ES2902395T3 - Un método para manejar resonancias subsíncronas - Google Patents

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ES2902395T3 ES19200958T ES19200958T ES2902395T3 ES 2902395 T3 ES2902395 T3 ES 2902395T3 ES 19200958 T ES19200958 T ES 19200958T ES 19200958 T ES19200958 T ES 19200958T ES 2902395 T3 ES2902395 T3 ES 2902395T3
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Gert Karmisholt Andersen
Torsten Lund
Hamid Soltani
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Abstract

Un método de control de un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado (207) en caso de un evento de resonancia subsíncrona, el método comprende los pasos de - detectar el evento de resonancia subsíncrona, - conmutar de un primer modo de control a un segundo modo de control en respuesta a detectar el evento predeterminado, caracterizado por que el segundo modo de control comprende el paso de establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.

Description

DESCRIPCIÓN
Un método para manejar resonancias subsíncronas
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para manejar resonancias subsíncronas para generadores de inducción doblemente alimentados conectados a través de líneas de transmisión compensadas en serie.
Antecedentes de la invención
La penetración global de la energía eólica en áreas escasamente pobladas con redes débiles ha aumentado en los últimos años. Una forma rentable de aumentar la capacidad de transferencia de las líneas eléctricas largas es usar compensación de condensadores en serie que reduce la reactancia equivalente a la frecuencia fundamental. No obstante, se han observado en una variedad de ubicaciones problemas asociados con las Resonancias Subsíncronas (SSR) para Generadores de Inducción Doblemente Alimentados (DFIG) conectados a través de líneas compensadas en serie.
Las SSR en los DFIG conectados a redes compensadas en serie generalmente ocurren debido a la combinación de dos condiciones. La primera condición es que cuando la reactancia de red se compensa parcialmente con un condensador en serie, existirá una frecuencia por debajo de la frecuencia subsíncrona donde la reactancia total en el sistema es cero. Esta frecuencia está cerca del punto de resonancia natural del sistema. La segunda condición es que el deslizamiento negativo en frecuencias subsíncronas hace que la resistencia de rotor equivalente del generador de inducción sea negativa a esta frecuencia. Dependiendo del control del convertidor del lado de rotor, esto puede dar una impedancia negativa total del generador de inducción.
Los métodos de la técnica anterior para manejar las SSR se describen en las solicitudes de patente europea del solicitante EP 3314710 A1 y EP 3314741 A1.
Otra técnica anterior puede incluir el documento EP3166197 o WO 2017/000945 A1 que se refiere a un método adecuado para un sistema que comprende un convertidor de frecuencia y un generador que están conectados a una red eléctrica, dicho método que comprende los pasos de obtener las componentes subsíncronas de la tensión de red y determinar instrucciones de corriente de amortiguación según dichas componentes subsíncronas con el fin de compensar las resonancias subsíncronas de la red. Las instrucciones de corriente de amortiguación se determinan por medio de medios de regulación que reciben las componentes subsíncronas de la tensión de red y envían de vuelta las instrucciones de corriente de amortiguación como salidas. Dichos medios de regulación comprenden un regulador con una ganancia de amortiguación variable que se ajusta según la frecuencia subsíncrona de la red, para ser capaz de adaptar el nivel de compensación requerido al convertidor de frecuencia con el fin de amortiguar la resonancia subsíncrona de la red.
Se puede ver como un objeto de las realizaciones de la presente invención proporcionar un método mejorado para manejar las SSR en una configuración de DFIG.
Se puede ver como un objeto adicional de las realizaciones de la presente invención proporcionar un método para manejar las SSR en una configuración de DFIG que tenga en cuenta la dependencia de la impedancia del rotor en parámetros como, por ejemplo, el parámetro de controlador de corriente de rotor, potencia activa y reactiva.
Descripción de la invención
Los objetos mencionados anteriormente se cumplen proporcionando, en un primer aspecto, un método de control de un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado en caso de un evento de resonancia subsíncrona, el método que comprende los pasos de
- detectar el evento de resonancia subsíncrona,
- conmutar de un primer modo de control a un segundo modo de control en respuesta a la detección del evento predeterminado, en donde el segundo modo de control comprende el paso de establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
De este modo, la presente invención se refiere a un método que, en un segundo modo de control, tiene en cuenta la velocidad de generador cuando se controla un generador de inducción doblemente alimentado.
