MX2012014445A

MX2012014445A - Metodo para alimentar energia electrica en red de corriente alterna trifasica.

Info

Publication number: MX2012014445A
Application number: MX2012014445A
Authority: MX
Inventors: Stephan Adloff
Original assignee: Wobben Properties Gmbh
Priority date: 2010-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2013-03-18
Also published as: AR081869A1; PL2580835T3; AU2011263709A1; US9413267B2; AU2011263709B2; PT2580835T; WO2011154532A2; RU2543988C2; NO2580835T3; CN103125059A; KR20130040223A; BR112012031520B1; ES2637275T8; CN103125059B; WO2011154532A3; RU2013100172A; EP2580835A2; CL2012003461A1; DE102010029951A1; NZ605227A

Abstract

La presente invención se refiere a un procedimiento de alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica, que comprende las etapas de: generación de un sistema directo de la corriente por alimentar, generación de un sistema invertido de la corriente por alimentar, superposición del sistema directo y del sistema invertido para formar una corriente para alimentación y alimentación de la corriente así combinada en la red de tensión alterna trifásica.

Description

METODO PARA ALIMENTAR ENERGIA ELECTRICA EN RED DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA Descripción de la Invención La invención se refiere a un procedimiento para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica. La presente invención se refiere además a un dispositivo correspondiente para alimentar una corriente asimétrica en una red de tensión alterna trifásica así como también a una planta de energía eólica provista de un dispositivo de este tipo.

La energía eléctrica se distribuye mayormente en una red de tensión alterna trifásica, especialmente se distribuye desde generadores de energía, tales como centrales eléctricas de gran potencia, plantas de energía eólica, o similares, al consumidor.

Especialmente los consumidores se adaptan para ello a una red de tensión alterna que presenta determinadas propiedades. Estas comprenden una determinada frecuencia y fase de las tensiones individuales entre sí, la amplitud de tensión de cada fase y finalmente también una cierta simetría de la red de tensión alterna. Idealmente cada fase del sistema trifásico presenta, por ejemplo, para la red de interconexión europea un valor efectivo de la tensión de 235 V, una frecuencia de 50.0 Hz y una posición de fase con Ref. 237770 respecto a las otras dos fases de 120° y 240°, respectivamente. Mantener estas características es una exigencia importante y sólo son admisibles desviaciones dentro de límites reducidos. Desviaciones demasiado grandes pueden poner en peligro tanto la estabilidad de la red de tensión alterna trifásica correspondiente como también causar daños en usuarios sensibles.

Para lograr que mantengan las características exigidas, especialmente que la red de tensión alterna trifásica sea simétrica, los generadores de energía, especialmente las centrales eléctricas de gran potencia, realizan la alimentación a esta red de tensión alterna en forma simétrica. Los grandes usuarios, tales como fabricas con grandes máquinas, tienen que asegurarse de que la red de tensión alterna no sea sometida a una carga asimétrica, o sólo en un marco muy reducido.

Para los pequeños usuarios se parte de la base de que estos en su totalidad, ya por razones estadísticas, someten a la red de tensión alterna a una carga, sustancialmente sólo simétrica.

A pesar de ello puede suceder que se produzca una carga asimétrica o eventualmente una alimentación asimétrica. La consecuencia puede ser - por lo menos por sectores - una red asimétrica. En este caso es deseable o incluso necesario compensar la asimetría - según la intensidad de la asimetría - en la red de tensión alterna. Las centrales eléctricas de gran potencia frecuentemente no pueden realizar esta compensación, porque éstas frecuentemente realizan la alimentación por medio de un generador sincrónico acoplado en forma directa a la red de tensión alterna. Sobre las fases individuales del generador sincrónico prácticamente no se puede actuar en forma individual tanto en servicio como dependiendo del requerimiento.

En el caso de alimentación de una planta de energía eólica por medio de un convertidor de régimen pleno sería básicamente posible la determinación, la generación y la alimentación de una corriente alterna trifásica asimétrica, siempre que el convertidor de régimen pleno utilizado tuviera esta capacidad. En un caso como éste cada rama de puente del convertidor de régimen pleno alimenta una cantidad diferente de corriente en la red de tensión alterna.

