MXPA06003017A - Metodo de operacion de turbina eolica durante una perturbacion en la red - Google Patents

Abstract

Se proporciona un método de operación de una instalación de energía eólica. De acuerdo con las primeras condiciones de operación, en un modo normal de operación, la instalación de energía eólica suministra una primera potencia a una red eléctrica conectada. Esta primera potencia es proporcional a la velocidad del viento. La instalación de energía eólica es controlada de tal modo que en base a la ocurrencia de una perturbaciónésta permanece en al red eléctrica conectada y suministra a la red eléctrica conectada una segunda potencia que es más baja que la primera potencia. En base a la detención de la perturbación y de acuerdo con las primeras condiciones de operación, una tercera potencia es suministrada, en forma breve, a la red eléctrica conectada, la tercera potencia es significativamente más grande que la primera potencia. (Figura 15).

Description

Verbffentlicht: Zur Erklarung der Zweibuchstaben-Codes und der anderen Ab- — mit inlemalionalem Recherchenbericht kürzungen wird auf die Erkiarungen ("Guidance Noles on Co¬ — vor Ablauf der für Ánderungen der Ansprüche geltenden des andAbbreviations") am Anfangjeder regularen Ausgabe der Frist; Verdffentlichung wird wiederholt, falls Ánderungen PCT-Gazette verwiesen. eintreffen (57) Zusammenfassung: Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Windeneigiaanlage vorgesehen. Die Windenergieanlage gibt bei ersten Betriebsbedingungen unter einem Normalbetrieb eine erste Leistung an ein angeschlossenes elektrisches Netz ab. Diese erste Leistung ist proportional zur Windgeschwindigkeit. Die Windenergieanlage wird derart gesteuert, dass sie bei Auftreten eiper Stdrung am angeschlossenen elektrischep Netz bleibt und eine zweite Leistung an das angeschlossep elektrische Netz abgibt, welche geringer ais die erste Leistung ist. Bei Beendigung der Storung upd bei den ersten Betriebsbedingungen wird eine dritte Leistung kurzzeitig an das angeschlossene elektrische Netz abgegebep, wobei die dritte Leistung deutlich hoher ais <iie erste Leistung ist.

MÉTODO DE OPERACIÓN DE TURBINA EOLICA DURANTE UNA PERTURBACIÓN EN LA RED Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método de operación de una turbina eólica durante una perturbación en la red y a una turbina eólica correspondiente. Antecedentes de la Invención Puesto que la red eléctrica, en la cual son conectadas las turbinas eólicas o las instalaciones de energía eólica, no siempre se comporta en un modo constante aunque también puede tener fallas, algunos métodos de control de las instalaciones de energía eólica han sido desarrollados, los cuales tienen propiedades de soporte de red. Breve Descripción de la Invención El objetivo de la presente invención es mejorar los métodos de soporte de red de operación de las instalaciones de energía eólica. Este objetivo es alcanzado a través de un método de operación de una instalación de energía eólica como es señalado en la reivindicación 1 y por medio de una instalación de energía eólica como es indi-cado en la reivindicación 7. Por consiguiente, se proporciona un método de operación de una instalación de energía eólica. De acuerdo «con las primeras condiciones de operación en un modo normal de REF.170862 operación, la instalación de energía eólica suministra una primera potencia a . la red eléctrica conectada. Esta primera potencia es proporcional a la velocidad del viento. La instalación de energía eólica es controlada de tal modo que esta permanece en la red eléctrica conectada durante una perturbación y suministra a la red eléctrica conectada una segunda potencia que es más baja que la primera potencia. Cuando se detiene la perturbación y de acuerdo con las primeras condiciones de operación, una tercera potencia es brevemente suministrada a la red eléctrica conectada, la tercera potencia es significativamente más grande que la primera potencia.. De este modo, una instalación de energía eólica puede ser controlada de tal modo que, una vez que se haya detenido o eliminado la perturbación, la instalación de energía eólica interviene en una relación de soporte de red y durante un tiempo oorto alimenta un nivel aumentado de energía a la red eléctrica conectada. De acuerdo con una configuración de la invención, la instalación de energía eólica tiene un medio de almacenamiento intermedio y el valor aumentado de la tercera potencia es obtenido a través del control del medio de almacenamiento intermedio. En consecuencia, durante un tiempo corto después de la detención de la perturbación, la instalación de energía eólica proporciona un nivel más alto de energía que es más alto que el nivel de la energía que es obtenida en el modo normal de operación de acuerdo con las condiciones dadas de operación. La invención también se refiere a una