El evento predeterminado puede ser un evento de SSR y/o un evento de protección contra fallos (FRT), tal como un evento de protección contra baja tensión (LVRT) o un evento de protección contra sobretensión (OVRT). Los eventos de LVRT y OVRT se han tratado minuciosamente en la literatura de patentes así como en artículos científicos.
En caso de que el evento predeterminado implique las SSR el primer modo de control se puede considerar un modo de control no subsíncrono que no está configurado para manejar resonancias subsíncronas, mientras que el segundo modo de control se puede considerar un modo de control subsíncrono en el sentido de que está configurado para manejar resonancias subsíncronas teniendo en cuenta la velocidad de generador cuando se establece al menos un parámetro de controlador.
El término parámetro de controlador se ha de entender ampliamente y, de este modo, se puede relacionar con cualquier parámetro de controlador, incluyendo ganancias de controlador proporcional (Kp), ganancias de controlador integral (Ki) y/o ganancias de controlador derivado (Kd) o incluso parámetros de controlador más avanzados. Se puede seleccionar un conjunto estable de parámetros de controlador de sistema teniendo en cuenta el criterio de Nyquist.
Una configuración de DFIG puede comprender uno o más controladores, tales como un controlador de corriente de rotor y/o un controlador de potencia. El paso de establecer al menos un parámetro de controlador puede comprender, de este modo, un ajuste de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado. Como se ha mencionado anteriormente, los parámetros del controlador de corriente de rotor pueden comprender Kp, Ki y/o Kd o incluso parámetros de controlador más avanzados.
De manera similar, el paso de establecer al menos un parámetro de controlador puede comprender un ajuste de al menos un parámetro de controlador de potencia sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado. Los parámetros de controlador de potencia pueden comprender Kp, Ki y/o Kd o incluso parámetros de controlador más avanzados.
Según la presente invención el paso de establecer al menos un parámetro de controlador de potencia puede depender del establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor. De este modo, al menos un parámetro de controlador de potencia puede depender de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor que depende de nuevo de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
El paso de establecer al menos un parámetro de controlador se puede basar además en un nivel de mitigación de resonancia subsíncrona seleccionado. El nivel de mitigación de resonancia subsíncrona seleccionado se puede seleccionar entre una pluralidad de niveles de mitigación de resonancia subsíncrona, tal como, por ejemplo, dos niveles de mitigación (mitigación rápida y lenta). Se debería observar que el número de niveles de mitigación se puede desviar de los dos niveles mencionados aquí.
Además, el paso de establecer al menos un parámetro de controlador se puede basar en una conexión de estator del generador de inducción doblemente alimentado, tal como una conexión en estrella o una conexión en triángulo. El paso de establecer al menos un parámetro de controlador sobre la base de una velocidad de generador puede implicar el uso de una fórmula matemática y/o una tabla de búsqueda que expresa una dependencia entre al menos un parámetro de controlador y la velocidad de generador. La fórmula matemática y/o la tabla de búsqueda pueden expresar, por ejemplo, una dependencia lineal, una no lineal, una escalonada o una diferente. En una realización particular la fórmula matemática y/o la tabla de búsqueda pueden expresar una dependencia entre el ancho de banda de controlador y la velocidad de generador. También, esta dependencia puede ser una dependencia lineal, una no lineal, una escalonada, etc.
En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado adaptado para manejar un evento de resonancia subsíncrona, el sistema convertidor que comprende
- una disposición para detectar el evento de resonancia subsíncrona,
- una disposición para conmutar el sistema convertidor de un primer modo de control a un segundo modo de control en respuesta a la detección del evento predeterminado, en donde, en el segundo modo de control, se establece al menos un parámetro de controlador sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
De nuevo, el evento predeterminado puede ser un evento de SSR y además un evento de FRT, tal como un evento de LVRT o un evento de OVRT. De este modo, la disposición de detección se debería adaptar para detectar un evento de SSR y/o un evento de FRT.
De manera similar al primer aspecto, el término parámetro de controlador de corriente de rotor se ha de entender ampliamente y, de este modo, se puede relacionar con cualquier parámetro de controlador de corriente de rotor, incluyendo las ganancias de controlador proporcional (Kp), las ganancias de controlador integral (Ki) y/o las ganancias de controlador derivado (Kd) o incluso parámetros de controlador más avanzados. Con el fin de establecer un sistema estable se pueden seleccionar los parámetros de controlador teniendo en cuenta el criterio de Nyquist.