Tal alimentación de corriente diferente puede conducir a una carga desigual y eventualmente a cargas demasiado grandes. Si el convertidor de régimen pleno se hace funcionar hasta el límite de potencia admisible y realiza una alimentación asimétrica, esto puede significar que se traspasa el límite de carga para una rama de puente individual . Correspondientemente debe contarse con un envejecimiento más rápido de los elementos constructivos o incluso con una falla de funcionamiento aguda.

La presente invención tiene por lo tanto por objeto solucionar o reducir por lo menos uno de los problemas arriba mencionados . Especialmente se deberá encontrar una solución para la compensación o la compensación parcial de una situación asimétrica en una red de tensión alterna trifásica, debiendo evitarse o reducirse por lo menos uno de los problemas arriba mencionados. Preferentemente, deberá proponerse una solución para la alimentación de una corriente alterna trifásica asimétrica en una red de tensión alterna evitando por lo menos uno de los problemas arriba mencionados . Deberá proponerse por lo menos una solución alternativa .

De conformidad con la invención se propone un procedimiento para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica de conformidad con la reivindicación 1.

La invención se basa en el conocimiento de que un sistema de tensión alterna trifásico asimétrico, se puede representar básicamente por medio de un componente de sistema directo y un componente de sistema invertido. De la electrotécnica se conoce básicamente el método de los componentes simétricos para realizar un análisis simplificado de una falla desbalanceada en un sistema de corriente trifásica, es decir, un sistema de corriente alterna trifásica Para ello se divide un sistema asimétrico de así llamados fasores en sistemas invertidos y sistemas homopolares .

El sistema directo, que también puede ser denominado componente de sistema directo, posee la misma dirección de circulación que el sistema original. El sistema invertido, que también puede ser denominado componente de sistema invertido, tiene una dirección contraria al sistema original. Se asemeja básicamente a la desviación de los fasores del desplazamiento de fases usual de 120°. El sistema directo como tal, y también el sistema invertido como tal, son en si mismos simétricos.

El sistema homopolar denota un sistema en el cual todos los fasores tienen la misma dirección y la misma longitud. Este sistema homopolar compensa una posible desviación de cero de la adición del sistema original. Se reconoció sin embargo que frecuentemente se puede prescindir de un sistema homopolar o componente de sistema homopolar. En todo caso, de acuerdo con una modalidad se propone prescindir de un sistema homopolar.

La teoría en la que se basan los componentes simétricos se usó hasta ahora para analizar y describir un sistema trifásico asimétrico. Así se puede describir en cada caso el sistema directo y el componente de sistema invertido por valor y fase. Con estos valores es posible un análisis más detallado.

Se propone ahora generar tanto un sistema directo como también un sistema invertido y superponer los sistemas directo e invertido así generados al sistema asimétrico a alimentar deseado, a saber, especialmente a la corriente alterna trifásica asimétrica. La corriente total trifásica asimétrica así generada por superposición puede ser alimentada entonces a la red de tensión alterna trifásica.

Es posible así, con ayuda de un módulo de alternador trifásico, generar un sistema directo simétrico. Para este módulo de alternador trifásico se presenta entonces sólo una tarea estándar, a saber, generar una corriente alterna trifásica simétrica. Como este módulo de alternador sólo tiene que generar una corriente alterna trifásica simétrica, no se producen tampoco problemas en caso de una carga asimétrica o una sobrecarga de una rama de puente.

Otro módulo de alternador puede generar un sistema invertido. También para este módulo de alternador se presenta sólo una tarea estándar, generar una corriente alterna trifásica simétrica.

La superposición de este sistema directo y del sistema invertido puede realizarse de tal modo que las fases respectivas son conectadas en un nodo común. Esto se puede realizar antes o después de un estrangulador de salida.

Los dos módulos de alternador pueden presentar en parte componentes comunes. Especialmente en el caso de un módulo de alternador que utiliza un circuito intermedio de tensión continua, se puede utilizar para los dos módulos de alternador un circuito intermedio de tensión continua común y correspondientemente también uno o más rectificadores de corriente comunes para alimentar energía eléctrica en el circuito intermedio de tensión continua.

El ejemplo de un módulo de alternador para el sistema directo y un módulo de alternador para el sistema invertido en una modalidad que también es adecuada para explicar una idea básica.

