica de los modos de realización.
[0004] Un aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un procedimiento de control para operar un convertidor de CC a CA. El convertidor de CC a CA puede incluir un convertidor interno y un convertidor externo. El convertidor interno puede incluir un transformador de aislamiento y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación. El convertidor externo puede incluir una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación. El procedimiento puede incluir determinar una tensión de salida del convertidor externo. El procedimiento también puede incluir controlar la operación del convertidor interno en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo.
[0005] Otro aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un sistema de conversión de potencia. El sistema de conversión de potencia puede incluir un convertidor de CC a CA que comprende un convertidor interno y un convertidor externo. El convertidor interno puede incluir un transformador de aislamiento y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación. El convertidor externo puede incluir una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación. El sistema de conversión de potencia también puede incluir un sistema de control configurado para controlar la operación del convertidor de CC a CA. El sistema de control puede estar configurado para determinar una tensión de salida del convertidor externo. El sistema de control puede estar configurado además para controlar la operación del convertidor interno en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo.
[0006] Otro aspecto de ejemplo de la presente divulgación está dirigido a un sistema de generación de potencia eólica. El sistema de generación de potencia eólica puede incluir un generador de potencia eólica configurado para generar potencia de CA y un convertidor de CA a CC acoplado al generador de potencia eólica. El convertidor de CA a CC puede estar configurado para convertir la potencia de CA del generador de potencia eólica en una potencia de CC. El sistema de generación de potencia eólica también puede incluir un enlace de CC acoplado al convertidor de CA a CC. El enlace de CC puede estar configurado para recibir potencia de CC del convertidor de CA a CC. El sistema de generación de potencia eólica también puede incluir un convertidor de CC a CA acoplado al enlace de CC. El convertidor de CC a CA puede estar configurado para recibir potencia de CC desde el enlace de CC. El convertidor de CC a CA puede incluir un convertidor interno y un convertidor externo. El convertidor interno puede incluir un transformador de aislamiento y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación. El convertidor externo puede incluir una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación. Al menos un dispositivo de conmutación de la primera o segunda pluralidad de dispositivos de conmutación puede ser un MOSFETs de carburo de silicio. El sistema de generación de potencia eólica también puede incluir un sistema de control configurado para controlar la operación del convertidor de CC a CA. El sistema de control puede estar configurado para determinar una tensión de salida del convertidor externo. El sistema de control también puede estar configurado para controlar la operación del convertidor interno en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo. Cuando la tensión de salida del convertidor externo es cero voltios, el sistema de control puede estar configurado para controlar que el convertidor interno esté en un estado inactivo. Cuando la tensión de salida del convertidor externo no es cero, el sistema de control puede estar configurado para controlar que el convertidor interno esté en un estado activo.
[0007] Se pueden hacer variaciones y modificaciones en estos aspectos de ejemplo de la presente divulgación.
[0008] Estas y otras características, aspectos y ventajas de diversos modos de realización se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y forman parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la presente divulgación y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios relacionados.
Breve descripción de los dibujos
[0009] La descripción detallada de los modos de realización dirigidos a un experto en la técnica se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la FIG. 1 representa un ejemplo de sistema de generación de potencia eólica;
la FIG. 2 representa elementos de ejemplo para su uso en un convertidor de potencia de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación;
la FIG. 3 representa un convertidor de potencia de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación;
la FIG. 4 representa un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 5 representa un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 6 representa un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;
la FIG. 7 representa un procedimiento de ejemplo de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación; y
la FIG. 8 representa elementos adecuados para su uso en un dispositivo de control de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación.
Descripción detallada
[0010] Ahora se hará referencia en detalle a unos 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 variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance 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 proporcionar otro modo de realización más. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0011] Los aspectos de ejemplo de la presente divulgación están dirigidos a sistemas y procedimientos para aumentar la eficacia de un convertidor de potencia. Por ejemplo, los sistemas de generación de potencia, tales como los sistemas que utilizan generadores de inducción doblemente alimentados ("DFIG") como unidades de generación de potencia, pueden utilizar uno o más convertidores de potencia para convertir potencia desde una potencia de corriente alterna multifásica de baja tensión a una potencia de corriente alterna multifásica de media tensión. Como se utiliza en el presente documento, la potencia de "BT" puede ser una potencia inferior a 1,5 kilovoltios aproximadamente. Como se utiliza en el presente documento, la potencia de "MT" puede ser una potencia superior a 1,5 kilovoltios aproximadamente y menos de 100 kilovoltios aproximadamente. Como se utiliza en el presente documento, el término "aproximadamente" puede significar dentro del 20 % del valor establecido.
[0012] El convertidor de potencia puede incluir, por ejemplo, un primer convertidor de potencia configurado para convertir la potencia de CA proporcionada por un generador de potencia, tal como un DFIG, en una potencia de CC, y proporcionar la potencia de CC a un enlace de CC. Se puede configurar un segundo convertidor de potencia para convertir la potencia de CC del enlace de CC en una potencia de CA adecuada para su uso en la red de energía. Por ejemplo, el segundo convertidor de potencia puede ser un convertidor de potencia de CC a CC a CA y puede utilizar MOSFETs de SiC como dispositivos de conmutación, lo que permite una frecuencia de conmutación muy alta. También se pueden utilizar otros dispositivos de conmutación en un convertidor de potencia. El convertidor de CC a CC a Ca puede incluir un convertidor interno y un convertidor externo. El convertidor interno puede incluir una primera entidad de conversión de CC a CA configurada para convertir la potencia de CC de BT del enlace de CC en una potencia de CA de BT, un transformador de aislamiento configurado para proporcionar aislamiento. Una segunda entidad de conversión de CA a CC puede estar configurada para convertir la potencia de CA de BT en una potencia de CC de BT. El convertidor externo puede incluir una tercera entidad de conversión de CC a CA configurada para convertir la potencia de CC de BT en una potencia de CA de BT adecuada para su uso en una red de energía. Una pluralidad de bloques inversores se puede conectar en serie para generar una tensión de CA de MT adecuada para su uso en una red de energía de CA de MT. Cada entidad de conversión puede incluir una pluralidad de circuitos de puente, en la que cada circuito de puente puede incluir una pluralidad de dispositivos de conmutación, tales como MOSFETs de SiC. El convertidor externo puede estar configurado para regular la corriente de línea. Dependiendo de la estrategia de modulación implementada, la tensión de salida del convertidor externo puede ser Vcc, -Vcc o tensión cero. En un modo de realización, el convertidor de CC a CA puede incluir una pluralidad de bloques inversores de CC a CC a CA, en el que cada bloque inversor incluye una primera entidad de conversión, una segunda entidad de conversión, una tercera entidad de conversión y un transformador de aislamiento como se describe en el presente documento. En otro modo de realización, el convertidor de CC a CA puede ser un convertidor de c C a CA multifásico (por ejemplo, trifásico) configurado para convertir una potencia multifásica proporcionada por una unidad de generación de potencia.
