ES2966538T3 - Sistema y procedimiento para el control de potencia reactiva de un parque eólico - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método para el control de la potencia reactiva de un parque eólico que tiene una pluralidad de grupos de turbinas eólicas con un transformador de grupo que conecta cada grupo de turbinas eólicas a una red eléctrica. El método incluye recibir, a través de una pluralidad de controladores a nivel de grupo, un comando de potencia reactiva desde un controlador a nivel de granja. El método también incluye generar, a través de los controladores a nivel de grupo, un comando de corriente reactiva a nivel de grupo para cada grupo de turbinas eólicas basándose en el comando de potencia reactiva. Además, el método incluye distribuir, a través de los controladores a nivel de grupo, un comando de corriente reactiva a nivel de turbina a los controladores a nivel de turbina de las turbinas eólicas basándose en el comando de corriente reactiva a nivel de grupo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y procedimiento para el control de potencia reactiva de un parque eólico

Campo de la invención

[0001]La presente divulgación se refiere, en general, a sistemas y procedimientos para controlar turbinas eólicas y, más en particular, a sistemas y procedimientos para controlar la potencia reactiva (VAR o Q) de un parque eólico que tiene una pluralidad de agrupaciones(“clusters")de turbinas eólicas.

Antecedentes de la invención

[0002]La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles actualmente, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna incluye típicamente una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor captan energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos. Por ejemplo, las palas de rotor típicamente tienen el perfil de sección transversal de un perfil alar de modo que, durante el funcionamiento, el aire fluye sobre la pala produciendo una diferencia de presión entre los lados. En consecuencia, una fuerza de sustentación, que se dirige desde un lado de presión hacia un lado de succión, actúa sobre la pala. La fuerza de sustentación genera un par de torsión en el eje de rotor principal, que se engrana a un generador para producir electricidad.

[0003]Por ejemplo, las FIGS. 1 y 2 ilustran una turbina eólica 10 y un sistema de potencia asociado adecuado para su uso con la turbina eólica 10 de acuerdo con una construcción convencional. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una góndola 14 que aloja típicamente un generador 28 (FIG. 2). La góndola 14 está montada sobre una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte (no mostrada). La turbina eólica 10 también incluye un rotor 16 que incluye una pluralidad de palas de rotor 20 unidas a un buje rotatorio 18. A medida que el viento impacta en las palas de rotor 20, las palas 20 transforman la energía del viento en un par de torsión mecánico de rotación que acciona de forma rotatoria un eje lento 22. El eje lento 22 está configurado para accionar una caja de engranajes 24 (si la hubiera) que, posteriormente, aumenta la baja velocidad de rotación del eje lento 22 para accionar un eje rápido 26 a una velocidad de rotación incrementada. El eje rápido 26, en general, está acoplado de forma rotatoria a un generador 28 (tal como un generador de inducción de doble alimentación o(“doubly-fed induction generator’o DFIG) para accionar de forma rotatoria un rotor de generador 30. Como tal, se puede inducir un campo magnético rotatorio por el rotor de generador 30 y se puede inducir un voltaje dentro de un estátor de generador 32 que está acoplado magnéticamente al rotor de generador 30. La potencia eléctrica asociada se puede transmitir desde el estátor de generador 32 a un transformador principal de tres devanados 34 que típicamente está conectado a una red eléctrica por medio de un disyuntor de red 36. Por tanto, el transformador principal 34 aumenta la amplitud de voltaje de la potencia eléctrica de modo que la potencia eléctrica transformada se pueda transmitir además a la red eléctrica.

[0004]Además, como se muestra, el generador 28 típicamente está acoplado eléctricamente a un convertidor de potencia bidireccional 38 que incluye un convertidor de lado de rotor 40 unido a un convertidor de lado de línea 42 por medio de un enlace de CC regulado 44. El convertidor de lado de rotor 40 convierte la potencia de CA proporcionada desde el rotor 30 en potencia de CC y proporciona la potencia de CC al enlace de CC 44. El convertidor de lado de línea 42 convierte la potencia de CC del enlace de CC 44 en potencia de salida de CA adecuada para la red eléctrica. Por tanto, la potencia de CA del convertidor de potencia 38 se puede combinar con la potencia del estátor 32 para proporcionar una potencia multifásica (por ejemplo, potencia trifásica) que tiene una frecuencia que se mantiene sustancialmente a la frecuencia de la red eléctrica (por ejemplo, 50 Hz/60 Hz).

[0005]El transformador de tres devanados 34 ilustrado típicamente tiene (1) un devanado primario 33 de voltaje medio (VM) de 33 kilovoltios (kV) conectado a la red eléctrica, (2) un devanado secundario 35 de VM de 6 a 13,8 kV conectado al estátor de generador 32, y (3) un devanado terciario 37 de voltaje bajo (VB) de 690 a 900 voltios (V) conectado al convertidor de potencia de lado de línea 42.

[0006]En referencia ahora a la FIG. 3, los sistemas de potencia individuales de una pluralidad de turbinas eólicas 10 se pueden disponer en una ubicación geológica predeterminada y conectarse eléctricamente entre sí para formar un parque eólico 46. Más específicamente, como se muestra, las turbinas eólicas 10 se pueden disponer en una pluralidad de grupos 48, con cada grupo conectado por separado a una línea principal 50 por medio de conmutadores 51, 52, 53, respectivamente. Además, como se muestra, la línea principal 50 se puede acoplar eléctricamente a otro transformador más grande 54 para aumentar además la amplitud de voltaje de la potencia eléctrica de los grupos 48 de turbinas eólicas 10 antes de enviar la potencia a la red.