El sistema convertidor de DFIG puede comprender uno o más controladores, tales como un controlador de corriente de rotor y/o un controlador de potencia. Se puede establecer al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado. Como se ha abordado anteriormente los parámetros de controlador de corriente de rotor pueden comprender Kp, Ki y/o Kd o incluso parámetros de controlador más avanzados.
De manera similar, se puede establecer al menos un parámetro de controlador de potencia sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado. Los parámetros de controlador de potencia también pueden comprender Kp, Ki y/o Kd o incluso parámetros de controlador más avanzados.
Según la presente invención al menos un parámetro de controlador de potencia puede depender del establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor. De este modo, al menos un parámetro de controlador de potencia puede depender de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor que depende de nuevo de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
Al menos un parámetro de controlador se puede basar además en un nivel de mitigación de resonancia subsíncrona seleccionado. El nivel de mitigación de resonancia subsíncrona seleccionado se puede seleccionar entre una pluralidad de niveles de mitigación de resonancia subsíncrona, tales como, por ejemplo, un nivel de mitigación rápido y lento. Se debería observar que el número de niveles de mitigación se puede desviar de los dos niveles mencionados aquí. Además, al menos un parámetro de controlador se puede basar en una conexión de estator del generador de inducción doblemente alimentado, tal como una conexión en estrella o una conexión en triángulo. Se puede establecer al menos un parámetro de controlador usando una fórmula matemática y/o una tabla de búsqueda que expresa una dependencia entre al menos un parámetro de controlador y la velocidad de generador. La fórmula matemática y/o la tabla de búsqueda pueden expresar, por ejemplo, una dependencia lineal, una no lineal, una escalonada o una diferente. En una realización particular la fórmula matemática y/o la tabla de búsqueda pueden expresar una dependencia entre un ancho de banda de controlador y la velocidad de generador. Esta dependencia puede ser lineal, no lineal, escalonada, etc.
En un tercer aspecto la presente invención se refiere a un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el método según el primer aspecto cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un microprocesador que forma parte de un controlador de un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado.
En un cuarto aspecto la presente invención se refiere a un aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado que comprende un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado según el segundo aspecto.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se describirá a continuación con más detalles con referencia a las figuras adjuntas, en donde la Fig. 1 ilustra esquemáticamente un aerogenerador con un sistema de generación de energía mostrado con más detalle en la Fig. 2,
la Fig. 2 es un diagrama de circuito esquemático de un sistema de generación de energía de un aerogenerador de DFIG conectado a una línea de transmisión de energía compensada en serie,
la Fig. 3 ilustra esquemáticamente una planta de energía eólica conectada a una línea de transmisión de energía compensada en serie,
la Fig. 4 muestra la dependencia de la impedancia en el ancho de banda de controlador para P=0,5 p.u. y Q=0 p.u.,
la Fig. 5 muestra la dependencia de la impedancia en la producción de potencia activa para G=1 y Q=0 p.u., la Fig. 6 muestra la dependencia de la impedancia en la producción de potencia reactiva para G=1 y P=1 p.u., la Fig. 7 muestra en a) la suma de impedancia de turbina e impedancia de red a P=0.5 p.u., Q=0 p.u., SCR=3, grado de compensación = 0.2 y X/R=5, y en b) el criterio de estabilidad de Nyquist correspondiente, la Fig. 8 muestra un ejemplo del ancho de banda de controlador de corriente de rotor y el ancho de banda de controlador de potencia como una función de la velocidad de generador,
la Fig. 9 ilustra esquemáticamente el método de la presente invención en forma de diagrama de bloques, y la Fig. 10 ilustra esquemáticamente cómo manejar un fallo de red usando el método de la presente invención.
Descripción detallada de la invención
En un aspecto general, la presente invención se refiere a un método para manejar eventos de SSR en generadores de inducción doblemente alimentados conectados a través de líneas de transmisión compensadas en serie. El método de la presente invención aplica información acerca de la velocidad de generador cuando se establece al menos un parámetro de controlador, tal como las ganancias de controlador proporcional (Kp), las ganancias de controlador integral (Ki) y/o las ganancias de controlador derivado (Kd) o incluso parámetros de controlador más avanzados en controladores de corriente de rotor y/o controladores de potencia. El método de la presente invención también es aplicable durante eventos de FRT.