De acuerdo con otras modalidades se propone usar más de dos módulos de alternador, a saber, por lo menos para el sistema directo o para el sistema invertido un segundo módulo de alternador. Preferentemente se usan muchos módulos de alternador. Para la corriente alterna trifásica asimétrica a generar se calculan el sistema directo necesario y el sistema invertido necesario. Según la amplitud de los sistemas respectivos se usan correspondientemente muchos módulos de alternador para la generación del sistema directo y correspondientemente muchos módulos de alternador para la generación del sistema invertido. Así es posible usar varios módulos de alternador igualmente dimensionados . La amplitud del sistema directo o del sistema invertido se realiza entonces solamente por el número de módulos de alternador igualmente dimensionados usados. De este modo se puede lograr substancialmente una distribución uniforme.

Correspondientemente el sistema directo respectivo está compuesto por varios sistemas directos parciales y/o el sistema invertido está compuesto por varios sistemas invertidos parciales. Los sistemas directos parciales y/o los sistemas invertidos parciales son generados en cada caso por un módulo de alternador y luego superpuestos . En la superposición se pueden superponer primero los sistemas directos parciales al sistema directo y/o los sistemas invertidos parciales al sistema invertido, para ser superpuestos luego juntos a la corriente alterna trifásica asimétrica, o los sistemas directos parciales y los sistemas invertidos parciales son superpuestos todos juntos a la corriente alterna trifásica asimétrica a alimentar.

Preferentemente se determinan las fases y amplitudes respectivas de los sistemas directos, eventualmente de los sistemas directos parciales, de los sistemas invertidos y/o eventualmente de los sistemas invertidos parciales, por medio de una unidad central común. Por medio de una unidad central de este tipo se puede distribuir la corriente alterna trifásica asimétrica a través de cálculos en los sistemas directos y sistemas invertidos a prever y generar, eventualmente también en la subdivisión adicional en sistemas directos parciales y sistemas invertidos parciales. La unidad central - que tiene usualraente la información de módulos de alternador que se encuentran a disposición - puede realizar entonces una distribución total y de este modo cuidar que la corriente alterna trifásica asimétrica esté compuesta básicamente por una multiplicidad de componentes de corriente trifásica simétrica. Preferentemente, la unidad central tiene en cuenta para ello la potencia efectiva total disponible de los módulos de alternador que se encuentran a disposición. Especialmente en la alimentación de energía o potencia eléctrica obtenida de una planta de energía eólica se puede captar ésta en la amplitud y se puede realizar correspondientemente la distribución de la corriente a generar.

Con un dispositivo preparado para esto también es posible controlar una alimentación simétrica - es decir, una alimentación no de conformidad con la invención - . En este caso se necesitaría genera sólo un sistema directo y ningún sistema invertido.

Preferentemente todos los sistemas directos parciales presenta fases y/o amplitudes iguales y/o todos los sistemas invertidos parciales presentan a su vez fases y amplitudes iguales.

Esto posibilita una distribución uniforme, por medio de la cual se pueden minimizar las posibles cargas de las piezas constructivas usadas y por medio de la cual se puede lograr una simplificación tanto del cálculo como también de la generación.

Preferentemente se propone un procedimiento que está caracterizado porque el sistema directo y el sistema invertido son generados en cada caso por al menos un módulo de alternador propio y/o una o la unidad de control central determina cual o cuales de los módulos de alternador genera o generan un sistema directo y cual o cuales de los módulos de alternador genera o generan un sistema invertido.

Por medio de la generación tanto del sistema directo como también del sistema invertido en cada caso por al menos un módulo de alternador propio, cada módulo de alternador se puede limitar a la generación de una corriente alterna trifásica simétrica. Preferentemente la unidad de control determina, cual o cuales de los módulos de alternador genera o generan un sistema directo y cual o cuales generan un sistema invertido. Esto significa también que los módulos de alternadores usados no están definidos para la generación de un sistema directo o la generación de un sistema invertido. Más bien, dependiendo del requerimiento se pueden usar en cada caso un número diferente de módulos de alternadores para la generación de un sistema directo y también un número diferente de módulos de alternador para la generación de un sistema invertido.

Preferentemente, cuando cambia el requerimiento, se puede modificar el uso de un módulo de alternador o de varios módulos de alternadores. De acuerdo con esto, un módulo de alternador ilustrativo puede generar primero un sistema directo y más tarde cambiar para la generación de un sistema invertido, o viceversa.