[0007]Con el creciente éxito de la producción de potencia eólica en los últimos años, esta forma de potencia ha ganado una cuota de mercado significativa. Como la potencia eólica no es una fuente de potencia que tenga una salida de potencia constante en el tiempo, sino que incluye variaciones, por ejemplo, debido a variaciones de la velocidad del viento, los operarios de redes de distribución de potencia deben tener esto en cuenta. Una de las consecuencias es, por ejemplo, que las redes de distribución y transmisión se han vuelto más difíciles de gestionar. Esto también se aplica a la gestión de la cantidad de flujo de potencia reactiva en una red.

[0008]En referencia ahora a las FIGS. 4 y 5, se ilustran diagramas esquemáticos de un esquema de control de potencia reactiva a nivel de parque y un esquema de control de potencia reactiva a nivel de turbina, respectivamente, de acuerdo con la construcción convencional. Más específicamente, como se muestra en la FIG. 4, el esquema de control a nivel de parque incluye un bucle de magnitud de voltaje interior rápido 58 y un bucle de potencia reactiva exterior lento 56. Además, como se muestra, el controlador a nivel de parque(“farm-level controller’)alterna entre el control de voltaje y el controlador de potencia reactiva por medio del conmutador 64. Para el control de voltaje, el controlador a nivel de parque recibe una consigna (“setpoint")de voltaje 66 y limita la consigna por medio de un limitador de velocidad de respuesta 68. Para el control de potencia reactiva, el controlador a nivel de parque regula la potencia reactiva por medio de un regulador VAR 70 en base a una consigna de potencia reactiva 72 y una señal de realimentación de potencia reactiva Q<fbk>. A continuación, el controlador a nivel de parque limita la señal de voltaje o bien de potencia reactiva que entra al bucle de magnitud de voltaje interior rápido 58. Como se muestra en 74, otro regulador de voltaje 74 regula la señal de voltaje para determinar una instrucción(“command")de potencia reactiva para el parque eólico. A continuación, el controlador a nivel de parque distribuye la instrucción de potencia reactiva neta (Q<cmd>) a turbinas eólicas individuales 102 (es decir, 10i , 102, hasta 10n y así sucesivamente).

[0009]A nivel de turbina, como se muestra en la FIG. 5, existe otro bucle de control de voltios/VAR que consiste en un bucle de magnitud interior más rápido 62 y un bucle de potencia reactiva exterior más lento 60. Sin embargo, el transformador de tres devanados 34 de cada turbina eólica 10 proporciona una determinada impedancia que permite que las turbinas eólicas 10 en el parque eólico 46 regulen el voltaje en el devanado secundario del transformador de tres devanados. Esto a su vez posibilita regular el voltaje en el punto de interconexión (POI) o el punto de acoplamiento común (POCC). Por tanto, el bucle de magnitud interior más rápido 62 proporciona a la red un soporte de magnitud de voltaje rápido para eventos transitorios, mientras que el bucle de potencia reactiva exterior más lento 60 proporciona un equilibrio VAR entre las turbinas eólicas 10 en estado estable. Además, el documento EP 2610988 A2 describe un controlador de potencia reactiva para controlar la potencia reactiva en una red de parque eólico conectada a una red de suministro y que incluye al menos dos redes secundarias y se proporciona una parte de colector. Al menos una turbina eólica está conectada a cada red secundaria, en la que las al menos dos redes secundarias están conectadas a la parte de colector y en la que la parte de colector establece la conexión a la red de suministro. El controlador de potencia reactiva incluye un dispositivo para determinar un valor de potencia reactiva real en la parte de colector, y un controlador de parque eólico conectado de forma operativa al dispositivo para controlar al menos una de dichas turbinas eólicas en base al valor de potencia reactiva real determinado de modo que se alcanza un valor de potencia reactiva deseado.

[0010]Sin embargo, en dichos sistemas, los transformadores de tres devanados 34 asociados con cada turbina eólica 10 son costosos. En particular, el devanado secundario 35 del transformador 34 que está conectado al estátor de generador 32 puede ser oneroso. Por tanto, sería ventajoso eliminar dichos transformadores de tres devanados de los sistemas de potencia de turbinas eólicas. La salida de dos o más turbinas eólicas está directamente acoplada al sistema de recolección de voltaje medio entre sí. A continuación, el sistema de recolección conecta las turbinas eólicas al devanado secundario de un transformador de agrupación que aumenta el voltaje desde el nivel VM al nivel de voltaje POI. En esta configuración, las turbinas eólicas están conectadas a un punto común sin ninguna impedancia entre ellas. Sin embargo, debido a la ausencia de impedancia proporcionada por el devanado de estátor 35 en los transformadores de tres devanados 34, el objetivo de cada turbina eólica de regular simplemente el voltaje terminal de turbina se vuelve difícil.

[0011]Por tanto, sería ventajoso proporcionar un parque eólico que tenga una pluralidad de turbinas eólicas sin el transformador de tres devanados descrito anteriormente, pero que mantenga la capacidad de los sistemas para controlar la potencia reactiva.

Breve descripción de la invención

[0012]Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser evidentes a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención. La presente invención está dirigida a la materia objeto como se divulga por las reivindicaciones adjuntas.