Como se muestra en la Fig. 1, un aerogenerador 100 comprende una torre de aerogenerador 101 y una góndola 104 montada en ella. Además, el aerogenerador 100 comprende un conjunto de palas de rotor 102 aseguradas a un buje 103. Las palas de rotor 102 accionan un eje que acciona un DFIG (no mostrado).
Con referencia ahora a la Fig. 2, se ilustra esquemáticamente un generador de aerogenerador 201 acoplado a una red eléctrica 202. Un rotor de generador 203 del generador de aerogenerador 201 se acciona por las palas de rotor 205. El rotor de generador 203 está acoplado a un convertidor de potencia 207 que comprende un inversor de lado de rotor 206 y un inversor de lado de red 208. El generador de aerogenerador 201 y el convertidor de potencia 207 forman el sistema de generación de energía del aerogenerador 100, mostrado en la Fig. 1.
El inversor de lado de rotor 206 del convertidor de potencia 207 establece las tensiones de rotor y las corrientes de rotor e induce, por ello, un flujo magnético en el rotor de generador 203 que puede girar más rápido o más lento que las palas de rotor 205 dependiendo de la velocidad actual del viento y la producción de energía actual deseada del aerogenerador 100.
El inversor de lado de rotor 206 está conectado a un inversor de lado de red 208 a través de un enlace de DC 211, que comprende un condensador 212 como elemento de almacenamiento de energía. El inversor de lado de red 208, no obstante, recibe corrientes trifásicas derivadas que se usan para alimentar el rotor de generador 203 a través del convertidor de potencia 207. El inversor de lado de rotor 206 se controla por el controlador de inversor de lado de rotor 209, mientras que el inversor de lado de red 208 se controla por un controlador de convertidor de lado de red 210.
El estator de generador 204 está conectado directamente a la red eléctrica 202 a través de una línea de transmisión de energía compensada en serie 213. La compensación en serie está dada por un condensador 214 conectado en serie a la línea de transmisión de energía 213. El rotor de generador 203 induce corrientes de AC de frecuencia fija, por ejemplo, 50 Hz, en el estator de generador 204 con el fin de producir energía de frecuencia fija a la red eléctrica 202. Las corrientes en el rotor de generador 203 se establecen por el convertidor de potencia 207 de manera que se alcance la corriente de frecuencia fija en el estator. La salida de potencia del aerogenerador se mide mediante un dispositivo de medición de potencia/salida de corriente (no mostrado).
Con referencia ahora a la Fig. 3, se representa una planta de energía eólica 300 que comprende una pluralidad de aerogeneradores 301 y un punto de acoplamiento común 302 (PCC) a una red eléctrica 303. Los aerogeneradores 301 de la planta de energía eólica 300 están conectados cada uno al punto de acoplamiento común 302, en el que la planta de energía eólica 300 se conecta a la red eléctrica 303.
La planta de energía eólica 300 proporciona energía a la red eléctrica 303 a través de una línea de transmisión de energía compensada en serie 304. La compensación en serie se logra conectando un condensador 305 en serie a la línea de transmisión de energía 304. La inductancia de la línea de transmisión de energía 304 se ilustra esquemáticamente por la caja negra 306.
Un evento de SSR que ocurre debido a la compensación en serie de la línea de energía 304, causado por la inserción del condensador 305, se puede extender a través del PCC 302 a la planta de energía eólica 300 y, por ello, afectar a varios aerogeneradores 301. De hecho, un evento de SSR puede causar daños masivos a los aerogeneradores 301 de la planta de energía eólica 300.
Como se demostrará en la Fig. 4, la impedancia depende del ancho de banda del controlador de corriente de rotor, es decir, los parámetros de controlador del controlador de corriente de rotor. Además, el ancho de banda del controlador de corriente de rotor y el controlador de potencia depende de la velocidad de generador, véase la Fig. 8 y la descripción asociada.
