ES2991008T3

ES2991008T3 - Procedimiento para operar un generador de turbina eólica de doble alimentación como una máquina síncrona virtual para proporcionar control de formación de red del mismo y sistema

Info

Publication number: ES2991008T3
Application number: ES21214810T
Authority: ES
Inventors: Hanchao Liu; Maozhong Gong; Di Pan; Yichao Zhang
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2024-12-02
Anticipated expiration: 2041-12-15
Also published as: EP4024695A1; US11486355B2; US20220205424A1; EP4024695B1; CN114696365A; DK4024695T3

Abstract

Un método para operar un generador de turbina eólica doblemente alimentado asíncrono conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual. El generador de turbina eólica doblemente alimentado incluye un convertidor del lado de la línea acoplado a un convertidor del lado del rotor a través de un enlace de corriente continua (CC). El método incluye recibir, a través de un controlador, al menos un comando de referencia de un controlador externo. El método también incluye controlar el flujo del rotor del generador de turbina eólica doblemente alimentado utilizando el al menos un comando de referencia. Además, el método incluye proporcionar un control de caída de potencia para el generador de turbina eólica doblemente alimentado a través de al menos uno de los siguientes: rotación del marco de referencia del lado del rotor y control de flujo del eje d. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para operar un generador de turbina eólica de doble alimentación como una máquina síncrona virtual para proporcionar control de formación de red del mismo y sistema

Campo

[0001] La presente divulgación se refiere, en general, a recursos basados en inversor, tales como sistemas de potencia de turbina eólica y, más en particular, a sistemas y procedimientos para operar generadores de turbina eólica de doble alimentación conectados a una red como máquinas síncronas virtuales para proporcionar control de formación de red de los mismos.

Antecedentes

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

[0003] Las turbinas eólicas se pueden distinguir en dos tipos: turbinas de velocidad fija y de velocidad variable. Convencionalmente, las turbinas eólicas de velocidad variable se controlan como fuentes de corriente conectadas a una red eléctrica. En otras palabras, las turbinas eólicas de velocidad variable se basan en una frecuencia de red detectada por un bucle de bloqueo de fase (PLL) como referencia e inyectan una cantidad específica de corriente en la red. El control de la fuente de corriente convencional de las turbinas eólicas se basa en el supuesto de que las formas de onda de tensión de red son formas de onda de tensión fundamentales con frecuencia y magnitud fijas y que la penetración de la potencia eólica en la red es lo suficientemente baja como para no provocar perturbaciones en la magnitud y frecuencia de tensión de red. Por tanto, las turbinas eólicas simplemente inyectan la corriente especificada en la red en base a las formas de onda de tensión fundamentales. Sin embargo, con el rápido crecimiento de la potencia eólica, la penetración de potencia eólica en algunas redes se ha incrementado hasta el punto en que los generadores de turbina eólica tienen un impacto significativo en la tensión y frecuencia de red. Cuando las turbinas eólicas están localizadas en una red débil, las fluctuaciones de potencia de turbina eólica pueden dar lugar a un incremento en las variaciones de magnitud y frecuencia en la tensión de red. Estas fluctuaciones pueden afectar negativamente al rendimiento y estabilidad del PLL y del control de corriente de turbina eólica.

[0004] Además, la reducción de la proporción de máquinas síncronas con respecto a las asíncronas, que determinan los parámetros (tensión y frecuencia) que definen la red, ha contribuido a disminuir los márgenes de estabilidad. La consecuencia inmediata de la disminución de los márgenes de estabilidad es un colapso de la red cuando se somete a perturbaciones de tensión y frecuencia en la red.

[0005] En consecuencia, muchas máquinas asíncronas existentes, tales como generadores de turbina eólica de doble alimentación, operan en modo "seguimiento de red". Los dispositivos de tipo seguimiento de red utilizan bucles rápidos de regulación de corriente para controlar la potencia activa y reactiva intercambiada con la red. Más específicamente, la FIG. 1 ilustra los elementos básicos del circuito principal y la estructura de control de convertidor para un generador de turbina eólica de doble alimentación y con seguimiento de red. Como se muestra, la referencia de potencia activa al convertidor la desarrolla el regulador de fuente de energía, por ejemplo la parte de control de turbina de una turbina eólica. Esto se transmite como una referencia de par de torsión que representa la menor potencia máxima alcanzable de la fuente de energía en ese instante, o una instrucción de reducción de un controlador de red de nivel superior. A continuación, el control de convertidor determina una referencia de corriente para que la componente activa de corriente alcance el par de torsión deseado. En consecuencia, el generador de turbina eólica de doble alimentación incluye funciones que gestionan la tensión y la potencia reactiva de una manera que da como resultado una instrucción para la componente reactiva de la corriente. A continuación, los reguladores de corriente de ancho de banda amplio desarrollan instrucciones para que los convertidores apliquen la tensión al sistema, de modo que las corrientes reales sigan de cerca las instrucciones.

[0006] De forma alternativa, los convertidores de tipo de formación de red proporcionan una característica de fuente de tensión, donde el ángulo y magnitud de la tensión se controlan para lograr las funciones de regulación que necesita la red. Con esta estructura, la corriente fluirá de acuerdo con las demandas de la red mientras el convertidor contribuye a establecer una tensión y frecuencia para la red. Esta característica es comparable a los generadores convencionales basados en una turbina que acciona una máquina síncrona. Por tanto, una fuente de formación de red debe incluir las siguientes funciones básicas: (1) admitir la tensión y la frecuencia de red para cualquier flujo de corriente dentro de la potencia de servicio de los equipos, tanto real como reactiva; (2) evitar la operación más allá de la capacidad de tensión o corriente de los equipos al permitir que cambie la tensión o la frecuencia de red en lugar de desconectar los equipos (la desconexión solo se permite cuando la tensión o la frecuencia están fuera de los límites establecidos por la entidad de red); (3) permanecer estable en cualquier configuración de red o característica de carga, incluyendo el servicio de una carga aislada o conectada a otras fuentes de formación de red, y conmutar entre dichas configuraciones; (4) compartir la carga total de la red entre otras fuentes de formación de red conectadas a la red; (5) sortear perturbaciones de red, tanto mayores como menores, y (6) cumplir con los requisitos (1)-(5) sin requerir comunicación rápida con otros sistemas de control existentes en la red, o señales lógicas creadas externamente relacionadas con cambios en la configuración de red.