instalación de energía eólica que suministra energía a una red eléctrica conectada. La instalación de energía eólica tiene una unidad de control que regula la instalación de energía eólica. De acuerdo con las primeras condiciones de operación en un modo normal de operación, una primera potencia es suministrada a la red eléctrica, la cual es proporcional a la velocidad del viento. Cuando se presenta una perturbación, una segunda potencia es suministrada, la cual es menor que la primera potencia. Después de la detención o en base a la terminación de la perturbación, de acuerdo con las primeras condiciones de operación, una tercera potencia es suministrada, la cual es significativamente más alta que la primera potencia. Por consiguiente, tanto la segunda y también la tercera potencia no son proporcionales a la velocidad del viento mientras que la primera potencia si es proporcional a la velocidad del viento. Las configuraciones adicionales de la invención son la materia de las reivindicaciones adjuntas. La invención está basada en la noción que la energía suministrada de una instalación de energía eólica, después de la eliminación de una falla en la red, es brevemente incrementada en un orden en el que intervenga en una relación de soporte de red. Este suministro brevemente aumentado de la energía es implementado, por ejemplo, a través del control adecuado del circuito intermedio de tensión de corriente directa (cd) o interruptor periódico. En el modo normal de operación, de acuerdo con las condiciones correspondientes de operación, una instalación de energía eólica abastece una primera potencia a una red. Cuando se presenta la perturbación en la red, la energía suministrada es reducida y, cuando la perturbación sea eliminada, una energía aumentada es suministrada durante un periodo corto de tiempo. En esta situación que el nivel brevemente aumentado de energía es marcadamente más alto que la energía suministrada de acuerdo con las condiciones dadas de operación, es decir, después de la eliminación de la falla, una cantidad de energía significativamente mayor es suministrada durante un tiempo corto que en el modo normal de operación de acuerdo con las condiciones de operación. Breve Descripción de las Figuras La invención es descrita en mayor detalle de aquí en adelante a través de las modalidades por medio de ejemplo y de los dibujos que la acompañan, en los cuales: La Figura 1 muestra una red de energía oon algunas unidades de generación de energía, La Figura 2 muestra un colapso de tensión en un sistema como se muestra en la Figura 1 debido a una falla, La Figura 3 muestra un perfil de tensión después de la eliminación de la falla en el sistema que se presenta en la Figura 1, La Figura 4 muestra la estructura fundamental de una instalación de energía eólica de acuerdo con la invención, La Figura 5 muestra la estructura fundamental de un sistema de prueba, Las Figuras 6-9 muestran resultados de medición para el sistema de prueba mostrado en la Figura 5, Las Figuras 10-13 muestran resultados adicionales de prueba para el sistema que se presenten la Figura 4, Las Figuras 14 y 15 muestran resultados analíticos del sistema que se presente la Figura 1, y Las Figuras 16 y 17 muestran resultados analíticos adicionales . Descripción Detallada de la Invención El término "integración de generación embebida" se refiere de aquí en adelante a la capacitancia de las unidades de energía que son integradas en una parte de un sistema de energía, que excede la energía suministrada por otra parte del sistema . La Figura 1 muestra la estructura en principio de una red de generación de energía con algunos generadores G. Un "funcionamiento directo" -de las unidades embebidas de generación significa en este contexto que las unidades de generación permanecen en la red y alimentan una potencia de cortocircuito a la red durante la ocurrencia de una falla en la red. Las potencias activa y reactiva también son alimentadas a la red en forma inmediata después de la eliminación de la falla. Las razones para las demandas de "funcionamiento directo" a este respecto de los códigos de acceso de transmisión que son establecidos en forma incremental por los operadores de red, representan lo siguiente: La Figura 2 muestra una estructura esquemática de una red de generación de energía, un diagrama que ilustra un colapso de tensión debido a una falla en la red. La Figura 3 muestra una estructura esquemática de un sistema de generación de energía y los perfiles de tensión antes y después de la eliminación de la falla. En este caso, la curva superior representa la situación en donde los generadores G son situados en la red, mientras que la curva inferior representa la situación sin generadores . A este respecto, la Figura 2 muestra tres distintas curvas de tensión con un colapso de tensión. La curva de tensión S3 muestra el estado de las