WO2008015306A2 - Compensador de energía reactiva para aerogeneradores - Google Patents

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WO2008015306A2
WO2008015306A2 PCT/ES2007/000472 ES2007000472W WO2008015306A2 WO 2008015306 A2 WO2008015306 A2 WO 2008015306A2 ES 2007000472 W ES2007000472 W ES 2007000472W WO 2008015306 A2 WO2008015306 A2 WO 2008015306A2
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reactive
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control means
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Juan José Rodríguez Tornell
José Torres Santana
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Rodriguez Tornell Juan Jose
Torres Santana Jose
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    • F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
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    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the present invention relates to a reactive energy compensator.
  • Wind generators or wind turbines with a squirrel cage induction machine consume a certain amount of reactive electric power from the mains, that is, a certain amount of electric energy destined to generate the magnetic field required for its operation of the built-in inductive equipment in said wind turbines.
  • a voltage gap occurs in the power grid when the voltage of one or more phases falls below an established limit (conventionally from 90% of the nominal voltage) without reaching zero, recovering after a certain time ( conventionally 10 milliseconds to 1 minute).
  • the typical cause of voltage dips is a failure in the power grid or in the customer's facilities that causes short-circuit currents in one or more phases.
  • the inductive equipment of said wind turbines remain substantially magnetized during the associated "voltage gaps", for example, to properly cleared short circuits, and that they support, without substantially demagnetizing, three-phase, two-phase or single-phase voltage gaps in the network connection point with predetermined magnitude and duration profiles.
  • the present invention thus provides a reactive energy compensator that addresses the aforementioned problems, in particular a static reactive energy compensator for wind turbines with a squirrel cage induction machine, in dynamic operation against voltage dips in the power grid.
  • the compensator of the invention comprises power means that are connected to the wind power injection line of a wind turbine device with a squirrel cage induction machine, in parallel with said wind turbine device, and that include a condenser unit and
  • Said capacitor unit comprises a capacitor bank and said transformer unit is a transformer with variable transformation ratio.
  • the compensator of the invention comprises control means and power means and is connected to the wind power injection line of a wind turbine device with squirrel cage induction machine, in parallel with said wind turbine device.
  • Said power means are connected, on the one hand, to said control means and, on the other hand, to the wind power injection line of said wind turbine device, and include a condenser unit and a transformer unit.
  • Said capacitor unit comprises a capacitor bank and said transformer unit is a transformer with variable transformation ratio.
  • said control means include a detection unit and a command unit.
  • Said control means fundamentally detect tensions and intensities in real time in the wind power injection line of said wind turbine device and at the common connection point, analyze said parameters and calculate the voltage derivatives as well as the reactive and active powers at each moment, and they command accordingly such power means.
  • control means are connected, on the one hand, to the wind power injection line of said wind turbine device and to the common connection point and, on the other hand, reciprocally to said power means.
  • Said control means are preferably materialized by a microcomputer.
  • said control means calculate the reactive energy demanded by both the power grid and by said wind turbine device, acting on said power means to function as a conventional and discrete compensator of reactive powers.
  • said control means will act on said power means so that they provide sufficient reactive power so that, on the one hand, the inductive equipment incorporated in said wind turbine device is substantially maintained magnetized and, on the other hand, reactive power is provided to the common connection point of said wind turbine device to prevent reactive power from the power grid from being consumed at any time.
  • FIG. 26 SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) by way of illustrative and non-limiting example, given with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows an assembly scheme representing a wind turbine device that includes a first embodiment of a reactive energy compensator according to the invention; Figure 2 shows an assembly scheme representing a wind turbine device that includes a second embodiment of a reactive energy compensator according to the invention and a wind turbine device that does not include a reactive energy compensator according to the invention, attached to the same common connection point; Figure 3 shows a graph depicting a specific profile of a tension hole; and Figure 4 shows a graph depicting the response of the reactive energy compensator according to the invention according to Figure 2 before the voltage gap of Figure 3.