De conformidad con la invención se propone además un dispositivo para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica de conformidad con la reivindicación 6. Un dispositivo como este comprende por lo menos un primer módulo de alternador para la generación de un sistema directo de la corriente a alimentar y un segundo módulo de alternador para la generación de un sistema invertido de la corriente a alimentar. Los dos módulos de alternador están acoplados de tal modo que el sistema directo con el sistema invertido son superpuestos a una corriente a alimentar, a saber, una corriente total a alimentar. Para ello los módulos de alternadores son conmutados correspondientemente en especial en su salida de corriente. Esto se puede prever delante o detrás de una estrangulación.

Preferentemente, el primer módulo de alternador puede ser auxiliado por otros módulos de alternador en la generación del sistema directo y el segundo módulo de alternador puede ser auxiliado en la generación del sistema invertido por otros módulos de alternador.

Preferentemente, el por lo menos un primer módulo de alternador y el por lo menos un segundo módulo de alternador pueden ser acoplados a través de un circuito intermedio de tensión continua común, parea generar el sistema directo o el sistema invertido correspondiente a partir de la tensión continua del circuito intermedio de tensión continua común. Por lo tanto, diferentes módulos de alternador generan diferentes componentes de la corriente a alimentar trifásica asimétrica, pero usan una fuente común. Especialmente, un circuito intermedio de tensión continua común como este puede ser alimentado por una fuente común, como por ejemplo, una instalación fotovoltaica o una planta de energía eólica o la corriente generada por un generador de una planta de energía eólica. Esto tiene además la ventaja de que los cambios con respecto a la generación del sistema directo y el sistema invertido no tienen básicamente efecto para el círculo intermedio de tensión continua y con ello la fuente de alimentación conectada delante. Así puede también por lo menos uno de los módulos de alternador ser dividido nuevamente, es decir, para generar un sistema directo parcial en lugar de un sistema invertido parcial, o viceversa, sin que esto tenga que tener un efecto sobre la fuente de alimentación del circuito intermedio de corriente continua.

Como una modalidad preferida resulta por lo tanto que por lo menos uno del por lo menos un primer módulo de alternador y/o del por lo menos un segundo módulo de alternador está preparado para generar, opcionalmente un sistema directo o una parte del mismo o un sistema invertido o una parte del mismo.

Preferentemente se prevé un dispositivo que está caracterizado porque se prevé una unidad de control central para determinar valores nominales para valor y fase para la generación de sistema invertido o el sistema directo correspondiente y/o para determinar cual de los primeros y segundos de módulos alternador se usará para la generación de un sistema directo y cual se usará para la generación de un sistema invertido.

De este modo, se puede prever de manera simple y eficiente un dispositivo controlado en forma conjunta, el cual provee componentes de corriente diferentes, los que son superpuestos para la alimentación.

Preferentemente, para la comunicación de los módulos de alternador entre sí y eventualmente para la comunicación con la unidad de control central, se prevé un sistema de bus de datos. De este modo se pueden intercambiar de manera sencilla datos entre los módulos de alternador individuales y la unidad de control central, para controlar los componentes individuales y lograr un comportamiento general coordinado del dispositivo. Un sistema de bus de datos como esté también es ventajoso cuando se prevén una multiplicidad de módulos de alternador, los que eventualmente no se encuentran todos en la misma carcasa. Así, por ejemplo, se pueden prever una multiplicidad de módulos de alternador en el pie de la torre de una planta de energía eólica, los que presentan un circuito intermedio de tensión continua común, especialmente un circuito intermedio de tensión continua, el cual está configurado como una así llamada barra colectora. Si están previstas separaciones entre los módulos de alternador individuales, esto puede ser ventajoso para el enfriamiento de los mismos. También en el caso de reemplazo o mantenimiento de un módulo de alternador, esto se puede realizar de manera sencilla separado del circuito intermedio de tensión continua y también separado del bus de datos, y se puede colocar en su lugar un módulo de reemplazo o el módulo al que se le realizó el mantenimiento en el lugar. Esto hace posible una construcción modular y también un control central del dispositivo de alimentación general.