[0007]La estructura de control básica para lograr los objetivos de formación de red anteriores fue desarrollada y probadain situpara sistemas de baterías a principios de la década de 1990 (véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos n.°: 5.798.633 titulada "Battery Energy Storage Power Conditioning System"). Aplicaciones para generadores eólicos y generadores solares de convertidor completo se divulgan en la patente de Estados Unidos n.°: 7.804.184 titulada "System and Method for Control of a Grid Connected Power Generating System", y la patente de Estados Unidos n.°: 9.270.194 titulada "Controller for controlling a power converter". Aplicaciones para el control de formación de red para un generador de turbina eólica de doble alimentación se describen en el documento PCT/US2020/013787 titulado "System and Method for Providing Grid-Forming Control for a Double-Feb Wind Turbine Generator".

[0008]Como ejemplo, la FIG. 2 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un circuito principal de un sistema de formación de red. Como se muestra, el circuito principal incluye un convertidor electrónico de potencia con conexiones en los lados de CC y CA. Este convertidor recibe instrucciones de activación desde un controlador que crea un fasor de tensión de CA Vcnv en un ángulo de Thvcnv. El ángulo es con respecto a un fasor de referencia que tiene una frecuencia fija. El lado de CC se suministra con un dispositivo capaz de generar o absorber potencia incluso durante un corto período. Dichos dispositivos pueden incluir, por ejemplo, baterías, paneles solares, máquinas rotativas con un rectificador o condensadores. Además, como se muestra, el circuito incluye una impedancia inductiva Xcnv que conecta el convertidor a su punto de interconexión, mostrado como la tensión Vt y el ángulo ThVt en la FIG.

2. El sistema eléctrico detrás del punto de interconexión se muestra como un equivalente de Thevenin con impedancia Zthev y tensión Vthev en el ángulo ThVthev. Este equivalente se puede usar para representar cualquier circuito, incluidos los circuitos conectados a la red y los aislados con cargas. En situaciones prácticas, la impedancia Zthev será principalmente inductiva.

[0009]Todavía en referencia a la FIG. 2, la parte de circuito cerrado del control principal recibe señales de retroalimentación de la tensión y la corriente en el punto de interconexión. Se reciben entradas adicionales de controles de nivel superior (no mostrados). Aunque la FIG. 2 ilustra un único convertidor como ejemplo, a cualquier grupo de equipos que pueda crear un equivalente eléctrico de una tensión controlada Vcnv detrás de una impedancia Xcnv se le pueden aplicar los esquemas de control divulgados para lograr los mismos beneficios de rendimiento.

[0010]En referencia ahora a la FIG. 3, se ilustra un diagrama de control para proporcionar control de formación de red de acuerdo con la construcción convencional. Como se muestra, un controlador de convertidor 1 recibe referencias (por ejemplo, Vref y Pref) y límites (por ejemplo, LímitesVcmd y LímitesPcmd) de controles de nivel superior 2. Estos límites de alto nivel se refieren a cantidades físicas de tensión, corriente y potencia. Los reguladores principales incluyen un regulador de tensión rápido 3 y un regulador de potencia lento 4. Estos reguladores 3, 4 tienen límites finales aplicados a las instrucciones de control de convertidor para la magnitud de tensión (por ejemplo, VcnvCmd) y ángulo (por ejemplo, 0pang y 0pll) para implementar restricciones en las componentes reactivas y reales de corriente, respectivamente. Además, dichos límites se basan en un valor fijo predeterminado por defecto, con control de bucle cerrado para reducir los límites en caso de que la corriente exceda los límites.

[0011]El documento CN106786810A describe un procedimiento para la configuración de capacidad de soporte activo en estado transitorio de un ventilador de doble alimentación con control de estatismo de frecuencia; el documento CN106684923A describe un procedimiento de control mejorado de amortiguación para ventiladores de doble alimentación; Han Yongsu y Ha Jung-Ik describen un control de estatismo usando la impedancia de un DFIG integrado en red dentro de una microrred en el documento IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION., 01/03/2019, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ., EE. UU., Vol.:34, Nr.:1, páginas:88-97, ISSN 0885-8969, DOI https://dx.doi.org/10.1109/TEC.2018.2861819.

[0012]En consecuencia, la presente divulgación está dirigida a sistemas y procedimientos para operar recursos basados en inversor conectados a la red que tienen una máquina asíncrona como una máquina síncrona virtual para proporcionar control de formación de red del recurso basado en inversor para abordar los problemas mencionados anteriormente.

Breve descripción

[0013]Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán, en parte, en la siguiente descripción, o pueden resultar evidentes a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0014]La invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen otros modos de realización de la invención.

[0015]En un aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual. El generador de turbina eólica de doble alimentación incluye un convertidor de lado de línea acoplado a un convertidor de lado de rotor por medio de un enlace de corriente continua (CC). El procedimiento incluye recibir, por medio de un controlador, al menos una instrucción de referencia de tensión desde un controlador externo. El procedimiento también incluye controlar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia. Además, el procedimiento incluye proporcionar control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d.

[0016]La instrucción de referencia comprende una instrucción de referencia de potencia y/o una instrucción de referencia de tensión del controlador externo. La instrucción de referencia de potencia comprende una instrucción de referencia de potencia activa o una instrucción de referencia de potencia reactiva.

[0017]Controlar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la(s) instrucción(s) de referencia comprende además recibir la instrucción de referencia de tensión desde el controlador externo, recibir una tensión de estátor desde un estátor del generador de turbina eólica de doble alimentación, determinar una instrucción de flujo usando la instrucción de referencia de tensión y la tensión de estátor, y determinar una instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo.