instalaciones de energía •eólica en un momento dado. La curva de tensión S2 muestra el caso de las instalaciones de energía eólica con la capacidad de funcionamiento directo y la curva de tensión SI muestra turbinas de gas con generadores sincrónicos. Se pretende que la región de colapso de tensión sea limitada para evitar una falta de tensión que es inducida por las unidades de generación que están siendo separadas (la anulación de los déficits de potencia activa por cadena) . La estabilidad aumentada será mantenida o mejorada si la ubicación de error desacopla las partes del sistema (la energía de sincronización esta en función del cuadrado de la tensión Vsyn en la Figura 2) . Un nivel dado de corriente de falla debe ser proporcionado (el mantenimiento del criterio de protección y si fuera posible el ajuste de los relevadores de protección) . Un requerimiento adicional de potencia reactiva por las unidades de generación después de la eliminación de la falla debe ser evitado (el riesgo de colapso de tensión y la sobrecarga del equipo en virtud del requerimiento en cascada de la potencia reactiva en el caso de una carga significante del motor) . La reserva de estabilidad después de la eliminación de la falla debe ser mejorada (la sincronización de la energía está en función como se muestra en la Figura 3 del cuadrado de la tensión Vsyn) . Los operadores de las redes de abastecimiento de energía deben mantener grandes sistemas de energía estables durante los estados tanto normal como de falla. Los modelos de sistema son aplicados a este respecto en este contexto debido a varios propósitos. Por lo tanto, la presencia de modelos adecuados es esencial para los operadores de red, en particular, en casos que involucran una gran integración de la generación embebida. El análisis dinámico de sistema es utilizado en este respecto para determinar los estados de aumento de la variación transitoria electromecánica después de la perturbación en el sistema. Éste es un efecto principalmente utilizado en la región del análisis de estabilidad de variación transitoria. Las siguientes características para el desarrollo de los modelos correspondientes de sistema son: El cálculo de la corriente/tensión/potencia/factor de potencia/torque/ángulo de rotor en función del tiempo en un intervalo de tiempo aproximadamente de 100 ms después de las perturbaciones (las variaciones transitorias electromagnéticas han desaparecido y las partes electromagnéticas del sistema se encuentran virtualmente en equilibrio con la excepción de modos electromagnéticos muy lentos) hasta algunos minutos (las variaciones transitorias electromagnéticas han desaparecido y las partes electromagnéticas del sistema también se encuentran en equilibrio) las variaciones térmicas transitorias generalmente no están cubiertas por el modelo de sistema. Se supone que las condiciones simétricas de sistema incluyen una impedancia de falla durante el intervalo específico de tiempo. La aplicación de los modelos de equilibrio para el equipo de la red eléctrica o en el caso de máquinas rotativas más grandes (máquinas sincrónicas o de inducción) y la aplicación de modelos dinámicos de reducción de orden. En consecuencia, esto proporciona lo siguiente para la parte eléctrica del sistema: los modelos matemáticos (fasor) para el equipo eléctrico con la excepción de máquinas más grandes (para aquellas máquinas existen modelos de ecuaciones matemáticas y diferenciales) ; - los fasores o vectores de corriente con valores de raíz cuadrada en función del tiempo (valores RMS) , los ángulos de fase y en algunas ocasiones la frecuencia del sistema en función del tiempo. Mientras que los valores de raíz cuadrada y el ángulo de fase para todos los fasores pueden ser diferentes en un valor único aunque no necesariamente la frecuencia constante es supuesta para todos los fasores; los modelos simétricos para la parte eléctrica del sistema, que pueden ser representados por una fase única (la representación de secuencia positiva) ; - la aplicación de modelos dinámicos para el equipo que controla el movimiento del sistema en el intervalo relevante de tiempo (por ejemplo, el controlador de tensión y corriente) ; y la aplicación de modelos dinámicos para la máquina de impulsión (por ejemplo, la inercia mecánica, la producción de torque) . Los modelos que cumplen con las características enlistadas con anterioridad son referidos como modelos "dinámicos-RMS" o de "término medio" . Los modelos de este tipo permiten una representación de grandes sistemas de energía a través del mantenimiento de la mayoría de las propiedades relevantes que monitorean los modos dinámicos del sistema. En consecuencia, . un software de análisis de sistema que es utilizado por los operadores de red está basado en este procedimiento. Un requerimiento generalmente aceptado es que los modelos de sistema deben