  • FIG. 1 there is shown a reactive energy compensator 1000 according to the invention connected in parallel to a wind turbine device 20 'with induction machine in a squirrel cage.
  • Said assembly formed by said wind turbine device 20 'and said reactive energy compensator 1000 according to the invention is connected to the electrical system
  • Said reactive energy compensator 1000 comprises a capacitor bank C and a transformer with variable transformation ratio or T2 '.
  • an assembly 10 comprising a wind turbine device 20 provided with a reactive energy compensator according to the invention, said assembly 10 attached to the electrical system 100 by a common PCC connection point .
  • one or more sets analogous to the assembly 10 may be attached to the common PCC connection point, optionally in combination with one or more wind turbine devices devoid of a reactive energy compensator according to the invention, without this goes beyond the scope of the present invention.
  • the assembly 10 may comprise several wind turbine devices 20 all coupled in parallel to the same reactive energy compensator according to the invention, without thereby
  • Figure 1 shows an assembly 10 that includes, on the one hand, a wind turbine device 20 with its own wind turbine A and its wind power injection line B with its multi-phase transformer TP (usually in the form of an electronic converter) and its circuit breaker Dl, and, on the other hand, a reactive energy compensator according to the invention.
  • a wind turbine device 20 with its own wind turbine A and its wind power injection line B with its multi-phase transformer TP (usually in the form of an electronic converter) and its circuit breaker Dl, and, on the other hand, a reactive energy compensator according to the invention.
  • TP usually in the form of an electronic converter
  • Said reactive energy compensator is connected to the common PCC connection point in parallel with said wind turbine device 20 and comprises, starting from the PCC common connection point, a first fuse Pl, a three-phase measuring transformer TMl (formed by three single-phase transformers ) and a second fuse P2, followed by three lines Ll, L2 and L3a in radial arrangement, each including a fuse P3, P4 and P5, respectively.
  • Said lines Ll, L2 and L3a in common with a line L3b coming from a measuring current Tl, interposed between the common PCC connection point and said wind turbine device 20, generate a voltage signal Ml Vl 1 a signal M2 of voltage slope dV / dt and a signal M3 of reactive power Qr, respectively; signals that, through each of said lines Ll, L2 and L3a + L3b, are fed to control means, embodied in this embodiment by a microcomputer 30.
  • Said microcomputer 30 in turn supplies a signal M5 via a line L5 to power means 40.
  • Said power means 40 include a transformer that. It basically comprises, in the usual way, a set of thyristors in antiparallel, designated as a whole with 50, and an inductor 60.
  • a first branch (which is part of said power means 40) is grounded with the interposition of a switch W and a capacitor bank C (in this order from said transformer 50 , 60), a second branch is directly connected to ground, and a third branch is connected to the wind turbine device 20.
  • Said third branch is connected to said wind turbine device 20 by means of an intermediate circuit that includes, starting from said power means 40, a rail T2 from which two branches come out: a Sl which flows into an intermediate point between said multi-phase transformer TP and the wind turbine A itself, and another S2 that flows into the circuit breaker Dl.
  • a line L4 which includes a three-phase measuring transformer TM2 and leaving from a point of said first branch located between said switch W and said capacitor bank C, returns to said microcomputer 30 delivering a voltage signal M4 V2.
  • said capacitor bank C can be replaced by a single capacitor, if it is better suited to the particular requirements of the particular application.
  • Said branch Sl includes a circuit breaker D2 and said
  • bypass S2 includes a numerical overcurrent protection device 70, a third shunt S3 being provided which contacts said overcurrent numerical protection device 70 and said circuit breaker D2.
  • the voltages are shown in the form of ratios in relation to the nominal value, assuming, by way of example, a nominal value Un of the mains voltage equal to the nominal value Vn of the voltage of the power means 40 .