[0018]La determinación de la instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo comprende además determinar una señal de retroalimentación de flujo de entrehierro("air gap flux’’)usando al menos uno de la corriente de estátor, la tensión de estátor, la corriente de rotor o la tensión de rotor y determinar la instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo y la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro.

[0019]En modos de realización adicionales, el procedimiento puede incluir determinar la instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo, la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro y la corriente de estátor.

[0020]En varios modos de realización, proporcionar el control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y el control de flujo de eje d puede incluir proporcionar un control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y proporcionar un control de estatismo de tensión-potencia reactiva para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través del control de flujo de eje d.

[0021]En dichos modos de realización, proporcionar el control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor puede incluir recibir la instrucción de referencia de potencia activa desde el controlador externo, recibir una señal de retroalimentación de potencia activa, determinar una frecuencia angular del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia activa y la señal de retroalimentación de potencia activa, determinar una frecuencia de rotor usando la frecuencia angular y una frecuencia angular de magnetización del generador de turbina eólica de doble alimentación, determinar un ángulo de fase para una sistema de referencia d-q de lado de rotor en función de la frecuencia de rotor, y desplazar el sistema de referencia d-q de lado de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación en el ángulo de fase para lograr el control de estatismo de frecuencia-potencia activa del generador de turbina eólica de doble alimentación.

[0022]En modos de realización particulares, determinar el ángulo de fase para el sistema de referencia d-q de lado de rotor en función de la frecuencia de rotor puede incluir integrar la frecuencia de rotor para determinar el ángulo de fase.

[0023]En todavía otro modo de realización, proporcionar el control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d puede incluir proporcionar una función característica de estatismo que relacione valores de potencia activa con valores de frecuencia angular y determinar la frecuencia angular del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia, la señal de retroalimentación de potencia y la función característica de estatismo.

[0024]En otros modos de realización, proporcionar el control de estatismo de tensión- potencia reactiva para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través del control de flujo de eje d puede incluir recibir la instrucción de referencia de potencia reactiva desde el controlador externo, recibir una señal de retroalimentación de potencia reactiva, determinar una instrucción de tensión para el generador de turbina eólica de doble alimentación en función de uno o más de la instrucción de referencia de potencia reactiva, la señal de retroalimentación de potencia reactiva y una tensión de magnetización del generador de turbina eólica de doble alimentación, y controlar el flujo de eje d del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la instrucción de tensión.

[0025]En determinados modos de realización, el procedimiento puede incluir integrar la instrucción de tensión para el generador de turbina eólica de doble alimentación.

[0026]Aún en otro modo de realización, el procedimiento puede incluir proporcionar una función característica de estatismo que relacione valores de potencia reactiva con valores de tensión y determinar la instrucción de tensión del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia reactiva, la señal de retroalimentación de potencia reactiva y la función característica de estatismo.

[0027]En modos de realización adicionales, el controlador puede incluir un controlador de turbina o un controlador de convertidor del sistema de potencia de turbina eólica.

[0028]En otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un sistema para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual. El generador de turbina eólica de doble alimentación incluye un convertidor de lado de línea acoplado a un convertidor de lado de rotor por medio de un enlace de corriente continua (CC). El sistema incluye un controlador que tiene al menos un procesador configurado para realizar una pluralidad de operaciones, que incluyen, pero sin limitarse a, recibir al menos una instrucción de referencia(“reference command")desde un controlador externo, controlar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia y proporcionar control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d. Se debería entender que el sistema puede incluir además cualquiera de las características y/o etapas adicionales descritos en el presente documento.

[0029]La al menos una instrucción de referencia comprende una instrucción de referencia de potencia y una instrucción de referencia de tensión del controlador externo, comprendiendo la instrucción de referencia de potencia una de entre una instrucción de referencia de potencia activa o una instrucción de referencia de potencia reactiva; y controlar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia comprende además:

recibir la instrucción de referencia de tensión desde el controlador externo; recibir una tensión de estátor desde un estátor del generador de turbina eólica de doble alimentación; determinar una instrucción de flujo usando la instrucción de referencia de tensión y la tensión de estátor; y

determinar una instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo; y en el que

determinar la instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo comprende además determinar una señal de retroalimentación de flujo de entrehierro usando al menos uno de la corriente de estátor, la tensión de estátor, la corriente de rotor o la tensión de rotor y determinar la instrucción de corriente de rotor en base a la instrucción de flujo, la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro y la corriente de estátor.

[0030]Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0031]Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

La FIG. 1 ilustra un diagrama unifilar de un generador de turbina eólica de doble alimentación con estructura de controles de convertidor para aplicación de seguimiento de red de acuerdo con la construcción convencional;

La FIG. 2 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un circuito principal de un sistema de formación de red de acuerdo con la construcción convencional;

La FIG. 3 ilustra un diagrama de control para proporcionar control de formación de red de acuerdo con la construcción convencional;

La FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

La FIG. 5 ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de una góndola de acuerdo con la presente divulgación;

La FIG. 6 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un sistema de potencia eléctrica de turbina eólica adecuado para su uso con la turbina eólica mostrada en la FIG. 1;

La FIG. 7 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un parque eólico que tiene una pluralidad de turbinas eólicas de acuerdo con la presente divulgación;

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

La FIG. 9 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual de acuerdo con la presente divulgación;

La FIG. 10 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema para proporcionar control de flujo para regulación de tensión y/o potencia reactiva de un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual de acuerdo con la presente divulgación;

La FIG. 11 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema para el control de estatismo de frecuencia-potencia activa a través del desplazamiento de sistema de referencia de lado de rotor de un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual de acuerdo con la presente divulgación;

La FIG. 12 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema para el control de estatismo de tensión-potencia reactiva a través del control de flujo de eje d de un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual de acuerdo con la presente divulgación; y

La FIG. 13 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un procedimiento para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada

[0032] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención.

