ES2817883T3

ES2817883T3 - Method and system to operate a wind turbine

Info

Publication number: ES2817883T3
Application number: ES11791195T
Authority: ES
Inventors: Remus Teodorescu; Pedro Rodriguez; Alvaro Luna Alloza; Amit Kumar Gupta
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2021-04-08
Anticipated expiration: 2031-11-08
Also published as: ES2749442T3

Abstract

Un método para operar un aerogenerador que comprende un convertidor del lado de la red, el convertidor del lado de la red que está acoplado a una red a través de una línea eléctrica, el método que comprende: determinar una estrategia de operación de aerogenerador; determinar una primera referencia de potencia activa (P*) y una primera referencia de potencia reactiva (Q*) que ndican una cantidad solicitada de potencia activa y de potencia reactiva, respectivamente, dependiendo al menos de la estrategia de operación de aerogenerador; medir una tensión de la red (v) de la red; determinar una tensión de secuencia positiva (v+) y una tensión de secuencia negativa (v-) a partir de la tensión de la red (v); determinar una segunda referencia de potencia activa (P**) y una segunda referencia de potencia reactiva (Q**) que indican una cantidad real de potencia activa (P) y de potencia reactiva (Q) a ser suministradas por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa (P*), la primera referencia de potencia reactiva (Q*) y la estrategia de operación de aerogenerador; generar, en base al menos a la estrategia de operación de aerogenerador, un primer parámetro (k1) y un segundo parámetro (k2) que definen una proporción de una componente de corriente de secuencia positiva y una componente de corriente de secuencia negativa a ser inyectadas por el convertidor del lado de la red con el fin de suministrar potencia activa (P) y potencia reactiva (Q) según la segunda referencia de potencia activa (P**) y la segunda referencia de potencia reactiva (Q**); generar una referencia de corriente (I*) en base al menos a la segunda referencia de potencia activa (P**), la segunda referencia de potencia reactiva (Q**), la tensión de secuencia positiva (v+), la tensión de secuencia negativa (v-), el primer parámetro (k1) y el segundo parámetro (k2); y suministrar, con el convertidor del lado de la red, potencia activa (P) y reactiva (Q) a la línea eléctrica en base a la referencia de corriente.A method of operating a wind turbine comprising a grid-side converter, the grid-side converter that is coupled to a grid through a power line, the method comprising: determining a wind turbine operating strategy; determining a first active power reference (P *) and a first reactive power reference (Q *) that indicate a requested amount of active power and reactive power, respectively, depending at least on the wind turbine operating strategy; measuring a network voltage (v) of the network; determining a positive sequence voltage (v +) and a negative sequence voltage (v-) from the mains voltage (v); determine a second active power reference (P **) and a second reactive power reference (Q **) that indicate a real amount of active power (P) and reactive power (Q) to be supplied by the converter on the side from grid to grid, respectively, depending on at least the first active power reference (P *), the first reactive power reference (Q *) and the wind turbine operating strategy; generate, based at least on the wind turbine operating strategy, a first parameter (k1) and a second parameter (k2) that define a proportion of a positive sequence current component and a negative sequence current component to be injected by the grid-side converter in order to supply active power (P) and reactive power (Q) according to the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **); generate a current reference (I *) based on at least the second active power reference (P **), the second reactive power reference (Q **), the positive sequence voltage (v +), the voltage of negative sequence (v-), the first parameter (k1) and the second parameter (k2); and supplying, with the converter on the grid side, active (P) and reactive (Q) power to the electric line based on the current reference.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Método y sistema para operar un aerogeneradorMethod and system to operate a wind turbine

Campo técnicoTechnical field

La presente invención se refiere en general a un método para operar un aerogenerador y a un sistema para operar un aerogenerador.The present invention relates generally to a method for operating a wind turbine and to a system for operating a wind turbine.

AntecedentesBackground

En los últimos años, ha aumentado la demanda de energía ecológica. Los aerogeneradores, que convierten la energía eólica en energía eléctrica, son un medio de energía ecológica. Como tal, la dependencia de la energía eólica también ha aumentado en los últimos años. Debido a este aumento de penetración de la energía eólica, los códigos de red que regulan las conexiones con las redes eléctricas tienen que llegar a ser más estrictos con el tiempo.In recent years, the demand for green energy has increased. Wind turbines, which convert wind energy into electrical energy, are a green energy medium. As such, dependence on wind power has also increased in recent years. Due to this increased penetration of wind power, the grid codes that regulate connections to electrical grids have to become more stringent over time.

Los códigos de red existentes y futuros manifiestan fallos a través de requisitos que requieren que los aerogeneradores permanezcan conectados a la red durante un cierto período de tiempo para soportar la red a través de intercambio de potencia reactiva durante las apariciones de fallos en la red. La mayoría de los fallos de red son de naturaleza asimétrica. De este modo, es deseable que los aerogeneradores puedan permanecer operando sin disparar bajo una condición de fallo asimétrico. El documento GB-A-2451 463 describe en general: un método para operar un aerogenerador que comprende un convertidor del lado de la red, el convertidor del lado de la red que está acoplado a una red a través de una línea eléctrica, el método que comprende los pasos de determinación de una estrategia de operación de aerogenerador, y determinación de una tensión de secuencia positiva y una tensión de secuencia negativa de la tensión de la red; y un sistema para operar un aerogenerador que comprende un convertidor del lado de la red, el aerogenerador que es conectable a una red a través de una línea eléctrica, el sistema que comprende una unidad de control de generador de aerogenerador, y una unidad de determinación de tensión de la red configurada para determinar una componente de secuencia positiva y una componente de secuencia negativa de la tensión de la red.Existing and future grid codes manifest failures through requirements that require wind turbines to remain connected to the grid for a certain period of time to support the grid through reactive power exchange during occurrences of grid failures. Most network failures are asymmetric in nature. Thus, it is desirable that wind turbines can remain operating without tripping under an asymmetric fault condition. GB-A-2451 463 describes in general: a method for operating a wind turbine comprising a grid-side converter, the grid-side converter which is coupled to a grid via a power line, the method comprising the steps of determining a wind turbine operating strategy, and determining a positive sequence voltage and a negative sequence voltage of the grid voltage; and a system for operating a wind turbine comprising a grid-side converter, the wind turbine being connectable to a grid through a power line, the system comprising a wind turbine generator control unit, and a determining unit Grid voltage set to determine a positive sequence component and a negative sequence component of the grid voltage.

CompendioCompendium

La invención se define en las reivindicaciones independientes 1 y 12 y en las reivindicaciones dependientes 2-11 y 13-15 inmediatamente después.The invention is defined in independent claims 1 and 12 and in dependent claims 2-11 and 13-15 immediately thereafter.

Según una realización de la presente invención, se proporciona un método para operar un aerogenerador que comprende un convertidor del lado de la red. El convertidor del lado de la red está acoplado a una red a través de una línea eléctrica. El método incluye determinar una estrategia de operación de aerogenerador; determinar una primera referencia de potencia activa y una primera referencia de potencia reactiva que indican una cantidad requerida de potencia activa y de potencia reactiva, respectivamente, dependiendo de al menos la estrategia de operación de aerogenerador; medir una tensión de la red; determinar una componente de secuencia positiva y una componente de secuencia negativa de la tensión de la red, es decir, una tensión de secuencia positiva y una tensión de secuencia negativa; determinar una segunda referencia de potencia activa y una segunda referencia de potencia reactiva que indican una cantidad real de potencia activa y de potencia reactiva a ser suministradas por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva y la estrategia de operación de aerogenerador; generar, en base al menos a la estrategia de operación de aerogenerador, un primer parámetro y un segundo parámetro que definen una proporción de una componente de corriente de secuencia positiva y una componente de corriente de secuencia negativa a ser inyectada por el convertidor del lado de la red con el fin de suministrar potencia activa y potencia reactiva según la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva; generar una referencia de corriente en base al menos a la segunda referencia de potencia activa, la segunda referencia de potencia reactiva, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, el primer parámetro y el segundo parámetro; y suministrar, con el convertidor del lado de la red, potencia activa y reactiva a la línea eléctrica en base a la referencia de corriente.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for operating a wind turbine comprising a grid-side converter. The grid-side converter is coupled to a grid via a power line. The method includes determining a wind turbine operating strategy; determining a first active power reference and a first reactive power reference indicating a required amount of active power and reactive power, respectively, depending on at least the wind turbine operating strategy; measure a network voltage; determining a positive sequence component and a negative sequence component of the grid voltage, that is, a positive sequence voltage and a negative sequence voltage; determining a second active power reference and a second reactive power reference indicating an actual amount of active power and reactive power to be supplied by the grid-side converter to grid, respectively, depending on at least the first reference active power, the first reactive power reference and the wind turbine operating strategy; generate, based at least on the wind turbine operating strategy, a first parameter and a second parameter that define a proportion of a positive sequence current component and a negative sequence current component to be injected by the converter on the side of the network in order to supply active power and reactive power according to the second active power reference and the second reactive power reference; generating a current reference based on at least the second active power reference, the second reactive power reference, the positive sequence voltage, the negative sequence voltage, the first parameter, and the second parameter; and supplying, with the converter on the grid side, active and reactive power to the electric line based on the current reference.

Tal método permite que el aerogenerador permanezca conectado a la red y soporte la red durante las apariciones de fallos de red asimétricos. Además de los fallos de red asimétricos, el método también maneja los fallos de red simétricos. En este caso, puede ser necesaria una ligera modificación de la estrategia de control relacionada con las tensiones de secuencia negativa, especialmente cuando la magnitud de las tensiones de secuencia negativa es muy pequeña. No obstante, el mecanismo de control básico es fundamentalmente el mismo para fallos de red asimétricos y para fallos de red simétricos. Se debería observar que para el manejo de fallos de red simétricos, el primer parámetro y el segundo parámetro estarán, respectivamente, sustancialmente cerca de 1.Such a method allows the wind turbine to remain connected to the grid and support the grid during occurrences of asymmetric grid failures. In addition to asymmetric network failures, the method also handles symmetric network failures. In this case, a slight modification of the control strategy related to negative sequence voltages may be necessary, especially when the magnitude of negative sequence voltages is very small. However, the basic control mechanism is fundamentally the same for asymmetric network failures and for symmetric network failures. It should be noted that for symmetric network fault handling, the first parameter and the second parameter will be, respectively, substantially close to 1.

Hay varias posibilidades para determinar la tensión de la red. Una posibilidad es medir una tensión de fase a tierra. Son posibles otros planteamientos. There are several possibilities to determine the grid voltage. One possibility is to measure a phase-to-ground voltage. Other approaches are possible.

Según una realización de la presente invención, el primer parámetro indica la proporción de componente de corriente de secuencia positiva y de componente de corriente de secuencia negativa para la cantidad de potencia activa a ser suministrada por el convertidor del lado de la red.According to an embodiment of the present invention, the first parameter indicates the ratio of positive sequence current component and negative sequence current component for the amount of active power to be supplied by the grid-side converter.

Según una realización de la presente invención, el segundo parámetro indica la proporción de la componente de corriente de secuencia positiva y la componente de corriente de secuencia negativa para la cantidad de potencia reactiva a ser suministrada por el convertidor del lado de la red.According to an embodiment of the present invention, the second parameter indicates the ratio of the positive sequence current component and the negative sequence current component for the amount of reactive power to be supplied by the grid-side converter.

En general, según una realización de la presente invención, el ajuste del primer parámetro y del segundo parámetro se hace en dependencia del tipo de fallo (asimétrico o simétrico) que ha de ser manejado. Con el fin de lograr esto, según una realización de la presente invención, en cualquier momento o período de muestreo dado, el primer y el segundo parámetro se actualizan continuamente para manejar el nivel y el tipo de fallo. Esto significa que se pueden elegir ajustes (valores de parámetros) individuales del primer parámetro y del segundo parámetro para el manejo de fallos. De esta forma, se puede lograr una reacción flexible a fallos de red para cumplir con el rendimiento deseado. Según una realización de la presente invención, determinar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva incluye determinar, en base a la estrategia de operación de aerogenerador, si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva; generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva de manera que difieran de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva, respectivamente, cuando se determina que ha de ser llevada a cabo una optimización; generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva de manera que sean idénticas a la primera referencia de potencia activa y a la primera referencia de potencia reactiva, respectivamente, cuando se determina que no ha de ser llevada a cabo ninguna optimización.In general, according to an embodiment of the present invention, the setting of the first parameter and the second parameter is made depending on the type of failure (asymmetric or symmetric) to be handled. In order to achieve this, according to one embodiment of the present invention, at any given sampling time or period, the first and second parameters are continuously updated to handle the level and type of failure. This means that individual settings (parameter values) of the first parameter and the second parameter can be chosen for fault handling. In this way, a flexible reaction to network failures can be achieved to meet the desired performance. According to an embodiment of the present invention, determining the second active power reference and the second reactive power reference includes determining, based on the wind turbine operating strategy, whether an optimization of the first power reference is to be carried out. active and the first reactive power reference; generating the second active power reference and the second reactive power reference so that they differ from the first active power reference and the first reactive power reference, respectively, when it is determined that optimization is to be performed; generating the second active power reference and the second reactive power reference so that they are identical to the first active power reference and the first reactive power reference, respectively, when it is determined that no optimization is to be performed.

La optimización puede ser necesaria/ventajosa por cualquier tipo de razones/situaciones. Es decir, si se encuentra que, por cualquier razón, un cambio de la primera referencia de potencia activa y/o la primera referencia de potencia reactiva pueden conducir a mejores resultados que simplemente usar la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva sin cambios (es decir, la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se establecen que sean iguales a primera referencia de potencia activa y a la primera referencia de potencia reactiva, respectivamente), entonces se puede llevar a cabo una optimización. A continuación, se dan algunos ejemplos de escenarios en los que es necesaria/ventajosa una optimización.Optimization may be necessary / advantageous for any kind of reasons / situations. That is, if it is found that, for whatever reason, a change from the first active power reference and / or the first reactive power reference can lead to better results than simply using the first active power reference and the first power reference. unchanged reactive power (that is, the second active power reference and the second reactive power reference are set to equal the first active power reference and the first reactive power reference, respectively), then an optimization can be performed . Here are some examples of scenarios where optimization is necessary / beneficial.

Según una realización de la presente invención, determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva incluye determinar si la referencia de corriente haría, cuando se calcula en base a la primera referencia de potencia activa y a la primera referencia de potencia reactiva, que el convertidor del lado de la red suministre energía a la red teniendo una componente de corriente que excede un límite de corriente del convertidor del lado de la red, en donde, si la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red, la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se generan de manera que la componente de corriente resultante de la potencia suministrada permanezca por debajo del límite de corriente del convertidor del lado de la red.According to one embodiment of the present invention, determining whether to perform an optimization of the first active power reference and the first reactive power reference includes determining whether the current reference would, when calculated based on the first active power reference and to the first reactive power reference, that the grid-side converter supplies power to the grid having a current component that exceeds a grid-side converter current limit, where, if the component current exceeds the current limit of the grid-side converter, the second active power reference and the second reactive power reference are generated so that the current component resulting from the supplied power remains below the current limit of the network side converter.