  • Said voltage gap has a voltage profile U represented with a continuous line in the graph of figure 2 and which shows an instant t 0 of instantaneous voltage drop (in which the voltage drops to 20% of the nominal voltage) , an interval t or -ti (in which the voltage is maintained at 20% of the nominal voltage), a first phase ti-t 2 of tension recovery (in which the voltage rises to 80% of the nominal voltage) and a second phase t 2 -t of voltage recovery (in which the voltage already rises to its nominal value), where the duration of the first phase ti-t 2 is less than the duration of the second phase t 2 -t.
  • Figure 3 represents the tension profile V provided by said power means 40, the tension gap being shown superimposed with a broken line.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) represented in figure 2, for comparative purposes.
  • said power means 40 are not providing power to the system at the time when the illustrated voltage gap is initiated.
  • said power means 40 actuated by said microcomputer 30 when detecting in real time (by means of the signals Ml, M2 and M3) the beginning of the fault that causes the voltage gap at time t 0 , increases the voltage .
  • said power means 40 begin to provide, stepwise in correspondence with the amount of activated elements of the capacitor bank C, the reactive power necessary for recover the voltage at the common PCC connection point, reaching the voltage V the nominal value Vn of the voltage of the power means 40, and therefore in this example also the nominal value Un of the voltage of the power grid, in a instant you 'located in the interval ti ⁇ t 2 .
  • said microcomputer 30 calculates the reactive energy demanded by both the power grid and the wind turbine device 20, based on said signal M3, so that said power means 40 They function as a conventional and discrete reactive power compensator.
  • said microcomputer 30 acts on said power means 40 so that they provide sufficient reactive power so that, on the one hand, the
  • the reactive energy compensator according to the invention returns to said configuration in which it functions again as a conventional and discrete reactive power compensator.

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Abstract

Compensador estático de energía reactiva para aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica, que comprende unos medios de control y unos medios de potencia y que está conectado a la red eléctrica en paralelo con un dispositivo de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla; en el que dichos medios de control incluyen una unidad de detección y una unidad de comando y en el que dichos medios de potencia incluyen una unidad de condensador y una unidad de transformador; en el que dichos medios de control analizan tensiones e intensidades y calculan derivadas de tensión y potencias reactivas y activas, comandando de acuerdo con ello dichos medios de potencia, para mantener magnetizados los equipos inductivos y aportar potencia reactiva al punto de conexión común de dicho dispositivo de aerogenerador.

Description

COMPENSADOR DE ENERGÍA REACTIVA
DESCRIPCIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un compensador de energía reactiva.
Más concretamente, se refiere a un compensador estático de energía reactiva para generadores eólicos con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los generadores eólicos o aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla consumen de la red eléctrica una cierta cantidad de energía eléctrica reactiva, es decir, una cierta cantidad de energía eléctrica destinada a generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos incorporados en dichos aerogeneradores.
Si la tensión en la red eléctrica desciende y dichos aerogeneradores no reciben la energía eléctrica reactiva necesaria para sus equipos inductivos, en algunos casos los aerogeneradores se embalan y se llegan a desconectar por sobrevelocidad, debido a la pérdida de campo de las máquinas de inducción que incorporan.
En otros casos, dependiendo de las condiciones operativas existentes y de las características
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) estructurales, si la tensión en la red eléctrica desciende y dichos aerogeneradores no reciben la energía eléctrica reactiva necesaria para sus equipos inductivos, el par motor en dichos aerogeneradores afectados disminuye (pues dicho par motor es, aproximadamente, proporcional al cuadrado de la tensión) , lo que da lugar a un frenado o, incluso, a la parada del aerogenerador .
Con relación a esto, una necesidad sentida en el sector de la generación de energía mediante dichos aerogeneradores es que dichos aerogeneradores mejoren su comportamiento ante "huecos de tensión" .
Un hueco de tensión se produce en la red eléctrica cuando la tensión de una o más fases cae por debajo de un límite establecido (convencionalmente a partir del 90% de la tensión nominal) sin llegar a cero, recuperándose al cabo de un tiempo determinado (convencionalmente de 10 milisegundos a 1 minuto) .