ser los mismos. Por consiguiente, todos los modelos de los distintos componentes del sistema de energía deben ser del mismo tipo general. Los modelos dinámicos-RMS para las unidades de generación térmica, dispositivos de transmisión, sistemas de protección, equipo de control de red, etc., ya se encuentran generalmente disponibles y son correspondientemente implementados. De esta manera, los modelos requeridos para las instalaciones de energía eólica deben representar modelos del tipo dinámioo-RMS como se indicó con anterioridad. Señalados de aquí en adelante se encuentran los requerimientos específicos para los modelos de las instalaciones de energía eólica. En el tiempo actual, las regulaciones generales que se refieren a la conexión de unidades embebidas de generación específica con redes de alta tensión en Alemania son delineadas por la Asociación de Operadores Alemanes de Red [Verband Deutscher Netzbetreiber] (YDN) . Estas regulaciones gobiernan los detalles técnicos de los códigos de red de acuerdo con el UCTE (transmisión y distribución para unidades de acuerdo con el estatuto Alemán de alimentación de energía) . Además de los. operadores alemanes de red, se especifica los requerimientos para los modelos de instalación de energía eólica para varios propósitos de análisis . de sistema. Los siguientes requerimientos han sido especificados hasta ahora para estudios de falla dinámica: El modelo de turbina es acoplado con un modelo de red dinámica-RMS de secuencia positiva por medio de fasores para la tensión y corriente de la terminal . Esto se aplica para fallas simétricas de tres fases con tensiones residuales de terminal de 0.1...0.8 pu, para un tiempo de eliminación de falla de 0.1 a 3 segundos y para el intervalo de tiempo aproximadamente de 100 ms (una vez que las variaciones transitorias hayan desaparecido) aproximadamente a 5 segundos después de las fallas (el intervalo crítico para la estabilidad de la variación transitoria) . Un modelo que uede ser utilizado para un gran número de turbinas y de esta manera, puede aplicarse en aumentos limitados (en cuanto a que es aceptable . con respecto a la exactitud) . Una opción para especificar un punto inicial de operación (la energía que será producida) . Un modo posible de implementación del modelo en el software de análisis de sistema ya existente con posibilidades restringidas para componentes definidos por el usuario. El diseño básico y la función de las instalaciones de energía eólica de acuerdo con la invención son descritos de aquí en adelante. La Figura 4 muestra una estructura básica de las instalaciones de energía eólica de acuerdo con la invención. En este respecto, es ilustrada en particular, una instalación de energía eólica con dos módulos de energía. La instalación de energía eólica es proporcionada con tres alabes de rotor controlados por paso. El rotor es operado con un ángulo óptimo de paso hasta que sea alcanzada la velocidad nominal del motor (con la excepción de las condiciones de arranque) . Si la velocidad excediera la velocidad nominal en virtud de un incremento del viento o en virtud de pérdidas en la red (el funcionamiento directo de falla) , la unidad de control de paso limitaría la velocidad y operaría la instalación de energía eólica de acuerdo con condiciones seguras. El rotor mueve un generador sincrónico de seis fases en forma directa sin transmisión. El rotor es excitado en forma eléctrica. El sistema de excitación es conectado con un enlace común o bus de tensión cd con la excepción de la fase de arranque de la instalación de energía eólica. El control de excitación es parte del sistema de control de la instalación de energía eólica. El generador suministra una tensión variable al bus de tensión cd. El circuito intermedio de tensión cd-tensión ca tiene módulos de energía. El número de módulos está en función de la estructura de la instalación de energía eólica. El circuito intermedio de tensión cd de cada módulo incluye un interruptor periódico para varios propósitos, capacitores de balanceo o equilibrio, un inversor IGBT y un montaje de filtro. El transformador (solo) también es parte del diseño de filtro. A partir del punto de vista de la red, los módulos de energía bajo condiciones normales y bajo condiciones de cambio lento se comportan como fuentes controladas de corriente simétrica (con respecto de la frecuencia fundamental de las corrientes) . La raíz cuadrada (RMS) de las corrientes y el ángulo de fase de las mismas se controla y mantiene en relación de simetría. El inversor es controlado de acuerdo con varios parámetros de la instalación de energía eólica. Puesto que el control del inversor representa una parte sustancial del control total de la instalación de energía eólica, la posibilidad de aislar éste control -es muy limitada. Esta es la razón para una ampliación dada inevitable del modelo.