Son posibles muchos planteamientos para determinar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva. Por ejemplo, un planteamiento es ajustar la segunda referencia de potencia reactiva a un valor máximo y ajustar la segunda referencia de potencia activa a un valor tan alto como sea posible sin exceder los límites de corriente y de tensión del convertidor del lado de la red, o viceversa. Un segundo ejemplo puede ser generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva disminuyendo los valores de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva mientras que se mantiene siempre la misma relación entre ellas hasta que se cumpla el límite de corriente del convertidor del lado de la red. Son posibles otros planteamientos dependiendo de las prioridades a ser manejadas. En general, el planteamiento elegido depende de la estrategia de operación de aerogenerador.Many approaches are possible to determine the second active power reference and the second reactive power reference. For example, one approach is to set the second reactive power reference to a maximum value and to set the second active power reference to as high a value as possible without exceeding the current and voltage limits of the grid-side converter, or vice versa. A second example can be to generate the second active power reference and the second reactive power reference by decreasing the values of the first active power reference and the first reactive power reference while always maintaining the same relationship between them until the Comply with the current limit of the line-side converter. Other approaches are possible depending on the priorities to be managed. In general, the approach chosen depends on the wind turbine operating strategy.

Según una realización de la presente invención, determinar si la componente de corriente excedería el límite de corriente del convertidor del lado de la red incluye los siguientes procesos: calcular, para cada fase de la línea eléctrica, una corriente máxima que se resultaría si se generase la referencia de corriente, el cálculo que se lleva a cabo en base al menos a la estrategia de operación de turbina, la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, el primer parámetro, el segundo parámetro y un ángulo de fase; comparar la corriente máxima de cada fase con un límite de corriente de fase del convertidor del lado de la red; y determinar que la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red cuando una de las corrientes de fase máximas excede el límite de corriente de fase del convertidor del lado de la red correspondiente.According to one embodiment of the present invention, determining whether the current component would exceed the current limit of the grid-side converter includes the following processes: calculating, for each phase of the power line, a maximum current that would result if it were generated the current reference, the calculation that is carried out based at least on the turbine operating strategy, the first active power reference, the first reactive power reference, the positive sequence voltage, the negative sequence voltage, the first parameter, the second parameter and a phase angle; comparing the maximum current of each phase with a phase current limit of the grid-side converter; and determining that the current component exceeds the grid-side converter current limit when one of the maximum phase currents exceeds the corresponding grid-side converter phase current limit.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar la corriente máxima para cada fase, se llevan a cabo los siguientes procesos: determinar una elipse de corriente activa definida al menos por el primer parámetro, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa tensión y la primera referencia de potencia activa, y determinar una elipse de corriente reactiva definida al menos por el segundo parámetro, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, la tensión de secuencia positiva en cuadratura, la tensión de secuencia negativa en cuadratura y la primera referencia de potencia reactiva, añadiendo la elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva con el fin de obtener una elipse de corriente combinada, girar la elipse de corriente combinada alrededor del ángulo de fase, y determinar las proyecciones máximas de la elipse de corriente combinada sobre los ejes abc correspondientes a un sistema trifásico, en donde cada proyección en los ejes abc corresponde a una corriente máxima en las respectivas fases abc del sistema trifásico.According to an embodiment of the present invention, in order to determine the maximum current for each phase, the following processes are carried out: determining an active current ellipse defined by at least the first parameter, the positive sequence voltage, the voltage negative sequence voltage and the first active power reference, and determine a reactive current ellipse defined by at least the second parameter, the voltage positive sequence voltage, negative sequence voltage, quadrature positive sequence voltage, quadrature negative sequence voltage and the first reactive power reference, adding the active current ellipse and the reactive current ellipse in order to obtain a combined current ellipse, rotate the combined current ellipse around the phase angle, and determine the maximum projections of the combined current ellipse on the abc axes corresponding to a three-phase system, where each projection on the abc axes corresponds to a maximum current in the respective abc phases of the three-phase system.

Según una realización de la presente invención, determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva incluye: determinar si la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se han de generar en dependencia de los niveles de prioridad que indican si tiene una prioridad más alta la regulación de la potencia activa o la regulación de la potencia reactiva a niveles de referencia de potencia correspondientes, en donde la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se generan en dependencia de los niveles de prioridad si se han de considerar los niveles de prioridad.According to one embodiment of the present invention, determining whether to perform an optimization of the first active power reference and the first reactive power reference includes: determining whether the second active power reference and the second reactive power reference are have to generate depending on the priority levels that indicate if the regulation of the active power or the regulation of the reactive power has a higher priority at corresponding power reference levels, where the second active power reference and the second Reference reactive power are generated depending on the priority levels if priority levels are to be considered.

Según una realización de la presente invención, la optimización de la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva incluye varios pasos de optimización: por ejemplo, en un primer paso, la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva se optimizan con respecto a un primer parámetro. Entonces, en un segundo paso, la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva se optimizan con respecto a un segundo parámetro. La optimización del segundo parámetro se puede llevar a cabo de manera que la optimización del primer parámetro se mantenga durante la optimización del segundo parámetro. Por ejemplo, si el primer paso optimiza la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva de manera que se mantenga el límite de corriente del convertidor del lado de la red, el segundo paso puede optimizar la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva de manera que, mientras que se mantiene el límite de corriente del convertidor del lado de la red, las prioridades con respecto a la inyección de potencia activa/reactiva se adaptan a una condición de fallo de red o rendimiento particular. En un tercer paso, la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva se pueden optimizar con respecto a un tercer parámetro mientras que se mantienen los resultados de la optimización del primer paso y la optimización del segundo paso, etc. La segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva son el resultado de los procesos de optimización de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva. De esta forma, se puede optimizar un número arbitrario de parámetros, cada optimización que limita el intervalo de valores posibles para la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva además.According to an embodiment of the present invention, the optimization of the first active power reference and the first reactive power reference includes several optimization steps: for example, in a first step, the first active power reference and the first power reference reactive are optimized with respect to a first parameter. Then, in a second step, the first active power reference and the first reactive power reference are optimized with respect to a second parameter. The optimization of the second parameter can be carried out in such a way that the optimization of the first parameter is maintained during the optimization of the second parameter. For example, if the first step optimizes the first active power reference and the first reactive power reference so that the current limit of the grid-side converter is maintained, the second step can optimize the first active power reference and the first reactive power reference so that while the grid-side converter current limit is maintained, the priorities regarding active / reactive power injection are tailored to a particular grid fault condition or performance . In a third step, the first active power reference and the first reactive power reference can be optimized with respect to a third parameter while keeping the results of the optimization of the first step and the optimization of the second step, etc. The second active power reference and the second reactive power reference are the result of the optimization processes of the first active power reference and the first reactive power reference. In this way, an arbitrary number of parameters can be optimized, each optimization limiting the range of possible values for the second active power reference and the second reactive power reference in addition.

Según una realización de la presente invención, el método además incluye comprobar si la segunda referencia de potencia activa cae dentro de un intervalo de potencia activa predeterminado, o si la segunda referencia de potencia reactiva cae dentro de un intervalo de potencia reactiva predeterminado, cambiar la segunda referencia de potencia activa o la segunda referencia de potencia reactiva para que caiga dentro de los intervalos de potencia predeterminados cuando la segunda referencia de potencia activa y/o la segunda referencia de potencia reactiva no caen dentro de los intervalos de potencia predeterminados.According to an embodiment of the present invention, the method further includes checking whether the second active power reference falls within a predetermined active power range, or if the second reactive power reference falls within a predetermined reactive power range, changing the second active power reference or second reactive power reference to fall within predetermined power ranges when the second active power reference and / or second reactive power reference do not fall within predetermined power ranges.

Esta realización, por ejemplo, se puede usar para comprobar si los valores de la segunda referencia de potencia activa y la segunda potencia reactiva calculadas tienen sentido. Por ejemplo, si la segunda referencia de potencia activa se calcula de manera que tenga un valor negativo, se puede ajustar a cero dado que un valor negativo podría no tener sentido. Por lo tanto, esta realización se puede usar como una “comprobación de plausibilidad”.This embodiment, for example, can be used to check whether the values of the second calculated active power reference and second reactive power make sense. For example, if the second active power reference is calculated to have a negative value, it can be set to zero since a negative value might not make sense. Therefore, this embodiment can be used as a "plausibility check".

Según una realización de la presente invención, el método además incluye sustituir la segunda referencia de potencia activa por un valor límite superior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia activa por un valor límite inferior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa cae por debajo del valor límite inferior, y sustituir la segunda referencia de potencia reactiva por un valor límite superior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia reactiva por un valor límite inferior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva cae por debajo del valor límite inferior.According to an embodiment of the present invention, the method further includes replacing the second active power reference with an upper limit value of the predetermined active power range if the second active power reference exceeds the upper limit value, or replacing the second power reference active by a lower limit value of the predetermined active power range if the second active power reference falls below the lower limit value, and replace the second reactive power reference with an upper limit value of the predetermined reactive power range if the second reference reactive power exceeds the upper limit value, or replace the second reactive power reference with a lower limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference falls below the lower limit value.

Según una realización de la presente invención, la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se generan en base al menos a la estrategia de operación de aerogenerador, la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva, el primer parámetro, el segundo parámetro, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa y un ángulo de fase.According to an embodiment of the present invention, the second active power reference and the second reactive power reference are generated based at least on the wind turbine operating strategy, the first active power reference, the first reactive power reference, the First parameter, the second parameter, the positive sequence voltage, the negative sequence voltage, and a phase angle.

Según una realización de la presente invención, la estrategia de operación de aerogenerador se determina en base a al menos uno de los siguientes factores o criterios: un tipo de fallo de la red, una localización de fallo de la red, una gravedad de fallo de la red, un requisito de soporte de la red, un requisito de soporte del parque eólico, un factor de rendimiento del aerogenerador y una prioridad de inyección de potencia activa o reactiva. According to an embodiment of the present invention, the wind turbine operating strategy is determined based on at least one of the following factors or criteria: a type of network failure, a network failure location, a failure severity of the grid, a grid support requirement, a wind farm support requirement, a wind turbine performance factor, and an active or reactive power injection priority.

Según una realización de la presente invención, la estrategia de operación de aerogenerador puede ser fija o se puede cambiar bajo demanda. Por ejemplo, la estrategia de operación de aerogenerador se puede cambiar durante la operación si por alguna razón cambia la prioridad de inyección de potencia activa o reactiva.According to an embodiment of the present invention, the wind turbine operating strategy can be fixed or can be changed on demand. For example, the wind turbine operating strategy can be changed during operation if for some reason the priority of injection of active or reactive power changes.

Según una realización de la presente invención, los factores de rendimiento de aerogenerador se relacionan con: reducir un rizado en cualquiera de un grupo que consiste en: salidas del convertidor del lado de la máquina como una potencia activa suministrada por un convertidor del lado de la máquina o una potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la máquina, una tensión de enlace de DC, salidas del convertidor del lado de la red como la potencia activa suministrada por el convertidor del lado de la red, o la potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la red, reducir un desequilibrio de tensión de la red, maximizar la potencia activa o la reactiva o asegurar la estabilidad y el soporte del aerogenerador y de la red. De esta forma, los factores de rendimiento de aerogenerador, como la reducción del rizado, aseguran el rendimiento deseado en el convertidor del lado de la máquina y en el convertidor del lado de la red.According to one embodiment of the present invention, the wind turbine performance factors are related to: reducing a ripple in any of a group consisting of: machine-side converter outputs as active power supplied by a machine-side converter machine or a reactive power supplied by the machine-side converter, a DC link voltage, grid-side converter outputs such as the active power supplied by the grid-side converter, or the reactive power supplied by the converter on the grid side, reduce a grid voltage imbalance, maximize active or reactive power or ensure the stability and support of the wind turbine and the grid. In this way, wind turbine performance factors, such as ripple reduction, ensure the desired performance in the machine-side converter and in the grid-side converter.

Según una realización de la presente invención, el primer parámetro y el segundo parámetro se eligen para que oscilen respectivamente entre 0 y 1.According to an embodiment of the present invention, the first parameter and the second parameter are chosen to range between 0 and 1 respectively.

Según una realización de la presente invención, el primer parámetro y el segundo parámetro se eligen para que caigan fuera del intervalo que se extiende de 0 a 1.According to an embodiment of the present invention, the first parameter and the second parameter are chosen to fall outside the range that extends from 0 to 1.

Según una realización de la presente invención, la estrategia de operación de aerogenerador comprende la meta de equilibrar una tensión en un punto de acoplamiento común, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia reactiva mientras que se ajusta que el segundo parámetro sea sustancialmente igual a 0According to an embodiment of the present invention, the wind turbine operating strategy comprises the goal of balancing a voltage at a common coupling point, and injecting a predetermined amount of reactive power while setting the second parameter to be substantially equal to 0

Según una realización de la presente invención, la estrategia de operación de aerogenerador comprende la meta de potenciar una tensión en un punto de acoplamiento común, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia activa mientras que se ajusta que el segundo parámetro sea sustancialmente igual a 1.According to an embodiment of the present invention, the wind turbine operating strategy comprises the goal of boosting a voltage at a common coupling point, and injecting a predetermined amount of active power while setting the second parameter to be substantially equal to 1.

Según una realización de la presente invención, la estrategia de operación de aerogenerador comprende la meta de reducir las oscilaciones de potencia activa, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia activa y potencia reactiva mientras que se ajusta el primer parámetro a un valor que da como resultado la mejor reducción de la oscilación de potencia activa.According to an embodiment of the present invention, the wind turbine operating strategy comprises the goal of reducing active power oscillations, and injecting a predetermined amount of active power and reactive power while adjusting the first parameter to a value that results in the best reduction in active power swing.

Muchas otras estrategias de operación de aerogenerador son posibles además de los ejemplos dados anteriormente.Many other wind turbine operating strategies are possible in addition to the examples given above.

Según una realización de la presente invención, el ángulo de fase es igual o sustancialmente igual a la mitad de la diferencia entre los ángulos de secuencia positivo y negativo de la tensión de la red. Según una realización de la presente invención, el ángulo de fase oscila entre 0,45 y 0,55. Son posibles otros intervalos.According to one embodiment of the present invention, the phase angle is equal to or substantially equal to half the difference between the positive and negative sequence angles of the mains voltage. According to one embodiment of the present invention, the phase angle ranges from 0.45 to 0.55. Other ranges are possible.

Según una realización de la presente invención, las referencias de corriente, las componentes de secuencia positiva y las componentes de secuencia negativa son entidades vectoriales.According to one embodiment of the present invention, current references, positive sequence components, and negative sequence components are vector entities.