[0013] Una ventaja proporcionada por la frecuencia de conmutación muy alta permitida por los MOSFETs de SiC es que el tamaño y el coste de los transformadores de aislamiento pueden reducirse significativamente y pueden mejorar la eficacia del convertidor de potencia en comparación con los IGBT convencionales. Sin embargo, en algunos casos, entre el 10 y el 90 % de las pérdidas de potencia en un convertidor de potencia de CC a CC a CA pueden deberse a los transformadores de aislamiento, tales como, por ejemplo, pérdidas debidas al calentamiento de los componentes de los transformadores de aislamiento. Además, para cumplir con determinadas normas de fiabilidad y de densidad de potencia, el calor en los transformadores de aislamiento debe eliminarse de manera efectiva, lo que puede aumentar el coste de un sistema de refrigeración requerido para el convertidor de potencia. Además, la potencia máxima nominal de un convertidor de potencia puede estar limitada por una restricción térmica de los transformadores de aislamiento.
[0014] En una configuración típica, el convertidor interno se mantiene funcionando todo el tiempo para permitir que el flujo de potencia esté disponible para el convertidor externo cuando sea necesario. Sin embargo, durante períodos de tiempo en los que la tensión de salida del convertidor externo es cero, el flujo de potencia desde el convertidor externo al convertidor interno es cero. Por ejemplo, en cada ciclo de conmutación del convertidor externo, el flujo de potencia entre el convertidor interno y el convertidor externo puede ser cero durante períodos de tiempo variables, dependiendo del índice de modulación. Por lo tanto, durante períodos de tiempo en los que la salida del convertidor externo es de cero voltios, en una configuración típica, la potencia aún puede fluir a través del transformador de aislamiento, causando pérdidas debido al calentamiento del transformador de aislamiento.
[0015] Los aspectos de ejemplo de la presente divulgación están dirigidos a sistemas y procedimientos de conmutación de un convertidor de potencia para convertir la potencia de manera más eficaz. Por ejemplo, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación pueden permitir que un convertidor interno se desactive durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo proporciona tensión de salida cero. Por ejemplo, un procedimiento puede incluir determinar primero una tensión de salida del convertidor externo. Una tensión de salida se puede determinar de varias formas. Por ejemplo, se puede determinar una tensión de salida identificando una o más consignas de puerta para el convertidor externo. En un modo de realización, un dispositivo de control puede estar configurado para identificar una o más consignas de puerta para un convertidor externo, y determinar la tensión de salida en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta. En otro modo de realización, un dispositivo de control puede estar configurado para determinar cuándo la tensión de salida es cero en base a uno o más parámetros medidos.
[0016] Además, el procedimiento puede incluir controlar la operación de un convertidor interno en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo. Por ejemplo, cuando la tensión de salida del convertidor externo es cero voltios, un dispositivo de control puede estar configurado para hacer que el convertidor interno esté en un estado inactivo. Como se utiliza en el presente documento, el término "estado inactivo" significa un estado de operación en el que esencialmente no fluye potencia a través del dispositivo. Por ejemplo, un estado inactivo puede ser un estado en el que uno o más dispositivos de conmutación (por ejemplo, MOSFETs de SiC) funcionan en un convertidor de modo que el flujo de potencia a través del convertidor está detenido esencialmente. Además, cuando la tensión de salida del convertidor externo es distinta de cero, tal como, por ejemplo, cuando un convertidor externo proporciona una salida Vcc o -Vcc, un dispositivo de control puede controlar que un convertidor interno esté en un estado activo. Como se usa en el presente documento, el "estado activo" significa un estado de operación en el que la potencia puede fluir a través del dispositivo. Por ejemplo, un estado activo puede ser un estado en el que uno o más dispositivos de conmutación (por ejemplo, Mo Sf ETs de SiC) funcionan en un convertidor de modo que se produce un flujo de potencia a través del convertidor, tal como un flujo de potencia a través de un transformador de aislamiento.
[0017] En un modo de realización, se puede determinar una tensión de salida identificando una o más consignas de puerta para el convertidor externo. La operación del convertidor interno puede entonces controlarse basándose, al menos en parte, en una o más consignas de puerta para el convertidor externo. Por ejemplo, cuando la una o más consignas de puerta para el convertidor externo incluyen un ciclo de trabajo distinto de cero, el convertidor interno puede controlarse para que esté en un estado activo. En otro modo de realización, controlar el convertidor interno en base a, al menos en parte, la una o más consignas para el convertidor externo puede comprender controlar el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor interno en base a, al menos en parte, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo. Por ejemplo, un convertidor externo puede ser operado en un modo de modulación por ancho de pulso ("PWM") para regular una corriente de línea. Cuando el convertidor externo funciona en un modo PWM, se pueden proporcionar una o más consignas de puerta para el convertidor externo para activar el convertidor externo y proporcionar pulsos para generar una forma de onda de salida deseada. Cada pulso puede incluir un período activo y un período inactivo. En un modo de realización, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para un convertidor interno puede ser el mismo que el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo. Por ejemplo, el convertidor interno puede activarse durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo está en modo PWM y funciona en un período activo de un pulso. Además, el convertidor interno se puede desactivar durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo está en modo PWM y funciona en un período inactivo de un pulso.