[0013]De acuerdo con un aspecto de la presente memoria descriptiva, se presenta un sistema de potencia eléctrica conectado a una red eléctrica de acuerdo con la reivindicación 1. El sistema de potencia eléctrica incluye un controlador a nivel de sistema (“system-level controller’)y una pluralidad de agrupaciones de subsistemas de potencia eléctrica. Cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica incluye un convertidor de potencia acoplado eléctricamente a un generador que tiene un rotor de generador y un estátor de generador. Además, cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica define una ruta de potencia de estátor y una ruta de potencia de convertidor para proporcionar potencia a la red eléctrica. Además, la ruta de potencia de convertidor incluye un transformador de potencia parcial. El sistema de potencia eléctrica incluye además un transformador de agrupación que conecta cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica a la red eléctrica y una pluralidad de controladores a nivel de agrupación acoplados de forma comunicativa con el controlador a nivel de sistema. Cada una de las agrupaciones de subsistemas de potencia eléctrica está acoplada de forma comunicativa con uno de los controladores a nivel de agrupación. Cada uno de los controladores a nivel de agrupación está configurado para realizar una o más operaciones, que incluyen, pero sin limitarse a, recibir, desde el controlador a nivel de sistema, una instrucción de potencia reactiva, generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de los subsistemas de potencia eléctrica en base a la instrucción de potencia reactiva, y distribuir, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de subsistema a los controladores a nivel de subsistema de los subsistemas de potencia eléctrica en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

[0014]En un modo de realización, la una o más operaciones pueden incluir además recibir una señal de realimentación de potencia reactiva, determinar un error de potencia reactiva en función de la instrucción de potencia reactiva para cada agrupación y la señal de realimentación de potencia reactiva, y generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica en base al error de potencia reactiva.

[0015]El transformador de potencia parcial incluye un transformador de dos devanados que puede incluir un devanado adicional para proporcionar potencia a cargas auxiliares.

[0016]En varios modos de realización, la etapa de generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica en base al error de potencia reactiva puede incluir generar, por medio de un regulador de potencia reactiva, una primera salida en base al error de potencia reactiva. Más específicamente, en determinados modos de realización, el regulador de potencia reactiva puede incluir un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID), un controlador de espacio de estados u otro controlador adecuado.

[0017]En otros modos de realización, la etapa de generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica en base al error de potencia reactiva puede incluir limitar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación, la primera salida del regulador de potencia reactiva en base a una condición de voltaje máximo y una condición de voltaje mínimo para obtener un valor de voltaje. Como tal, los controladores a nivel de agrupación también pueden recibir una señal de realimentación de voltaje (es decir, desde el devanado secundario del transformador de agrupación o el punto de acoplamiento común) y determinar un error de voltaje en función del valor de voltaje y la realimentación de voltaje. Además, cada controlador a nivel de agrupación puede generar una segunda salida en base al error de voltaje. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el regulador de voltaje puede incluir un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID), un controlador de espacio de estados u otro controlador adecuado.

[0018]Todavía en otros modos de realización, los controladores a nivel de agrupación se pueden configurar para limitar la segunda salida del regulador de voltaje en base a una condición de corriente máxima y una condición de corriente mínima para obtener la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

[0019]En modos de realización particulares, el generador de cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica puede incluir un generador de inducción de doble alimentación (DFIG). En varios modos de realización, el sistema de potencia eléctrica puede incluir un parque eólico y los subsistemas de potencia eléctrica pueden incluir sistemas de potencia de turbinas eólicas.

[0020]De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, se presenta un procedimiento para controlar un sistema de potencia eléctrica de acuerdo con la reivindicación 10. Como se menciona, el sistema de potencia eléctrica tiene una pluralidad de agrupaciones de subsistemas de potencia eléctrica con un transformador de agrupación que conecta cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica a una red eléctrica. Cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica tiene un convertidor de potencia acoplado eléctricamente a un generador con un rotor de generador y un estátor de generador. Cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica define una ruta de potencia de estátor y una ruta de potencia de convertidor para proporcionar potencia a la red eléctrica. La ruta de potencia de convertidor contiene un transformador de potencia de dos devanados. El procedimiento incluye recibir, por medio de una pluralidad de controladores a nivel de agrupación, una instrucción de potencia reactiva desde un controlador a nivel de sistema. Además, el procedimiento incluye generar, por medio de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica en base a la instrucción de potencia reactiva. Además, el procedimiento incluye distribuir, por medio de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de subsistema a los controladores a nivel de subsistema de los subsistemas de potencia eléctrica en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación. Se debe entender que el procedimiento puede incluir, además, cualquiera de las etapas y/o rasgos característicos adicionales como se describe en el presente documento.

[0021]Aún en otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un parque eólico. El parque eólico incluye una pluralidad de agrupaciones de turbinas eólicas, de las que cada una incluye una pluralidad de turbinas eólicas. Cada una de las turbinas eólicas tiene un convertidor de potencia acoplado eléctricamente a un generador con un rotor de generador y un estátor de generador. Además, cada turbina eólica define una ruta de potencia de estátor y una ruta de potencia de convertidor para proporcionar potencia a la red eléctrica. La ruta de potencia de convertidor contiene un transformador de potencia parcial. Además, el parque eólico incluye un transformador de agrupación que conecta cada agrupación de turbinas eólicas a una red eléctrica y una pluralidad de controladores a nivel de agrupación. Cada uno de los controladores a nivel de agrupación está acoplado de forma comunicativa a una de las agrupaciones de turbinas eólicas. Además, los controladores a nivel de agrupación están configurados para realizar una o más operaciones, que incluyen, pero sin limitarse a, recibir una instrucción de potencia reactiva desde un controlador a nivel de parque, generar una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de turbinas eólicas en base a la instrucción de potencia reactiva, y distribuir una instrucción de corriente reactiva a nivel de turbina a los controladores a nivel de turbina de las turbinas eólicas en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación. Se debe entender que el parque eólico puede incluir además cualquiera de los rasgos característicos adicionales como se describe en el presente documento.