Según una realización de la presente invención, se proporciona un sistema para operar un aerogenerador. El aerogenerador incluye un convertidor del lado de la red. El aerogenerador es conectable a una red a través de una línea eléctrica. El sistema incluye una unidad de control de generador de aerogenerador configurada para determinar una primera referencia de potencia activa y una primera referencia de potencia reactiva que indica una cantidad requerida de potencia activa y de potencia reactiva, respectivamente, dependiendo de una estrategia de operación de aerogenerador; una unidad de determinación de tensión de la red configurada para medir una tensión de la red de la red, y para determinar una componente de secuencia positiva y una componente de secuencia negativa de la tensión de la red, es decir, una tensión de secuencia positiva y una tensión de secuencia negativa; una unidad de control de potencia y secuencia acoplada a la unidad de control de generador de aerogenerador y la unidad de determinación de tensión de la red, la unidad de control de potencia y secuencia configurada para: recibir la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva desde la unidad de control de generador de aerogenerador; determinar una segunda referencia de potencia activa y una segunda referencia de potencia reactiva que indica una cantidad real de potencia activa y de potencia reactiva a ser suministradas por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva y la estrategia de operación de aerogenerador, y generar, en base al menos a la estrategia de operación de aerogenerador, un primer parámetro y un segundo parámetro que definen una proporción de componente de corriente de secuencia positiva y de componente de corriente de secuencia negativa a ser inyectadas por el convertidor del lado de la red con el fin de suministrar potencia activa y potencia reactiva según la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva; una unidad de control de referencia de corriente acoplada a la unidad de control de potencia y secuencia y a la unidad de determinación de tensión de la red, la unidad de control de referencia de corriente que está configurada para: recibir la tensión de secuencia positiva y la tensión de secuencia negativa desde la unidad de determinación de tensión de la red; recibir la segunda referencia de potencia activa, la segunda referencia de potencia reactiva, el primer parámetro y el segundo parámetro de la unidad de control de potencia y secuencia; generar una referencia de corriente en base al menos a la segunda referencia de potencia activa, la segunda referencia de potencia reactiva, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, el primer parámetro y el segundo parámetro; y suministrar la referencia de corriente al sistema de control del convertidor del lado de la red. El sistema puede permitir que el aerogenerador permanezca conectado a la red durante las apariciones de fallos de red asimétricos. El sistema también puede evitar el disparo relacionado con sobrecorrientes del aerogenerador durante las apariciones de fallos de red asimétricos. El sistema también puede manejar fallos de red simétricos como se ha mencionado antes.According to an embodiment of the present invention, a system is provided for operating a wind turbine. The wind turbine includes a grid-side converter. The wind turbine is connectable to a network through a power line. The system includes a wind turbine generator control unit configured to determine a first active power reference and a first reactive power reference indicating a required amount of active power and reactive power, respectively, depending on a wind turbine operating strategy. ; a mains voltage determination unit configured to measure a mains voltage of the mains, and to determine a positive sequence component and a negative sequence component of the mains voltage, that is, a positive sequence voltage and a negative sequence voltage; a power and sequence control unit coupled to the wind turbine generator control unit and the grid voltage determination unit, the power and sequence control unit configured to: receive the first active power reference and the first reactive power reference from the wind turbine generator control unit; determining a second active power reference and a second reactive power reference indicating an actual amount of active power and reactive power to be supplied by the grid-side converter to grid, respectively, depending on at least the first reference active power, the first reactive power reference and the wind turbine operating strategy, and generate, based at least on the wind turbine operating strategy, a first parameter and a second parameter that define a sequence current component ratio positive and negative sequence current component to be injected by the grid-side converter in order to supply active power and reactive power according to the second active power reference and the second reactive power reference; a current reference control unit coupled to the power and sequence control unit and to the mains voltage determination unit, the current reference control unit which is configured to: receive the positive sequence voltage and the negative sequence voltage from the grid voltage determination unit; receiving the second active power reference, the second reactive power reference, the first parameter and the second parameter from the power and sequence control unit; generate a current reference based on at least the second active power reference, the second reactive power reference, the voltage of positive sequence, negative sequence voltage, the first parameter and the second parameter; and supplying the current reference to the grid-side converter control system. The system can allow the wind turbine to remain connected to the grid during occurrences of asymmetric grid failures. The system can also prevent overcurrent related tripping of the wind turbine during occurrences of asymmetric grid faults. The system can also handle symmetric network faults as mentioned before.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para determinar, en base a la estrategia de operación de aerogenerador, si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva; generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva de manera que difieran de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva, respectivamente, cuando se determina que ha de ser llevada a cabo una optimización; generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva de manera que sean idénticas a la primera referencia de potencia activa y a la primera referencia de potencia reactiva, respectivamente, cuando se determina que no ha de ser llevada a cabo ninguna optimización.According to an embodiment of the present invention, in order to determine the second active power reference and the second reactive power reference, the power and sequence control unit is further configured to determine, based on the wind turbine operating strategy , if an optimization of the first active power reference and the first reactive power reference is to be carried out; generating the second active power reference and the second reactive power reference so that they differ from the first active power reference and the first reactive power reference, respectively, when it is determined that optimization is to be performed; generating the second active power reference and the second reactive power reference so that they are identical to the first active power reference and the first reactive power reference, respectively, when it is determined that no optimization is to be performed.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para determinar si la referencia de corriente haría, cuando se calcula en base a la primera referencia de potencia activa y a la primera referencia de potencia reactiva, que el convertidor del lado de la red suministre energía a la red que tiene una componente de corriente que excede un límite de corriente del convertidor del lado de la red, en donde la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para generar, si la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red, la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva de manera que la componente de corriente resultante de la potencia suministrada permanezca por debajo del límite de corriente del convertidor del lado de la red.According to an embodiment of the present invention, in order to determine whether an optimization of the first active power reference and the first reactive power reference is to be carried out, the power and sequence control unit is further configured to determine whether the current reference would, when calculated based on the first active power reference and the first reactive power reference, cause the grid-side converter to supply power to the grid that has a current component that exceeds a current limit of the grid-side converter, wherein the power and sequence control unit is further configured to generate, if the current component exceeds the current limit of the grid-side converter, the second power reference active and the second reactive power reference so that the current component resulting from the supplied power remains below of the current limit of the line-side converter.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar si la componente de corriente excedería el límite de corriente del convertidor del lado de la red, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para calcular, para cada fase de la línea eléctrica, una corriente máxima que resultaría si se generase la referencia de corriente, el cálculo que se lleva a cabo en base al menos a la estrategia de operación de turbina, la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, el primer parámetro, el segundo parámetro y un ángulo de fase; comparar la corriente máxima de cada fase con un límite de corriente de fase del convertidor del lado de la red; determinar que la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red cuando una de las corrientes de fase máximas excede el límite de corriente de fase del convertidor del lado de la red correspondiente.According to one embodiment of the present invention, in order to determine whether the current component would exceed the current limit of the grid-side converter, the power and sequence control unit is further configured to calculate, for each phase of the power line, a maximum current that would result if the current reference were generated, the calculation that is carried out based at least on the turbine operating strategy, the first active power reference, the first reactive power reference, the positive sequence voltage, negative sequence voltage, the first parameter, the second parameter and a phase angle; comparing the maximum current of each phase with a phase current limit of the grid-side converter; determine that the current component exceeds the grid-side converter current limit when one of the maximum phase currents exceeds the corresponding grid-side converter phase current limit.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar la corriente máxima para cada fase, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada para determinar una elipse de corriente activa definida al menos por el primer parámetro, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa y la primera referencia de potencia activa y determinar una elipse de corriente reactiva definida al menos por el segundo parámetro, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, la tensión de secuencia positiva en cuadratura, la tensión de secuencia negativa en cuadratura y la primera referencia de potencia reactiva, añadir la elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva con el fin de obtener una elipse de corriente combinada, girar la elipse de corriente combinada alrededor del ángulo de fase, determinar las proyecciones máximas de la elipse de corriente combinada sobre los ejes abc correspondientes a un sistema trifásico, en donde cada proyección sobre los ejes abc corresponde a una corriente máxima en las fases abc respectivas del sistema trifásico.According to an embodiment of the present invention, in order to determine the maximum current for each phase, the power and sequence control unit is configured to determine an active current ellipse defined by at least the first parameter, the positive sequence voltage , the negative sequence voltage and the first active power reference and determine a reactive current ellipse defined by at least the second parameter, the positive sequence voltage, the negative sequence voltage, the positive sequence voltage in quadrature, the voltage negative sequence quadrature and the first reactive power reference, add the active current ellipse and the reactive current ellipse to obtain a combined current ellipse, rotate the combined current ellipse around the phase angle, determine the Maximum projections of the combined current ellipse on the abc axes corresponding to a three-phase system, and n where each projection on the abc axes corresponds to a maximum current in the respective abc phases of the three-phase system.

Según una realización de la presente invención, con el fin de determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa y de la primera referencia de potencia reactiva, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para determinar si se han de generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva en dependencia de los niveles de prioridad que indican si tiene una prioridad más alta la regulación de la potencia activa o la regulación de la potencia reactiva a los niveles de referencia de potencia correspondientes, en donde la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para generar la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva en dependencia de los niveles de prioridad si se han de considerar los niveles de prioridad. According to an embodiment of the present invention, in order to determine whether an optimization of the first active power reference and the first reactive power reference is to be carried out, the power and sequence control unit is further configured to determine whether to generate the second active power reference and the second reactive power reference depending on the priority levels that indicate whether the regulation of the active power or the regulation of the reactive power to the levels has a higher priority corresponding power reference values, wherein the power and sequence control unit is further configured to generate the second active power reference and the second reactive power reference depending on the priority levels if priority levels are to be considered .

Según un ejemplo de la presente invención, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para comprobar si la segunda referencia de potencia activa cae dentro de un intervalo de potencia activa predeterminado, o si la segunda referencia de potencia reactiva cae dentro de un intervalo de potencia reactiva predeterminado, y cambiar la segunda referencia de potencia activa o la segunda referencia de potencia reactiva para que caigan dentro de los intervalos de potencia predeterminados cuando la segunda referencia de potencia activa y/o la segunda referencia de potencia reactiva no caen dentro de los intervalos de potencia predeterminados. According to an example of the present invention, the power and sequence control unit is further configured to check if the second active power reference falls within a predetermined active power range, or if the second reactive power reference falls within a predetermined reactive power range, and change the second active power reference or the second reactive power reference to fall within the predetermined power ranges when the second active power reference and / or the second reactive power reference do not fall within of the predetermined power ranges.

Según una realización de la presente invención, la unidad de control de potencia y secuencia está configurada además para sustituir la segunda referencia de potencia activa por un valor límite superior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia activa por un valor límite inferior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa cae por debajo del valor límite inferior, y sustituir la segunda referencia de potencia reactiva por un valor límite superior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia reactiva por un valor límite inferior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva cae por debajo del valor límite inferior.According to an embodiment of the present invention, the power and sequence control unit is further configured to replace the second active power reference with an upper limit value of the power range. active power if the second active power reference exceeds the upper limit value, or replace the second active power reference with a lower limit value of the predetermined active power range if the second active power reference falls below the lower limit value, and replace the second reactive power reference with an upper limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference exceeds the upper limit value, or replace the second reactive power reference with a lower limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference falls below the lower limit value.

Según una realización de la presente invención, se proporciona un aerogenerador que incluye un sistema que se describe en las realizaciones anteriores.According to one embodiment of the present invention, a wind turbine is provided that includes a system that is described in the previous embodiments.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

En los dibujos, caracteres de referencia parecidos generalmente se refieren a las mismas partes a lo largo de las diferentes vistas. Los dibujos no están necesariamente a escala, en su lugar, el énfasis que se pone generalmente en ilustrar los principios de la invención. En la siguiente descripción, se describen diversas realizaciones de la invención con referencia a los siguientes dibujos, en los que:In the drawings, like reference characters generally refer to the same parts throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, instead the emphasis is generally placed on illustrating the principles of the invention. In the following description, various embodiments of the invention are described with reference to the following drawings, in which:

La Figura 1 ilustra una configuración común de un aerogenerador convencional.Figure 1 illustrates a common configuration of a conventional wind turbine.

La Figura 2 muestra un diagrama de bloques esquemático de un sistema para operar un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 2 shows a schematic block diagram of a system for operating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques esquemático de un sistema para operar un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 3 shows a schematic block diagram of a system for operating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques esquemático de un bloque calculador de referencia de potencia utilizable en un sistema para operar un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 4 shows a schematic block diagram of a power reference calculator block usable in a system for operating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

La Figura 5 muestra un diagrama de flujo de un método para operar un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 5 shows a flow chart of a method for operating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de un método para operar un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 6 shows a flow chart of a method for operating a wind turbine according to an embodiment of the present invention.

Las Figuras 7a y 7b muestran el lugar geométrico respectivo de una elipse de corriente activa y una elipse de corriente reactiva según una realización de la presente invención.Figures 7a and 7b show the respective locus of an active current ellipse and a reactive current ellipse according to an embodiment of the present invention.

La Figura 8 muestra un lugar geométrico de una elipse de corriente combinada obtenida a partir de añadir una elipse de corriente activa y una elipse de corriente reactiva según una realización de la presente invención.Figure 8 shows a locus of a combined current ellipse obtained from adding an active current ellipse and a reactive current ellipse according to an embodiment of the present invention.

La Figura 9 muestra el lugar geométrico respectivo de una elipse de corriente activa, una elipse de corriente reactiva y una elipse de corriente combinada obtenida a partir de añadir una elipse de corriente activa y una elipse de corriente reactiva después de la rotación alrededor de un ángulo de fase según una realización de la presente invención.Figure 9 shows the respective locus of an active current ellipse, a reactive current ellipse and a combined current ellipse obtained from adding an active current ellipse and a reactive current ellipse after rotation around an angle. phase according to an embodiment of the present invention.

La Figura 10a muestra una representación gráfica de las componentes ap de una elipse de corriente activa según una realización de la presente invención.Figure 10a shows a graphical representation of the ap components of an active current ellipse according to one embodiment of the present invention.

La Figura 10b muestra una representación gráfica de las componentes ap de una elipse de corriente reactiva según una realización de la presente inversión.Figure 10b shows a graphical representation of the ap components of a reactive current ellipse according to one embodiment of the present inversion.

La Figura 11 muestra una representación gráfica de una corriente máxima en cada fase de un sistema trifásico según una realización de la presente invención.Figure 11 shows a graphical representation of a maximum current in each phase of a three-phase system according to an embodiment of the present invention.

La Figura 12 muestra una tabla de valores de pico de corrientes inyectadas trifásicas según una realización de la presente invención.Figure 12 shows a table of peak values of triphasic injected currents according to an embodiment of the present invention.

La Figura 13 muestra un dibujo esquemático de una red eléctrica de un aerogenerador utilizable con un sistema según una realización de la presente invención.Figure 13 shows a schematic drawing of an electrical network of a wind turbine usable with a system according to an embodiment of the present invention.

La Figura 14a muestra un diagrama de tiempo de una secuencia de eventos ocurridos durante una operación de un aerogenerador según una realización de la presente invención.Figure 14a shows a time diagram of a sequence of events that occurred during a wind turbine operation according to an embodiment of the present invention.

La Figura 14b muestra una operación de un convertidor de potencia correspondiente a eventos ocurridos durante una operación de una turbina de cable según una realización de la presente invención.Figure 14b shows an operation of a power converter corresponding to events occurring during an operation of a cable turbine according to an embodiment of the present invention.

La Figura 15 muestra representaciones gráficas de señales medidas a lo largo del tiempo durante la inyección de potencia reactiva de secuencia positiva según una realización de la presente invención. Figure 15 shows graphical representations of signals measured over time during positive sequence reactive power injection in accordance with one embodiment of the present invention.

La Figura 16 muestra representaciones gráficas de señales medidas a lo largo del tiempo durante la inyección de potencia reactiva de secuencia negativa según una realización de la presente invención.Figure 16 shows graphical representations of signals measured over time during negative sequence reactive power injection in accordance with one embodiment of the present invention.

La Figura 17 muestra representaciones gráficas de señales medidas a lo largo del tiempo durante la inyección de potencia reactiva de secuencia positiva y negativa simultánea según una realización de la presente invención.Figure 17 shows graphical representations of signals measured over time during simultaneous positive and negative sequence reactive power injection in accordance with one embodiment of the present invention.