[0018] De esta manera, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación pueden tener el efecto técnico de permitir una operación más eficaz de un convertidor de potencia de CC a CA que utiliza un transformador de aislamiento al reducirse las pérdidas en el núcleo de los transformadores de aislamiento. Por ejemplo, en algunos casos, las pérdidas en el núcleo se pueden reducir hasta en un 50 %. Además, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación pueden permitir cumplir más fácilmente las normas de fiabilidad y de densidad de potencia al reducirse la cantidad de calor que debe eliminarse de los transformadores de aislamiento, lo que permite una reducción en el coste de un sistema de refrigeración. Además, en los casos en los que la potencia máxima nominal de un convertidor de potencia de CC a CA y/o de un bloque inversor de CC a CA está limitada por una restricción térmica de un transformador de aislamiento, operar el convertidor de potencia de CC a CA y/o el bloque inversor de acuerdo con, por ejemplo, los aspectos de la presente divulgación puede permitir una mayor potencia nominal mientras se cumple la restricción térmica. Por lo tanto, es posible que se necesiten menos convertidores de potencia de CC a CA y/o bloques inversores de CC a CA en un convertidor de potencia para satisfacer una potencia nominal específica, lo que puede aumentar la fiabilidad de un sistema de conversión de potencia al reducirse la cantidad de componentes en el sistema.
[0019] Con referencia ahora a las figuras, se analizarán con mayor detalle aspectos de ejemplo de la presente divulgación. La FIG. 1 representa un sistema de generación de potencia eólica 100 de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación, que incluye un DFIG 120. La presente divulgación se analizará con referencia al sistema de generación de potencia eólica 100 de ejemplo de la FIG. 1 con fines ilustrativos y de análisis. Los expertos en la técnica, utilizando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, deben entender que los aspectos de la presente divulgación también pueden aplicarse en otros sistemas, tales como sistemas de turbina eólica de conversión de potencia total, sistemas de energía solar, sistemas de almacenamiento de energía y otros sistemas de potencia.
[0020] En el sistema de generación de potencia eólica 100 de ejemplo, un rotor 106 incluye una pluralidad de palas de rotor 108 acopladas a un buje giratorio 110 y, conjuntamente, definen una hélice. La hélice está acoplada a una multiplicadora opcional 118 que, a su vez, está acoplada a un generador 120. De acuerdo con aspectos de la presente divulgación, el generador 120 es un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) 120.
[0021] El DFIG 120 está típicamente acoplado a un bus de estátor 154 y a un convertidor de potencia 162 por medio de un bus de rotor 156. El bus de estátor proporciona una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) desde un estátor de DFIG 120, y el bus de rotor 156 proporciona una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) de DFIG 120. El convertidor de potencia 162 puede ser un convertidor de potencia bidireccional configurado para proporcionar potencia de salida a una red eléctrica 184 y/o para recibir potencia de la red eléctrica 184. Como se muestra, el DFIG 120 está acoplado a través del bus de rotor 156 a un convertidor en el lado de rotor 166. El convertidor en el lado de rotor 166 está acoplado a un convertidor en el lado de línea 168 que, a su vez, está acoplado a un bus en el lado de línea 188. Se puede acoplar una alimentación de potencia auxiliar (no representada) al bus en el lado de línea 188 para proporcionar potencia a los componentes utilizados en el sistema de generación de potencia eólica 100, tales como ventiladores, bombas, motores y otros componentes.
[0022] En configuraciones de ejemplo, el convertidor en el lado de rotor 166 y/o el convertidor en el lado de línea 168 están configurados para el modo de operación normal en una disposición trifásica de modulación por ancho de pulso (PWM) utilizando MOSFETs de SiC y/o IGBT como dispositivos de conmutación. Los MOSFETs de SiC pueden conmutar a una frecuencia muy alta en comparación con los IGBT convencionales. Por ejemplo, los MOSFETs de SiC pueden conmutar a una frecuencia de aproximadamente 0,01 Hz a 10 MHz, con una frecuencia de conmutación típica de 1 KHz a 400 KHz, mientras que los IGBT pueden conmutar a una frecuencia de aproximadamente 0,01 Hz a 200 KHz, con una frecuencia de conmutación típica de 1 KHz a 20 KHz. Además, los MOSFETs de SiC pueden proporcionar ventajas con respecto a los MOSFETs comunes cuando se operan en algunos intervalos de tensión. Por ejemplo, en los convertidores de potencia que funcionan a 1200 V-1700 V en el lado de BT, los MOSFETs de SiC tienen pérdidas de conmutación más bajas que los MOSFETs comunes.
[0023] En algunas implementaciones, el convertidor en el lado de rotor 166 y/o el convertidor en el lado de línea 168 pueden incluir una pluralidad de módulos de conversión, cada uno asociado a una fase de salida de la potencia multifásica, como se analizará con más detalle con respecto a las FIGS. 2 y 3. El convertidor en el lado de rotor 166 y el convertidor en el lado de línea 168 pueden estar acoplados por medio de un enlace de CC 126 a través del cual puede estar el condensador de enlace de CC 138.
[0024] El convertidor de potencia 162 puede estar acoplado a un dispositivo de control 174 para controlar la operación del convertidor en el lado de rotor 166 y del convertidor en el lado de línea 168. Cabe destacar que el dispositivo de control 174, en modos de realización típicos, está configurado como una interfaz entre el convertidor de potencia 162 y un sistema de control 176.
[0025] En operación, la potencia generada en el DFIG 120 mediante la rotación del rotor 106 se proporciona por medio de una ruta doble a la red eléctrica 184. Las rutas dobles están definidas por el bus de estátor 154 y el bus de rotor 156. En el lado de bus de estátor 154, se proporciona multifase sinusoidal (por ejemplo, trifásico) al punto de suministro de potencia (por ejemplo, la red eléctrica 184). En particular, la potencia de CA proporcionada por medio del bus de estátor 154 puede ser una potencia de CA de media tensión ("MT"). En el lado de bus de rotor 156, se proporciona potencia de CA multifásica (por ejemplo, trifásica) sinusoidal al convertidor de potencia 162. En particular, la potencia de CA proporcionada al convertidor de potencia 162 por medio del bus de rotor 156 puede ser una potencia de CA de baja tensión ("BT"). El convertidor de potencia en el lado de rotor 166 convierte la potencia de CA de BT proporcionada desde el bus de rotor 156 en potencia de CC y proporciona la potencia de CC al enlace de CC 126. Los dispositivos de conmutación (por ejemplo, MOSFETs de SiC y/o IGBT) utilizados en circuitos de puente y en paralelo del convertidor de potencia en el lado de rotor 166 pueden modularse para convertir la potencia de CA proporcionada desde el bus de rotor 156 en potencia de c C adecuada para el enlace de CC 126. Dicha potencia de CC puede ser una potencia de CC de BT.