El control rápido es necesario, por ejemplo, para los aparatos de energía electrónica del inversor, los interruptores periódicos, etcétera. Esto es conseguido a través de varios controladores distribuidos C como se muestra en la Figura 4. En el intervalo de tiempo RMS la mayoría de los controladores puede observarse que son situados en la condición de equilibrio. El control de tensión y de energía y algunas otras tareas de control se refieren a las condiciones dinámicas de ' la instalación de energía eólica en el intervalo de tiempo RMS . Estos controladores deben ser tomados en consideración de manera explícita cuando se configure el modelo. La MPU y la interfaz específica del controlador como se muestran en la Figura 4, ilustran el equipo para este nivel de control. La comunicación estándar con las interfaces externas y la corrección de los ajustes, tal como por ejemplo, el límite de energía Pmáx y el ángulo de fase son obtenidos por medio de la unidad SCADA. Éste sistema no es proporcionado para uso para propósitos de -control rápido de red. Los estándares de control rápido utilizan interfaces específicas del controlador. El comportamiento fundamental durante las fallas del sistema de simetría es descrito de aquí en adelante. El sistema de prueba para el desarrollo y la verificación de las propiedades de funcionamiento directo de las instalaciones de energía eólica de acuerdo con la invención se describen por medio de las siguientes características principales. Se proporciona un sistema de tamaño reducido de generador/rectificador/circuito intermedio de tensión cd/inversor/filtro con un sistema electrónico original para el desarrollo y verificación del concepto fundamental de diseño, las estrategias de control y el algoritmo, el software y los ítems del equipo electrónico. Una red flexible permite varios tipos de configuraciones y fallas de sistema. Un PCC severamente ruidoso provoca condiciones difíciles para la medición de los aparatos y los componentes de control . Un PCC débil en términos de potencia de cortocircuito y frecuencia provoca condiciones difíciles de operación para un control de sistema (el concepto, así como también el algoritmo y el software) . La Figura 5 muestra una configuración del sistema de prueba para pruebas de funcionamiento directo. La siguiente falla fue iniciada -en una ubicación indicada: Una falla simétrica de tres fases F con una impedancia cero es de una duración de 770 ms. La eliminación es efectuada por medio de un salto de fase aproximadamente de -8o. La relación de potencia de cortocircuito es reducida aproximadamente de 30 a 15. Las corrientes I en el inversor y también las tensiones de terminal V (la línea a tierra) son medidas en las posiciones indicadas por las flechas. Los resultados de esta prueba son mostrados en las Figuras 6-9. La relación de muestreo fue seleccionada en 3 Khz. Los filtros previos (anti- identificación) no fueron utilizados en este caso. En la Figura 6, la corriente I y la tensión V son mostradas en función de los muéstreos. En este caso, una falla sucede aproximadamente entre 1500 y 3500 muéstreos. Durante la ocurrencia de esta falla toma lugar el colapso de la tensión. La Figura 7 muestra la potencia activa Pw y la potencia reactiva Pb. En este caso, la potencia activa Pw es representada por la curva superior mientras que la curva inferior representa la potencia reactiva. Aquí, una falla sucede aproximadamente después de 1800 muéstreos aproximadamente hasta 4000 muéstreos. Durante la ocurrencia de la falla, la potencia activa es reducida, de manera más específica, aproximadamente de 0.6 por debajo de 0.2 pu. Después de la eliminación de la falla, es decir, aproximadamente en 4000 muéstreos, la potencia activa es brevemente incrementada. Este pico de potencia activa llega hasta 1.2 pu. La potencia reactiva Pb también es incrementada después de la eliminación de la falla y posteriormente es traída una vez más a cero. La Figura 8 muestra una porción de la representación en la Figura 6. A este respecto, puede observarse que la corriente cae después de la ocurrencia de la falla y de aquí en adelante aumenta una vez más. Sin embargo, en el caso de la configuración de tensión V la situación es diferente puesto que la configuración de tensión fluctúa en gran medida. La Figura 9 muestra una porción de la Figura 6 después de la eliminación de la falla. Puede observarse aquí