Descripción detalladaDetailed description

La Figura 1 ilustra una configuración común de un aerogenerador 100 convencional. El aerogenerador 100 está montado sobre una base 102. El aerogenerador 100 incluye una torre 104 que tiene una serie de secciones de torre. Una góndola de aerogenerador 106 está colocada en la parte superior de la torre 104. El rotor del aerogenerador incluye un cubo 108 y al menos una pala de rotor 110, por ejemplo, tres palas de rotor 110. Las palas de rotor 110 están conectadas al cubo 108 que, a su vez, está conectado a la góndola 106 a través de un eje de baja velocidad que se extiende fuera de la parte delantera de la góndola 106. El eje de baja velocidad típicamente acciona un generador (no mostrado) para producir energía eléctrica. La energía eléctrica generada se acondiciona normalmente a partir de entonces por un sistema de convertidor (no mostrado), que comprende un convertidor de potencia, antes de la entrega desde el aerogenerador a una red.Figure 1 illustrates a common configuration of a conventional wind turbine 100. The wind turbine 100 is mounted on a base 102. The wind turbine 100 includes a tower 104 that has a series of tower sections. A wind turbine nacelle 106 is positioned on top of tower 104. The wind turbine rotor includes a hub 108 and at least one rotor blade 110, for example, three rotor blades 110. The rotor blades 110 are connected to the hub 108 which, in turn, is connected to nacelle 106 through a low speed shaft that extends out of the front of nacelle 106. The low speed shaft typically drives a generator (not shown) to produce electric power. The generated electrical energy is normally conditioned thereafter by a converter system (not shown), comprising a power converter, prior to delivery from the wind turbine to a grid.

Los convertidores de potencia conectados a la red se deberían diseñar y controlar teniendo en cuenta que deberían garantizar una operación adecuada bajo condiciones genéricas de tensión de la red. Merece la pena señalar que la red eléctrica es un sistema dinámico, cuyo comportamiento depende de muchos factores, como por ejemplo las restricciones establecidas por los sistemas de generación de energía, la aparición de fallos de red y otras contingencias, la excitación de resonancias o la existencia de cargas no lineales. Bajo estas condiciones, los convertidores de potencia modernos deberían proporcionar una respuesta fiable, que es especialmente importante para diseñar algoritmos de control que aseguran un rendimiento robusto y seguro bajo condiciones de red anormales.Grid-connected power converters should be designed and controlled taking into account that they should ensure proper operation under generic grid voltage conditions. It is worth noting that the electrical network is a dynamic system, whose behavior depends on many factors, such as the restrictions established by the power generation systems, the appearance of network failures and other contingencies, the excitation of resonances or the existence of non-linear charges. Under these conditions, modern power converters should provide a reliable response, which is especially important for designing control algorithms that ensure robust and safe performance under abnormal network conditions.

La integración cada vez mayor de sistemas de generación distribuidos, que deberían cumplir los estrictos requisitos impuestos por el operador de red, principalmente con respecto al recorrido de baja tensión y al soporte de red durante fallos de la red transitorios, ha alentado a ingenieros e investigadores a mejorar las soluciones de control convencionales para convertidores de potencia conectados a la red. A pesar del hecho de que el control de convertidores de potencia bajo condiciones de red anormales no es un problema nuevo, la mayoría de los estudios dentro de este campo se centraron principalmente en el control de rectificadores activos. La preocupación principal en tales aplicaciones fue garantizar un rendimiento adecuado en el lado del convertidor bajo fallos de red. En la conexión de red de generadores distribuidos, la interacción entre el convertidor de potencia y las redes bajo fallos equilibrados y no equilibrados es un asunto crucial, dado que no solamente es necesario garantizar que cualquier protección del convertidor se disparase sino también que soporte la red bajo tales condiciones de operación defectuosas.The increasing integration of distributed generation systems, which should meet the stringent requirements imposed by the grid operator, mainly with regard to low voltage travel and grid support during transient grid failures, has encouraged engineers and researchers to improve conventional control solutions for grid-connected power converters. Despite the fact that the control of power converters under abnormal network conditions is not a new problem, most of the studies within this field focused mainly on the control of active rectifiers. The main concern in such applications was to ensure adequate performance on the converter side under network faults. In the network connection of distributed generators, the interaction between the power converter and the networks under balanced and unbalanced faults is a crucial matter, since it is not only necessary to ensure that any protection of the converter trips but also that it supports the network. under such faulty operating conditions.

Las apariciones de fallos de red asimétricos normalmente dan lugar a la aparición de tensiones de red no equilibradas en el punto de conexión del convertidor de potencia. Bajo condiciones desequilibradas, las corrientes inyectadas en la red pueden perder su aspecto sinusoidal y equilibrado. La interacción entre tales corrientes y las tensiones de la red desequilibradas puede dar lugar a oscilaciones controladas o no controladas en la potencia activa y reactiva entregada a la red. La operación adecuada del convertidor de potencia bajo tales condiciones es un problema de control desafiante. No obstante, la inyección de corrientes desequilibradas también puede dar lugar a otros efectos útiles. Por ejemplo, la inyección de un conjunto adecuado de corrientes no equilibradas bajo condiciones de tensión de la red desequilibradas permite atenuar las oscilaciones de potencia, maximizar la entrega de potencia instantánea o equilibrar la tensión de la red en el punto de conexión. No obstante, la inyección de corrientes desequilibradas en la red no se puede lograr con precisión usando la mayoría de los controladores de corriente convencionales usados en la industria. Por esta razón, algunas estructuras de control mejoradas están específicamente diseñadas para inyectar corrientes desequilibradas en la red.Asymmetric mains fault occurrences normally lead to the appearance of unbalanced mains voltages at the connection point of the power converter. Under unbalanced conditions, the currents injected into the network can lose their sinusoidal and balanced appearance. The interaction between such currents and unbalanced grid voltages can lead to controlled or uncontrolled oscillations in the active and reactive power delivered to the grid. Proper operation of the power converter under such conditions is a challenging control problem. However, the injection of unbalanced currents can also lead to other useful effects. For example, injecting a suitable set of unbalanced currents under unbalanced grid voltage conditions makes it possible to attenuate power swings, maximize instantaneous power delivery, or balance grid voltage at the point of connection. However, the injection of unbalanced currents into the network cannot be achieved accurately using most of the conventional current controllers used in the industry. For this reason, some improved control structures are specifically designed to inject unbalanced currents into the network.

Dependiendo del objetivo de la estrategia de control usada para generar las corrientes de referencia durante fallos de red, el rendimiento general del convertidor de potencia y su interacción con la red eléctrica variará considerablemente. Además, los códigos de la red que regulan la conexión de los sistemas de aerogeneradores establecen requisitos específicos con respecto a la inyección de potencia activa y reactiva durante fallos de red. Por lo tanto, la generación de corriente de referencia bajo fallos de red es otro problema crucial en el control de los convertidores de potencia.Depending on the objective of the control strategy used to generate the reference currents during grid failures, the overall performance of the power converter and its interaction with the electrical grid will vary considerably. In addition, the grid codes that regulate the connection of wind turbine systems establish specific requirements regarding the injection of active and reactive power during grid failures. Therefore, the generation of reference current under network faults is another crucial problem in the control of power converters.

Las corrientes inyectadas por el convertidor de potencia en las fases de la red deberían estar siempre bajo control, incluso aunque la tensión de la red experimente fuertes variaciones. Por lo tanto, los algoritmos de control que establecen las corrientes de referencia deberían estimar el rendimiento instantáneo de estas corrientes de fase en cualquier momento, incluso durante fallos transitorios, con el fin de evitar cualquier disparo por sobrecorriente. Por esta razón, el último problema, pero no el menos importante, está relacionado con el cálculo de la potencia máxima que se puede entregar a la red, sin sobrepasar los límites de corriente del convertidor de potencia. The currents injected by the power converter into the grid phases should always be under control, even if the grid voltage undergoes strong variations. Therefore, the control algorithms that establish the reference currents should estimate the instantaneous performance of these phase currents at any time, even during transient faults, in order to avoid any overcurrent tripping. For this reason, the last problem, but not the least, is related to the calculation of the maximum power that can be delivered to the network, without exceeding the current limits of the power converter.

La Figura 2 muestra un diagrama de bloques esquemático de un sistema 200 para operar un aerogenerador. El sistema 200 incluye una unidad de control de generador de aerogenerador 202, una unidad de determinación de tensión de la red 204 como una unidad de PLL (bucle enganchado en fase), una unidad de control de potencia y secuencia 206 y una unidad de control de referencia de corriente 208. Según la Figura 2, la unidad de control de generador de aerogenerador 202 tiene al menos dos terminales de salida 210a-b entre otras diversas salidas. La unidad de determinación de tensión de la red 204 tiene al menos un terminal de entrada 212 y al menos dos terminales de salida 214a-b. La unidad de control de potencia y secuencia 206 tiene al menos cuatro terminales de entrada 216a-d y al menos cuatro terminales de salida principales 218a-d. La unidad de control de referencia de corriente 208 tiene al menos seis terminales de entrada 220a-f y al menos un terminal de salida 222.Figure 2 shows a schematic block diagram of a system 200 for operating a wind turbine. The system 200 includes a wind turbine generator control unit 202, a grid voltage determination unit 204 as a PLL (phase locked loop) unit, a power and sequence control unit 206, and a control unit current reference reference 208. According to Figure 2, the wind turbine generator control unit 202 has at least two output terminals 210a-b among various other outputs. The network voltage determination unit 204 has at least one input terminal 212 and at least two output terminals 214a-b. The power and sequence control unit 206 has at least four input terminals 216a-d and at least four main output terminals 218a-d. The current reference control unit 208 has at least six input terminals 220a-f and at least one output terminal 222.

Los números de terminales de entrada y de terminales de salida mostrados en la Figura 2 se han de entender como ejemplos y pueden ser diferentes en otras realizaciones. El número de terminales de entrada y de terminales de salida, por ejemplo, puede ser dependiente respectivamente del número de entradas y del número de salidas. Por ejemplo, la unidad de determinación de tensión de red 204 puede tener tres terminales de entrada 212. La unidad de determinación de tensión de la red 204 también puede tener cinco terminales de salida 214 para emitir señales indicativas de una tensión de secuencia positiva de una tensión de la red, una tensión de secuencia negativa de la tensión de la red, un ángulo que es igual o sustancialmente igual a la mitad de una diferencia entre los ángulos de secuencia positivo y negativo de la tensión de la red, un ángulo de un vector de tensión y la velocidad de rotación del vector de tensión. La unidad de control de referencia de corriente 208 puede tener, por ejemplo, cuatro terminales de salida 222. Son posibles otros números de terminales.The input terminal and output terminal numbers shown in Figure 2 are to be understood as examples and may be different in other embodiments. The number of input terminals and output terminals, for example, may be dependent respectively on the number of inputs and the number of outputs. For example, the mains voltage determining unit 204 may have three input terminals 212. The mains voltage determining unit 204 may also have five output terminals 214 for outputting signals indicative of a positive sequence voltage of a mains voltage, a negative sequence voltage of the mains voltage, an angle that is equal to or substantially equal to half a difference between the positive and negative sequence angles of the mains voltage, an angle of one stress vector and the rotation speed of the stress vector. The current reference control unit 208 may have, for example, four output terminals 222. Other numbers of terminals are possible.

En una realización, los dos terminales de salida 210a-b de la unidad de control de generador de aerogenerador 202 están acoplados respectivamente al primer y al segundo terminales de entrada 216a-b de la unidad de control de potencia y secuencia 206. Los dos terminales de salidas 244a-b de la unidad de determinación de tensión de la red 204 se acoplan respectivamente al tercer y al cuarto terminales de entrada 216c-d de la unidad de control de potencia y secuencia 206. Los cuatro terminales de salida 218a-d de la unidad de control de potencia y secuencia 206 se acoplan respectivamente al primer al cuarto terminales de entrada 220a-d de la unidad de control de referencia de corriente 208. Los dos terminales de salida 244a-b de la unidad de determinación de tensión de la red 204 también se acoplan respectivamente al quinto y al sexto terminales de entrada 220e-f de la unidad de control de referencia de corriente 208.In one embodiment, the two output terminals 210a-b of the wind turbine generator control unit 202 are respectively coupled to the first and second input terminals 216a-b of the power and sequence control unit 206. The two terminals The outputs 244a-b of the grid voltage determination unit 204 are coupled respectively to the third and fourth input terminals 216c-d of the power and sequence control unit 206. The four output terminals 218a-d of the power and sequence control unit 206 are respectively coupled to the first to fourth input terminals 220a-d of the current reference control unit 208. The two output terminals 244a-b of the voltage determining unit of the Network 204 is also coupled respectively to the fifth and sixth input terminals 220e-f of the current reference control unit 208.

En una realización, la unidad de control de generador de aerogenerador 202 determina una primera referencia de potencia activa P* y una primera referencia de potencia reactiva Q* que indican una cantidad requerida de potencia activa y una cantidad requerida de potencia reactiva a ser suministradas por un convertidor del lado de la red a una red, respectivamente, dependiendo de una estrategia de operación de aerogenerador. La estrategia de operación de aerogenerador, por ejemplo, puede tener en cuenta al menos uno de los siguientes factores o criterios: un tipo de fallo de red, una localización de fallo de red, una gravedad de fallo de red, un requisito de soporte de la red, un requisito de soporte del parque eólico, un factor de rendimiento de aerogenerador y una prioridad de inyección de potencia activa o reactiva. Los factores de rendimiento de aerogenerador pueden relacionarse con la reducción de un rizado en una cualquiera de un grupo que consiste en: salidas del convertidor del lado de la máquina como una potencia activa suministrada por un convertidor del lado de la máquina o una potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la máquina, una tensión de enlace de DC, salidas del convertidor del lado de la red, como la potencia activa suministrada por el convertidor del lado de la red, o la potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la red. Los factores de rendimiento de aerogenerador pueden relacionarse además con reducir un desequilibrio de tensión de la red, maximizar la potencia activa o la reactiva o asegurar la estabilidad y el soporte del aerogenerador y la red. De esta forma, los factores de rendimiento de aerogenerador como reducir el rizado aseguran el rendimiento deseado en el convertidor del lado de la máquina y en el convertidor del lado de la red.In one embodiment, the wind turbine generator control unit 202 determines a first active power reference P * and a first reactive power reference Q * that indicate a required amount of active power and a required amount of reactive power to be supplied by a grid-side-to-grid converter, respectively, depending on a wind turbine operating strategy. The wind turbine operating strategy, for example, may take into account at least one of the following factors or criteria: a type of network failure, a network failure location, a network failure severity, a the grid, a wind farm support requirement, a wind turbine performance factor, and an active or reactive power injection priority. Wind turbine performance factors can be related to ripple reduction in any one of a group consisting of: machine-side converter outputs as active power supplied by a machine-side converter or reactive power supplied by the machine-side converter, a DC link voltage, grid-side converter outputs, such as the active power supplied by the grid-side converter, or the reactive power supplied by the grid-side converter. network. Wind turbine performance factors can also be related to reducing a grid voltage imbalance, maximizing active or reactive power, or ensuring the stability and support of the wind turbine and the grid. In this way, wind turbine performance factors such as reducing ripple ensure the desired performance in the machine-side converter and the grid-side converter.