[0026] En un sistema de generación de potencia eólica 100, el convertidor de potencia 162 puede estar configurado para convertir la potencia de CA de BT en potencia de CA de MT. Por ejemplo, el convertidor en el lado de línea 168 puede convertir la potencia de CC de BT del enlace de CC 126 en una potencia de CA de MT adecuada para la red eléctrica 184. En particular, los dispositivos de conmutación, tales como los MOSFETs de SiC, usados en los circuitos de puente del convertidor de potencia en el lado de línea 168 se pueden modular para convertir la potencia de CC del enlace de CC 126 en potencia de CA en el bus en el lado de línea 188. Los MOSFETs de SiC pueden ser operados a una frecuencia de conmutación más alta que los IGBT convencionales. Además, uno o más transformadores de aislamiento acoplados a uno o más de los circuitos de puente se pueden configurar para aumentar la tensión hasta la tensión MT. La potencia de CA de MT del convertidor de potencia 162 se puede combinar con la potencia de MT del estátor del DFIG 120 para proporcionar potencia multifásica (por ejemplo, potencia trifásica) con una frecuencia mantenida sustancialmente a la frecuencia de la red eléctrica 184 (por ejemplo, 50 Hz/60 Hz). De esta manera, el bus en el lado de línea de MT 188 se puede acoplar al bus de estátor de MT 154 para proporcionar dicha potencia multifásica.
[0027] Varios disyuntores y conmutadores, tales como un disyuntor 182, un conmutador de sincronización de estátor 158, etc. pueden incluirse en el sistema de generación de potencia eólica 100 para aislar los diversos componentes según sea necesario para la operación normal del DFIG 120 durante la conexión y desconexión de la red eléctrica 184. De esta manera, dichos componentes pueden configurarse para conectar o desconectar buses correspondientes, por ejemplo, cuando el flujo de corriente es excesivo y puede dañar componentes del sistema de generación de potencia eólica 100 o por otras consideraciones operativas. También se pueden incluir componentes de protección adicionales en el sistema de generación de potencia eólica 100. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, se puede incluir un circuito rectificador multifase 190 para proteger contra una condición de sobretensión que dañe los circuitos del sistema de generación de potencia eólica 100.
[0028] El convertidor de potencia 162 puede recibir señales de control desde, por ejemplo, el sistema de control 176 por medio del dispositivo de control 174. Las señales de control pueden basarse, entre otras cosas, en condiciones detectadas o características de operación del sistema de generación de potencia eólica 100. Normalmente, las señales de control proporcionan el control la operación del convertidor de potencia 162. Por ejemplo, la realimentación en forma de velocidad detectada del DFIG 120 se puede usar para controlar la conversión de la potencia de salida del bus de rotor 156 para mantener una fuente de alimentación multifásica (por ejemplo, trifásica) adecuada y equilibrada. El dispositivo de control 174 también puede usar otra retroalimentación de otros sensores para controlar el convertidor de potencia 162, incluyendo, por ejemplo, las tensiones de bus de rotor y estátor y retroalimentaciones de corriente. Usando las diversas formas de información de retroalimentación, se pueden generar señales de control de conmutación (por ejemplo, consignas de temporización de puerta para dispositivos de conmutación), señales de control de sincronización de estátor y señales de disyuntor.
[0029] En referencia ahora a la FIG. 2, se representa una topología de un componente en un convertidor de Cc a CC a CA. La FIG. 2 representa un bloque inversor de CC a CC a CA 206 de ejemplo, que puede incluirse en un módulo de conversión 200 de un convertidor en el lado de línea 168, como se representa en la FIG. 3. Cada bloque inversor 206 puede incluir una pluralidad de entidades de conversión. Por ejemplo, el bloque inversor 206 puede incluir una primera entidad de conversión 212, una segunda entidad de conversión 214 y una tercera entidad de conversión 216. Cada entidad de conversión 212-216 puede incluir una pluralidad de circuitos de puente acoplados en paralelo. Por ejemplo, la entidad de conversión 216 incluye un circuito de puente 218 y un circuito de puente 220. Como se indica, cada circuito de puente puede incluir una pluralidad de dispositivos de conmutación acoplados en serie. Por ejemplo, el circuito de puente 220 incluye un dispositivo de conmutación superior 222 y un dispositivo de conmutación inferior 224. Los dispositivos de conmutación pueden ser MOSFETs de SiC, que pueden funcionar a frecuencias de conmutación más altas que los IGBT convencionales. Además, los dispositivos de conmutación pueden ser IGBT y/o MOSFETs convencionales.
[0030] Como se muestra, el bloque inversor 206 incluye además un transformador de aislamiento 226. El transformador de aislamiento 226 se puede acoplar a la entidad de conversión 212 y la entidad de conversión 214. Como se muestra, el bloque inversor 206 puede incluir además condensadores 228 y 230. La primera entidad de conversión 212, el transformador de aislamiento 226 y la segunda entidad de conversión 214 pueden definir conjuntamente un convertidor interno 240. El convertidor interno 240 puede ser operado para convertir una potencia de CC de BT del enlace de CC 126 en una potencia de CC de BT. En un modo de realización, el convertidor interno 240 puede ser un convertidor resonante de alta frecuencia. En una configuración de convertidor resonante, un condensador resonante 232 se puede incluir en el convertidor interno 240. En varios modos de realización, un condensador resonante 232 se puede incluir en un lado de BT del transformador de aislamiento 226 como se representa en la FIG. 2, en un lado de MT del transformador de aislamiento 226 (no representado), o en los lados de BT y MT del transformador de aislamiento 226 (no representado). En otro modo de realización, el convertidor interno 240 puede ser un convertidor de conmutación dura retirando el condensador resonante 232.
[0031] La tercera entidad de conversión 216 también puede denominarse convertidor externo 216. El convertidor externo 216 puede convertir una potencia de CC de BT procedente del convertidor interno en una potencia de CA de BT adecuada para su uso en una red de energía 184. Una pluralidad de bloques inversores se puede conectar en serie para generar una tensión de CA de MT adecuada para su uso en una red de energía de CA de MT. En una aplicación típica, el convertidor externo 216 puede ser un convertidor de conmutación dura y, por lo tanto, no incluye un condensador resonante.