La Fig. 4 muestra los espectros de impedancia medidos con ancho de banda variable de controlador de corriente de rotor, con la Fig. 4a que muestra la resistencia y la Fig. 4b que muestra la reactancia. En la Fig. 4 G=1 corresponde a un ancho de banda típico del controlador de corriente de rotor para su operación en una red fuerte. Cuando se reduce el ancho de banda del controlador de corriente de rotor, la resistencia negativa en la Fig. 4a se reduce significativamente. Esto es ventajoso para la estabilidad general del sistema. Para frecuencias inferiores a 35 Hz, que normalmente es donde se observan las SSR, la reactancia apenas se ve afectada por el cambio en el ancho de banda de controlador de corriente de rotor. Estos hallazgos son coherentes con las publicaciones sobre el tema. La influencia de la producción de potencia activa sobre la impedancia se ilustra en la Fig. 5, donde la Fig. 5a muestra la resistencia y la Fig. 5b muestra la reactancia. Donde la reactancia no se ve afectada relativamente, véase la Fig.
5b, por el nivel de producción de energía para frecuencias por debajo de 50 Hz, la producción de energía tiene un gran impacto en la resistencia, véase la Fig. 5a.
Como se ve en la Fig. 5a, la resistencia llega a ser más negativa cuando se reduce la producción de energía. Se debería observar que el generador siguió la curva de seguimiento de punto de máxima potencia durante las pruebas. En producciones de energía reducidas, por ejemplo, a P=0,5 p.u., el generador se operó a velocidades de generador más bajas lo que conduce a un ancho de banda reducido, véase la Fig. 8. Por lo tanto, la influencia de la producción de energía y, por ello, la resistencia, no se puede separar de la influencia de la velocidad de generador.
Finalmente, se investiga el efecto de la inyección de potencia reactiva sobre la impedancia. La potencia reactiva varía entre la máxima absorción según el gráfico PQ a la máxima inyección. Como se ve en la Fig. 6, la potencia reactiva solamente tiene un efecto limitado sobre la impedancia. La tendencia es que la absorción reducirá la magnitud de la resistencia y reactancia, véanse las Figs. 6a y 6b.
Para evitar alcanzar un límite de tensión del convertidor de corriente de rotor en deslizamientos altos, es posible conmutar la conexión de los devanados de estator de un acoplamiento en triángulo a un acoplamiento en estrella. Haciéndolo así, la impedancia del generador vista desde la red se multiplica por tres, lo que tiene un gran impacto en el comportamiento de la SSR.
La estabilidad se puede evaluar observando la suma de la impedancia de generador y la impedancia de red, véase la Fig. 7a. En la ganancia por defecto, es decir, G=1 p.u., la reactancia total pasa por cero a aproximadamente 19,5 Hz. En ese punto, la resistencia total es negativa, lo que conduciría a un sistema inestable. No obstante, si la ganancia se reduce a G=0.5 p.u., la resistencia llega a ser positiva a la frecuencia donde la reactancia pasa por cero; es decir, el sistema es estable. Con respecto a la estabilidad la Fig. 7b muestra cómo se puede usar el criterio de Nyquist más preciso para la evaluación de la estabilidad. En la Fig. 7b, el producto de la impedancia de generador y la admitancia de red no debe rodear el punto (-1,0) en la medida que esto conduciría a un sistema inestable. Como se ve en la Fig. 7b, el punto (-1,0) se rodea cuando G=1 p.u., es decir, el sistema es inestable. No obstante, si la ganancia se reduce en un factor de 2, es decir, a G=0,5 p.u. el punto (-1,0) ya no está rodeado y el sistema ahora llega a ser estable.
La Fig. 8 muestra cómo los anchos de banda 801, 802 del controlador de corriente de rotor y del controlador de potencia dependen de la velocidad de generador, respectivamente. En la Fig. 8, la velocidad síncrona es 1200 rpm y la conexión de estator es una conexión en triángulo. Como se ve en la Fig. 8 el ancho de banda del controlador de corriente de rotor aumenta linealmente con la velocidad de generador, véase la línea 801, mientras que el ancho de banda del convertidor de potencia aumenta de una manera no lineal con la velocidad de generador, véase la línea 802.
La Fig. 9 ilustra el método de la presente invención. Como se ve en la Fig. 9a el controlador de SSR (SSR_CTRL) recibe información acerca de la velocidad de generador. Esta información se usa para generar señales de control respectivas para el controlador de potencia (PQC) y el controlador de corriente de rotor (RCC) con el modificador de ganancia de PQC siendo la señal de control para el PQC, y siendo el modificador de ganancia de RCC la señal de control para RCC. Las señales de control respectivas se pueden relacionar con las ganancias de controlador proporcional (Kp), las ganancias de controlador integral (Ki) y/o las ganancias de controlador derivado (Kd) del PQC y el RCC.