La unidad de control de generador de aerogenerador 202 puede transmitir señales que indican la referencia de potencia activa P* y la referencia de potencia reactiva Q* a la unidad de control de potencia y secuencia 206 a través de los dos terminales de salida 210a-b respectivamente.The wind turbine generator control unit 202 can transmit signals indicating the active power reference P * and the reactive power reference Q * to the power and sequence control unit 206 through the two output terminals 210a-b respectively.

La unidad de determinación de tensión de la red 204 mide una tensión de la red v de la red. La tensión de la red v puede simbolizar varias tensiones dependiendo del número de fases. Por ejemplo, si el número de fases es tres (un sistema eléctrico trifásico), la tensión de la red v representaría tensiones de 3 fases. La tensión de la red v se puede determinar midiendo una tensión de fase a tierra. De manera similar, el terminal 212 puede simbolizar un número variable de terminales, dependiendo del número de fases. La tensión de la red v se introduce en la unidad de determinación de tensión de la red 204 a través del terminal de entrada 212. La unidad de determinación de tensión de la red 204 determina una tensión de secuencia positiva v+ y una tensión de secuencia negativa v a partir de la tensión de la red v. La unidad de determinación de tensión de la red 204 transmite señales que indican la tensión de secuencia positiva v+ y la tensión de secuencia negativa v- a la unidad de control de potencia y secuencia 206 y a la unidad de control de referencia de corriente 208 a través de los dos terminales de salida 214a-b respectivamente. The mains voltage determining unit 204 measures a mains voltage v of the mains. The network voltage v can symbolize various voltages depending on the number of phases. For example, if the number of phases is three (a three-phase electrical system), the grid voltage v would represent 3-phase voltages. The mains voltage v can be determined by measuring a phase-to-ground voltage. Similarly, terminal 212 can symbolize a variable number of terminals, depending on the number of phases. The grid voltage v is input to the grid voltage determination unit 204 through the input terminal 212. The grid voltage determination unit 204 determines a positive sequence voltage v + and a negative sequence voltage goes from the network voltage v. The grid voltage determination unit 204 transmits signals indicating the positive sequence voltage v + and the negative sequence voltage v- to the power and sequence control unit 206 and to the current reference control unit 208 through of the two output terminals 214a-b respectively.

La unidad de control de potencia y secuencia 206 recibe las señales que indican la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q* desde la unidad de control de generador de aerogenerador 202 a través del primer y del segundo terminales de entrada 216a-b respectivamente. La unidad de control de potencia y secuencia 206 recibe las señales que indican la tensión de secuencia positiva v+ y la tensión de secuencia negativa v- de la unidad de determinación de tensión de la red 204 a través del tercer y del cuarto terminales de entrada 216c-d respectivamente. La unidad de control de potencia y secuencia 206 determina una segunda referencia de potencia activa P** y una segunda referencia de potencia reactiva Q** que indican una cantidad real de potencia activa y de potencia reactiva a ser suministradas por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa P*, la primera referencia de potencia reactiva Q* y la estrategia de operación de aerogenerador.The power and sequence control unit 206 receives the signals indicating the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * from the wind turbine generator control unit 202 through the first and second terminals of entry 216a-b respectively. The control unit power and sequence 206 receives the signals indicating the positive sequence voltage v + and the negative sequence voltage v- from the grid voltage determining unit 204 through the third and fourth input terminals 216c-d respectively. The power and sequence control unit 206 determines a second active power reference P ** and a second reactive power reference Q ** that indicate an actual amount of active power and reactive power to be supplied by the drive-side converter. the grid to the grid, respectively, depending on at least the first active power reference P *, the first reactive power reference Q * and the wind turbine operating strategy.

Con el fin de determinar la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q**, la unidad de control de potencia y secuencia, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede determinar, en base a la estrategia de operación de aerogenerador, si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*. Si se determina que ha de ser llevada a cabo la optimización, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede generar la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** de manera que difieran de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*. Cuando se determina que no ha de ser llevada a cabo ninguna optimización, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede generar la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** de manera que sean idénticas a la primera referencia de potencia activa P* y a la primera referencia de potencia reactiva Q* respectivamente. Con el fin de determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede determinar si una referencia de corriente i*, cuando se calcula en base a la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*, haría que el convertidor del lado de la red suministre energía a la red teniendo una componente de corriente que excede un límite de corriente del convertidor del lado de la red. Si la componente de corriente supera el límite de corriente del convertidor del lado Ilim, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede generar la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** de manera que la componente de corriente resultante de la potencia suministrada permanezca por debajo del límite de corriente del convertidor del lado de la red Ilim.In order to determine the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q **, the power and sequence control unit, the power and sequence control unit 206 may determine, based on the wind turbine operating strategy, if an optimization of the first reference of active power P * and the first reference of reactive power Q * is to be carried out. If it is determined that optimization is to be carried out, the power and sequence control unit 206 may generate the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** so that they differ from the first. active power reference P * and the first reactive power reference Q *. When it is determined that no optimization is to be performed, the power and sequence control unit 206 may generate the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** so that they are identical to the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * respectively. In order to determine whether an optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * is to be performed, the power and sequence control unit 206 may determine whether a current reference i *, when calculated based on the first active power reference P * and the first reactive power reference Q *, it would cause the grid-side converter to supply power to the grid having a current component that exceeds a limit of mains side converter current. If the current component exceeds the current limit of the Ilim side converter, the power and sequence control unit 206 can generate the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** so that the current component resulting from the supplied power remains below the current limit of the line-side converter Ilim.

Con el fin de determinar si la componente de corriente excedería el límite de corriente del convertidor del lado de la red Ilim, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede calcular, para cada fase de la línea eléctrica, una corriente máxima que se resultaría si se generase la referencia de corriente i*. El cálculo de la corriente máxima se puede llevar a cabo en base al menos a la estrategia de operación de turbina, la primera referencia de potencia activa P*, la primera referencia de potencia reactiva Q*, el primer parámetro ki, el segundo parámetro k2, la tensión de secuencia positiva v+ y la tensión de secuencia negativa v- y un ángulo de fase ó. El ángulo de fase ó puede ser igual o sustancialmente igual a la mitad de una diferencia entre los ángulos de secuencia positivo y negativo de la tensión de la red v. El ángulo de fase ó se puede usar para determinar los valores de pico de la corriente.In order to determine whether the current component would exceed the current limit of the line-side converter Ilim, the power and sequence control unit 206 can calculate, for each phase of the power line, a maximum current that would result if current reference i * were generated. The calculation of the maximum current can be carried out based at least on the turbine operating strategy, the first active power reference P *, the first reactive power reference Q *, the first parameter ki, the second parameter k2 , the positive sequence voltage v + and the negative sequence voltage v- and a phase angle or. The phase angle or may be equal to or substantially equal to half a difference between the positive and negative sequence angles of the mains voltage v. The phase angle or can be used to determine the peak values of the current.

En una realización, para determinar la corriente máxima de cada fase, se puede emplear la siguiente fórmula:In one embodiment, to determine the maximum current of each phase, the following formula can be used:

en donde P* es la primera referencia de potencia activa, Q* es la primera referencia de potencia reactiva, ki es el primer parámetro, k2 es el segundo parámetro, v+ es la tensión de secuencia positiva, v- es la tensión de secuencia negativa y ^yes un ángulo de un vector de tensión de la tensión de la red.where P * is the first active power reference, Q * is the first reactive power reference, ki is the first parameter, k2 is the second parameter, v + is the positive sequence voltage, v- is the negative sequence voltage y ^y is an angle of a voltage vector of the network voltage.

Con el fin de determinar la corriente máxima para cada fase, la unidad de control de potencia y secuencia 206 puede determinar una elipse de corriente activa definida por el primer parámetro ki, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v y la primera referencia de potencia activa P*, y determinar una elipse de corriente reactiva definida por el segundo parámetro k2, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v-, la tensión de secuencia positiva en cuadratura v+i, la tensión de secuencia negativa en cuadratura v+i, y la primera referencia de potencia reactiva Q*. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede añadir la elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva con el fin de obtener una elipse de corriente combinada. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede girar la elipse de corriente combinada alrededor del ángulo de fase ó. La unidad de control de referencia de corriente 208 puede determinar las proyecciones máximas de la elipse de corriente combinada sobre los ejes abc correspondiente a un sistema trifásico. Cada proyección sobre los ejes abc corresponde a una corriente máxima en las fases abc respectivas del sistema trifásico.In order to determine the maximum current for each phase, the power and sequence control unit 206 can determine an active current ellipse defined by the first parameter ki, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v, and the first active power reference P *, and determine a reactive current ellipse defined by the second parameter k2, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v-, the quadrature positive sequence voltage v + i, the voltage of negative quadrature sequence v + i, and the first reactive power reference Q *. The power and sequence control unit 206 may add the active current ellipse and the reactive current ellipse in order to obtain a combined current ellipse. The power and sequence control unit 206 can rotate the combined current ellipse around the phase angle or. The current reference control unit 208 can determine the maximum projections of the combined current ellipse on the abc axes corresponding to a three phase system. Each projection on the abc axes corresponds to a maximum current in the respective abc phases of the three-phase system.

Con el fin de determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y de la primera referencia de potencia reactiva Q*, la unidad de control de potencia y secuencia 206 también puede determinar si la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se han de generar en dependencia de los niveles de prioridad que indican si tiene una prioridad más alta la regulación de la potencia activa o la regulación de la potencia reactiva a los niveles de referencia de potencia correspondientes. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede generar la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** en dependencia de los niveles de prioridad si se han de considerar los niveles de prioridad.In order to determine whether an optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * is to be performed, the power and sequence control unit 206 may also determine whether the second reference of active power P ** and the second reference of reactive power Q ** must be generated depending on the priority levels that indicate if the regulation of the active power or the regulation of the reactive power has a higher priority than the corresponding reference power levels. The power and sequence control unit 206 can generate the second active power reference P ** and the second reference of reactive power Q ** depending on the priority levels if priority levels are to be considered.

La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede comprobar si la segunda referencia de potencia activa P** cae dentro de un intervalo de potencia activa predeterminado, o si la segunda referencia de potencia reactiva Q** cae dentro de un intervalo de potencia reactiva predeterminado. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede cambiar la segunda referencia de potencia activa P** o la segunda referencia de potencia reactiva Q** para que caiga dentro de los intervalos de potencia predeterminados cuando la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** no caen dentro de los intervalos de potencia predeterminados. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede sustituir la segunda referencia de potencia activa P** por un valor límite superior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa P** excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia activa P** por un valor límite inferior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa P** cae por debajo del valor límite inferior. La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede sustituir la segunda referencia de potencia reactiva Q** por un valor límite superior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva Q** excede el valor límite superior, o sustituir la segunda referencia de potencia reactiva Q** por un valor límite inferior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva Q** cae por debajo del valor límite inferior.The power and sequence control unit 206 can check if the second active power reference P ** falls within a predetermined active power range, or if the second reactive power reference Q ** falls within a reactive power range. predetermined. The power and sequence control unit 206 can change the second active power reference P ** or the second reactive power reference Q ** to fall within predetermined power ranges when the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** do not fall within the predetermined power ranges. The power and sequence control unit 206 can replace the second active power reference P ** with an upper limit value of the predetermined active power range if the second active power reference P ** exceeds the upper limit value, or substitute the second active power reference P ** by a lower limit value of the predetermined active power range if the second active power reference P ** falls below the lower limit value. The power and sequence control unit 206 may replace the second reactive power reference Q ** with an upper limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference Q ** exceeds the upper limit value, or substitute the second reactive power reference Q ** by a lower limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference Q ** falls below the lower limit value.

La unidad de control de potencia y secuencia 206 puede transmitir señales que indican la segunda referencia de potencia activa P**, la segunda referencia de potencia reactiva Q**, el primer parámetro k y el segundo parámetro k²a la unidad de control de referencia de corriente 208 a través de los cuatro terminales de salida 218a-d respectivamente.The power and sequence control unit 206 can transmit signals indicating the second active power reference P **, the second reactive power reference Q **, the first parameter k, and the second parameter k ² to the reference control unit. current 208 through the four output terminals 218a-d respectively.

La unidad de control de referencia de corriente 208 recibe las señales que indican la segunda referencia de potencia activa P**, la segunda referencia de potencia reactiva Q**, el primer parámetro k¹y el segundo parámetro k²desde la unidad de control de potencia y secuencia 206 a través del primer al cuarto terminales de entrada 220a-d respectivamente. La unidad de control de referencia de corriente 208 recibe las señales que indican la tensión de secuencia positiva v⁺y la tensión de secuencia negativa v^-desde la unidad de determinación de tensión de la red 204 a través del quinto y del sexto terminales de entrada 216e-f respectivamente.The current reference control unit 208 receives the signals indicating the second active power reference P **, the second reactive power reference Q **, the first parameter k ^1, and the second parameter k ² from the control unit. of power and sequence 206 through the first to the fourth input terminals 220a-d respectively. The current reference control unit 208 receives the signals indicating the positive sequence voltage v ⁺ and the negative sequence voltage v ^- from the mains voltage determining unit 204 through the fifth and sixth input terminals. 216e-f respectively.

La unidad de control de referencia de corriente 208 puede generar una referencia de corriente i* en base al menos a la segunda referencia de potencia activa P**, la segunda referencia de potencia reactiva Q**, la tensión de secuencia positiva v⁺, la tensión de secuencia negativa v, el primer parámetro k¹y el segundo parámetro k². La unidad de control de referencia de corriente 208 puede suministrar la referencia de corriente i* al convertidor del lado de la red que suministra potencia activa y reactiva a la línea eléctrica en base a la referencia de corriente i*.The current reference control unit 208 can generate a current reference i * based on at least the second active power reference P **, the second reactive power reference Q **, the positive sequence voltage v ⁺ , the negative sequence voltage v, the first parameter k ¹ and the second parameter k ² . The current reference control unit 208 may supply the current reference i * to the grid-side converter that supplies active and reactive power to the power line based on the current reference i *.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques esquemático de otro ejemplo 300 del sistema para operar el aerogenerador. En esta realización, la unidad de determinación de tensión de la red 204 tiene un tercer terminal de salida 214c y la unidad de control de potencia y secuencia 206 tiene un quinto terminal de entrada 216e. La unidad de determinación de tensión de la red 204 genera un ángulo de fase ó que puede ser igual o sustancialmente igual a la mitad de una diferencia entre los ángulos de secuencia positivo y negativo de la tensión de la red v, y transmite una señal que indica el ángulo de fase ó a la unidad de control de potencia y secuencia 206 a través del tercer terminal de salida 214c. La unidad de control de potencia y secuencia 206 recibe la señal que indica el ángulo de fase ó desde la unidad de determinación de tensión de la red 204 a través del quinto terminal de entrada 216e.Figure 3 shows a schematic block diagram of another example 300 of the system for operating the wind turbine. In this embodiment, the grid voltage determining unit 204 has a third output terminal 214c and the power and sequence control unit 206 has a fifth input terminal 216e. The grid voltage determination unit 204 generates a phase angle o that may be equal to or substantially equal to half of a difference between the positive and negative sequence angles of the grid voltage v, and transmits a signal that indicates the phase angle or to the power and sequence control unit 206 through the third output terminal 214c. The power and sequence control unit 206 receives the signal indicating the phase angle from the mains voltage determining unit 204 through the fifth input terminal 216e.