[0032] La FIG. 3 representa un convertidor en el lado de línea 168 de ejemplo de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación. Como se muestra, el convertidor en el lado de línea 168 incluye un módulo de conversión 200, un módulo de conversión 202 y un módulo de conversión 204. Los módulos de conversión 200-204 pueden configurarse para recibir una potencia de CC de BT del convertidor en el lado de rotor 166 y para convertir la potencia de CC de BT en una potencia de CA de MT que suministrar a la red eléctrica 184. Cada módulo de conversión 200-204 está asociado a una sola fase de potencia de CA de salida trifásica. En particular, el módulo de conversión 200 está asociado a la salida de fase A de la potencia de salida trifásica, el módulo de conversión 202 está asociado a la salida de fase B de la potencia de salida trifásica, y el módulo de conversión 204 está asociado a la salida de fase C de la potencia de salida trifásica.
[0033] Cada módulo de conversión 200-204 incluye una pluralidad de bloques inversores 206-210. Por ejemplo, como se muestra, el módulo de conversión 200 incluye bloques inversores 206, un bloque inversor 208 y un bloque inversor 210. En un modo de realización, cada módulo de conversión 200-204 puede incluir cualquier número de bloques inversores 206-210. El convertidor en el lado de línea 168 puede ser un convertidor de potencia bidireccional. El convertidor en el lado de línea 168 puede estar configurado para convertir una potencia de CC de BT en una potencia de CA de MT y viceversa. Por ejemplo, cuando se proporciona potencia a la red eléctrica 184, el convertidor en el lado de línea 168 puede estar configurado para recibir una potencia de CC de BT desde el enlace de CC 126 en un lado de BT del convertidor en el lado de línea 168, y para proporcionar una potencia de CA de MT en un lado de MT del convertidor en el lado de línea 168. Los bloques inversores 206-210 se pueden acoplar juntos en paralelo en el lado de BT y se pueden acoplar juntos en serie en el lado de MT.
[0034] En una implementación de ejemplo particular, cuando se proporciona potencia a la red eléctrica 184, la entidad de conversión 212 puede estar configurada para convertir la CC de BT del enlace de CC 126 en una potencia de CA de BT. El transformador de aislamiento 226 puede estar configurado para proporcionar aislamiento. La entidad de conversión 214 puede estar configurada para convertir la potencia de CA de BT en una potencia de CC de BT. La entidad de conversión 216 puede estar configurada para convertir la potencia de CC de BT en una potencia de CA de BT adecuada para su suministro a la red eléctrica 184. Se puede conectar una pluralidad de bloques inversores en serie en el lado de MT para aumentar conjuntamente la tensión de la potencia en el enlace de CC 126 a una potencia de CA de MT.
[0035] Los bloques inversores 206-210 pueden configurarse para contribuir a la potencia total de CA de MT proporcionada por el módulo de conversión 200. De esta manera, se puede incluir cualquier número adecuado de bloques inversores dentro de los módulos de conversión 200-204. Como se indica, cada módulo de conversión 200-204 está asociado a una única fase de potencia de salida. De esta manera, los dispositivos de conmutación de los módulos de conversión 200-204 pueden controlarse usando consignas adecuadas de temporización de puerta (por ejemplo, proporcionadas por uno o más circuitos de excitación adecuados) para generar la fase apropiada de potencia de salida que se proporcionará a la red eléctrica. Por ejemplo, el dispositivo de control 174 puede proporcionar consignas adecuadas de temporización de puerta a las puertas de los dispositivos de conmutación de los circuitos de puente. Las consignas de temporización de puerta pueden controlar la modulación por ancho de pulso de los dispositivos de conmutación para proporcionar una salida deseada.
[0036] Se apreciará que aunque la FIG. 3 solo representa el convertidor en el lado de línea 168, el convertidor en el lado de rotor 166 representado en la FIG. 2 puede incluir la misma topología o una similar. En particular, el convertidor en el lado de rotor 166 puede incluir una pluralidad de módulos de conversión que tienen una o más entidades de conversión como se describe con referencia al convertidor en el lado de línea 168. Además, se apreciará que el convertidor en el lado de línea 168 y el convertidor en el lado de rotor 166 pueden incluir MOSFETs de SiC, dispositivos de conmutación IGBT y/u otros dispositivos de conmutación adecuados. En implementaciones en las que el convertidor en el lado de rotor 166 se implementa usando MOSFETs de SiC, el convertidor en el lado de rotor 166 se puede acoplar a un circuito rectificador (por ejemplo, circuito rectificador multifase 190) para proteger los MOSFETs de SiC contra una elevada corriente de rotor durante determinadas condiciones de fallo.
[0037] En referencia ahora a la FIG. 4, se representa un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. La FIG. 4 representa una consigna de convertidor interno 402 y una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404. Como se muestra, la consigna de convertidor interno 402 puede utilizarse para controlar la operación de un convertidor interno 240, como se representa en la FIG. 2. Por ejemplo, cuando una consigna de convertidor interno 402 comprende una "consigna de activación", un convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado activo, por ejemplo, proporcionando consignas de conmutación a uno o más MOSFETs de SiC en una primera entidad de conversión 212 y una segunda entidad de conversión 214 de modo que la potencia fluya a través del convertidor interno 240, incluso a través del transformador de aislamiento 226. Cuando una consigna de convertidor interno 402 comprende una "consigna de desactivación", un convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado inactivo, por ejemplo, proporcionando consignas de conmutación a uno o más MOSFETs de SiC en una primera entidad de conversión 212 y una segunda entidad de conversión 214 de modo que la potencia no fluya a través del convertidor interno 240, incluso a través del transformador de aislamiento 226. De esta manera, se puede utilizar una consigna de convertidor interno 402 para controlar la operación de un convertidor interno 240 en un convertidor de potencia, tal como un convertidor en el lado de línea 168.
[0038] Además, como se muestra en la FIG. 4, la consigna de convertidor interno 402 puede desactivarse durante períodos de tiempo en los que la consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo es cero. Por ejemplo, una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 puede variar entre 1 y -1. La consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 puede, por tanto, utilizarse para regular una corriente de línea, por ejemplo, controlando la tensión de salida del convertidor externo. Por ejemplo, cuando la tensión de salida de un convertidor externo es 0 V, la consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 puede ser cero. Cuando la consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 es cero, la consigna de convertidor interno 402 puede ser una consigna de desactivación. De esta manera, el convertidor interno 240 se puede poner en un estado inactivo cuando la tensión de salida es cero o una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo es cero. Cuando una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 es distinta de cero, una consigna de convertidor interno 402 puede ser una consigna de activación, controlando así que el convertidor interno esté en un estado activo. De esta manera, el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado activo, haciendo fluir potencia a través de un transformador de aislamiento 226, solo durante períodos de tiempo en los que la potencia fluye a través de un convertidor externo 216.