que la corriente oscila mientras la tensión permanece inicialmente en un nivel y posteriormente aproximadamente después de 3660 muéstreos también comienza a oscilar. Los módulos de energía del tamaño original, como se indicó con anterioridad y como se muestra en la Figura 4, fueron verificados de manera adecuada en los dispositivos de prueba. Las pruebas efectuadas fueron conducidas en primer lugar para analizar la carga de todos los componentes electrónicos de energía durante y después de las fallas simétricas del sistema. Los resultados correspondientes de prueba son mostrados en las Figuras 10-13. La Figura 10 muestra la tensión de terminal con relación al tiempo. Aquí, una falla sucede aproximadamente en 3.4 segundos y dura aproximadamente hasta .8 segundos . El colapso de tensión descrito con anterioridad se presenta durante la falla. La Figura 11 muestra la corriente con relación al tiempo durante la ocurrencia de una falla. Mientras sucede un colapso de tensión como se muestra en la Figura 10, la corriente se eleva durante la falla. La Figura 12 muestra la potencia activa con relación al tiempo durante la ocurrencia de la falla. Durante la falla entre 3.4 y 6.8 segundos, la potencia activa cae hasta cero.

Después de la eliminación de la falla existe un pico en la potencia activa. La Figura 13 muestra una porción de la Figura 12 en el tiempo de la eliminación de la falla. El pico en la potencia puede ser observado con claridad aquí . El pico de potencia llega hasta por encima de 1.2 pu. Posteriormente, la potencia activa cae de regreso al valor entre 0.7 y 0.8 pu. El sistema de prueba mostrado en la Figura 5 fue modelado de acuerdo con el procedimiento de análisis de sistema que es comúnmente utilizado para las variaciones transitorias y también para los análisis dinámicos de sistema. El modelo del sistema de prueba tiene un generador de 6 fases con una conexión armónica de flujo en el entrehierro (la identificación de parámetro basada en la FEM) , un rectificador de estator y dispositivos de excitación de rotor que incluyen un controlador, un circuito intermedio de tensión cd que comprende todos los componentes electrónicos de energía (interruptores periódicos) y un controlador, un inversor que incluye un controlador, una funcionalidad relevante MPU, un filtro, un transformador que incluye un grupo vector y línea de tierra y líneas que incluyen la conexión a tierra (la representación total de matriz) . Este modelo de sistema es un modelo híbrido de estado total no lineal (modelo híbrido continuo/discreto) en el intervalo de tiempo. La parte continua tiene autovalores en varias escalas de tiempo y debe ser resuelta a través de métodos numéricos de integración. El escenario de funcionamiento directo que es aplicado en la prueba de funcionamiento directo que se muestra en la Figura 5 fue analizado con este modelo. Sin embargo, la duración de la falla fue limitada a 100 ms mediante la reducción del procedimiento numérico de integración de consumo de tiempo. En contraste con el sistema de prueba activa, el generador equivalente de sistema no fue perturbado en forma aleatoria con el fin de representar el ruido de la red. Las Figuras 14 y 15 muestran los resultados seleccionados analíticos. Los resultados analíticos pueden ser comparados con las mediciones de las Figuras 6-9. Para interpretar esta comparación, la duración recortada de falla y el ruido de la red también deben tomarse en consideración. La Figura 15 muestra la potencia activa en base a la ocurrencia de una falla. Aquí también es posible observar el colapso claro en la potencia activa durante la falla, es decir, entre 0.05 y 0.15 segundos. Después de la eliminación de la falla en 0.15 segundos, también existe en este caso un suministro brevemente incrementado de potencia activa, a este respecto la potencia suministrada activa puede ser hasta de 1.2 pu. Como ya se describió con anterioridad, los operadores de red a menudo utilizan paquetes de software para análisis dinámicos del sistema en base a los procedimientos dinámicos-RMS. Éste tipo tiene estados dinámicos significativamente menores comparados con los modelos de variación transitoria y puede ser desarrollados utilizando la reducción de orden. Un modelo dinámico-RMS que toma en cuenta la totalidad de los aspectos relevantes estructurales en esta área y que satisface los criterios señalados con anterioridad fue