Además, el sistema 300 incluye un bloque controlador de corriente 302 que tiene tres terminales de entrada 304a-c y un terminal de salida 306. El primer terminal de entrada 304a del bloque controlador de corriente 302 está acoplado al terminal de salida 222 de la unidad de control de referencia de corriente 208. El segundo y tercer terminales de entrada 304b-c están acoplados respectivamente al primer y segundo terminales de salida 214a-b de la unidad de determinación de tensión de la red 204.In addition, system 300 includes a current controller block 302 having three input terminals 304a-c and one output terminal 306. The first input terminal 304a of current controller block 302 is coupled to output terminal 222 of the control unit. current reference control 208. The second and third input terminals 304b-c are respectively coupled to the first and second output terminals 214a-b of the mains voltage determining unit 204.

El número de terminales de entrada y de terminales de salida son solamente ejemplos y pueden ser diferentes en otras realizaciones. Por ejemplo, el número de terminales de entrada y de terminales de salida puede ser dependiente respectivamente del número de entradas y del número de salidas. En una realización, el bloque controlador de corriente 302, por ejemplo, puede tener más de tres terminales de entrada 304. El bloque controlador de corriente 302, por ejemplo, puede tener dos terminales de salida 306a, 306b, respectivamente, que emiten señales indicativas de v^ay v^pque corresponden a la salida de tensión del convertidor del lado de la red.The number of input terminals and output terminals are only examples and may be different in other embodiments. For example, the number of input terminals and output terminals may be dependent respectively on the number of inputs and the number of outputs. In one embodiment, the current controller block 302, for example, may have more than three input terminals 304. The current controller block 302, for example, may have two output terminals 306a, 306b, respectively, that output indicative signals. v ^a and v ^p corresponding to the voltage output of the grid-side converter.

El bloque controlador de corriente 302 recibe la señal que indica la referencia de corriente i* desde la unidad de control de referencia de corriente 208 a través del primer terminal de entrada 304a. El bloque controlador de corriente 302 recibe las señales que indican la tensión de secuencia positiva v⁺y la tensión de secuencia negativa v desde la unidad de determinación de tensión de la red 204 a través del segundo y tercer terminales de entrada 304b-c. El bloque controlador de corriente 302 puede generar una referencia de tensión v*^cy puede transmitir una señal que indica la referencia de tensión v*^ca través del terminal de salida 306. La referencia de tensión v*^cpuede estar en forma de (v^a, v^p) o de (v^a, v^b, v^c) dependiendo del tipo de implementación PWM. The current controller block 302 receives the signal indicating the current reference i * from the current reference control unit 208 through the first input terminal 304a. The current controller block 302 receives the signals indicating the positive sequence voltage v ⁺ and the negative sequence voltage v from the mains voltage determining unit 204 through the second and third input terminals 304b-c. The current controller block 302 can generate a voltage reference v * ^c and can transmit a signal indicating the voltage reference v * ^c through the output terminal 306. The voltage reference v * ^c can be in the form of ( v ^a , v ^p ) or de (v ^a , v ^b , v ^c ) depending on the type of PWM implementation.

El sistema 200/300 permite que el aerogenerador permanezca conectado a la red durante las apariciones de fallos de red asimétricos. El sistema 200/300 también evita el disparo por sobrecorriente del aerogenerador en tales casos. Los sistemas 200/300 pueden manejar fallos de red simétricos con las ligeras modificaciones descritas anteriormente. Es decir, en el caso de fallos de red simétricos, puede ser necesaria una ligera modificación en la estrategia de control relacionada con las tensiones de secuencia negativas, especialmente cuando la magnitud de las tensiones de secuencia negativas es muy pequeña. No obstante, el mecanismo de control básico es fundamentalmente el mismo para fallos de red asimétricos y fallos de red simétricos. Se debería observar que para el manejo de fallos de red simétricos, el primer parámetro y el segundo parámetro respectivamente estarán sustancialmente cerca de 1.The 200/300 system allows the wind turbine to remain connected to the grid during occurrences of asymmetric grid failures. The 200/300 system also prevents overcurrent tripping of the wind turbine in such cases. The 200/300 systems can handle symmetric network faults with the slight modifications described above. That is, in the case of symmetric network faults, a slight modification in the control strategy related to negative sequence voltages may be necessary, especially when the magnitude of negative sequence voltages is very small. However, the basic control mechanism is fundamentally the same for asymmetric network failures and symmetric network failures. It should be noted that for handling symmetric network faults, the first parameter and the second parameter respectively will be substantially close to 1.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques esquemático de una realización de la unidad de control de potencia y secuencia 206. La unidad de control de potencia y secuencia 206 incluye un bloque calculador de referencia de potencia 400 como se muestra en la Figura 4. El bloque calculador de referencia de potencia 400 incluye un bloque calculador de elipse 402, un bloque de adición de elipse 404, un bloque de rotación de elipse 406, un bloque calculador de corriente máxima 408 y una unidad de limitación de corriente 410. El bloque calculador de elipse 402 tiene seis terminales de entrada 412a-f y cuatro terminales de salida 414a-d. El bloque de adición de elipse 404 tiene cuatro terminales de entrada 416a-d y cuatro terminales de salida 418a-d. El bloque de rotación de elipse 406 tiene cinco terminales de entrada 420a-e y dos terminales de salida 422a-b. El bloque calculador de corriente máxima 408 tiene dos terminales de entrada 424a-b y cuatro terminales de salida 426a-d. La unidad de limitación de corriente 410 tiene siete terminales de entrada 428a-g y dos terminales de salida 430a-b. El número de terminales de entrada y de terminales de salida son solamente ejemplos y pueden ser diferentes en otras realizaciones. El número de terminales de entrada y de terminales de salida puede ser dependiente respectivamente del número de entradas y del número de salidas. Por ejemplo, el bloque de adición de elipse 404 puede tener más de cuatro terminales de salida 418. El bloque calculador de corriente máxima 408, por ejemplo, puede tener un terminal de salida 426. La unidad de limitación de corriente 410, por ejemplo, puede tener seis terminales de entrada 428a-f, dado que, por ejemplo, el terminal de entrada de datos 428g puede ser un parámetro ya almacenado previamente dentro de la unidad de limitación de corriente 410, y no hay necesidad de introducirlo. De la misma manera, se pueden omitir otros terminales si los parámetros correspondientes ya están almacenados previamente dentro de la unidad de limitación de corriente 410.Figure 4 shows a schematic block diagram of one embodiment of the power and sequence control unit 206. The power and sequence control unit 206 includes a power reference calculator block 400 as shown in Figure 4. The Power reference calculator block 400 includes an ellipse calculator block 402, an ellipse addition block 404, an ellipse rotation block 406, a maximum current calculator block 408, and a current limiting unit 410. The calculator block ellipse 402 has six input terminals 412a-f and four output terminals 414a-d. The ellipse addition block 404 has four input terminals 416a-d and four output terminals 418a-d. Ellipse rotation block 406 has five input terminals 420a-e and two output terminals 422a-b. The maximum current calculator block 408 has two input terminals 424a-b and four output terminals 426a-d. The current limiting unit 410 has seven input terminals 428a-g and two output terminals 430a-b. The number of input terminals and output terminals are only examples and may be different in other embodiments. The number of input terminals and output terminals can be dependent respectively on the number of inputs and the number of outputs. For example, ellipse addition block 404 may have more than four output terminals 418. Maximum current calculator block 408, for example, may have one output terminal 426. Current limiting unit 410, for example, it may have six input terminals 428a-f, since, for example, data input terminal 428g may be a parameter already previously stored within current limiting unit 410, and there is no need to input it. In the same way, other terminals can be omitted if the corresponding parameters are already previously stored within the current limiting unit 410.

Los cuatro terminales de salida 414a-d del bloque calculador de elipse 402 están acoplados respectivamente a los cuatro terminales de entrada 416a-d del bloque de adición de elipse 404. Los cuatro terminales de salida 418a-d del bloque de adición de elipse 404 se acoplan respectivamente a los cuatro terminales de entrada 420a-d del bloque de rotación de elipse 406. Los dos terminales de salida 422a-b del bloque de rotación de elipse 406 se acoplan respectivamente a los dos terminales de entrada 424a-b del bloque calculador de corriente máxima 408. Un terminal de salida 426a del bloque calculador de corriente máxima 408 está acoplado a un terminal de entrada 428a de la unidad de limitación de corriente 410. El número de terminales de entrada y de terminales de salida son solamente ejemplos y pueden ser diferentes en otras realizaciones. El número de terminales de entrada y de terminales de salida pueden ser dependientes respectivamente del número de entradas y del número de salidas.The four output terminals 414a-d of the ellipse calculator block 402 are respectively coupled to the four input terminals 416a-d of the ellipse addition block 404. The four output terminals 418a-d of the ellipse addition block 404 are connected are respectively coupled to the four input terminals 420a-d of the ellipse rotation block 406. The two output terminals 422a-b of the ellipse rotation block 406 are respectively coupled to the two input terminals 424a-b of the speed calculator block. maximum current 408. An output terminal 426a of the maximum current calculator block 408 is coupled to an input terminal 428a of the current limiting unit 410. The number of input terminals and output terminals are only examples and may be different in other embodiments. The number of input terminals and output terminals may be dependent respectively on the number of inputs and the number of outputs.

Los seis terminales de entrada 412a-f del bloque calculador de elipse 402 reciben respectivamente señales que indican una primera referencia de potencia activa P*, una primera referencia de potencia reactiva Q*, un primer parámetro k ⁱ, un segundo parámetro k², una tensión de secuencia positiva v⁺y una tensión de secuencia negativa v-. El bloque calculador de elipse 402 calcula los ejes (I^pL, I^{p s}) de un lugar geométrico elíptico de corriente activa y los ejes (I^qL, I^{q s}) de un lugar geométrico elíptico de corriente reactiva. Los cuatro terminales de salida 414a-d del bloque calculador de elipse 402 transmiten respectivamente señales que indican los ejes (I^pL, I^{p s}) del lugar geométrico elíptico de corriente activa y los ejes (I^qL, I^{q s}) del lugar geométrico elíptico de corriente reactiva al bloque de adición de elipse 404. El bloque de adición de elipse 404 recibe las señales que indican los ejes (I^pL, I^{p s}) del lugar geométrico elíptico de corriente activa y los ejes (I^qL, I^{q s}) del lugar geométrico elíptico de corriente reactiva a través de los cuatro terminales de entrada 416a-d respectivamente. El bloque de adición de elipse 404 calcula las | jjThe six input terminals 412a-f of the ellipse calculator block 402 respectively receive signals indicating a first active power reference P *, a first reactive power reference Q *, a first parameter k ⁱ , a second parameter k ² , a positive sequence voltage v ⁺ and a negative sequence voltage v-. Ellipse calculator block 402 calculates the axes (I ^pL , I ^ps ) of an elliptical active current locus and the axes (I ^qL , I ^qs ) of an elliptical reactive current locus. The four output terminals 414a-d of the ellipse calculator block 402 respectively transmit signals indicating the axes (I ^pL , I ^ps ) of the active current elliptical locus and the axes (I ^qL , I ^qs ) of the elliptical locus of reactive current to the ellipse addition block 404. The ellipse addition block 404 receives the signals indicating the axes (I ^pL , I ^ps ) of the active current elliptical locus and the axes (I ^qL , I ^qs ) of the elliptical geometry of reactive current through the four input terminals 416a-d respectively. The ellipse addition block 404 calculates the | jj

corrientes ( c' ‘5) con ángulos (9a, 9p) de la elipse resultante añadiendo la elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva. Los cuatro terminales de salida 418a-d del bloque de adición de elipse 404, respectivamente, currents ( c ' ' 5) with angles (9a, 9p) of the resulting ellipse by adding the active current ellipse and the reactive current ellipse. The four output terminals 418a-d of the 404 ellipse addition block, respectively,

transmiten señales que indican las corrientes ( ls) y los ángulos (9a, 9p) de la elipse resultante al bloque de rotación de elipse 406. Detalles de la adición de la elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva y el transmit signals indicating the currents (ls) and the angles (9a, 9p) of the resulting ellipse to the ellipse rotation block 406. Details of the addition of the active current ellipse and the reactive current ellipse and the

cálculo de las corrientes ( ^ ' y los ángulos (9a, 9p) se explican en las partes posteriores de la descripción (con referencia a las ecuaciones (1.15) a (1.23)).Calculation of currents (^ 'and angles (9a, 9p) are explained in later parts of the description (with reference to equations (1.15) to (1.23)).

El bloque de rotación de elipse 406 recibe las señales que indican las corrientes ( a> y los ángulos (9a, 9p) de la elipse resultante a través del primer al cuarto terminales de entrada 420a-d respectivamente, y recibe una señal que indica un ángulo de fase ó (que puede ser igual o sustancialmente igual a la mitad de una diferencia entre los ángulos de secuencia positiva y negativa de la tensión de la red (v)) a través del quinto terminal de entrada 420e. El bloque de rotación de elipse 406 realiza una rotación de la elipse resultante recibida desde el bloque de adición de The ellipse rotation block 406 receives the signals indicating the currents (a> and the angles (9a, 9p) of the resulting ellipse through the first to fourth input terminals 420a-d respectively, and receives a signal indicating a phase angle or (which can be equal to or substantially equal to half a difference between the positive and negative sequence angles of the mains voltage (v)) across the fifth input terminal 420e. ellipse 406 performs a rotation of the resulting ellipse received from the addition block of

elipse 404, y transmite señales que indican las componentes de corriente ( i de la elipse girada a través de los dos terminales de salida 422a-b al bloque calculador de corriente máximo 408. El bloque calculador de corriente ellipse 404, and transmits signals indicating the current components (i of the rotated ellipse through the two output terminals 422a-b to the maximum current calculator block 408. The current calculator block

máxima 408 recibe las señales que indican las componentes de corriente ( de la elipse girada a través de los dos terminales de entrada 424a-b respectivamente. El bloque calculador de corriente máxima 408 calcula laMaximum current 408 receives the signals indicating the current components (of the rotated ellipse through the two input terminals 424a-b respectively. The maximum current calculator block 408 calculates the

A A A AA A A A

corriente máxima en cada fase (^ - 1«) del sistema trifásico, y la corriente total máxima El primer terminal de salida A 426a del bloque calculador de corriente máxima 408 transmite una señal que indica la corriente total máxima a la unidad de limitación de corriente 410. El segundo al cuarto terminales de salida 426b-d del bloque calculador de corriente máxima 408 transmiten respectivamente señales que indican la corriente máxima en cadamaximum current in each phase (^ - 1 «) of the three-phase system, and the maximum total current The first output terminal A 426a of the maximum current calculator block 408 transmits a signal indicating the maximum total current to the current limiting unit 410. The second through fourth output terminals 426b-d of the maximum current calculator block 408 respectively transmit signals indicating the maximum current in each

A A A AA A A A

fase k ). La unidad de limitación de corriente 410 recibe la señal que indica la corriente total máxima a través de un primer terminal de entrada 428a, y recibe las señales que indican el primer parámetro ki, el segundo parámetro te, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v, el ángulo de fase ó y un valor phase k). The current limiting unit 410 receives the signal indicating the maximum total current through a first input terminal 428a, and receives the signals indicating the first parameter ki, the second parameter te, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v, the phase angle or, and a value

nominal corriente (por ejemplo, límite de corriente del convertidor del lado de la red li¡m) a través del segundo al rated current (for example, line-side converter current limit lim) through the second to

séptimo terminales de entrada 428b-g respectivamente. El valor de corriente nominal se puede usar como un parámetro de la unidad de limitación de corriente 410. Es decir, no es necesario que el valor de corriente nominal seventh input terminals 428b-g respectively. The nominal current value can be used as a parameter of the current limiting unit 410. That is, it is not necessary that the nominal current value

'-■■-i se introduzca en la unidad de limitación de corriente 410 dado que ya puede estar almacenado previamente dentro de la unidad de limitación de corriente 410. La unidad de limitación de corriente 410 genera un segundo punto de ajuste de potencia activa P** y un segundo punto de ajuste de potencia reactiva Q** según el valor de corriente '- ■■ -i is entered into current limiting unit 410 since it may already be previously stored within current limiting unit 410. Current limiting unit 410 generates a second active power set point P ** and a second set point of reactive power Q ** according to the current value

nominal Aflora. Los dos terminales de salida 430a-b de la unidad de limitación de corriente 410 transmiten respectivamente señales que indican el segundo punto de ajuste de potencia activa P** y el segundo punto de ajuste de potencia reactiva Q**.nominal Outcrops. The two output terminals 430a-b of the current limiting unit 410 respectively transmit signals indicating the second active power set point P ** and the second reactive power set point Q **.