[0033] En general, la presente divulgación está dirigida a sistemas y procedimientos para operar generadores de turbina eólica de doble alimentación conectados a la red como máquinas síncronas virtuales para proporcionar control de formación de red de los mismos. Por tanto, el control de convertidor de lado de rotor se puede modificar para emular la máquina asíncrona como una máquina síncrona. En particular, la estrategia de control del convertidor de lado de rotor se puede cambiar desde un control de potencia activa y reactiva (P, Q) independiente a un bucle de control de flujo de convertidor de lado de rotor con un bucle de control de corriente de rotor integrado y un control de estatismo de frecuencia-potencia activa a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y un control de estatismo de tensión-potencia reactiva a través del control de flujo de eje D. Además, el control de flujo de eje Q puede participar en la regulación del flujo y, en un ejemplo, se puede regular la magnitud de flujo del vector de flujo d-q. En consecuencia, la presente divulgación proporciona al generador de turbina eólica de doble alimentación la capacidad de operar en un modo de formación de red tanto aislado como conectado a la red.

[0034] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 4 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye, en general, una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14, una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje rotatorio 20 y al menos una pala de rotor 22 acoplada al buje 20 y que se extiende hacia afuera desde el mismo. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 incluye tres palas de rotor 22. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 18 puede incluir un número mayor o menor que tres palas de rotor 22. Cada pala de rotor 22 puede estar espaciada alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 para permitir que la energía cinética del viento se convierta en energía mecánica utilizable y, posteriormente, en energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 24 (FIG. 5) situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0035] La turbina eólica 10 también puede incluir un controlador de turbina eólica 26 centralizado dentro de la góndola 16. Sin embargo, en otros modos de realización, el controlador 26 se puede localizar dentro de cualquier otro componente de la turbina eólica 10 o en una localización fuera de la turbina eólica 10. Además, el controlador 26 se puede acoplar de forma comunicativa a cualquier número de componentes de la turbina eólica 10 para controlar la operación de dichos componentes y/o implementar una acción correctora o de control. Como tal, el controlador 26 puede incluir un ordenador u otra unidad de procesamiento adecuada. Por tanto, en varios modos de realización, el controlador 26 puede incluir instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan, configuran el controlador 26 para realizar diversas funciones diferentes, tales como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de turbina eólica. En consecuencia, el controlador 26 se puede configurar, en general, para controlar los diversos modos de operación (por ejemplo, secuencias de arranque o de parada), reducir o aumentar la potencia de servicio de la turbina eólica y/o componentes individuales de la turbina eólica 10.

[0036]En referencia ahora a la FIG. 5, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 16 de la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 4. Como se muestra, un generador 24 se puede disponer dentro de la góndola 16 y sostener encima de una bancada 46. En general, el generador 24 se puede acoplar al rotor 18 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 puede incluir un eje de rotor 34 acoplado al buje 20 para su rotación con el mismo. El eje de rotor 34, a su vez, se puede acoplar de forma rotatoria a un eje de generador 36 del generador 24 a través de una caja de engranajes 38. Como se entiende en general, el eje de rotor 34 puede proporcionar una entrada de par de torsión alto y velocidad baja a la caja de engranajes 38 en respuesta a la rotación de las palas de rotor 22 y del buje 20. La caja de engranajes 38 se puede configurar a continuación para convertir la entrada de par de torsión alto y velocidad baja en una salida de par de torsión bajo y velocidad alta para accionar el eje de generador 36 y, por tanto, el generador 24.

[0037]La turbina eólica 10 también puede acoplar uno o más mecanismos de accionamiento depitch32 de manera comunicativa al controlador de turbina eólica 26, estando configurado cada mecanismo de ajuste depitch32 para hacer rotar un rodamiento depitch40 y, por tanto, la(s) pala(s) de rotor individual(es) 22 alrededor de su respectivo eje depitch28. Además, como se muestra, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de orientación 42 configurados para cambiar el ángulo de la góndola 16 con respecto al viento (por ejemplo, acoplando un rodamiento de orientación 44 de la turbina eólica 10 que se dispone entre la góndola 16 y la torre 12 de la turbina eólica 10).

[0038]Además, la turbina eólica 10 también puede incluir uno o más sensores 66, 68 para monitorizar diversas condiciones de viento de la turbina eólica 10. Por ejemplo, se puede medir la dirección de viento entrante 52, velocidad del viento o cualquier otra condición de viento adecuada cerca de la turbina eólica 10, tal como a través del uso de un sensor meteorológico adecuado 66. Sensores meteorológicos adecuados pueden incluir, por ejemplo, dispositivos de detección y medición por luz ("LIDAR"), dispositivos de detección y medición por sonido ("SODAR"), anemómetros, veletas, barómetros, dispositivos de radar (tales como dispositivos de radar Doppler) o cualquier otro dispositivo de detección que pueda proporcionar información sobre la dirección del viento, ya conocidos o desarrollados posteriormente en la técnica. Se pueden utilizar todavía otros sensores 68 para medir parámetros operativos adicionales de la turbina eólica 10, tales como tensión, corriente, vibración, etc., como se describe en el presente documento.

[0039]En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema de potencia de turbina eólica 100 de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. Aunque la presente divulgación se describirá en general en el presente documento con referencia a la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 4, los expertos en la técnica, a través de las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, deben entender que aspectos de la presente divulgación también se pueden aplicar en otros sistemas de generación de potencia y, como se mencionó anteriormente, que la invención no se limita a sistemas de turbina eólica.