Una construcción modular como ésta hace posible también prever módulos de alternador iguales para dispositivos de alimentación que presentan diferentes potencias totales. Estas diferentes potencias totales - por ejemplo, para el uso en plantas de energía eólica de diferente tamaño - se pueden lograr de manera sencilla mediante la provisión del número correspondiente de módulos de alternador.

Preferentemente, se propone una planta de energía eólica con un dispositivo de conformidad con la invención para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica. Una planta de energía eólica como esta presenta especialmente un rotor con un cubo del rotor y una o más paletas del rotor, para convertir el viento en un movimiento de rotación del rotor. Además se prevé un generador eléctrico, especialmente un generador sincrónico con un rotor electromagnético, el cual es accionado por el rotor aerodinámico recién descrito, para generar corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica se usa para ser alimentada, después de una conversión correspondiente por medio del dispositivo de alimentación, en la red de tensión alterna. Para ello, se puede rectificar por ejemplo la corriente generada por el generador y alimentar en un circuito intermedio de tensión continua, al cual están conectados módulos de alternador, para realizar la alimentación. Preferentemente, el dispositivo se encuentra ubicado en, o sobre, una torre de la planta de energía eólica, sobre la cual se encuentran ubicados y son soportados el rotor y el generador descritos.

La ventaja especial del uso de una planta de energía eólica con un dispositivo de conformidad con la invención para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica en una red de tensión alterna trifásica es que especialmente en sectores descentralizados de una red de tensión alterna pueden aparecer asimetrías . Mediante el uso de una planta de energía eólica es posible colocar el mismo también en forma descentralizada y de este modo contrarrestar una asimetría en este sector de red descentralizado específicamente.

Por lo demás debe considerarse aquí también la toma de energía eléctrica de una red de tensión alterna que presenta una asimetría y la transformación en una corriente trifásica asimétrica, que contrarresta dicha asimetría. De este modo, una planta de energía eólica puede, incluso en el caso de que no haya viento, cuando se requiera, adoptar para lograr una simetría en caso de una asimetría en una red de tensión alterna.

La presente invención está prevista también especialmente para cumplir con los requerimientos exigidos por las normas, como la norma técnica "BDEW, Norma técnica para instalaciones generadoras en la red de tensión media. Norma para la conexión y la operación paralela de instalaciones generadoras en la red de tensión media, Junio de 2008" . La invención también está prevista para trabajar conforme a las normas de alimentación y especialmente para adaptar nuevas exigencias de tales normas a la calidad de la red. Esto se refiere en especial también a la Disposición para las prestaciones del sistema por las plantas de energía eólica, 10 de Julio de 2009.

De acuerdo con una modalidad, el dispositivo de conformidad con la invención para la alimentación de una corriente trifásica asimétrica forma una unidad generadora o una parte de una unidad generadora en el sentido de la norma de tensión media BDEW.

A continuación se explicará con mayores detalles la presente invención en forma ilustrativa en base a los modalidades ejemplares con referencia a las figuras adjuntas.

Figura 1 muestra esquemáticamente una estructura de una unidad generadora de conformidad con la presente invención .

Figuras 2a a 2c explican la composición de una corriente alterna trifásica asimétrica (figura 2c) a partir del sistema directo (Figura 2a) y el sistema invertido (figura 2b) .

Figura 3 muestra esquemáticamente un convertidor de régimen pleno con varios módulos de convertidor de conformidad con la presente invención.

La unidad generadora 1 de conformidad con la representación esquemática de la figura 1 comprende un sector de transformación de energía 2, que obtiene energía eléctrica a partir de otra forma de energía. Así, por ejemplo, por medio de una planta de energía eólica se puede transformar energía del viento a través de un rotor aerodinámico y un generador eléctrico, en corriente eléctrica. Entre el rotor aerodinámico y el generador eléctrico puede preverse un engranaje, que no es importante en la presente. Como otro ejemplo para la obtención de energía eléctrica a partir de otra forma de energía se puede mencionar una celda solar, la que puede obtener energía eléctrica a partir de la radiación solar .