[0039] En referencia ahora a la FIG. 5, se representa de forma similar un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. La FIG. 5 representa una parte de la estrategia de conmutación representada en la FIG. 4, y elementos iguales o similares a los de la FIG. 4 se mencionan con los mismos números de referencia. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5, una consigna de convertidor interno 402 puede ser una consigna de activación durante periodos de tiempo en los que una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 no es cero. Durante períodos de tiempo en los que la consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 es cero, la consigna de convertidor interno 402 puede ser una consigna de desactivación.
[0040] En referencia ahora a la FIG. 6, se representa un ejemplo de estrategia de conmutación de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. La FIG. 6 representa una estrategia de conmutación adicional, y elementos que son iguales o similares a los de las FIGs. 4 y 5 se mencionan con los mismos números de referencia. Se puede usar una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 para proporcionar una o más consignas de puerta para el convertidor externo 216. Como se muestra, una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 puede ser distinto de cero durante la operación del convertidor externo 216. Por ejemplo, un convertidor externo 216 puede operar en un modo PWM, por ejemplo para regular una corriente de línea de un convertidor en el lado de línea 168. Mientras opera en modo PWM, el convertidor externo 216 puede proporcionar una serie de pulsos en la que los pulsos comprenden una tensión distinta de cero (es decir, un "período activo") y una tensión cero (es decir, un "período inactivo"). La consigna de convertidor interno 402 puede ser una consigna de activación durante los períodos de tiempo en los que la consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 es una consigna para proporcionar un período activo de un pulso. Por ejemplo, un convertidor interno 240 puede activarse durante los períodos de tiempo en los que un convertidor externo 216 está en modo PWM y proporciona un pulso de tensión distinto de cero (es decir, un período activo). Cuando el convertidor externo 216 está en modo PWM y proporciona un pulso de tensión cero (es decir, un período inactivo), un convertidor interno 240 se puede desactivar.
[0041] En referencia ahora a las FIGs. 4-6 en general, la estrategia de conmutación se representa para permitir que se determine una tensión de salida de un convertidor externo 216 y, además, que la operación de un convertidor interno 240 se controle en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo 216. Por ejemplo, cuando la tensión de salida del convertidor externo es cero voltios, el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado inactivo. Cuando la tensión de salida del convertidor externo 216 es distinto de cero, un convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado activo. Por ejemplo, un dispositivo de control y/o sistema de control puede determinar una tensión de salida del convertidor externo 216 identificando una o más consignas de puerta para el convertidor externo. Además, el convertidor interno 240 puede controlarse en base a, al menos en parte, una o más consignas de puerta para el convertidor externo 216. Por ejemplo, cuando la una o más consignas de puerta para el convertidor externo comprenden un ciclo de trabajo distinto de cero, el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado encendido. Además, un convertidor interno 240 puede controlarse en base a, al menos en parte, una o más consignas de puerta para el convertidor externo 216 controlando un ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor interno 240 en base a, al menos en parte, el ciclo de trabajo de las consignas diarias para el convertidor externo 216. Por ejemplo, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor interno 240 puede ser el mismo que el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo 216, tal como, por ejemplo, hacer que el convertidor interno 240 esté en un estado activo en un modo PWM que corresponde al modo PWM del convertidor externo 216. De esta manera, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor interno 240 se puede controlar para que coincida con el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor externo 216.
[0042] Además, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación se pueden implementar en convertidores de CC a CA, tales como convertidores de CC a CC a CA que comprenden uno o más MOSFETs de carburo de silicio y un transformador de aislamiento. Además, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación se pueden utilizar en convertidores de CC a CA que comprenden una pluralidad de bloques inversores, tales como los bloques inversores 206-210 representados en las FIGS. 2 y 3. Además, los sistemas y procedimientos de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación pueden utilizarse en convertidores de potencia multifásica (por ejemplo, trifásicos), en los que los sistemas y procedimientos se aplican a cada fase de potencia convertida por un convertidor de potencia.
[0043] En referencia ahora a la FIG. 7, se representa un procedimiento de control (700) de ejemplo para operar un convertidor de CC a CA de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. El convertidor de CC a CA puede incluir un convertidor interno y un convertidor externo. Por ejemplo, un convertidor interno puede ser un convertidor interno 240 y puede incluir un transformador de aislamiento, tal como un transformador de aislamiento 226, y uno o más MOSFETs de carburo de silicio. De manera similar, el convertidor externo, tal como un convertidor externo 216, puede incluir uno o más MOSFETs de carburo de silicio. Por ejemplo, el convertidor interno 240 y el convertidor externo 216 pueden incluir una pluralidad de circuitos de puente, que pueden incluir una pluralidad de MOSFETs de carburo de silicio. El convertidor de CC a CA puede ser, por ejemplo, un convertidor de CC a CC a CA, que puede incluir una pluralidad de bloques inversores, tales como bloques inversores 206-210. El convertidor de CC a CA puede ser, por ejemplo, un convertidor en el lado de línea 168 en un sistema de generación de potencia eólica 100.
[0044] En (702), el procedimiento (700) puede incluir determinar una tensión de salida del convertidor externo. Por ejemplo, una tensión de salida puede determinarse mediante uno o más parámetros medidos, tales como uno o más sensores configurados para medir la tensión de salida de un convertidor externo 216. Además, se puede determinar una tensión de salida en base a, al menos en parte, una o más consignas de puerta para un convertidor externo. En un modo de realización, la tensión de salida puede determinarse mediante un sistema de control, que puede incluir uno o más dispositivos de control.
[0045] En (704), el procedimiento (700) puede incluir determinar si la tensión de salida es cero. Si la tensión de salida del convertidor externo 216 es cero, en (706) el procedimiento (700) puede incluir controlar el convertidor interno para que esté en un estado inactivo. Por ejemplo, un convertidor interno 240 puede controlarse de modo que el flujo de potencia a través del convertidor interno 240 sea esencialmente cero. Si la tensión de salida del convertidor externo 216 no es cero, en (708) el procedimiento (700) puede incluir controlar el convertidor interno a un estado activo. Por ejemplo, un convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado activo de modo que fluya potencia a través del convertidor interno 240, incluso a través de un transformador de aislamiento 226 del convertidor interno 240.