[0040]En el modo de realización de la FIG. 6 y como se mencionó, el rotor 18 de la turbina eólica 10 (FIG. 4) puede, opcionalmente, estar acoplado a la caja de engranajes 38 que, a su vez, está acoplada a un generador 102, que puede ser un generador de inducción de doble alimentación (DFIG). Como se muestra, el DFIG 102 se puede conectar a un bus de estátor 104. Además, como se muestra, un convertidor de potencia 106 se puede conectar al DFIG 102 por medio de un bus de rotor 108 y al bus de estátor 104 por medio de un bus de lado de línea 110. Como tal, el bus de estátor 104 puede proporcionar una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) desde un estátor del DFIG 102, y el bus de rotor 108 puede proporcionar una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) desde un rotor del DFIG 102. El convertidor de potencia 106 también puede incluir un convertidor de lado de rotor (RSC) 112 y un convertidor de lado de línea (LSC) 114. El DFIG 102 está acoplado por medio del bus de rotor 108 al RSC 112. Adicionalmente, el RSC 112 está acoplado al LSC 114 por medio de un enlace de CC 116 a través del cual hay un condensador de enlace de CC 118. El LSC 114, a su vez, está acoplado a un bus de lado de línea 110.

[0041]El RSC 112 y el LSC 114 se pueden configurar para el modo de operación normal en una disposición de modulación por ancho de pulso (PWM) trifásica usando uno o más dispositivos de conmutación, tales como elementos de conmutación de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT). Además, el convertidor de potencia 106 se puede acoplar a un controlador de convertidor 120 para controlar la operación del RSC 112 y/o del LSC 114 como se describe en el presente documento. Cabe destacar que el controlador de convertidor 120 se puede configurar como una interfaz entre el convertidor de potencia 106 y el controlador de turbina 26 y puede incluir un número cualquiera de dispositivos de control.

[0042]En configuraciones típicas, también se pueden incluir diversos contactores de línea y disyuntores de circuito, por ejemplo un disyuntor de red 122, para aislar los diversos componentes según sea necesario para la operación normal del DFIG 102 durante la conexión a una carga y la desconexión de la misma, tal como la red eléctrica 124. Por ejemplo, un disyuntor de circuito de sistema 126 puede acoplar un bus de sistema 128 a un transformador 130, que se puede acoplar a la red eléctrica 124 por medio del disyuntor de red 122. En modos de realización alternativos, los fusibles pueden reemplazar a algunos o todos los disyuntores de circuito.

[0043]En operación, la potencia de corriente alterna generada en el DFIG 102 al rotar el rotor 18 se proporciona a la red eléctrica 124 por medio de pistas dobles definidas por el bus de estátor 104 y el bus de rotor 108. En el lado de bus de rotor 108, se proporciona potencia de corriente alterna (CA) multifásica (por ejemplo, trifásica) sinusoidal al convertidor de potencia 106. El RSC 112 convierte la potencia de CA proporcionada desde el bus de rotor 108 en potencia de corriente continua (CC) y proporciona la potencia de CC al enlace de CC 116. Como se entiende en general, los elementos de conmutación (por ejemplo, IGBT) usados en los circuitos puente del RSC 112 se pueden modular para convertir la potencia de CA proporcionada desde el bus de rotor 108 en potencia de CC adecuada para el enlace de CC 116.

[0044]Además, el LSC 114 convierte la potencia de CC del enlace de CC 116 en potencia de salida de CA adecuada para la red eléctrica 124. En particular, los elementos de conmutación (por ejemplo, IGBT) usados en los circuitos puente del LSC 114 se pueden modular para convertir la potencia de CC del enlace de CC 116 en potencia de CA en el bus de lado de línea 110. La potencia de CA del convertidor de potencia 106 se puede combinar con la potencia de estátor del DFIG 102 para proporcionar potencia multifásica (por ejemplo, potencia trifásica) que tiene una frecuencia mantenida sustancialmente a la frecuencia de la red eléctrica 124 (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz).

[0045]Adicionalmente, diversos disyuntores de circuito y conmutadores, tales como el disyuntor de red 122, disyuntor de sistema 126, conmutador de sincronización de estátor 132, disyuntor de convertidor 134 y contactor de línea 136 se pueden incluir en el sistema de potencia de turbina eólica 100 para conectar o desconectar los buses correspondientes, por ejemplo, cuando el flujo de corriente es excesivo y puede dañar los componentes del sistema de potencia de turbina eólica 100 o por otras consideraciones operativas. También se pueden incluir componentes de protección adicionales en el sistema de potencia de turbina eólica 100.

[0046]Asimismo, el convertidor de potencia 106 puede recibir señales de control, por ejemplo, del sistema de control local 176 por medio del controlador de convertidor 120. Las señales de control se pueden basar, entre otras cosas, en estados detectados o características de operación del sistema de potencia de turbina eólica 100. Típicamente, las señales de control proporcionan el control de la operación del convertidor de potencia 106. Por ejemplo, la retroalimentación en forma de velocidad detectada del DFIG 102 se puede usar para controlar la conversión de la potencia de salida del bus de rotor 108 para mantener un suministro de potencia multifásica (por ejemplo, trifásica) apropiado y equilibrado. El/los controlador(es) 120, 26 también pueden usar otra retroalimentación de otros sensores para controlar el convertidor de potencia 106, incluyendo, por ejemplo, retroalimentaciones de corriente y tensiones de bus de rotor y estátor. Usando las diversas formas de información de retroalimentación, se pueden generar señales de control de conmutación (por ejemplo, instrucciones de temporización de puerta para IGBT), señales de control de sincronización de estátor y señales de disyuntor de circuito.

[0047]El convertidor de potencia 106 también compensa o ajusta la frecuencia de la potencia trifásica del rotor para, por ejemplo, cambios en la velocidad del viento en el buje 20 y las palas de rotor 22. Por lo tanto, las frecuencias de rotor mecánicas y eléctricas se desacoplan y la adaptación de frecuencia eléctrica de estátor y rotor se facilita de manera sustancialmente independiente de la velocidad de rotor mecánica.