La Figura 5 muestra un diagrama de flujo 500 de un método para operar un aerogenerador. En 502, se determina una estrategia de operación de aerogenerador. En 504, una primera referencia de potencia activa y una primera referencia de potencia reactiva que indica una cantidad requerida de potencia activa y de potencia reactiva, respectivamente, se determinan dependiendo de al menos la estrategia de operación de aerogenerador. En 506, se mide una tensión de red de la red. En 508, se determinan una componente de secuencia positiva y una componente de secuencia negativa de la tensión de la red, es decir, una tensión de secuencia positiva y una tensión de secuencia negativa. En 510, una segunda referencia de potencia activa y una segunda referencia de potencia reactiva que indican una cantidad real de potencia activa y de potencia reactiva a ser suministradas por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, se determinan dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa, la primera referencia de potencia reactiva y la estrategia de operación de aerogenerador. Preferiblemente, antes de que se generen la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva, se determina si una referencia de corriente, cuando se calcula en base a la primera referencia de potencia activa y la primera referencia de potencia reactiva, haría que el convertidor del lado de la red suministre energía a la red teniendo una componente de corriente que excede un límite de corriente del convertidor del lado de la red. Si la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red, la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva se generan de manera que la componente de corriente resultante de la potencia suministrada permanezca por debajo del límite de corriente del convertidor del lado de la red. En 512, se generan un primer parámetro y un segundo parámetro, que definen una proporción de la componente de corriente de secuencia positiva y la componente de corriente de secuencia negativa a ser inyectadas por el convertidor del lado de la red en la línea eléctrica con el fin de suministrar potencia activa y potencia reactiva, en base a la estrategia de operación de aerogenerador, según la segunda referencia de potencia activa y la segunda referencia de potencia reactiva. En 514, se genera una referencia de corriente en base al menos a la segunda referencia de potencia activa, la segunda referencia de potencia reactiva, la tensión de secuencia positiva, la tensión de secuencia negativa, el primer parámetro y el segundo parámetro. En 516, la potencia activa y reactiva se suministra a la línea eléctrica por el convertidor del lado de la red en base a la referencia de corriente. Figure 5 shows a flow chart 500 of a method for operating a wind turbine. At 502, a wind turbine operating strategy is determined. At 504, a first active power reference and a first reactive power reference indicating a required amount of active power and reactive power, respectively, are determined depending on at least the wind turbine operating strategy. In 506, a grid voltage of the grid is measured. At 508, a positive sequence component and a negative sequence component of the grid voltage are determined, that is, a positive sequence voltage and a negative sequence voltage. At 510, a second active power reference and a second reactive power reference indicating an actual amount of active power and reactive power to be supplied by the grid-side converter to grid, respectively, are determined depending on the minus the first active power reference, the first reactive power reference and the wind turbine operating strategy. Preferably, before the second active power reference and the second reactive power reference are generated, it is determined whether a current reference, when calculated based on the first active power reference and the first reactive power reference, would that the grid-side converter supplies power to the grid having a current component that exceeds a current limit of the grid-side converter. If the current component exceeds the grid-side converter current limit, the second active power reference and the second reactive power reference are generated so that the current component resulting from the supplied power remains below the limit. current of the grid-side converter. At 512, a first parameter and a second parameter are generated, defining a ratio of the positive sequence current component and the negative sequence current component to be injected by the grid-side converter into the power line with the in order to supply active power and reactive power, based on the wind turbine operating strategy, according to the second active power reference and the second reactive power reference. At 514, a current reference is generated based on at least the second active power reference, the second reactive power reference, the positive sequence voltage, the negative sequence voltage, the first parameter, and the second parameter. At 516, active and reactive power is supplied to the power line by the grid-side converter based on the current reference.

La Figura 6 muestra un diagrama de flujo 600 de un método para operar un aerogenerador. En 602, comienza un proceso para determinar una referencia de corriente para un convertidor de potencia de un aerogenerador. Se determina una estrategia de operación de aerogenerador. La estrategia de operación de aerogenerador se puede determinar en base al menos a uno de los siguientes factores o criterios: un tipo de fallo de la red, una localización de fallo de la red, una gravedad de fallo de la red, un requisito de soporte de la red, un requisito de soporte del parque eólico, un factor de rendimiento de aerogenerador y una prioridad de inyección de potencia activa o reactiva. El factor de rendimiento de aerogenerador puede relacionarse con: reducir un rizado en una cualquiera de un grupo que consiste en salidas del convertidor del lado de la máquina como una potencia activa suministrada por un convertidor del lado de la máquina o una potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la máquina, una tensión de enlace de DC, salidas del convertidor del lado de la red como la potencia activa suministrada por el convertidor del lado de la red, o la potencia reactiva suministrada por el convertidor del lado de la red, reducir un desequilibrio de tensión de la red, maximizar la potencia activa o la reactiva o asegurar la estabilidad y el soporte del aerogenerador y la red. De esta forma, los factores de rendimiento de aerogenerador, como reducir el rizado, aseguran el rendimiento deseado en el convertidor del lado de la máquina y en el convertidor del lado de la red. En una realización, la estrategia de operación de aerogenerador puede incluir la meta de equilibrar una tensión en un punto de acoplamiento común, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia reactiva mientras que se ajusta el segundo parámetro k2 para que sea sustancialmente igual a 0. En otra realización, la estrategia de operación de aerogenerador puede incluir la meta de potenciar una tensión en un punto de acoplamiento común, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia activa mientras que se ajusta el segundo parámetro k2 para que sea sustancialmente igual a 1. En otra realización más, la estrategia de operación de aerogenerador puede incluir la meta de reducir las oscilaciones de potencia activa, e inyectar una cantidad predeterminada de potencia activa y de potencia reactiva mientras que se ajusta el primer parámetro ki a un valor que da como resultado la mejor reducción de oscilación de potencia activa.Figure 6 shows a flow chart 600 of a method for operating a wind turbine. At 602, a process begins to determine a current reference for a wind turbine power converter. A wind turbine operating strategy is determined. The wind turbine operating strategy can be determined based on at least one of the following factors or criteria: a type of network failure, a network failure location, a network failure severity, a support requirement network, a wind farm support requirement, a wind turbine performance factor, and an active or reactive power injection priority. The wind turbine performance factor can be related to: reducing a ripple in any one of a group consisting of machine-side converter outputs as an active power supplied by a machine-side converter or a reactive power supplied by the machine-side converter, a DC link voltage, grid-side converter outputs as the active power supplied by the grid-side converter, or the reactive power supplied by the grid-side converter, reduce a grid voltage imbalance, maximize active or reactive power or ensure the stability and support of the wind turbine and the grid. In this way, wind turbine performance factors, such as reducing ripple, they ensure the desired performance in the machine-side converter and in the grid-side converter. In one embodiment, the wind turbine operating strategy may include a goal of balancing a voltage at a common coupling point, and injecting a predetermined amount of reactive power while adjusting the second parameter k2 to be substantially equal to 0. In In another embodiment, the wind turbine operating strategy may include the goal of boosting a voltage at a common coupling point, and injecting a predetermined amount of active power while adjusting the second parameter k2 to be substantially equal to 1. In another Further embodiment, the wind turbine operating strategy may include the goal of reducing active power swings, and injecting a predetermined amount of active power and reactive power while adjusting the first parameter ki to a value that results in the best active power swing reduction.

Una primera referencia de potencia activa P* y una primera referencia de potencia reactiva Q* que indican una cantidad requerida de potencia activa y de potencia reactiva, respectivamente, se determina dependiendo de al menos la estrategia de operación de aerogenerador. Se mide una tensión de red de la red. En 604, se determinan una componente de secuencia positiva y una componente de secuencia negativa de la tensión de la red, es decir, una tensión de secuencia positiva v+ y una tensión de secuencia negativa v\ Se determina un ángulo de fase 6, que puede ser igual o sustancialmente igual a la mitad de una diferencia entre los ángulos de secuencia positiva y negativa de la tensión de la red v.A first active power reference P * and a first reactive power reference Q * indicating a required amount of active power and reactive power, respectively, is determined depending on at least the wind turbine operating strategy. A network voltage of the network is measured. At 604, a positive sequence component and a negative sequence component of the mains voltage are determined, that is, a positive sequence voltage v + and a negative sequence voltage v \ A phase angle 6 is determined, which can be equal to or substantially equal to half a difference between the positive and negative sequence angles of the mains voltage v.

En 606, se determinan un primer parámetro ki y un segundo parámetro k2. El primer parámetro ki y el segundo parámetro k2 se pueden determinar en base a los factores de rendimiento y la estrategia de operación del aerogenerador. El primer parámetro k1 puede indicar la proporción de la componente de corriente de secuencia positiva y de la componente de corriente de secuencia negativa para la cantidad de potencia activa a ser suministrada por el convertidor del lado de la red. El segundo parámetro k2 puede indicar la proporción de la componente de secuencia positiva y de la componente de secuencia negativa para la cantidad de potencia reactiva a ser suministrada por el convertidor del lado de la red. En una realización, el primer parámetro ki y el segundo parámetro k2 se pueden elegir que oscilen respectivamente entre 0 y 1. En otra realización, el primer parámetro ki y el segundo parámetro k2 se pueden elegir que caigan fuera del intervalo que se extiende desde 0 hasta 1.At 606, a first parameter ki and a second parameter k2 are determined. The first parameter ki and the second parameter k2 can be determined based on the performance factors and the operating strategy of the wind turbine. The first parameter k1 can indicate the ratio of the positive sequence current component and the negative sequence current component to the amount of active power to be supplied by the grid-side converter. The second parameter k2 can indicate the ratio of the positive sequence component and the negative sequence component to the amount of reactive power to be supplied by the grid-side converter. In one embodiment, the first parameter ki and the second parameter k2 can be chosen to range respectively between 0 and 1. In another embodiment, the first parameter ki and the second parameter k2 can be chosen to fall outside the range extending from 0 up to 1.

Se puede determinar, en base a la estrategia de operación de aerogenerador, si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y de la primera referencia de potencia reactiva Q*. Para determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y de la primera referencia de potencia reactiva Q*, se puede determinar si la referencia de corriente i*, cuando se calcula en base a la primera referencia de potencia activa P* y a la primera referencia de potencia reactiva Q*, haría que el convertidor del lado de la red suministre energía a la red teniendo una componente de corriente que excede un límite de corriente del convertidor del lado de la red Ilim.It can be determined, based on the wind turbine operating strategy, whether an optimization of the first reference of active power P * and of the first reference of reactive power Q * is to be carried out. To determine whether an optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * should be carried out, it can be determined whether the current reference i *, when calculated on the basis of the first active power reference P * and to the first reactive power reference Q *, it would cause the grid-side converter to supply power to the grid having a current component that exceeds a grid-side converter current limit Ilim.

Para determinar si la componente de corriente excedería el límite de corriente del convertidor del lado de la red li¡m, To determine if the current component would exceed the current limit of the line-side converter li¡m,

se puede calcular una corriente máxima >K) que resultaría si se generase la referencia de corriente, se puede calcular para cada fase de la línea eléctrica en 608. El cálculo se puede llevar a cabo en base al menos a la estrategia de operación de turbina, la primera referencia de potencia activa P*, la primera referencia de potencia reactiva Q*, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v-, el primer parámetro k1, el segundo parámetro k2 y el ángulo de fase 6.A maximum current > K can be calculated) that would result if the current reference were generated, it can be calculated for each phase of the power line in 608. The calculation can be carried out based at least on the turbine operating strategy , the first active power reference P *, the first reactive power reference Q *, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v-, the first parameter k1, the second parameter k2 and the phase angle 6.

Para determinar la corriente máxima para cada fase, se puede determinar una elipse de corriente activa definida por el primer parámetro k1, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v y la primera referencia de potencia activa P*. También se puede determinar una elipse de corriente reactiva definida por el segundo parámetro k2, la tensión de secuencia positiva v+, la tensión de secuencia negativa v-, la tensión de secuencia positiva en cuadratura v+i, la tensión de secuencia negativa en cuadratura v i, y la primera referencia de potencia reactiva Q*. La elipse de corriente activa y la elipse de corriente reactiva se pueden añadir con el fin de obtener una elipse de corriente combinada. La elipse de corriente combinada se puede girar alrededor del ángulo de fase 6. Se pueden determinar las proyecciones máximas de la elipse de corriente combinada sobre los ejes abc correspondientes a un sistema trifásico. Cada proyección sobre los ejes abe puede corresponder a una corriente To determine the maximum current for each phase, an active current ellipse defined by the first parameter k1, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v and the first active power reference P * can be determined. It is also possible to determine a reactive current ellipse defined by the second parameter k2, the positive sequence voltage v +, the negative sequence voltage v-, the positive sequence voltage in quadrature v + i, the negative sequence voltage in quadrature vi , and the first reactive power reference Q *. The active current ellipse and the reactive current ellipse can be added in order to obtain a combined current ellipse. The combined current ellipse can be rotated around phase angle 6. The maximum projections of the combined current ellipse on the abc axes corresponding to a three-phase system can be determined. Each projection on the axes abe can correspond to a current

máxima ( H »^c) en las respectivas fases abe del sistema trifásico.maximum (H »^ c) in the respective phases abe of the three-phase system.

En 610, la corriente máxima ( lu > *b » de cada fase se compara con el límite de corriente de fase del convertidor At 610, the maximum current (lu> * b »of each phase is compared to the phase current limit of the converter

del lado de la red li¡m correspondiente. Si una de las corrientes de fase máximas ( '» ’ fe5 -) no excede el límite de corriente de fase del convertidor del lado de la red I^limcorrespondiente, se determina que la componente de corriente no excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red I^lim. De este modo, no ha de ser llevada a cabo ninguna optimización de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*. Una segunda referencia de potencia activa P** y una segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden generar de manera que sean idénticas a la primera referencia de potencia activa P* y a la primera referencia de potencia reactiva Q* respectivamente. on the side of the corresponding li¡m network. If one of the maximum phase currents ('»' fe5 -) does not exceed the ^{corresponding I lim line-} side converter phase current limit, it is determined that the current component does not exceed the converter current limit of the network side I ^lim . Thus, no optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * has to be carried out. A second active power reference P ** and a second reactive power reference Q ** can be generated so that they are identical to the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * respectively.