La causa típica de los huecos de tensión es un fallo en la red eléctrica o en las instalaciones de los clientes que origina corrientes de cortocircuito en una o más fases.
Cuando ocurre un hueco de tensión, esto es, la caída de tensión en la red eléctrica durante el tiempo que dura una falta, dichos aerogeneradores no reciben la energía eléctrica reactiva necesaria para sus equipos inductivos, lo que da lugar a los inconvenientes anteriormente citados .
Además, cuando cesa el hueco de tensión, la magnetización se produce simultáneamente en todos los aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) ardilla de una instalación industrial, sumándose las intensidades en la alimentación. Según ciertos estudios, si la duración del hueco es superior a un segundo, la corriente de magnetización será del orden de la de arranque en los aerogeneradores afectados, es decir, de cinco a seis veces la nominal, y este proceso podra dar lugar a un nuevo hueco de tensión que demoraría la vuelta al régimen nominal .
Es deseable por tanto que los equipos inductivos de dichos aerogeneradores se mantengan sustancialmente magnetizados durante los "huecos de tensión" asociados, por ejemplo, a cortocircuitos correctamente despejados, y que soporten, sin desmagnetizarse sustancialmente, huecos de tensión trifásicos, bifásicos o monofásicos en el punto de conexión a red con unos perfiles de magnitud y de duración predeterminados .
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona por tanto un compensador de energía reactiva que aborda los problemas anteriormente mencionados, en particular un compensador estático de energía reactiva para aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica.
En su forma más básica, el compensador de la invención comprende unos medios de potencia que están conectados a la línea de inyección de la potencia eólica de un dispositivo de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla, en paralelo con dicho dispositivo de aerogenerador, y que incluyen una unidad de condensador y
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) una unidad de transformador.
Dicha unidad de condensador comprende una batería de condensadores y dicha unidad de transformador es un transformador con relación de transformación variable.
En una forma más completa, el compensador de la invención comprende unos medios de control y unos medios de potencia y está conectado a la línea de inyección de la potencia eólica de un dispositivo de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla, en paralelo con dicho dispositivo de aerogenerador.
Dichos medios de potencia están conectados, por un lado, a dichos medios de control y, por otro lado, a la línea de inyección de la potencia eólica de dicho dispositivo de aerogenerador, e incluyen una unidad de condensador y una unidad de transformador.
Dicha unidad de condensador comprende una batería de condensadores y dicha unidad de transformador es un transformador con relación de transformación variable.
Por su parte, dichos medios de control incluyen una unidad de detección y una unidad de comando.
Dichos medios de control detectan fundamentalmente tensiones e intensidades en tiempo real en la línea de inyección de la potencia eólica de dicho dispositivo de aerogenerador y en el punto de conexión común, analizan dichos parámetros y calculan las derivadas de tensión así como las potencias reactivas y activas en cada momento, y comandan de acuerdo con ello dichos medios de potencia.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) A tal efecto, dichos medios de control están conectados, por un lado, a la línea de inyección de la potencia eólica de dicho dispositivo de aerogenerador y al punto de conexión común y, por otro lado, recíprocamente a dichos medios de potencia.
Dichos medios de control están materializados preferiblemente mediante un microcomputador.
En régimen permanente y en ausencia de perturbación o falta en la red, dichos medios de control calculan la energía reactiva demandada tanto por la red eléctrica como por dicho dispositivo de aerogenerador, actuando sobre dichos medios de potencia para que funcionen como un compensador convencional y discreto de potencias reactivas.