[0048]En algunos estados, las características bidireccionales del convertidor de potencia 106, y específicamente, las características bidireccionales del LSC 114 y el RSC 112, facilitan la retroalimentación de al menos parte de la potencia eléctrica generada al rotor de generador. Más específicamente, la potencia eléctrica se puede transmitir desde el bus de estátor 104 al bus de lado de línea 110 y, posteriormente, a través del contactor de línea 136 y al convertidor de potencia 106, específicamente el LSC 114 que actúa como un rectificador y rectifica la potencia de CA trifásica sinusoidal a potencia de CC. La potencia de CC se transmite hacia el enlace de Cc 116. El condensador 118 facilita la mitigación de las variaciones de amplitud de tensión de enlace de CC facilitando la mitigación de un rizado de CC a veces asociado a una rectificación de CA trifásica.

[0049]La potencia de CC se transmite posteriormente al RSC 112 que convierte la potencia eléctrica de CC en una potencia eléctrica de CA sinusoidal trifásica ajustando tensiones, corrientes y frecuencias. Esta conversión se monitoriza y controla por medio del controlador de convertidor 120. La potencia de CA convertida se transmite desde el RSC 112 por medio del bus de rotor 108 al rotor de generador. De esta manera, el control de potencia reactiva de generador se facilita al controlar la corriente y tensión de rotor.

[0050]En referencia ahora a la FIG. 7, el sistema de potencia de turbina eólica 100 descrito en el presente documento puede ser parte de un parque eólico 50. Como se muestra, el parque eólico 50 puede incluir una pluralidad de turbinas eólicas 52, incluyendo la turbina eólica 10 descrita anteriormente, y un controlador a nivel de parque global 56. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el parque eólico 50 incluye doce turbinas eólicas, incluyendo la turbina eólica 10. Sin embargo, en otros modos de realización, el parque eólico 50 puede incluir cualquier otro número de turbinas eólicas, tal como menos de doce turbinas eólicas o más de doce turbinas eólicas. En un modo de realización, los controladores de turbina de la pluralidad de turbinas eólicas 52 se acoplan de manera comunicativa al controlador a nivel de parque 56, por ejemplo a través de una conexión por cable, tal como conectando el controlador de turbina 26 a través de enlaces comunicativos adecuados 54 (por ejemplo, un cable adecuado). De forma alternativa, los controladores de turbina se pueden acoplar de manera comunicativa al controlador a nivel de parque 56 a través de una conexión inalámbrica, tal como usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica. En otros modos de realización, el controlador a nivel de parque 56 se configura para enviar y recibir señales de control hacia y desde las diversas turbinas eólicas 52 tal como, por ejemplo, distribuyendo demandas de potencia real y/o reactiva a través de las turbinas eólicas 52 del parque eólico 50.

[0051]En referencia ahora a la FIG. 8, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del controlador (tal como uno cualquiera del controlador de convertidor 120, el controlador de turbina 26 y/o el controlador a nivel de parque 56 descrito en el presente documento) de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. Como se muestra, el controlador puede incluir uno o más procesadores 58, ordenador u otra unidad de procesamiento adecuada y dispositivo(s) de memoria asociado(s) 60 que pueden incluir instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan, configuran el controlador para realizar diversas funciones diferentes, tales como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de turbina eólica (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares divulgados en el presente documento).

[0052]Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 60 puede(n) incluir, en general, uno o más elementos de memoria, incluyendo, pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoriaflash),un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados.

[0053]Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 60 se puede(n) configurar, en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 58, configuran el controlador para realizar diversas funciones como se describe en el presente documento. Adicionalmente, el controlador también puede incluir una interfaz de comunicaciones 62 para facilitar las comunicaciones entre el controlador y los diversos componentes de la turbina eólica 10. Una interfaz puede incluir uno o más circuitos, terminales, clavijas, contactos, conductores u otros componentes para enviar y recibir señales de control. Además, el controlador puede incluir una interfaz de sensor 64 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde los sensores 66, 68 se conviertan en señales que el/los procesador(es) 58 puedan entender y procesar.

[0054]En referencia ahora a la FIGS. 9-13, se proporcionan varias ilustraciones de un procedimiento 200 y un sistema 300 para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual. En particular, como se muestra en las FIG.

9, se proporciona un diagrama de flujo de un modo de realización del procedimiento 200 para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual. En general, el procedimiento 200 se describe en el presente documento con referencia al sistema de potencia de turbina eólica 100 de las FIGS. 4-8. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento 200 divulgado se puede implementar con cualquier otro sistema de generación de potencia adecuado que tenga cualquier otra configuración adecuada.

[0055]Como se muestra en (202), el procedimiento 200 incluye recibir, por medio de un controlador del sistema 300, al menos una instrucción de frecuencia desde un controlador externo. Como cuestión inicial, en modos de realización particulares, el controlador descrito en el presente documento puede incluir el controlador de turbina 26 o el controlador de convertidor 120 del sistema de potencia de turbina eólica 100. Por ejemplo, en un modo de realización, la instrucción de referencia puede incluir una instrucción de referencia de potencia y/o una instrucción de referencia de tensión del controlador externo. Por ejemplo, en modos de realización particulares, la instrucción de referencia de potencia puede incluir una instrucción de referencia de potencia activa o una instrucción de referencia de potencia reactiva.

[0056]Como se muestra en (204), el procedimiento 200 incluye controlar el flujo de aire/flujo de estátor del DFIG 102 usando la(s) instrucción(s) de referencia. Controlar el flujo de rotor del DFIG 102 se puede entender mejor con respecto a la FIG. 10. Por ejemplo, como se muestra en 302 del modo de realización ilustrado, el controlador puede recibir la instrucción de referencia de tensión Vref desde el controlador externo y/o una tensión de estátor Vestátor desde un estátor del DFIG 102. Además, como se muestra en 304, el controlador puede determinar a continuación una instrucción de flujo de magnetización ^Vcmd usando la instrucción de referencia de tensión Vref y la tensión de estátor Vestátor. En dichos modos de realización, el controlador puede determinar a continuación una instrucción de corriente de rotor Irdq-cmd en base a, al menos en parte, la instrucción de flujo de magnetización ^m,cmd. En modos de realización particulares, como se muestra en 306, el controlador puede determinar la instrucción de corriente de rotor Irdq-cmd transformando la instrucción de flujo de magnetización ^m,cmd en una instrucción de flujo de eje d-q d^q,cmd.