desarrollado entonces para el sistema de prueba. Las Figuras 16 y 17 representan los resultados correspondientes del análisis para el mismo escenario de funcionamiento directo como el escenario medido. Los resultados pueden ser comparados con los resultados de medición mostrados en las Figuras € y 7 y los resultados del análisis de variación transitoria mostrados en las Figuras 14 y 15. La Figura 17 representa la potencia activa calculada a partir de las configuraciones de corriente y tensión mostradas en la Figura 16. En este caso, también es posible observar un suministro de potencia activa brevemente incrementado en forma directa después de la eliminación de la falla. De esta manera, las instalaciones de energía eólica de acuerdo con la invención proporcionan una opción de funcionamiento directo, además proporcionan una potencia de cortocircuito aproximadamente de 1.0 a 1.2 pu en el eje estandarizado de energía y producen potencia activa y reactiva inmediatamente después de la eliminación de la falla. La producción de la potencia activa es efectuada en virtud del resto en la red durante el tiempo total sin interrupción. Para propósitos de análisis dinámico del sistema son proporcionados modelos basados en un procedimiento RMS de secuencia positiva y representaciones de la función de transferencia. Para situaciones que no son cubiertas por aquellos modelos (las fallas del fenómeno de variación transitoria y de desequilibrio por fase) los modelos detallados son requeridos. La potencia del generador significativamente aumentada con brevedad que se describió con anterioridad es suministrada, de manera sustancial, por el generador y el circuito intermedio. Este efecto no representa un oomportamiento inherente por sistema, sino que debe ser implementado mediante el control adecuado de circuito intermedio . En una situación normal de operación, en la cual el generador produce por ej emplo 0.6 veces la potencia nominal , la máquina sincrónica ópera con un rotor de polo que es excitado con corriente directa y que produce un campo de rotación en el estator, el cual a su vez induce tensiones en los arrollamientos del estator. En este caso, el rotor de polo conduce a la rotación del campo en el estator a través del ángulo de desplazamiento del rotor de polo. En base a la ocurrencia de una falla en la red, por ejemplo, con un colapso de tensión, existe un suministro reducido de energía a la red, lo cual también conduce a la elevación en la tensión del circuito intermedio. Proporcionado en el circuito intermedio se encuentra el así llamado interruptor periódico que disipa la energía de exceso por medio de resistores de carga o la consume con el fin de evitar el exceso de velocidad del rotor. Sin embargo, este incremento en la tensión de circuito intermedio también tiene un efecto sobre el generador. Puesto que el control del interruptor periódico también determina el nivel de la tensión del circuito intermedio, éste también tiene una cierta influencia sobre la tensión de terminal -del generador, de modo que esta tensión, en las instalaciones de energía eólica de acuerdo con la invención, -es en cierto modo más grande que en la operación normal . En el generador esto origina una velocidad de rotor ligeramente más alta que es reflejada en el sistema mecánico comprende las aspas de rotor, el buje y el rotor de polo. No obstante, al mismo tiempo el ángulo de desplazamiento del rotor también se vuelve menor en cierto modo. A medida que esto origina un momento más bajo del generador en cierto modo, es producida una velocidad más alta. Cuando la red invierte las condiciones normales de •5 operación, en el primer momento un nivel más alto de energía fluye hacia la red en virtud de la tensión más alta del circuito intermedio, a través de los inversores. Debido a que como resultado cae la tensión de circuito intermedio, la tensión de terminal del generador también cambia, el ángulo de desplazamiento del rotor se incrementa una vez más, el momento del generador aumenta y la velocidad rotacional del sistema mecánico una vez más se vuelve ligeramente menor. Para un periodo relativamente corto aproximadamente de 100-200 milisegundos, el generador suministra una potencia más alta, en virtud de la velocidad ligeramente más alta, hasta que el sistema mecánico sea frenado hasta un grado correspondiente. La energía produce la potencia adicional que puede ser suministrada hacia la red. El suministro de potencia brevemente incrementada es -20 efectuado de esta manera a través del control específico de objetivo del interruptor periódico. 