[0022]Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0023]Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida 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 ilustra una vista en perspectiva de una parte de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con una construcción convencional;

la FIG. 2 ilustra un diagrama esquemático de un sistema de potencia eléctrica convencional adecuado para su uso con la turbina eólica mostrada en la FIG. 1;

la FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un parque eólico convencional de acuerdo con una construcción convencional, que ilustra, en particular, una pluralidad de sistemas de potencia de turbinas eólicas tales como los ilustrados en la FIG. 2 conectados a un único transformador de subestación; la FIG. 4 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de parque de acuerdo con la construcción convencional;

la FIG. 5 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de turbina de acuerdo con la construcción convencional;

la FIG. 6 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema de potencia eléctrica para una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 7 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un parque eólico de acuerdo con la presente divulgación, que ilustra, en particular, una pluralidad de agrupaciones de turbinas eólicas, cada una conectada a la red por medio de un transformador de agrupación;

la FIG. 8 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador de turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 9 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de parque de referencia de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 10 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de turbina de referencia de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 11 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de parque de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 12 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de agrupación de acuerdo con la presente divulgación; y

la FIG. 13 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para controlar un parque eólico de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

[0024]Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de 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, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

[0025]En general, la presente materia objeto está dirigida a un procedimiento para controlar un parque eólico que tiene una pluralidad de agrupaciones de turbinas eólicas con un transformador de agrupación que conecta cada agrupación de turbinas eólicas a una red eléctrica. El procedimiento incluye recibir, por medio de una pluralidad de controladores a nivel de agrupación, una instrucción de potencia reactiva desde un controlador a nivel de parque. El procedimiento también incluye generar, por medio de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de turbinas eólicas en base a la instrucción de potencia reactiva. Además, el procedimiento incluye distribuir, por medio de los controladores a nivel de agrupación, una instrucción de corriente reactiva a nivel de turbina a los controladores a nivel de turbina de las turbinas eólicas en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

[0026]Como tal, el sistema y procedimiento de la presente divulgación proporcionan muchas ventajas que no están presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, en la topología propuesta, se elimina el bucle de control de voltaje/VAR a nivel de turbina. En cambio, el mismo se implementa a nivel de agrupación, eliminando de este modo los problemas asociados con todas las turbinas eólicas en la agrupación que regulan el mismo voltaje terminal. Como tal, los controladores a nivel de agrupación reciben la instrucción de potencia reactiva del controlador de planta y generan las instrucciones para el componente reactivo de las corrientes de turbina. El sistema y procedimiento de la presente divulgación también evita la oscilación de voltios o la estabilidad de voltaje transitorio, lo que permite que el sistema funcione apropiadamente y mejora la fiabilidad del sistema de potencia, posibilitando, de este modo, la eliminación del transformador principal de tres devanados, lo que a su vez ayuda a posibilitar menores costes de turbina eólica y equilibrio de planta, mayor eficiencia, mayor producción anual de energía y/o diseños que ahorran espacio.

[0027]En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un subsistema de potencia eléctrica 102 de acuerdo con la presente divulgación. Se debe entender que el término "subsistema" se usa en el presente documento para distinguir entre los sistemas de potencia individuales (por ejemplo, como se muestra en la FIG. 6) y el sistema de potencia eléctrica global 105 de la FIG. 7 que incluye una pluralidad de subsistemas de potencia eléctrica 102. Sin embargo, los expertos en la técnica reconocerán que el subsistema de potencia eléctrica 102 de la FIG. 6 también se puede denominar de forma más genérica, tal como simplemente un sistema (en lugar de un subsistema). Por lo tanto, dichos términos se pueden usar de manera intercambiable y no pretenden ser limitantes.

[0028]Además, como se muestra, el subsistema de potencia eléctrica 102 puede corresponder a un sistema de potencia de turbina eólica 100. Más específicamente, como se muestra, el sistema de potencia de turbina eólica 100 incluye un rotor 104 que incluye una pluralidad de palas de rotor 106 unidas a un buje rotatorio 108. A medida que el viento impacta en las palas de rotor 106, las palas 106 transforman la energía del viento en un par de torsión mecánico de rotación que acciona de forma rotatoria un eje lento 110. El eje lento 110 está configurado para accionar una caja de engranajes 112 que, posteriormente, aumenta la baja velocidad de rotación del eje lento 110 para accionar un eje rápido 114 a una velocidad de rotación incrementada. El eje rápido 114, en general, está acoplado de forma rotatoria a un generador de inducción de doble alimentación 116 (denominado a continuación en el presente documento DFIG 116) para accionar de forma rotatoria un rotor de generador 118. Como tal, se puede inducir un campo magnético rotatorio por el rotor de generador 118 y se puede inducir un voltaje dentro de un estátor de generador 120 que está acoplado magnéticamente al rotor de generador 118. En un modo de realización, por ejemplo, el generador 116 está configurado para convertir la energía mecánica de rotación en una señal de energía eléctrica de corriente alterna (CA) trifásica sinusoidal en el estátor de generador 120. Por tanto, como se muestra, la potencia eléctrica asociada se puede transmitir desde el estátor de generador 120 directamente a la red.