[0057]Además, el controlador puede incluir un módulo observador de flujo de entrehierro 308 para determinar una señal de retroalimentación de flujo de entrehierro ^dq.fbk usando, por ejemplo, al menos uno de la corriente de estátor Is, la tensión de estátor Vs, la corriente de rotor I<r>o la tensión de rotor V<r>. En consecuencia, como se muestra, el controlador está configurado para determinar la instrucción de corriente de rotor Irdq-cmd en base a una función de la instrucción de flujo de eje d-q ^dq.cmd y la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro ^dq,fbk. En particular, como se muestra en 3 l0, se puede calcular la diferencia entre la instrucción de flujo de eje d-q ^dq.cmd y la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro ^dq,fbk. Además, como se muestra, un módulo de control de flujo 314 está configurado para recibir la salida 312 a partir de la suma, así como una corriente de estátor de eje d-q idq,estátor. Por tanto, la salida del módulo de control de flujo 314 corresponde a la instrucción de corriente de rotor Irdq-cmd que se puede usar para controlar el RSC 112, como se muestra en la FIG. 13.

[0058]En referencia de nuevo a la FIG. 9, como se muestra en (206), el procedimiento 200 también incluye proporcionar control de estatismo de potencia para el DFIG 102 a través de al menos uno de entre la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y el control de flujo de eje d. Por ejemplo, en determinados modos de realización, proporcionar el control de estatismo de potencia para el DFIG 102 a través de al menos uno de entre la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y el control de flujo de eje d puede incluir proporcionar un control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el DFIG 102 a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor y proporcionar un control de estatismo de tensión-potencia reactiva para el DFIG 102 a través del control de flujo de eje d.

[0059]En modos de realización particulares, proporcionar un control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el DFIG 102 a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor se puede entender mejor con respecto a la FIG. 11. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el controlador puede recibir la instrucción de referencia de potencia activa Pref desde el controlador externo y una señal de retroalimentación de potencia activa Pfbk. Además, como se muestra, el controlador puede incluir una función característica de estatismo 318 que relaciona valores de potencia activa con valores de frecuencia angular. Por tanto, en dichos modos de realización, como se muestra en 316, el controlador puede comparar la instrucción de referencia de potencia activa Pref, la señal de retroalimentación de potencia activa Pfbk y una señal de salida de la función característica de estatismo 318. Además, en determinados modos de realización, como se muestra en 320, el controlador puede determinar una frecuencia angular w del DFIG 102 en función de la instrucción de referencia de potencia activa Pref y la señal de retroalimentación de potencia activa Pfbk, y/o la función característica de estatismo 318. Además, como se muestra en 322, el controlador puede determinar una frecuencia de rotor Wr usando la frecuencia angular<w>y una frecuencia angular de magnetización Wm del DFIG 102. Además, como se muestra, el controlador puede determinar a continuación un ángulo de fase 0r para un sistema de referencia d-q de lado de rotor en función de la frecuencia de rotor wr. En modos de realización particulares, como se muestra en 324, el controlador puede determinar el ángulo de fase 0r para el sistema de referencia d-q de lado de rotor integrando la frecuencia de rotor wr. Por tanto, como se muestra en la FIG. 13, el controlador está configurado para desplazar el sistema de referencia d-q de lado de rotor del DFIG 102 en el ángulo de fase 0r para lograr el control de estatismo de frecuencia-potencia activa del DFIG 102.

[0060]De forma similar, como se muestra en la FIG. 12 y como se menciona, el controlador está configurado para proporcionar un control de estatismo de tensión-potencia reactiva para el DFIG 102 a través del control de flujo de eje d. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el controlador puede recibir la instrucción de referencia de potencia reactiva Qref desde el controlador externo y una señal de retroalimentación de potencia reactiva Qfbk. Además, como se muestra, el controlador puede incluir una función característica de estatismo 328 que relaciona valores de potencia reactiva con valores de tensión. Por tanto, en dichos modos de realización, como se muestra en 326, el controlador puede comparar la instrucción de referencia de potencia reactiva Qref, la señal de retroalimentación de potencia reactiva Qfbk y una señal de salida de la función característica de estatismo 328. Además, en determinados modos de realización, como se muestra, el controlador puede determinar una referencia de tensión de terminal de estátor Vref en función de la instrucción de referencia de potencia reactiva Qref y la señal de retroalimentación de potencia reactiva Qfbk y/o la función característica de estatismo 328. Por tanto, como se muestra en la FIG. 13, el controlador está configurado para controlar el flujo de eje d del DFIG 102 usando la instrucción de tensión Vref.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación (GEN) conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual, comprendiendo el generador de turbina eólica de doble alimentación un convertidor de lado de línea acoplado a un convertidor de lado de rotor por medio de un enlace de corriente continua (CC), comprendiendo el procedimiento:

recibir, por medio de un controlador (26, 120, 156) al menos una instrucción de referencia desde un controlador externo;

controlar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia; y

proporcionar control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d; y en el que la al menos una instrucción de referencia comprende una instrucción de referencia de potencia y comprendiendo la instrucción de referencia de potencia una de entre una instrucción de referencia de potencia activa (Pref) o una instrucción de referencia de potencia reactiva (Qref);

caracterizado poruna instrucción de referencia de tensión (Vref) de un controlador externo ypor quecontrolar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia comprende además:

recibir la instrucción de referencia de tensión (Vref) desde el controlador externo;

recibir una tensión de estátor (Vestátor) desde un estátor del generador de turbina eólica de doble alimentación;

determinar una instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd) usando la instrucción de referencia de tensión (Vref) y la tensión de estátor (Vestátor); y

determinar una instrucción de corriente de rotor (lrdq,cmd) en base a la instrucción de flujo (^m,cmd; Ydq.cmd);

y en el que determinar la instrucción de corriente de rotor (lrdq,cmd) en base a la instrucción de flujo comprende además:

determinar una señal de retroalimentación de flujo de entrehierro (^ dq,fbk) usando al menos uno de entre la corriente de estátor (I<s>), la tensión de estátor (V<s>), la corriente de rotor (I<r>) o la tensión de rotor (V<r>); y

determinar la instrucción de corriente de rotor (Irdq,cmd) en base a la instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd) y la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro (^ dq,fbk).