En caso de perturbación en la red que provoque un hueco de tensión, dichos medios de control actuarán sobre dichos medios de potencia para que suministren la potencia reactiva suficiente para que, por un lado, los equipos inductivos incorporados en dicho dispositivo de aerogenerador se mantengan sustancialmente magnetizados y, por otro lado, se aporte potencia reactiva al punto de conexión común de dicho dispositivo de aerogenerador para evitar que en ningún momento se pueda consumir potencia reactiva de la red eléctrica.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Las características principales de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de la misma, proporcionada puramente
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) a modo de ejemplo ilustrativo y no limitativo, dada con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: la figura 1 muestra un esquema de montaje que representa un dispositivo de aerogenerador que incluye una primera realización de un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención; la figura 2 muestra un esquema de montaje que representa un dispositivo de aerogenerador que incluye una segunda realización de un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención y un dispositivo de aerogenerador que no incluye un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención, unidos al mismo punto de conexión común; la figura 3 muestra un gráfico que representa un perfil concreto de un hueco de tensión; y la figura 4 muestra un gráfico que representa la respuesta del compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención según la figura 2 ante el hueco de tensión de la figura 3.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Haciendo referencia a la figura 1, en ella se muestra un compensador 1000 de energía reactiva de acuerdo con la invención conectado en paralelo a un dispositivo 20' de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla.
Dicho conjunto formado por dicho dispositivo 20' de aerogenerador y dicho compensador 1000 de energía reactiva de acuerdo con la invención está unido al sistema eléctrico
2000 mediante un punto de conexión común PCC con la intermediación de un trafo Tl' .
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Dicho compensador 1000 de energía reactiva de acuerdo con la invención comprende una batería C de condensadores y un transformador con relación de transformación variable o trafo T2' .
De esta forma, actuando sobre la relación de transformación del trafo T2', la tensión en la batería C de condensadores se mantiene, aunque la tensión durante una eventual falta sea pequeña al otro lado del trafo T2 ' , evitándose además mediante esta modulación del trafo T2' el sobredimensionamiento de la batería C de condensadores que de otro modo sería necesario para cumplir algunos criterios estrictos de superación de faltas.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, en ella se muestra un conjunto 10 que comprende un dispositivo 20 de aerogenerador provisto de un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención, unido dicho conjunto 10 al sistema eléctrico 100 mediante un punto de conexión común PCC.
El experto en la técnica entenderá que uno o más conjuntos análogos al conjunto 10 pueden estar unidos al punto de conexión común PCC, opcionalmente en combinación con uno o más dispositivos de aerogenerador desprovistos de un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención, sin por ello salir del alcance de la presente invención .
Asimismo, se entenderá que el conjunto 10 puede comprender varios dispositivos 20 de aerogenerador acoplados todos en paralelo a un mismo compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención, sin por ello
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) salir tampoco del alcance de la presente invención.
Concretamente, la figura 1 muestra un conjunto 10 que incluye, por un lado, un dispositivo 20 de aerogenerador con su aerogenerador A propiamente dicho y su línea B de inyección de la potencia eólica con su transformador polifásico TP (habitualmente en forma de convertidor electrónico) y su disyuntor Dl, y, por otro lado, un compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención.
Dicho compensador de energía reactiva está conectado al punto de conexión común PCC en paralelo con dicho dispositivo 20 de aerogenerador y comprende, partiendo desde el punto de conexión común PCC, un primer fusible Pl, un transformador trifásico TMl de medida (formado por tres trafos monofásicos) y un segundo fusible P2, seguido de tres líneas Ll, L2 y L3a en disposición radial, que incluyen cada una un fusible P3, P4 y P5, respectivamente.
Dichas líneas Ll, L2 y L3a, ésta última en común con una línea L3b que viene desde un trafo Tl de corriente de medida, interpuesto entre el punto de conexión común PCC y dicho dispositivo 20 de aerogenerador, generan una señal Ml de tensión Vl1 una señal M2 de pendiente de tensión dV/dt y una señal M3 de potencia reactiva Qr, respectivamente; señales que, por medio de cada una de dichas líneas Ll, L2 y L3a+L3b, son alimentadas a unos medios de control, materializados en esta realización mediante un microcomputador 30.
Dicho microcomputador 30 alimenta a su vez una señal M5 mediante una línea L5 a unos medios 40 de potencia.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) Dichos medios 40 de potencia incluyen un transformador que . comprende básicamente, de la manera habitual, un juego de tiristores en antiparalelo, designado en su conjunto con el 50, y un inductor 60.