[0029]Además, como se muestra, el generador 116 está acoplado eléctricamente a un convertidor de potencia bidireccional 122 que incluye un convertidor de lado de rotor 124 unido a un convertidor de lado de línea 126 por medio de un enlace de CC regulado 128. Por tanto, el convertidor de lado de rotor 124 convierte la potencia de CA proporcionada desde el rotor de generador 118 en potencia de CC y proporciona la potencia de CC al enlace de CC 128. El convertidor de lado de línea 126 convierte la potencia de c C del enlace de Cc 128 en potencia de salida de CA adecuada para la red eléctrica. Más específicamente, como se muestra, la potencia de CA del convertidor de potencia 122 se puede combinar con la potencia del estátor de generador 120 por medio de una ruta de potencia de convertidor 127 y una ruta de potencia de estátor 125, respectivamente. Por ejemplo, como se muestra, y a diferencia de sistemas convencionales tales como los ilustrados en las FIGS. 1-3, la ruta de potencia de convertidor 127 puede incluir un transformador de potencia parcial 130 para aumentar la amplitud de voltaje de la potencia eléctrica del convertidor de potencia 122 de modo que la potencia eléctrica transformada se pueda transmitir además a la red eléctrica. Por tanto, como se muestra, el sistema 102 ilustrado de la FIG. 6 no incluye el transformador principal de tres devanados convencional descrito anteriormente. Más bien, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el transformador de potencia parcial 130 puede corresponder a un transformador de dos devanados que tiene un devanado primario 132 conectado a la red eléctrica y un devanado secundario 134 conectado al convertidor de lado de rotor 124.

[0030]Además, el sistema de potencia eléctrica 100 puede incluir uno o más controladores. Por ejemplo, el sistema 100 puede incluir un controlador a nivel de sistema (por ejemplo, un controlador a nivel de parque 107), uno o más controladores a nivel de agrupación 176 y/o uno o más controladores a nivel de subsistema (por ejemplo, controladores a nivel de turbina 136). Como tal, los diversos controladores descritos en el presente documento están configurados para controlar cualquiera de los componentes del parque eólico 105, las agrupaciones de turbinas eólicas 137 y/o las turbinas eólicas individuales 100 y/o implementar las etapas de procedimiento como se describe en el presente documento. Por ejemplo, como se muestra en particular en la FIG. 8, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador como se describe en el presente documento. Como se muestra, el controlador puede incluir uno o más procesadores 138 y dispositivos de memoria asociados 140 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizando los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenando datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Además, el controlador también puede incluir un módulo de comunicaciones 142 para facilitar las comunicaciones entre el controlador y los diversos componentes del parque eólico 105, por ejemplo, cualquiera de los componentes de las FIGS. 6 y 7. Además, el módulo de comunicaciones 142 puede incluir una interfaz de sensor 144 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde uno o más sensores 139, 141, 143 se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por los procesadores 138. Se debe apreciar que los sensores 139, 141, 143 se pueden acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 142 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 8, los sensores 139, 141, 143 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 144 por medio de una conexión por cable. Sin embargo, en otros modos de realización, los sensores 139, 141, 143 se pueden acoplar a la interfaz de sensor 144 por medio de una conexión inalámbrica, tal como usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica. Como tal, el procesador 138 se puede configurar para recibir una o más señales desde los sensores 139, 141, 143.

[0031]Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados que en la técnica se mencionan como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. El procesador 138 también está configurado para computar algoritmos de control avanzados y comunicarse con una variedad de protocolos basados en Ethernet o en serie (Modbus, OPC, CAN, etc.). Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 140 puede(n) comprender, en general, elemento(s) de memoria que incluye(n), pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio("random access memory"o RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoriaflash),un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto(“compact disc-read only memory"o CD-ROM), un disco magnetoóptico(“magnetooptical disk"o MOD), un disco versátil digital(‘‘digital versatile disc"o DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 140 se puede(n) configurar, en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 138, configuran el controlador para realizar las diversas funciones como se describe en el presente documento.

[0032]En funcionamiento, la potencia de corriente alterna (CA) generada en el estátor de generador 120 por la rotación del rotor 104 se proporciona por medio de una ruta doble a la red, es decir, por medio de la ruta de potencia de estátor 125 y la ruta de potencia de convertidor 127. Más específicamente, el convertidor de lado de rotor 124 convierte la potencia de CA proporcionada desde el rotor de generador 118 en potencia de CC y proporciona la potencia de Cc al enlace de Cc 128. Los elementos de conmutación (por ejemplo, IGBT) usados en los circuitos de puente del convertidor de lado de rotor 124 se pueden modular para convertir la potencia de CA proporcionada desde el rotor de generador 118 en potencia de C<c>adecuada para el enlace de CC 124. El convertidor de lado de línea 126 convierte la potencia de CC del enlace de CC 128 en potencia de salida de CA adecuada para la red. En particular, los elementos de conmutación (por ejemplo, IGBT) usados en los circuitos de puente del convertidor de lado de línea 126 se pueden modular para convertir la potencia de CC del enlace de CC 128 en potencia de CA. Como tal, la potencia de CA del convertidor de potencia 122 se puede combinar con la potencia del estátor de generador 120 para proporcionar potencia multifásica que tiene una frecuencia mantenida sustancialmente en la frecuencia del bus. Se debe entender que el convertidor de lado de rotor 124 y el convertidor de lado de línea 126 pueden tener cualquier configuración usando cualquier dispositivo de conmutación que facilite el funcionamiento del sistema de potencia eléctrica 200 como se describe en el presente documento.