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 (11)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método de operación de una instalación de energía eólica, en donde la instalación de energía eólica de acuerdo con las primeras condiciones de operación en un modo normal de operación, suministra una primera potencia a una red eléctrica conectada, que es proporcional a la velocidad del viento, caracterizado porque comprende la etapa de: controlar la instalación de energía eólica de tal modo que ésta permanezca en la red eléctrica conectada cuando se presente una perturbación y suministra una segunda potencia a la red eléctrica conectada, la cual es menor que la primera potencia, y de acuerdo con las primeras condiciones de operación en base a la detención de la perturbación, suministra, en forma breve, una tercera potencia que es significativamente más grande que la primera potencia a la red eléctrica conectada. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la tercera potencia representa una potencia de cortocircuito.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la instalación de energía eólica tiene un medio de almacenamiento intermedio y el aumento de la tercera potencia es obtenido mediante el control del medio de almacenamiento intermedio .
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la instalación de energía eólica tiene un circuito intermedio de tensión cd como el medio de almacenamiento intermedio y el aumento de la tercera potencia es obtenido a través del control de circuito intermedio de tensión cd.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito intermedio de tensión cd tiene un interruptor periódico y el incremento de la tercera potencia es obtenido a través del control del interruptor periódico en el circuito intermedio de tensión cd.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la rotación del generador de la instalación de energía eólica es utilizada como el medio de almacenamiento intermedio y el incremento de la tercera potencia es obtenido a través del control de la rotación. -
7. 7. La instalación de energía eólica para el suministro de energía a una. red eléctrica conectada, en particular, • para efectuar el método de conformidad con cualquiera -de las reivindicaciones 1--6, caracterizada porque comprende : . . una .unidad de control que regula la instalación de energía eólica de tal modo que de acuerdo con las primeras condiciones de operación, en un modo normal de operación, una primera potencia es suministrada a la red eléctrica conectada, la cual es proporcional a la velocidad del viento, que la instalación de energía eólica permanece en la red eléctrica conectada cuando se presenta una perturbación y suministra una segunda potencia a la red eléctrica conectada, la cual es menor que la primera potencia, y de acuerdo con las primeras condiciones de operación en base a la detención de la perturbación, suministra, en forma breve, una tercera potencia que es significativamente más grande que la primera potencia a la red eléctrica conectada.
8. 8. La instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque tiene un medio de almacenamiento intermedio y la unidad de control es adaptada para obtener el incremento de la tercera potencia a través del control del medio de almacenamiento intermedio.
9. 9. La instalación de energía cólica de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque comprende un circuito intermedio de tensión cd como el medio de almacenamiento intermedio, en donde la unidad de control es adaptada para obtener el incremento de la tercera potencia a través del control del circuito intermedio de tensión cd.
10. 10. La instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque el circuito intermedio de tensión cd tiene un interruptor periódico y el incremento de la tercera potencia es obtenido a través del control del interruptor periódico en el circuito intermedio de tensión cd.
11. 11. La instalación de energía eólica de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la rotación del generador de la instalación de energía eólica es utilizada como el medio de almacenamiento intermedio y el incremento de la tercera potencia es obtenido a través del control de la rotación.