Además de la señal de control del modificador de ganancia de PQC de las señales de referencia SSR_CTRL con relación a los niveles de potencia activa y reactiva se proporcionan al PQC que en respuesta a ello genera la señal de referencia IRDQ_REF = IRD_REF jIRQ_REF al RCC donde IRD e IRQ representan corrientes de rotor directas y en cuadratura en un marco de referencia que se puede sincronizar con, por ejemplo, tensión de estator, flujo de estator o flujo de rotor del generador. En base al modificador de ganancia de RCC y la IRDQ_REF se genera la señal de referencia URDQ_REF.
Con referencia ahora a la Fig. 9b, se representa el procesamiento de señal dentro de SSR_CTRL. Inicialmente se detecta que realmente ha ocurrido un evento de SSR. En vista de esta detección se selecciona un nivel de mitigación entre una pluralidad de niveles de mitigación. El número de niveles de mitigación seleccionables en principio puede ser arbitrario. En la realización mostrada en la Fig. 9b, el nivel de mitigación se puede seleccionar entre dos niveles de mitigación predefinidos - un nivel de mitigación rápido y uno lento. Un paso de cálculo de modificador de ganancia de RCC aplica el nivel de mitigación seleccionado e información acerca de la velocidad de generador para calcular la señal de control de modificador de ganancia de RCC que se usa para calcular la señal de control de modificador de ganancia de PQC. Como se aborda en conexión con la Fig. 9a la señal de control de modificador de ganancia de RCC se aplica al RCC, mientras que la señal de control de modificador de ganancia de PQC se aplica al PQC.
En configuraciones de red con líneas de transmisión compensadas en serie, un evento de FRT, tal como un LVRT u OVRT, puede dar como resultado las SSR en la medida que la FRT puede causar aperturas de una serie de líneas de transmisión paralelas. Por lo tanto, el método de la presente invención también es aplicable en relación con eventos de FRT en el sentido de que la mitigación de SSR como se ha descrito anteriormente se puede activar un cierto período de tiempo (configurable) después de que se haya detectado el evento de FRT. La mitigación de SSR desencadenada por FRT se representa en la Fig. 10 donde una unidad de operación de red avanzada (AGO2) detecta una caída de tensión de red representada por la señal de control DipActive. Si la duración de la caída de tensión de red supera un cierto período de tiempo (configurable) se activa la mitigación de SSR.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un método de control de un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado (207) en caso de un evento de resonancia subsíncrona, el método comprende los pasos de
- detectar el evento de resonancia subsíncrona,
- conmutar de un primer modo de control a un segundo modo de control en respuesta a detectar el evento predeterminado, caracterizado por que el segundo modo de control comprende el paso de establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
2. Un método según la reivindicación 1, en donde el evento de resonancia subsíncrona comprende además un evento de protección contra fallos.
3. Un método según la reivindicación 1 o 2, que comprende además el paso de establecer al menos un parámetro de controlador que comprende un establecimiento de al menos un parámetro de controlador de potencia sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
4. Un método según la reivindicación 3, en donde el paso de establecer al menos un parámetro de controlador de potencia depende del establecimiento de al menos un parámetro de controlador de corriente de rotor.
5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el paso de establecer al menos un parámetro de controlador sobre la base de un nivel de mitigación de resonancia subsíncrona seleccionado.
6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el paso de establecer al menos un parámetro de controlador sobre la base de una conexión de estator, tal como una conexión en estrella o una conexión en triángulo.
7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el paso de establecer al menos un parámetro de controlador sobre la base de una velocidad de generador implica el uso de una fórmula matemática y/o una tabla de búsqueda que expresa una dependencia entre al menos un parámetro de controlador y la velocidad de generador.
8. Un método según la reivindicación 7, en donde la fórmula matemática y/o la tabla de búsqueda expresan una dependencia entre un ancho de banda del controlador y la velocidad de generador.