[0033]Además, el convertidor de potencia 122 se puede acoplar en comunicación de datos electrónicos con el controlador de turbina 136 y/o un controlador de convertidor 154 separado o integral para controlar el funcionamiento del convertidor de lado de rotor 124 y el convertidor de lado de línea 126. Por ejemplo, durante el funcionamiento, el controlador 136 se puede configurar para recibir una o más señales de medición de voltaje y/o corriente eléctrica desde el primer conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 139, 141, 143. Por tanto, el controlador 136 se puede configurar para monitorizar y controlar al menos algunas de las variables operativas asociadas con la turbina eólica 100 por medio de los sensores 139, 141, 143. En el modo de realización ilustrado, los sensores 139, 141, 143 se pueden acoplar eléctricamente a cualquier parte del subsistema de potencia eléctrica 102 que facilite el funcionamiento del subsistema de potencia eléctrica 102 como se describe en el presente documento.

[0034]También se debe entender que se puede emplear un número o tipo cualquiera de sensores de voltaje y/o corriente eléctrica dentro de la turbina eólica 100 y en cualquier ubicación. Por ejemplo, los sensores pueden ser transformadores de corriente, sensores de derivación, bobinas de Rogowski, sensores de corriente de efecto Hall, unidades de medición microinerciales(“Micro Inertial Measurement Units"o MIMU) o similares, y/o cualquier otro sensor de voltaje o corriente eléctrica adecuado actualmente conocido o desarrollado posteriormente en la técnica. Por tanto, el controlador de convertidor 154 está configurado para recibir una o más señales de realimentación de voltaje y/o corriente eléctrica desde los sensores 139, 141, 143. Más específicamente, en determinados modos de realización, las señales de realimentación de corriente o voltaje pueden incluir al menos una de señales de realimentación de línea, señales de realimentación de convertidor de lado de línea, señales de realimentación de convertidor de lado de rotor o señales de realimentación de estátor.

[0035]En referencia en particular a la FIG. 7, los sistemas de potencia individuales (tales como el subsistema de potencia 102 ilustrado en la FIG. 4) se pueden disponer en al menos dos agrupaciones 137 para formar un sistema de potencia eléctrica 105. Más específicamente, como se muestra, los sistemas de potencia de turbinas eólicas 100 se pueden disponer en una pluralidad de agrupaciones 137 para formar un parque eólico. Por tanto, como se muestra, cada agrupación 137 se puede conectar a un transformador separado 145, 146, 147 por medio de conmutadores 150, 151, 152, respectivamente, para aumentar la amplitud de voltaje de la potencia eléctrica de cada agrupación 137 de modo que la potencia eléctrica transformada se pueda transmitir además a la red eléctrica. Además, como se muestra, los transformadores 145, 146, 147 están conectados a una línea principal 148 que combina el voltaje de cada agrupación 137 antes de enviar la potencia a la red. Además, como se menciona, cada una de las agrupaciones 137 se puede acoplar de forma comunicativa con un controlador a nivel de agrupación 176, por ejemplo, como se muestra en la FIG. 11 y se analiza más detalladamente a continuación.

[0036]En referencia ahora a las FIGS. 9-12, se proporcionan diversas ilustraciones para describir además los sistemas y procedimientos de la presente divulgación. Por ejemplo, la FIG. 9 ilustra un diagrama esquemático de un esquema de control a nivel de parque de referencia, mientras que la FIG. 10 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de turbina de referencia. Sin embargo, debido a la ausencia de impedancia proporcionada por el devanado de estátor 35 en el transformador principal de tres devanados 34 de los sistemas convencionales, el objetivo de que cada turbina eólica regule su voltaje terminal se vuelve difícil. Más específicamente, se ha conocido que dichos sistemas (es decir, los sistemas ilustrados en las FIGS. 9 y 10) experimentan oscilaciones de potencia reactiva. Por tanto, la FIG. 11 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de parque de acuerdo con la presente divulgación; y la FIG. 12 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un esquema de control a nivel de agrupación de acuerdo con la presente divulgación que abordan los problemas asociados con el bucle de voltios-VAR a nivel de turbina ilustrado en la FIG. 10.

[0037]En referencia ahora específicamente a las FIGS. 11 y 12, en la topología de la presente divulgación, se elimina el bucle voltios-VAR a nivel de turbina. En cambio, como se muestra en la FIG. 12, el mismo se implementa a nivel de agrupación. Como tal, el esquema de control de la presente divulgación elimina el problema asociado con todas las turbinas eólicas 100 en la agrupación 137 que regulan el mismo voltaje terminal. Más bien, los controladores a nivel de agrupación 176 reciben la instrucción de potencia reactiva desde el controlador a nivel de parque 107 y generan las instrucciones para el componente reactivo de las corrientes de turbina.

[0038]Más específicamente, como se muestra, el esquema de control a nivel de parque incluye un bucle de magnitud de voltaje interior rápido 155 y un bucle de potencia reactiva exterior lento 153. Además, como se muestra, el controlador a nivel de parque 107 alterna entre el control de voltaje y el controlador de potencia reactiva por medio del conmutador 164. Para el control de voltaje, el controlador a nivel de parque 107 recibe una consigna de voltaje 156 y limita la consigna por medio de un limitador de velocidad de respuesta(“slew rate limiter”)158. Para el control de potencia reactiva, el controlador a nivel de parque 107 regula la potencia reactiva por medio de un regulador de potencia reactiva (VAR) 162 en base a una consigna de potencia reactiva 160 y una señal de realimentación de potencia reactiva Q<fbk>, por ejemplo, desde la red eléctrica, por ejemplo, en el lado primario (es decir, el voltaje alto) de los transformadores de subestación de parque 145, 146 o 147 y/o en el secundario (es decir, voltaje medio) de los transformadores de subestación de parque 145, 146 o 147. A continuación, el controlador a nivel de parque 107 limita la señal de voltaje o bien de potencia reactiva que entra al bucle de magnitud de voltaje interior rápido 155 por medio del limitador 166. A continuación, un regulador de voltaje 170 regula la señal de voltaje 169 para determinar una instrucción de potencia reactiva (es decir, Q<parqcmd>172) para el parque eólico 100. Por tanto, como se muestra en 174, a continuación, el controlador a nivel de parque 107 distribuye la instrucción de potencia reactiva neta (Q<cmd>) a cada uno de los controladores a nivel de agrupación 176.