Desde dichos medios 40 de potencia, salen tres ramas: una primera rama (que es parte de dichos medios 40 de potencia) está conectada a tierra con la interposición de un interruptor W y una batería C de condensadores (en este orden desde dicho transformador 50, 60) , una segunda rama está conectada directamente a tierra, y una tercera rama está conectada al dispositivo 20 de aerogenerador .
Dicha tercera rama está conectada a dicho dispositivo 20 de aerogenerador mediante un circuito intermedio que incluye, partiendo desde dichos medios 40 de potencia, un trafo T2 del que salen dos derivaciones: una Sl que desemboca en un punto intermedio entre dicho transformador polifásico TP y el aerogenerador A propiamente dicho, y otra S2 que desemboca en el disyuntor Dl.
Una línea L4, que incluye un transformador trifásico TM2 de medida y que sale desde un punto de dicha primera rama situado entre dicho interruptor W y dicha batería C de condensadores, regresa a dicho microcomputador 30 entregando una señal M4 de tensión V2. Será evidente para un experto en la técnica que dicha batería C de condensadores puede ser sustituida por un único condensador, si ello se adaptase mejor a los requisitos particulares de la aplicación concreta.
Dicha derivación Sl incluye un disyuntor D2 y dicha
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) derivación S2 incluye un dispositivo 70 de protección numérica de sobreintensidad, estando provista una tercera derivación S3 que pone en contacto dicho dispositivo 70 de protección numérica de sobreintensidad y dicho disyuntor D2.
Haciendo referencia ahora a las figuras 2 y 3, a continuación se aborda una perturbación en la red eléctrica que provoca un hueco de tensión concreto de ejemplo en la tensión de la red eléctrica.
En ambas figuras, las tensiones se muestran en forma de ratios con relación al valor nominal, asumiéndose, a modo de ejemplo, un valor nominal Un de la tensión de la red eléctrica igual al valor nominal Vn de la tensión de los medios 40 de potencia.
Dicho hueco de tensión tiene un perfil de tensión U representado con línea continua en el gráfico de la figura 2 y que muestra un instante t0 de caída instantánea de la tensión (en el que la tensión baja a un 20% de la tensión nominal) , un intervalo to-ti (en el que la tensión se mantiene a un 20% de la tensión nominal) , una primera fase ti-t2 de recuperación de la tensión (en la que la tensión sube hasta un 80% de la tensión nominal) y una segunda fase t2-t de recuperación de la tensión (en la que la tensión sube ya hasta su valor nominal) , en donde la duración de la primera fase ti-t2 es menor que la duración de la segunda fase t2-t.
La figura 3 representa el perfil de tensión V aportada por dichos medios 40 de potencia, mostrándose superpuesto con línea discontinua el hueco de tensión
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) representado en la figura 2, con fines comparativos. En esta realización se asume que dichos medios 40 de potencia no están aportando potencia al sistema en el momento en el que se inicia el hueco de tensión ilustrado.
Se puede observar que dichos medios 40 de potencia, actuados por dicho microcomputador 30 al detectar en tiempo real (mediante las señales Ml, M2 y M3) el comienzo de la falta que origina el hueco de tensión en el instante t0, aumentan la tensión. En particular, a partir de un instante t0' situado en el intervalo to-ti, dichos medios 40 de potencia empiezan a aportar, escalonadamente en correspondencia con la cantidad de elementos activados de la batería C de condensadores, la potencia reactiva necesaria para recuperar la tensión en el punto de conexión común PCC, alcanzando la tensión V el valor nominal Vn de la tensión de los medios 40 de potencia, y por tanto en este ejemplo también el valor nominal Un de la tensión de la red eléctrica, en un instante ti' situado en el intervalo ti~t2.
En régimen permanente y en ausencia de perturbación o falta en la red, dicho microcomputador 30 calcula la energía reactiva demandada tanto por la red eléctrica como por el dispositivo 20 de aerogenerador, en base a dicha señal M3 , de modo que dichos medios 40 de potencia funcionan como un compensador convencional y discreto de potencias reactivas.