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además determinar la instrucción de corriente de rotor (Irdq,cmd) en base a la instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd), la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro (Ydq.fbk) y la corriente de estátor (I<s>).

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que proporcionar el control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d comprende además:

proporcionar un control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor; y proporcionar un control de estatismo de tensión-potencia reactiva para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través del control de flujo de eje d.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que proporcionar el control de estatismo de frecuencia-potencia activa para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de la rotación de sistema de referencia de lado de rotor comprende además:

recibir la instrucción de referencia de potencia activa (Pref) desde el controlador externo;

recibir una señal de retroalimentación de potencia activa (Pfbk);

determinar una frecuencia angular (w) del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia activa y de la señal de retroalimentación de potencia activa; determinar una frecuencia de rotor (wr) usando la frecuencia angular y una frecuencia angular de magnetización (wm) del generador de turbina eólica de doble alimentación;

determinar un ángulo de fase (©r) para un sistema de referencia d-q de lado de rotor en función de la frecuencia de rotor; y

desplazar el sistema de referencia d-q de lado de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación en el ángulo de fase (©r) para lograr el control de estatismo de frecuencia-potencia activa del generador de turbina eólica de doble alimentación.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que determinar el ángulo de fase (0 r) para el sistema de referencia d-q de lado de rotor en función de la frecuencia de rotor comprende además:

integrar la frecuencia de rotor para determinar el ángulo de fase.

6. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que proporcionar el control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d comprende además:

proporcionar una función característica de estatismo (320) que relaciona valores de potencia activa (Pref Pfbk) con valores de frecuencia angular (u>); y

determinar la frecuencia angular del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia, la señal de retroalimentación de potencia y la función característica de estatismo (320).

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que proporcionar el control de estatismo de tensión-potencia reactiva para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través del control de flujo de eje d comprende además:

recibir la instrucción de referencia de potencia reactiva (Qref) desde el controlador externo;

recibir una señal de retroalimentación de potencia reactiva (Qfbk);

determinar una instrucción de tensión (Vref) para el generador de turbina eólica de doble alimentación en función de uno o más de la instrucción de referencia de potencia reactiva, la señal de retroalimentación de potencia reactiva y una tensión de magnetización del generador de turbina eólica de doble alimentación; y controlar el flujo de eje d del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la instrucción de tensión.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además integrar la instrucción de tensión (Vref) para el generador de turbina eólica de doble alimentación.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además:

proporcionar una función característica de estatismo (330) que relaciona valores de potencia reactiva con valores de tensión; y

determinar la instrucción de tensión del generador de turbina eólica de doble alimentación en función de la instrucción de referencia de potencia reactiva, la señal de retroalimentación de potencia reactiva y la función característica de estatismo.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el controlador comprende al menos uno de un controlador de turbina (26) o un controlador de convertidor (l20) del sistema de potencia de turbina eólica.

11. Un sistema para operar un generador de turbina eólica asíncrono de doble alimentación (GEN) conectado a una red eléctrica en un modo de formación de red para emular una máquina síncrona virtual, comprendiendo el generador de turbina eólica de doble alimentación un convertidor de lado de línea acoplado a un convertidor de lado de rotor por medio de un enlace de corriente continua (CC), comprendiendo el sistema:

un controlador (26, 120, 156) que comprende al menos un procesador (158) configurado para realizar una pluralidad de operaciones, comprendiendo la pluralidad de operaciones:

recibir al menos una instrucción de referencia desde un controlador externo;

proporcionar control de estatismo de potencia para el generador de turbina eólica de doble alimentación a través de al menos uno de entre rotación de sistema de referencia de lado de rotor y control de flujo de eje d; y en el que la al menos una instrucción de referencia comprende una instrucción de referencia de potencia y comprendiendo la instrucción de referencia de potencia una de entre una instrucción de referencia de potencia activa o una instrucción de referencia de potencia reactiva;

caracterizado poruna instrucción de referencia de tensión del controlador externo ypor quecontrolar el flujo de rotor del generador de turbina eólica de doble alimentación usando la al menos una instrucción de referencia comprende además:

recibir la instrucción de referencia de tensión desde el controlador externo;

determinar una instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd) usando la instrucción de referencia de tensión y la tensión de estátor (Vestátor); y

determinar una instrucción de corriente de rotor (Irdq,cmd) en base a la instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd); y en el que determinar la instrucción de corriente de rotor (lrdq,cmd) en base a la instrucción de flujo comprende además:

determinar una señal de retroalimentación de flujo de entrehierro (^ dq.fbk) usando al menos uno de entre la corriente de estátor (I<s>), la tensión de estátor (V<s>), la corriente de rotor (I<r>) o la tensión de rotor (V<r>); y

determinar la instrucción de corriente de rotor (Irdq,cmd) en base a la instrucción de flujo (^ m,cmd; Ydq.cmd), la señal de retroalimentación de flujo de entrehierro (^dq.fbk) y la corriente de estátor (Is).

12. El sistema de la reivindicación 11, en el que la al menos una instrucción de referencia comprende una instrucción de referencia de potencia y una instrucción de referencia de tensión del controlador externo, comprendiendo la instrucción de referencia de potencia uno de entre una instrucción de referencia de potencia activa (Pref) o una instrucción de referencia de potencia reactiva (Qref).