[0039]En referencia ahora a la FIG. 12, a nivel de agrupación, los controladores de agrupación 176 están configurados para recibir una instrucción de potencia reactiva (es decir, QCMD) desde el controlador de nivel de parque 107. Además, como se muestra, los controladores a nivel de agrupación 176 también reciben una señal de realimentación de potencia reactiva (por ejemplo, Q<fbk>) y determinan un error de potencia reactiva 178 en función de la instrucción de potencia reactiva Q<cmd>para cada agrupación 137 y la señal de realimentación de potencia reactiva Q<fbk>. Además, los controladores a nivel de agrupación 176 también generan una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación 188 para cada agrupación 137 de subsistemas de potencia eléctrica 102 en base al error de potencia reactiva 178. Más específicamente, en determinados modos de realización, los controladores a nivel de agrupación 176 pueden incluir un regulador de potencia reactiva 180 configurado para generar una primera salida 182 en base al error de potencia reactiva 178. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el regulador de potencia reactiva 180 puede incluir un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID), un controlador de espacio de estados u otro controlador adecuado.

[0040]En otros modos de realización, como se muestra, los controladores a nivel de agrupación 176 pueden incluir cada uno un limitador 183 configurado para la primera salida 182 del regulador de potencia reactiva 180, por ejemplo, en base a una condición de voltaje máximo y una condición de voltaje mínimo para obtener un valor de voltaje 184. Como tal, los controladores a nivel de agrupación 176 también pueden recibir una señal de realimentación de voltaje V<fbk>desde un devanado secundario del transformador de agrupación 130 o punto de acoplamiento común (designado en las figuras como POI) y determinar un error de voltaje 185 en función del valor de voltaje 184 y la realimentación de voltaje V<fbk>. Además, cada controlador a nivel de agrupación 176 puede incluir un regulador 186 de voltaje configurado para generar una segunda salida 187 en base al error de voltaje 185. Por ejemplo, en determinados modos de realización, el regulador de voltaje 186 puede incluir un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID), un controlador de espacio de estados u otro controlador adecuado. Además, como se muestra, los controladores a nivel de agrupación 176 pueden incluir cada uno un limitador 188 configurado para limitar la segunda salida 187 del regulador de voltaje 186, por ejemplo, en base a una condición de corriente máxima y una condición de corriente mínima para obtener la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación 190. Por tanto, como se muestra en 192, los controladores a nivel de agrupación 176 distribuyen una instrucción de corriente reactiva a nivel de subsistema (por ejemplo, I<ycmd>) a los controladores a nivel de turbina 136 de las turbinas eólicas 100 en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación 190.

[0041]En referencia ahora a la FIG. 13, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 200 que controla un parque eólico (por ejemplo, tal como el parque eólico 100 ilustrado en la FIG. 7) de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra en 202, el procedimiento 200 incluye recibir, por medio de una pluralidad de controladores a nivel de agrupación 176, una instrucción de potencia reactiva desde un controlador a nivel de parque 107. Como se muestra en 204, el procedimiento 200 genera, por medio de los controladores a nivel de agrupación 176, una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de turbinas eólicas 100 en base a la instrucción de potencia reactiva. Como se muestra en 206, el procedimiento 200 distribuye, por medio de los controladores a nivel de agrupación 176, una instrucción de corriente reactiva a nivel de turbina a los controladores a nivel de turbina 136 de las turbinas eólicas 100 en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

[0042]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica practique la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si incluyen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Un sistema de potencia eléctrica (105) conectado a una red eléctrica, que comprende:

   un controlador a nivel de sistema (107);

   una pluralidad de agrupaciones (137) de subsistemas de potencia eléctrica (102), comprendiendo cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica (102) un convertidor de potencia bidireccional (122) acoplado eléctricamente a un generador (116) que tiene un rotor de generador (118) y un estátor de generador (120), definiendo cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica (102) una ruta de potencia de estátor (125) y una ruta de potencia de convertidor (127) para proporcionar potencia a la red eléctrica, comprendiendo la ruta de potencia de convertidor (127) un transformador de potencia parcial (130), comprendiendo el convertidor de potencia bidireccional (122) un convertidor de lado de rotor (124) unido a un convertidor de lado de línea (126) por medio de un enlace de CC regulado 128, estando configurado el convertidor de lado de rotor (124) para convertir la potencia de CA proporcionada desde el rotor de generador (118) en potencia de CC y proporcionar la potencia de CC al enlace de CC (128), estando configurado el convertidor de lado de línea (126) para convertir la potencia de CC en el enlace de CC (128) en potencia de salida de CA adecuada para la red eléctrica, el transformador de potencia parcial (130) correspondiente a un transformador de dos devanados que comprende un devanado primario (132) conectado a la red eléctrica y un devanado secundario (134) conectado al convertidor de lado de rotor (124);

   un transformador de agrupación (145, 146, 147) que conecta cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) a la red eléctrica; y

   una pluralidad de controladores a nivel de agrupación (176) acoplados de forma comunicativa con el controlador a nivel de sistema (107), cada una de las agrupaciones (137) de subsistemas de potencia eléctrica (102) acopladas de forma comunicativa con uno de los controladores a nivel de agrupación (176), cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176) configurado para realizar una o más operaciones, comprendiendo la una o más operaciones:

   recibir, desde el controlador a nivel de sistema (107), una instrucción de potencia reactiva; generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base a la instrucción de potencia reactiva; y

   distribuir, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), una instrucción de corriente reactiva a nivel de subsistema a los controladores a nivel de subsistema (136) de los subsistemas de potencia eléctrica (102) en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