Para preparar está energía eléctrica obtenida en el sector de transformación de energía 2 para la alimentación en una red de tensión alterna eléctrica, se ha previsto un convertidor de régimen pleno 4. Básicamente, toda la energía eléctrica obtenida por medio del sector de transformación de energía 2 se conduce a través de este convertidor de régimen pleno 4, para ser alimentada en la red de tensión alterna. El convertidor de régimen pleno genera aquí de conformidad con la invención por lo menos un sistema directo y por lo menos un sistema invertido, los que son superpuestos en el punto de referencia 6, para luego ser alimentados como corriente total asimétrica común en la red. Para ello se representa para su ilustración un bloque de alimentación en la red 8.

En las unidades generadoras, como la unidad generadora 1 con el convertidor de régimen pleno 4 se caracteriza el comportamiento de alimentación por medio del convertidor de régimen pleno. El tipo de alimentación, por ejemplo, con respecto a la potencia efectiva/reactiva y el ángulo de fase, se determinan por medio de la excitación de los semiconductores de potencia que se encuentran en el convertidor. Una alimentación de potencia asimétrica se podría realizar por medio de una alimentación de corriente asimétrica. En tal caso la corriente alimentada está compuesta de conformidad con la invención por un sistema directo y un sistema invertido, lo que conduce a una corriente total asimétrica de la unidad generadora.

La generación de la corriente alterna trifásica asimétrica a alimentar se explicará en base a los diagramas de vectores en las figuras 2a a 2c. Esta explicación se basa, para mayor simplicidad, en una composición de una corriente toral trifásica asimétrica de un sistema directo y un sistema invertido. El sistema directo se representa en la figura 2a. Esta muestra la amplitud y la fase de las tres corrientes ^Lim/ lL2m/ y lL3m. La frecuencia angular del sistema de vectores representado se indica con W. La frecuencia angular W lleva a una secuencia de fases ILim, IL2m y IL3HI- Las fases entre las tres corrientes ILim/ IL2ITW Y 1L3OI son en cada caso de 120° y/o 240°. Las amplitudes de las tres corrientes Inm, Ii,2m/ y lL3m son iguales . Por lo tanto hay una corriente trifásica, simétrica. El sistema invertido de acuerdo con la figura 2b muestra tres vectores para las tres corrientes IUni, lL3m/ y IL2ITW las que presentan igualmente un ángulo de fase de 120° a 240°, y que tienen en cada caso las mismas amplitudes.

La frecuencia angular también se indica para el sistema invertido con W. El sistema invertido es por lo tanto también simétrico .

De esta manera se generan por lo menos dos corrientes trifásicas, simétricas. El sistema total resulta entonces de la superposición del sistema directo y del sistema invertido. Esto significa que las corrientes de una fase de ambos sistemas se suman. El sistema así superpuesto se representa en la figura 2c. Los vectores l^im, IL2H y lL3m# representan las tres corrientes de la corriente total trifásica, superpuesta, asimétrica, resultante.

Correspondientemente resulta el vector J-Lim por la adición vectorial de los vectores ILJ.m del sistema directo de acuerdo con la figura 2a y ILig de acuerdo con el sistema invertido de la figura 2b. Correspondientemente se SU an Il,2m Y Ili2g el l_,2m/ y se suman IL3m y IL3g a IL3. Esto se representa en la figura 2c. El giro de este sistema total asimétrico también está dado por W. El giro es igual para el sistema directo según la figura 2a, el sistema invertido según la figura 2b y la corriente total según la figura 2c.

De la figura 2c se puede reconocer por lo tanto que se obtiene una corriente total asimétrica trifásica por la superposición de dos corrientes simétricas trifásicas.

Para generar una corriente total D-Lim» IL2IT Y lL3m representada en la figura 2c, un convertidor de régimen pleno no construido en forma modular, el cual dispone, por ejemplo, de un puente de alternador por fase, debería admitir en la alimentación de una corriente asimétrica un control asimétrico de sus válvulas, especialmente del interruptor de semiconductores . Pero también en el caso de un convertidor de régimen pleno construido de manera modular, el cual presenta varios módulos de alternador, los cuales generan cada uno por si mismos una corriente trifásica, puede generarse una corriente total asimétrica, por cuanto cada módulo de alternador genera una corriente parcial asimétrica y todas las corrientes parciales asimétricas son superpuestas a la corriente total asimétrica. Especialmente, cada módulo de alternador podría generar un corriente parcial asimétrica, la que en fase y posición de fase corresponde a la corriente total asimétrica, pero presenta amplitudes más pequeñas.