En caso de perturbación en la red que provoca un hueco de tensión, dicho microcomputador 30 actúa sobre dichos medios 40 de potencia para que suministren la potencia reactiva suficiente para que, por un lado, los
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) equipos inductivos incorporados en dicho dispositivo 20 de aerogenerador se mantengan sustancialmente magnetizados y, por otro lado, se aporte potencia reactiva al punto de conexión común PCC para evitar que en ningún momento se pueda consumir potencia reactiva de la red eléctrica.
Una vez superado dicho hueco de tensión, el compensador de energía reactiva de acuerdo con la invención vuelve a dicha configuración en la que funciona de nuevo como un compensador convencional y discreto de potencias reactivas .
Naturalmente, permaneciendo igual el principio de la invención, las formas de realización y los detalles de construcción se pueden variar ampliamente con respecto a los descritos e ilustrados aquí puramente a modo de ejemplo no limitativo, sin por ello salir del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un compensador de energía reactiva, concretamente un compensador estático de energía reactiva para aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica, caracterizado porque está conectado a la red eléctrica en paralelo con al menos un dispositivo (20) de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla, que incluye su aerogenerador (A) propiamente dicho y su línea (B) de inyección de potencia eólica con un transformador polifásico (TP) y un disyuntor
(Dl) , y porque comprende unos medios (30) de control y unos medios (40) de potencia, incluyendo dichos medios (30) de control una unidad de detección, que detecta tensiones e intensidades en tiempo real en dicha línea (B) de inyección de potencia eólica y en el punto de conexión común (PCC) y analiza los valores detectados y calcula las derivadas de tensión y las potencias reactivas y activas en cada momento, y una unidad de comando, que comanda consiguientemente dichos medios (40) de potencia, estando conectados dichos medios (30) de control, por un lado, a dicha línea (B) de inyección de potencia eólica y al punto de conexión común (PCC) y, por otro lado, a dichos medios (40) de potencia, incluyendo dichos medios (40) de potencia una unidad (C) de condensador y una unidad (50, 60) de transformador, estando conectados dichos medios (40) de potencia, por un lado, recíprocamente a dichos medios (30) de control y, por otro lado, a dicha línea (B) de inyección de potencia eólica.
2. - Compensador de energía reactiva de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dichos medios de control
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) comprenden un microcomputador (30) .
3. - Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que dicha unidad (C) de condensador y dicha unidad (50, 60) de transformador están conectadas con la interposición de un interruptor (W) .
4.- Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad de transformador comprende un juego (50) de tiristores en antiparalelo y un inductor (60) .
5. - Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha unidad (C) de condensador comprende o bien un condensador o bien una pluralidad de condensadores.
6. - Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios (30) de control están conectados al punto de conexión común (PCC) en paralelo con dicho dispositivo
(20) de aerogenerador mediante un montaje que comprende, partiendo desde el punto de conexión común (PCC) , un primer fusible (Pl) , un transformador trifásico (TMl) de medida y un segundo fusible (P2) , seguido de una primera línea (Ll) , una segunda línea (L2) y una tercera línea (L3a) en disposición radial, que incluyen cada una un fusible (P3, P4, P5) ; y en el que dichos medios (30) de control están conectados a dicha línea (B) de inyección de potencia eólica mediante una cuarta línea (L3b) que viene desde un trafo (Tl) de corriente de medida dispuesto en dicha línea (B) de inyección de potencia eólica; entregando dicha
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) primera línea (Ll) una primera señal (Ml) a dichos medios (30) de control, entregando dicha segunda línea (L2) una segunda señal (M2) a dichos medios (30) de control y entregando conjuntamente dichas tercera y cuarta líneas (L3a, L3b) una tercera señal (M3) a dichos medios (30) de control .
7.- Compensador de energía reactiva de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho transformador trifásico (TMl) de medida comprende tres trafos monofásicos.