9. Un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado (207) adaptado para manejar un evento de resonancia subsíncrona, el sistema convertidor que comprende
- una disposición para detectar el evento de resonancia subsíncrona,
- una disposición para conmutar el sistema convertidor de un primer modo de control a un segundo modo de control en respuesta a detectar el evento predeterminado, caracterizado por que, en el segundo modo de control, se establece al menos un parámetro de controlador sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
10. Un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado según la reivindicación 9, en donde la disposición de detección está adaptada además para detectar un evento de protección contra fallos.
11. Un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado según la reivindicación 9, en donde al menos un parámetro de controlador de potencia se establece sobre la base de la velocidad de generador del generador de inducción doblemente alimentado.
12. Un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde al menos un parámetro de controlador se establece usando una fórmula matemática y/o una tabla de búsqueda que expresa una dependencia entre al menos un parámetro de controlador y la velocidad de generador.
13. Un producto de programa de ordenador para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1­ 8 cuando dicho producto de programa de ordenador se ejecuta en un microprocesador que forma parte de un controlador de un sistema convertidor de aerogenerador de generador de inducción doblemente alimentado.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321841A (zh) * 2018-02-26 2018-07-24 国电南瑞科技股份有限公司 宽频转子附加阻尼的双馈风电机组次同步振荡抑制方法
CN111509773B (zh) * 2020-04-24 2021-08-17 浙江运达风电股份有限公司 适用于弱电网的电压源型风电机组故障穿越控制方法
CN113285639B (zh) * 2021-03-26 2022-07-12 华北电力大学 一种双馈式感应发电机系统基频负序阻抗确定方法及系统
CN113435134B (zh) * 2021-06-23 2023-06-20 山东大学 基于全动态阻抗模型的风电并网稳定性判定方法及系统

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2107237A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-07 AMSC Windtec GmbH Wind energy converter comprising a superposition gear
ES2669026T3 (es) * 2009-09-18 2018-05-23 Vestas Wind Systems A/S Un método para controlar un generador de turbina eólica y aparato para controlar la potencia eléctrica generada por un generador de turbina eólica
CN102869515A (zh) * 2010-03-11 2013-01-09 西门子公司 用于使用风力涡轮对电力系统中的次同步谐振振荡进行阻尼的方法和系统
US8558405B2 (en) * 2011-05-26 2013-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Method and system for operating and controlling a wind turbine to prevent excitation of subsynchronous oscillations within the wind turbine
EP2626555B1 (en) * 2012-02-08 2014-10-15 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for controlling a wind turbine using oscillation detection
US9461573B2 (en) 2012-04-24 2016-10-04 Masdar Institute Of Science And Technology Fault handling system for doubly fed induction generator
EP3042075B1 (en) 2013-09-05 2018-11-21 Vestas Wind Systems A/S Speed management of a wind turbine when switching electrical configurations
US9548690B2 (en) 2014-02-28 2017-01-17 General Electric Company System and method for adjusting current regulator gains applied within a power generation system
US10302502B2 (en) * 2014-05-15 2019-05-28 Microchip Technology Incorporated Determining rate of change in temperature measurements
PT3166197T (pt) * 2015-02-02 2022-09-02 Ingeteam Power Tech Sa Método de controlo para um sistema compreendendo um conversor de frequência conectado a uma rede elétrica
WO2017000946A1 (en) 2015-06-29 2017-01-05 Vestas Wind Systems A/S Method of operating a dfig wind turbine under ssr
US10622923B2 (en) 2015-06-29 2020-04-14 Vestas Wind Systems A/S Sub-synchronous resonance damping
US10396694B2 (en) * 2016-03-17 2019-08-27 General Electric Company System and method for minimizing reactive current to limit rotor modulation index on a power converter
CN106059422B (zh) 2016-07-22 2018-09-25 南京理工大学 一种用于双馈风电场次同步振荡抑制的模糊控制方法
CN106089422B (zh) 2016-08-22 2018-07-03 上海毓迪动力科技有限公司 带有多个平衡轴的热力学单缸发动机
US10218298B2 (en) * 2016-10-11 2019-02-26 General Electric Company Spillover of reactive current to line side converter
CN109546664B (zh) 2017-09-21 2022-05-24 通用电气公司 发电系统、用于抑制次同步振荡的系统以及用于控制功率系统运行的方法
CN107947202B (zh) 2017-12-15 2020-02-18 三一重能有限公司 一种电网次同步谐振处理方法和装置

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