En un convertidor de régimen pleno construido de forma modular no es, sin embargo, necesario un control asimétrico de las válvulas o los interruptores de semiconductores. Cada módulo de convertidor puede alimentar en su lugar una corriente simétrica, por cuanto la alimentación de la corriente total no es distribuida en forma uniforme. La invención prevé más bien determinar una característica de alimentación, en la cual, según la asimetría requerida, un número determinado de módulos de convertidores alimentan un sistema directo puro, es decir, una corriente de sistema directo pura, es decir una corriente trifásica según la figura 2a, mientras que los módulos restantes alimentan un sistema invertido puro, es decir, una corriente de sistema invertido pura, es decir, una corriente trifásica según la figura 2b. Una distribución como ésta se representa en la figura 3. Los módulos de convertidores mostrados forman módulos de alternador, como se describió más arriba, o los módulos de convertidores pueden ser denominados también módulos de alternador.

La figura 3 muestra un circuito intermedio de tensión continua Zk común, al cual están conectados una multiplicidad de módulos de convertidor MI, M2 a Mk y Mk+l a Mn. Estos módulos de convertidor MI a Mn forman un convertidor en el sentido del convertidor de régimen pleno 4 según la figura 1. Los módulos de convertidores MI a Mk generan en cada caso un sistema directo, es decir, una corriente de sistema directo. Los módulos de convertidor restantes Mk+l a Mn generan en cada caso un ' sistema invertido, es decir, una corriente de sistema invertido según la figura 2b. Las corrientes así generadas son superpuestas en el punto de referencia 6 o antes y luego son alimentadas, como se representa en el bloque 8 a la red de tensión alterna. Correspondientemente, la superposición en el punto de referencia de la unidad generadora lleva a una corriente total asimétrica.

Según el procedimiento de control y con ello según la modalidad elegida, se controlan los módulos de convertidor en grupos, a saber, un así llamado grupo de sistema directo y un así llamado grupo de sistema invertido, en donde la amplitud y posición de fase de las corrientes modulares correspondientes son idénticas dentro de un grupo, o se produce un control de cada uno de los módulos individuales. En este segundo caso se pueden diferenciar amplitud y posición de fase de módulo de convertidor a módulo de convertidor. Especialmente cuando los módulos de convertidor son controlados en grupos y se prevé una unidad de control central, que realiza el control de grupos y eventualmente también la distribución de grupos, es posible una distribución sustancialmente uniforme de la potencia a alimentar en total sobre todos los módulos MI a Mn, en tanto esto sea posible a través del número existente de módulos convertidores MI a Mn.

La especificación de la corriente trifásica asimétrica a alimentar se puede realizar por datos externos, por ejemplo, por el operador de red de la red de tensión alterna, o la unidad generadora y/o la unidad de control central a utilizar capta una asimetría en la red de tensión alterna y calcula automáticamente una corriente asimétrica a alimentar, para contrarrestar la asimetría captada en la red.

Ventajosamente se usa una unidad generadora con una planta de energía eólica. Es ventajoso usar una planta de energía eólica que tenga un número de rotaciones variable y use un generador sincrónico. El generador sincrónico genera en operación una corriente eléctrica que es rectificada y se usa para alimentar un circuito intermedio de tensión continua, como el circuito intermedio de tensión continua Zk de la figura 3. De este modo se puede desacoplar una regulación del número de rotaciones de la planta de energía eólica sustancialmente en la red de la alimentación en la red de tensión alterna eléctrica. Al circuito intermedio se encuentran acoplados una multiplicidad de módulos de alternador, los cuales pueden formar energía del circuito intermedio y como se describió pueden generar corrientes de sistema directo y corrientes de sistema invertido para superponerse a la corriente total asimétrica. Si varios módulos de convertidor, como por ejemplo, los módulos de convertidor MI a Mk generan una corriente de sistema directo, entonces la corriente generada por un módulo puede ser denominada sistema directo parcial o corriente de sistema directo parcial. Correspondientemente, cuando varios módulos de convertidor, como los módulos de convertidor Mkl a Mn, generan una corriente de sistema invertido, la corriente de sistema invertido generada por cada módulo de convertidor puede ser denominada sistema invertido parcial o corriente de sistema invertido parcial.