   El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 1, en el que la una o más operaciones comprenden además:

   recibir una señal de realimentación de potencia reactiva;

   determinar un error de potencia reactiva en función de la instrucción de potencia reactiva para cada agrupación y la señal de realimentación de potencia reactiva; y

   generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base al error de potencia reactiva.

   El sistema de potencia eléctrica (105) de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el transformador de potencia parcial (130) comprende un devanado adicional para proporcionar potencia de CA a cargas auxiliares.

   El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 2, en el que generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación (137) de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base al error de potencia reactiva comprende además:

   generar, por medio de un regulador de potencia reactiva, una primera salida en base al error de potencia reactiva, en el que el regulador de potencia reactiva comprende al menos uno de un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID) o un controlador de espacio de estados.

   5. El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 4, que comprende además limitar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la primera salida del regulador de potencia reactiva en base a una condición de voltaje máximo y una condición de voltaje mínimo para obtener un valor de voltaje.

   6. El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 5, que comprende además recibir, por medio de los controladores a nivel de agrupación (176), una señal de realimentación de voltaje desde un devanado secundario del transformador de agrupación (145, 146, 147) o un punto de acoplamiento común y determinar un error de voltaje en función del valor de voltaje y la realimentación de voltaje.

   7. El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 6, que comprende además generar, por medio de un regulador de voltaje, una segunda salida en base al error de voltaje, en el que el regulador de voltaje comprende al menos uno de un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (Pid ) o un controlador de espacio de estados.

   8. El sistema de potencia eléctrica (105) de la reivindicación 7, que comprende además limitar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la segunda salida del regulador de voltaje en base a una condición de corriente máxima y una condición de corriente mínima para obtener la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

   9. El sistema de potencia eléctrica (105) de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema de potencia eléctrica (105) comprende un parque eólico, y en el que los subsistemas de potencia eléctrica (102) comprenden sistemas de potencia de turbinas eólicas.

   10. Un procedimiento para controlar un sistema de potencia eléctrica (105), teniendo el sistema de potencia eléctrica (105) una pluralidad de agrupaciones (137) de subsistemas de potencia eléctrica (102) con un transformador de agrupación (145, 146, 147) que conecta cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) a una red eléctrica, teniendo cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica (102) un convertidor de potencia (122) acoplado eléctricamente a un generador (116) con un rotor de generador (118) y un estátor de generador (120), definiendo cada uno de los subsistemas de potencia eléctrica (102) una ruta de potencia de estátor (125) y una ruta de potencia de convertidor (127) para proporcionar potencia a la red eléctrica, conteniendo la ruta de potencia de convertidor (127) un transformador de potencia de dos devanados, comprendiendo el procedimiento:

   recibir, por medio de una pluralidad de controladores a nivel de agrupación (176), una instrucción de potencia reactiva desde un controlador a nivel de sistema (107);

   generar, por medio de la pluralidad de controladores a nivel de agrupación (176), una instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base a la instrucción de potencia reactiva; y

   distribuir, por medio de los controladores a nivel de agrupación (176), una instrucción de corriente reactiva a nivel de subsistema a los controladores a nivel de subsistema (136) de los subsistemas de potencia eléctrica (102) en base a la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación.

   11. El procedimiento de la reivindicación 10, que comprende además:

   recibir, por medio de la pluralidad de controladores a nivel de agrupación (176), una señal de realimentación de potencia reactiva;

   determinar, por medio de la pluralidad de controladores a nivel de agrupación (176), un error de potencia reactiva en función de la instrucción de potencia reactiva para cada agrupación y la señal de realimentación de potencia reactiva; y

   generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base al error de potencia reactiva.

   12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que generar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la instrucción de corriente reactiva a nivel de agrupación para cada agrupación de subsistemas de potencia eléctrica (102) en base al error de potencia reactiva comprende además: generar, por medio de un regulador de potencia reactiva, una primera salida en base al error de potencia reactiva, en el que el regulador de potencia reactiva comprende al menos uno de un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID) o un controlador de espacio de estados.

   13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende además limitar, por medio de cada uno de los controladores a nivel de agrupación (176), la primera salida del regulador de potencia reactiva en base a una condición de voltaje máximo y una condición de voltaje mínimo para obtener un valor de voltaje.

   14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende además recibir, por medio de los controladores a nivel de agrupación (176), una señal de realimentación de voltaje desde un devanado secundario del transformador de agrupación (145, 146, 147) o un punto de acoplamiento común y determinar un error de voltaje en función del valor de voltaje y la realimentación de voltaje.

   15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende además generar, por medio de un regulador de voltaje, una segunda salida en base al error de voltaje, en el que el regulador de voltaje comprende al menos uno de un controlador integral proporcional (PI), un controlador derivativo proporcional (PD), un controlador derivativo integral proporcional (PID) o un controlador de espacio de estados.