8.- Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos medios (30) de control y dichos medios (40) de potencia están conectados entre sí mediante una línea (L4) , que transmite una cuarta señal (M4) desde dichos medios (40) de potencia hasta dichos medios (30) de control, y una línea (L5) , que transmite una quinta señal (M5) desde dichos medios (30) de control hasta dichos medios (40) de potencia.
9. - Compensador de energía reactiva de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicha línea (L4) incluye un transformador trifásico (TM2) de medida.
10.- Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 ó 4 a 9 cuando dependen de la 3, en el que dicha línea (L4) sale de dichos medios (40) de potencia desde un punto situado entre dicho interruptor (W) y dicha unidad (C) de condensador.
11,- Compensador de energía reactiva de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) que dichos medios (40) de potencia están conectados a dicha línea (B) de inyección de potencia eólica mediante un circuito intermedio que incluye, partiendo desde dichos medios (40) de potencia, un trafo (T2) del que salen dos derivaciones, desembocando una derivación (Sl) en un punto intermedio entre dicho transformador polifásico (TP) y dicho aerogenerador (A) propiamente dicho y desembocando la otra derivación (S2) en dicho disyuntor (Dl) , incluyendo dicha derivación (Sl) un disyuntor (D2) e incluyendo dicha derivación (S2) un dispositivo (70) de protección numérica de sobreintensidad, estando provista una tercera derivación
(S3) que pone en contacto dicho dispositivo (70) de protección numérica de sobreintensidad y dicho disyuntor
(D2) .
12. - Método de funcionamiento de un compensador de energía reactiva, concretamente un compensador estático de energía reactiva para aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, en régimen permanente y en ausencia de perturbación o falta en la red, dichos medios (30) de control calculan la energía reactiva demandada tanto por la red eléctrica como por dicho dispositivo (20) de aerogenerador en base dicha tercera señal (M3) y actúan dichos medios (40) de potencia mediante dicha quinta señal
(M5) para que dichos medios (40) de potencia funcionen como un compensador convencional y discreto de potencias reactivas; y, en caso de perturbación en la red que provoca un hueco de tensión, dichos medios (30) de control detectan en tiempo real mediante las primera, segunda y tercera señales (Ml, M2, M3) el comienzo de la falta que origina el
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) hueco de tensión y actúan sobre dichos medios (40) de potencia mediante dicha quinta señal (M5) para que aumenten la tensión y suministren la potencia reactiva suficiente para que, por un lado, los equipos inductivos incorporados en dicho dispositivo (20) de aerogenerador se mantengan sustancialmente magnetizados y, por otro lado, se aporte potencia reactiva al punto de conexión común (PCC) para evitar que en ningún momento se pueda consumir potencia reactiva de la red eléctrica, volviendo el compensador de energía reactiva a dicha configuración en la que funciona como un compensador convencional y discreto de potencias reactivas una vez superado dicho hueco de tensión; recibiendo dichos medios (30) de control dicha cuarta señal (M4) .
13. - Método de funcionamiento de un compensador de energía reactiva de acuerdo con la reivindicación 12, en el que, en caso de perturbación en la red que provoca un hueco de tensión, dichos medios (40) de potencia aumentan la tensión escalonadamente.
14.- Un compensador de energía reactiva, concretamente un compensador estático de energía reactiva para aerogeneradores con máquina de inducción en jaula de ardilla, en funcionamiento dinámico frente a huecos de tensión en la red eléctrica, caracterizado porque dicho compensador (1000) de energía reactiva está conectado en paralelo a un dispositivo (20') de aerogenerador con máquina de inducción en jaula de ardilla, estando unido el conjunto de dicho dispositivo (20') de aerogenerador y dicho compensador (1000) de energía reactiva al sistema eléctrico (2000) mediante un punto de conexión común (PCC) con la intermediación de un trafo (Tl'), comprendiendo
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) dicho compensador (1000) de energía reactiva una batería (C ) de condensadores y un transformador con relación de transformación variable o trafo (T2').
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
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