La presente invención se puede usar por lo tanto en el campo del control de convertidores. Preferentemente se usa un convertidor de construcción modular, en el cual los módulos de convertidor pueden ser controlados individualmente o en grupos . La invención se puede usar también en el cumplimiento de normas de conexión de redes, especialmente en el marco de la alimentación de energía eléctrica en la red pública, a saber en la red de tensión alterna pública o el circuito de tensión alterna.

El objetivo es, realizar una alimentación asimétrica de una unidad generadora (EZE, por sus siglas en inglés) . Una EZE como ésta comprende, entre otros, también un convertidor total de construcción modular, a través del cual se realiza la alimentación a la red. La presente invención se usa aquí para estabilizar la red en caso de tensiones de red asimétricas, con una potencia de corriente.

Un procedimiento, en el cual cada módulo de convertidor alimenta en forma asimétrica, lleva a una carga asimétrica de los medios operativos. Precisamente para convertidores optimizados para una alimentación simétrica es desfavorable una alimentación asimétrica, probablemente incluso imposible o inadmisible, si no se redimensionan antes los componentes relevantes. En otras palabras, se tendría que concebir un alternador completamente nuevo. En la solución propuesta, cada módulo de convertidor alimenta por si una corriente simétrica. Para los componentes no se produce por lo tanto - en todo caso con respecto a la carga - una diferencia con respecto a la operación normal existente, la que se produce cuando se alimenta en general en forma simétrica.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

l. Procedimiento para la alimentación de una corriente trifásica, asimétrica, en una red de tensión alterna trifásica, caracterizado porque comprende de pasos de: - generación de un sistema directo de la corriente por alimentar, - generación de un sistema invertido de la corriente por alimentar, - superposición del sistema directo y del sistema invertido a la corriente por alimentar y alimentación de la corriente de la corriente así compuesta en la red de tensión alterna trifásica.
2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema directo está compuesto por varios sistemas directos parciales y/o el sistema invertido está compuesto por varios sistemas invertidos parciales.
3. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las fases y amplitudes respectivas del sistema directo, eventualmente de los sistemas directos parciales, del sistema invertido y/o eventualmente de los sistemas invertidos parciales son determinados por una unidad central común.
4. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque cada uno de los sistemas directos parciales presenta fases iguales y/o amplitudes iguales y/o porque cada uno de los sistemas invertidos parciales presenta fases iguales y/o amplitudes iguales.
5. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema directo y el sistema invertido son generados cada uno por medio de por lo menos un módulo de alternador propio y/o una o la unidad de control central determina cual o cuales de los módulos de alternador genera o generan un sistema directo y cual o cuales de los módulos de alternador genera o generan un sistema invertido.
6. Dispositivo para la alimentación de una corriente trifásica, asimétrica, en una red de tensión alterna trifásica, caracterizado porque comprende: - por lo menos un primer módulo de alternador para la generación de un sistema directo de la corriente por alimentar, - por lo menos un segundo módulo de alternador para la generación de un sistema invertido de la corriente por alimentar, y el por lo menos un primer módulo de alternador y el por lo menos un segundo módulo de alternador están acoplados de tal modo que el sistema directo con el sistema invertido están superpuestos a la corriente a alimentar.
7. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el por lo menos un primer módulo de alternador y el por lo menos un segundo módulo de alternador están acoplados a través de un circuito intermedio de tensión continua común, para generar el sistema directo o el sistema invertido respectivos a partir de la tensión continua del circuito intermedio de tensión continua común .
8. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque por lo menos uno del por lo menos un primer módulo de alternador y/o de por lo menos un segundo módulo de alternador está preparado para generar, opcionalmente un sistema directo o una parte del mismo o un sistema invertido o una parte del mismo.
9. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque está prevista una unidad de control central para la determinación de valores nominales para valor y fase para la generación del sistema invertido o el sistema directo respectivo y/o para determinar cual de los primeros y segundos módulos de alternador se usará para la generación de un sistema directo y cual se usará para la generación de un sistema invertido.
10. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque para la comunicación de los módulos de alternador entre sí y eventualmente para la comunicación con la unidad de control central está previsto un sistema de bus de datos.
11. Dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque se usa un procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
12. Planta de energía eólica caracterizada porque cuenta con un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 11.