[0046] En (710), el procedimiento (700) puede incluir identificar una o más consignas de puerta para el convertidor externo. Por ejemplo, se puede determinar una tensión de salida del convertidor externo identificando una o más consignas de puerta para el convertidor externo. Además, la operación del convertidor interno, tal como un convertidor interno 240, puede controlarse en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo.
[0047] Por ejemplo, en (712), el procedimiento (700) puede incluir determinar si el ciclo de trabajo del convertidor externo es distinto de cero. Si el ciclo de trabajo es cero, en (714) el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado inactivo. Si el ciclo de trabajo es distinto de cero, en (716), el procedimiento puede incluir determinar si el convertidor externo 216 está en modo PWM. Por ejemplo, si el convertidor externo no está en modo PWM, el convertidor interno se puede controlar para que esté en un estado activo. Por ejemplo, si una consigna de ciclo de trabajo de convertidor externo 404 no es cero y el convertidor externo 216 no está en modo PWM, el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en un estado activo tal que fluya potencia a través del convertidor interno 240. Sin embargo, si el convertidor externo 240 está en un modo pW m , entonces en (720) el convertidor interno 240 puede controlarse para que esté en el mismo ciclo de trabajo que el convertidor externo 216. Por ejemplo, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor interno 240 puede ser el mismo que el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo 216. De esta manera, el convertidor interno 240 puede activarse durante períodos de un pulso de activación de un convertidor externo 216, y el convertidor interno 240 puede desactivarse durante períodos de un pulso de desactivación de un convertidor externo 216.
[0048] De esta manera, el control de un convertidor interno 240 puede basarse, al menos en parte, en la una o más consignas de puerta para el convertidor externo 216. Además, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor interno 240 se puede controlar en base a, al menos en parte, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo 216. Por ejemplo, el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor interno 240 puede ser el mismo que el ciclo de trabajo de las consignas de puerta para el convertidor externo 216.
[0049] La FIG. 8 representa un dispositivo de control 800 de ejemplo de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación. El dispositivo de control 800 se puede usar, por ejemplo, como un dispositivo de control 174 o un sistema de control 176 en un sistema de generación de potencia eólica 100. El dispositivo de control 800 puede incluir uno o más dispositivos informáticos 810. El/los dispositivo(s) informático(s) 810 puede(n) incluir uno o más procesadores 810A y uno o más dispositivos de memoria 810B. El uno o más procesadores 810A pueden incluir cualquier dispositivo de procesamiento adecuado, tal como un microprocesador, un dispositivo de microcontrol, un circuito integrado, un dispositivo lógico y/u otro dispositivo de procesamiento adecuado. El uno o más dispositivos de memoria 810B pueden incluir uno o más medios legibles por ordenador, incluidos, pero sin limitarse a, medios no transitorios legibles por ordenador, RAM, ROM, discos duros, unidades flash y/u otros dispositivos de memoria.
[0050] El uno o más dispositivos de memoria 810B pueden almacenar información accesible por el uno o más procesadores 810A, incluidas instrucciones legibles por ordenador 810C que pueden ser ejecutadas por el uno o más procesadores 810A. Las instrucciones 810C pueden ser cualquier conjunto de instrucciones que cuando son ejecutadas por el uno o más procesadores 810A, hacen que el uno o más procesadores 810A realicen operaciones. En algunos modos de realización, las instrucciones 810C pueden ser ejecutadas por el uno o más procesadores 810A para hacer que el uno o más procesadores 810A realicen operaciones, tales como cualquiera de las operaciones y funciones para las cuales el sistema informático 800 y/o el/los dispositivo(s) informático(s) 810 está(n) configurado(s), las operaciones para controlar un convertidor de CC a CA (por ejemplo, el procedimiento 700), descrito en el presente documento, y/o cualquier otra operación o función del uno o más dispositivos informáticos 810. Las instrucciones 810C pueden estar escritas en software en cualquier lenguaje de programación adecuado o pueden implementarse en hardware. De forma adicional y/o alternativa, las instrucciones 810C se pueden ejecutar en hilos de ejecución separados de forma lógica y/o virtual en el/los procesador(es) 810A. El/los dispositivo(s) de memoria 810B puede(n) almacenar además datos 810D a los que puede(n) acceder el/los procesador(es) 810A. Por ejemplo, los datos 810D pueden incluir datos indicativos de flujos de potencia, flujos de corriente, tensiones reales, tensiones nominales y/o cualquier otro dato y/o información aquí descritos.
[0051] El/los dispositivo(s) informático(s) 810 también puede(n) incluir una interfaz de red 810E usada para comunicarse, por ejemplo, con los otros componentes del sistema 800 (por ejemplo, a través de una red). La interfaz de red 810E puede incluir cualquier componente adecuado para interactuar con una o más redes, incluidos, por ejemplo, transmisores, receptores, puertos, dispositivos de control, antenas y/u otros componentes adecuados. Por ejemplo, la interfaz de red 810E puede estar configurada para comunicarse con uno o más sensores en un sistema de generación de potencia eólica 100, tal como uno o más sensores de tensión. Además, la interfaz de red 810 puede estar configurada para comunicarse con un sistema de control, tal como un sistema de control 176, o un dispositivo de control, tal como un dispositivo de control 174.
[0052] La tecnología analizada en el presente documento hace referencia a sistemas basados en ordenador, a acciones realizadas por los mismos y a información enviada hacia y desde sistemas basados en ordenador. Un experto en la técnica reconocerá que la flexibilidad inherente de los sistemas basados en ordenador permite una gran variedad de posibles configuraciones, combinaciones y divisiones de tareas y funcionalidad entre componentes. Por ejemplo, los procesos analizados en el presente documento se pueden implementar usando un solo dispositivo informático o múltiples dispositivos informáticos que funcionen de forma combinada. Las bases de datos, la memoria, las instrucciones y las aplicaciones se pueden implementar en un solo sistema o distribuirse en múltiples sistemas. Los componentes distribuidos pueden ser operados secuencialmente o en paralelo.
[0053] Con fines de ilustración y análisis, la presente divulgación se analiza con referencia a sistemas de generación de potencia DFIG que incluyen un convertidor de potencia que utiliza MOSFETs de carburo de silicio. Los expertos en la técnica, utilizando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, entenderán que otros sistemas y/o topologías de generación de potencia pueden beneficiarse de aspectos de ejemplo de la presente divulgación. Por ejemplo, los esquemas de protección y toma a tierra divulgados en el presente documento se pueden utilizar en una turbina de gas, solar, eólica u otro sistema de generación de potencia adecuado. Aunque características específicas de diversos modos de realización pueden mostrarse en algunos dibujos y no en otros, esto es solo por conveniencia. De acuerdo con los principios de la presente divulgación, cualquier característica de un dibujo puede ser referida y/o reivindicada en combinación con cualquier característica de cualquier otro dibujo.
[0054] En esta descripción escrita se usan ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, 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 sistema y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define en las reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento de control para operar un convertidor de CC a CA, comprendiendo el convertidor de CC a CA un convertidor interno (240) y un convertidor externo (216), comprendiendo el convertidor interno (240) un transformador de aislamiento (216) y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación, comprendiendo el convertidor externo (216) una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación, comprendiendo el procedimiento:
determinar una tensión de salida del convertidor externo (216), incluyendo identificar una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216); y
controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo o un estado inactivo en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo (216), lo que comprende controlar el convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216), en el que:
el convertidor interno (240) se activa durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo está en un modo de modulación por ancho de pulso ("PWM") y funciona durante un período activo de un pulso,
y el convertidor interno se desactiva durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo (216) está en modo PWM y funciona durante un período inactivo de un pulso.
2. El procedimiento de control de la reivindicación 1, en el que al menos un dispositivo de conmutación en la primera pluralidad o segunda pluralidad de dispositivos de conmutación comprende un MOSFET de carburo de silicio.
3. El procedimiento de control de la reivindicación 1 o 2, en el que cuando la tensión de salida del convertidor externo (216) es cero voltios, controlar la operación del convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo (216) comprende controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado inactivo, o
en el que cuando la tensión de salida del convertidor externo (216) no es cero voltios, controlar la operación del convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo (216) comprende controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo.
4. El procedimiento de control de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cuando la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216) comprenden un ciclo de trabajo distinto de cero, controlar el convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216) comprende controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo.
5. El procedimiento de control de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que controlar el convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216) comprende controlar un ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor interno (204) en base a, al menos en parte, el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor externo (216), específicamente, en el que el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor interno (240) es el mismo que el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor externo (216).
6. El procedimiento de control de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el convertidor interno (240) comprende además una primera entidad de conversión y una segunda entidad de conversión;
en el que la primera entidad de conversión es una entidad de conversión de CC a CA;
en el que la segunda entidad de conversión es una entidad de conversión de CA a CC; y en el que el transformador de aislamiento (216) está acoplado entre la primera entidad de conversión y la segunda entidad de conversión.
7. El procedimiento de control de la reivindicación 6, en el que el convertidor externo (216) comprende una tercera entidad de conversión; y en el que la tercera entidad de conversión es una entidad de conversión de CC a CA.
8. El procedimiento de control de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el convertidor de CC a CA comprende una pluralidad de bloques inversores de CC a CC a CA, o
en el que el convertidor de CC a CA comprende un convertidor de CC a CA multifásico; y en el que el procedimiento de control se realiza para cada fase de potencia multifásica convertida por el convertidor de CC a CA multifase.
9. Un sistema de conversión de potencia, que comprende:
un convertidor de CC a CA que comprende un convertidor interno (240) y un convertidor externo (216), comprendiendo el convertidor interno un transformador de aislamiento y una primera pluralidad de dispositivos de conmutación, comprendiendo el convertidor externo (216) una segunda pluralidad de dispositivos de conmutación; y
un sistema de control (176) configurado para controlar la operación del convertidor de CC a CA; en el que el sistema de control (176) está configurado para:
determinar una tensión de salida del convertidor externo (216), incluyendo identificar una o más consignas de puerta para el convertidor externo; y
controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo o un estado inactivo en base a, al menos en parte, la tensión de salida del convertidor externo (216), lo que comprende controlar el convertidor interno en base a, al menos en parte, la una o más consignas de puerta para el convertidor externo, en el que:
el convertidor interno (240) se activa durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo (216) está en un modo de modulación por ancho de pulso ("PWM") y funciona durante un período activo de un pulso, y
el convertidor interno (240) se desactiva durante períodos de tiempo en los que el convertidor externo (216) está en modo PWM y funciona durante un período inactivo de un pulso.
10. El sistema de conversión de potencia de la reivindicación 9, en el que cuando la tensión de salida del convertidor externo (216) es cero voltios, el sistema de control (176) está configurado para controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado inactivo.
11. El sistema de conversión de potencia de la reivindicación 10, en el que cuando la tensión de salida del convertidor externo (216) no es cero voltios, el sistema de control (176) está configurado para controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo.
12. El sistema de conversión de potencia de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que cuando la una o más consignas de puerta para el convertidor externo (216) comprenden un ciclo de trabajo distinto de cero, el sistema de control (176) está configurado para controlar el convertidor interno (240) para que esté en un estado activo.
13. El sistema de conversión de potencia de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que el sistema de control (176) está configurado para controlar el convertidor interno (240) en base a, al menos en parte, el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor externo (216).
14. El sistema de conversión de potencia de la reivindicación 13, en el que el sistema de control (176) está configurado para controlar que el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor interno (240) coincida con el ciclo de trabajo de consignas de puerta para el convertidor externo (216).
15. Un sistema de generación de potencia eólica, que comprende:
un generador de potencia eólica configurado para generar potencia de CA;
un convertidor de CA a CC acoplado al generador de potencia eólica, estando el convertidor de CA a CC configurado para convertir la potencia de CA del generador de potencia eólica en una potencia de CC;
un enlace de CC acoplado al convertidor de CA a CC, estando el enlace de CC configurado para recibir potencia de CC del convertidor de CA a CC;
un sistema de conversión de potencia de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en el que el convertidor de CC a CA está acoplado al enlace de CC, estando el convertidor de CC a CA configurado para recibir potencia de CC desde el enlace de CC.
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