Si una de las corrientes de fase máximas ( !u ’ ’ 1 v) excede el límite de corriente de fase del convertidor lado de la red I^iim, se determina que la componente de corriente excede el límite de corriente del convertidor del lado de la red I^iim. Ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q* Una segunda referencia de potencia activa P** y una segunda referencia de potencia reactiva Q** se puede generar en 612. La segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden generar de manera que difieran de la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*, respectivamente. La segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden generar de manera que la componente de corriente resultante de la potencia suministrada permanezca por debajo del límite de corriente del convertidor del lado de la red I^lim.If one of the maximum phase currents (! U '' 1 v) exceeds the line-side converter phase current limit I ^iim , it is determined that the current component exceeds the line-side converter current limit. red I ^iim . An optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * has to be carried out. A second active power reference P ** and a second reactive power reference Q ** can be generated in 612 The second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** can be generated such that they differ from the first active power reference P * and the first reactive power reference Q *, respectively. The second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** can be generated such that the current component resulting from the supplied power remains below the current limit of the grid-side converter I ^lim .

En una realización, la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q**que indican una cantidad real de potencia activa y reactiva a ser suministrada por el convertidor del lado de la red a la red, respectivamente, se pueden determinar dependiendo de al menos la primera referencia de potencia activa P*, la primera referencia de potencia reactiva Q* y la estrategia de operación de aerogenerador. En otra realización, la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden generar en base al menos a la estrategia de operación de aerogenerador, la primera referencia de potencia activa P*, la primera referencia de potencia reactiva Q*, el primer parámetro kⁱ, el segundo parámetro k², la tensión de secuencia positiva v⁺, la tensión de secuencia negativa v^-, y el ángulo de fase 6.In one embodiment, the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** indicating an actual amount of active and reactive power to be supplied by the grid-side converter to the grid, respectively, can be determined depending on at least the first active power reference P *, the first reactive power reference Q * and the wind turbine operating strategy. In another embodiment, the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** can be generated based at least on the wind turbine operating strategy, the first active power reference P *, the first reference of reactive power Q *, the first parameter k ⁱ , the second parameter k ² , the positive sequence voltage v ⁺ , the negative sequence voltage v ^- , and the phase angle 6.

En una realización, para determinar si ha de ser llevada a cabo una optimización de la primera referencia de potencia activa P* y de la primera referencia de potencia reactiva Q *, también se puede determinar si la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se han de generar en dependencia de los niveles de prioridad que indican si tienen prioridad más alta la regulación de la potencia activa o la regulación de la potencia reactiva a los niveles de referencia de potencia correspondientes. La segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden generar en dependencia de los niveles de prioridad si se han de considerar los niveles de prioridad.In one embodiment, to determine whether an optimization of the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * is to be carried out, it can also be determined whether the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** must be generated depending on the priority levels that indicate whether the regulation of the active power or the regulation of the reactive power at the corresponding reference power levels have higher priority. The second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** can be generated depending on the priority levels if priority levels are to be considered.

Se puede comprobar si la segunda referencia de potencia activa P** cae dentro de un intervalo de potencia activa predeterminado, o si la segunda referencia de potencia reactiva Q** cae dentro de un intervalo de potencia reactiva predeterminado. La segunda referencia de potencia activa P** o la segunda referencia de potencia reactiva Q** se pueden cambiar para que caigan dentro de los intervalos de potencia predeterminados cuando la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** no caen dentro de los intervalos de potencia predeterminados. La segunda referencia de potencia activa P** se puede sustituir por un valor límite superior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa P** excede el valor límite superior, o la segunda referencia de potencia activa P** se puede sustituir por un valor límite inferior del intervalo de potencia activa predeterminado si la segunda referencia de potencia activa P** cae por debajo del valor límite inferior. La segunda referencia de potencia reactiva Q** se puede sustituir por un valor límite superior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva Q** excede el valor límite superior, o la segunda referencia de potencia reactiva Q** se puede sustituir por un valor límite inferior del intervalo de potencia reactiva predeterminado si la segunda referencia de potencia reactiva Q** cae por debajo del valor límite inferior. En 614, la referencia de corriente i* se genera en base al menos a la segunda referencia de potencia activa P**, la segunda referencia de potencia reactiva Q**, la tensión de secuencia positiva v⁺, la tensión de secuencia negativa v-, el primer parámetro k¹y el segundo parámetro k². Se puede suministrar una potencia activa y reactiva a la línea eléctrica, con el convertidor del lado de la red, en base a la referencia de corriente i*. En 616, finaliza el proceso para determinar una referencia de corriente para un convertidor de potencia de un aerogenerador.It can be checked whether the second active power reference P ** falls within a predetermined active power range, or whether the second reactive power reference Q ** falls within a predetermined reactive power range. The second active power reference P ** or the second reactive power reference Q ** can be changed to fall within the predetermined power ranges when the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q ** do not fall within the predetermined power ranges. The second active power reference P ** can be replaced by an upper limit value of the predetermined active power range if the second active power reference P ** exceeds the upper limit value, or the second active power reference P ** is can substitute for a lower limit value of the predetermined active power range if the second active power reference P ** falls below the lower limit value. The second reactive power reference Q ** can be replaced by an upper limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference Q ** exceeds the upper limit value, or the second reactive power reference Q ** is can substitute for a lower limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference Q ** falls below the lower limit value. In 614, the current reference i * is generated based on at least the second active power reference P **, the second reactive power reference Q **, the positive sequence voltage v ⁺ , the negative sequence voltage v -, the first parameter k ¹ and the second parameter k ² . Active and reactive power can be supplied to the power line, with the grid-side converter, based on the current reference i *. At 616, the process to determine a current reference for a wind turbine power converter ends.

La referencia o referencias de corriente i*, las componentes de secuencia positiva y las componentes de secuencia negativa son entidades vectoriales.The i * current reference (s), positive sequence components, and negative sequence components are vector entities.

Los detalles del método para operar un aerogenerador se describen a continuación.The details of the method to operate a wind turbine are described below.

Control de secuencia positiva-negativa flexible (FPNSC)Flexible Positive-Negative Sequence Control (FPNSC)

Un método para ajustar, de una forma más flexible, la relación entre las componentes simétricas de las corrientes de referencia, dando lugar a una estrategia más flexible para calcular tales referencias, esto es, se implementa la estrategia de Control de Secuencia Positiva-Negativa Flexible (FPNSC).A method to adjust, in a more flexible way, the relationship between the symmetric components of the reference currents, giving rise to a more flexible strategy to calculate such references, that is, the Flexible Positive-Negative Sequence Control strategy is implemented. (FPNSC).

Una conductancia instantánea, g, se puede dividir en un valor de conductancia de secuencia positiva y uno de secuencia negativa, G⁺y G-. A través de este razonamiento, el vector de corriente de referencia activa se puede escribir como:An instantaneous conductance, g, can be divided into a positive sequence and a negative sequence conductance value, G ⁺ and G-. Through this reasoning, the active reference current vector can be written as:

Esta corriente de potencia activa también contiene una componente de secuencia negativa. Si solo tuvieran que ser inyectadas las corrientes o bien de secuencia positiva o bien negativa, el valor de G+ y G- se encontraría como:This active power current also contains a negative sequence component. If only the currents of either positive or negative sequence had to be injected, the value of G + and G- would be found as:

respectivamente. No obstante, si la corriente inyectada en la red hubiera de estar compuesta por ambas componentes de secuencia simultáneamente, sería necesario regular la relación entre ellas con el fin de mantener constante la cantidad de potencia activa entregada a la red. Con el fin de hacer eso, un parámetro escalar, ki, regula la contribución de cada componente de secuencia en las corrientes de referencia activa en la forma:respectively. However, if the current injected into the network were to be composed of both sequence components simultaneously, it would be necessary to regulate the relationship between them in order to keep the amount of active power delivered to the network constant. In order to do that, a scalar parameter, ki, regulates the contribution of each sequence component in the active reference currents in the form:

Por medio de la regulación de kien (1.3) dentro del intervalo de 0 a 1, es posible cambiar la proporción en la que las componentes de secuencia positiva y negativa de las corrientes activas inyectadas en la red participan en la entrega de una cantidad dada de potencia activa P a la red. Por ejemplo, haciendo ki = 1, corrientes de secuencia positiva equilibrada se inyectarán en la red para entregar la potencia activa P mientras que se hace ki = 0, se inyectarán corrientes de secuencia negativa perfectamente equilibradas en la red para entregar la potencia activa P. En algunos casos especiales, ki podría estar fuera del intervalo [0, 1]. En tales casos, una de las componentes de secuencia de las corrientes inyectadas estaría drenando la potencia activa de la red, mientras que la otra componente de secuencia estaría entregando tanta potencia activa como fuera necesaria para equilibrar el sistema y hacer que la potencia activa total entregada a la red sea igual a P.By means of the regulation of kien (1.3) within the range from 0 to 1, it is possible to change the proportion in which the positive and negative sequence components of the active currents injected into the network participate in the delivery of a given quantity of active power P to the grid. For example, by making ki = 1, balanced positive sequence currents will be injected into the network to deliver the active power P while making ki = 0, perfectly balanced negative sequence currents will be injected into the network to deliver the active power P. In some special cases, ki could be outside the interval [0, 1]. In such cases, one of the sequence components of the injected currents would be draining the active power from the network, while the other sequence component would be delivering as much active power as necessary to balance the system and make the total active power delivered to the network is equal to P.

Se puede seguir un razonamiento análogo para encontrar la referencia para las corrientes reactivas, que se puede calcular como:Analogous reasoning can be followed to find the reference for reactive currents, which can be calculated as:

En este caso, se ha usado otro parámetro escalar, esto es, k², para el control de la proporción entre las componentes de secuencia positiva y negativa en las corrientes de referencia para inyectar una potencia reactiva Q dada en la red.In this case, another scalar parameter, that is, k ² , has been used to control the ratio between the positive and negative sequence components in the reference currents to inject a given reactive power Q into the network.

Finalmente, después de organizar algunos términos, las corrientes de referencia proporcionadas al controlador de corriente del convertidor de potencia se pueden encontrar a través de la siguiente expresión:Finally, after organizing a few terms, the reference currents provided to the power converter current driver can be found through the following expression:

Por medio del cambio del valor de ki y k² en (1.5), la relación entre las componentes de corriente de secuencia positiva y negativa, en ambas, las corrientes activa y reactiva se pueden modificar fácilmente. Por ejemplo, la componente de tensión de secuencia positiva en el punto de conexión (PCC) de una línea inductiva se potenciará si se inyecta algún valor de corriente reactiva haciendo k² = 1, en la medida que solo se inyectan corrientes reactivas de secuencia positiva. Por otro lado, la componente de tensión de secuencia negativa en dicho PCC se reducirá si k² = 0, dado que solo se inyectan en la red las corrientes reactivas de secuencia negativa.By changing the value of ki and k ² in (1.5), the relationship between the positive and negative sequence current components, in both, the active and reactive currents can be easily modified. For example, the positive sequence voltage component at the connection point (PCC) of an inductive line will be enhanced if some reactive current value is injected making k ² = 1, insofar as only positive sequence reactive currents are injected . On the other hand, the negative sequence voltage component in said PCC will be reduced if k ² = 0, since only negative sequence reactive currents are injected into the network.

El rendimiento de la potencia activa instantánea entregada a la red cuando se usa la estrategia de FPNSC para establecer las corrientes de referencia se puede escribir como:The performance of the instantaneous active power delivered to the grid when the FPNSC strategy is used to establish the reference currents can be written as:

donde ambas componentes de potencia se dan por: where both power components are given by:

Se pueden encontrar conclusiones similares para las componentes de potencia reactiva instantánea.Similar conclusions can be found for instantaneous reactive power components.

Si la referencia de potencia activa, P, no es nula, la única forma de cancelar el primer término de la oscilación de potencia P en (1.8) es hacer te mayor que 1, como se muestra en la siguiente expresión:If the active power reference, P, is not null, the only way to cancel the first term of the power swing P in (1.8) is to make te greater than 1, as shown in the following expression:

(1.9)(1.9)

No obstante, para cualquier referencia de potencia reactiva, Q, la cancelación del segundo término de oscilación de potencia "en (1.8) es factible ajustando un valor para te dentro del intervalo [0,1], es decir:However, for any reactive power reference, Q, the cancellation of the second power oscillation term "in (1.8) is feasible by setting a value for te within the interval [0,1], that is:

⁽1^.10⁾

^{^(1.} ¹⁰⁾

No todas las oscilaciones de potencia se podrían eliminar debido a alguna restricción específica establecida en el intervalo de valores para te y te. Es decir, si el intervalo de valores para te y te está restringido a un intervalo predeterminado de valores (como un intervalo entre 0 y 1), no todas las oscilaciones posibles se pueden cancelar dado que, para oscilaciones particulares, puede ser necesario usar valores para te y te fuera del intervalo predeterminado de valores. De este modo, la oscilación de potencia se puede reducir en un grado que se permite por el intervalo de te y te. Por medio del uso de (1.9) y (1.10), la estrategia de FPNSC se comportaría como la estrategia de PNSC (control de secuencia positiva-negativa).Not all power swings could be eliminated due to some specific restriction on the range of values for te and te. That is, if the range of values for te and te is restricted to a predetermined range of values (such as a range between 0 and 1), not all possible oscillations can be canceled since, for particular oscillations, it may be necessary to use values for te and te outside the predetermined range of values. In this way, the power swing can be reduced to a degree that is allowed by the range of te and te. By using (1.9) and (1.10), the FPNSC strategy would behave like the PNSC strategy (positive-negative sequence control).

Control de potencia flexible con limitación de corrienteFlexible power control with current limiting

Varias estrategias conducen a la inyección de corrientes desequilibradas a través del convertidor de potencia. Como consecuencia, el valor instantáneo de estas corrientes puede ser diferente de fase a fase en algunos casos. Bajo tales condiciones, es necesario un control preciso del convertidor de potencia con el fin de evitar un disparo no deseado, dado que una sobrecorriente en cualquiera de las fases del convertidor de potencia normalmente da como resultado la desconexión de la turbina de la red.Various strategies lead to the injection of unbalanced currents through the power converter. As a consequence, the instantaneous value of these currents may be different from phase to phase in some cases. Under such conditions, precise control of the power converter is necessary in order to avoid unwanted tripping, since an overcurrent in any of the power converter phases normally results in disconnection of the turbine from the grid.

Por lo tanto, controlar el rendimiento de las corrientes inyectadas en la red es un asunto obligatorio que se debería considerar cuando se diseñan las estrategias de control para los convertidores de potencia conectados a la red que operan bajo tensión de la red no equilibrada o condiciones de fallo de red. Controlar el convertidor de potencia de tal forma que cualquier corriente de fase nunca exceda un límite admisible instantáneo dado tiene las siguientes ventajas/es combinable con las siguientes implementaciones:Therefore, controlling the performance of the currents injected into the grid is a mandatory matter that should be considered when designing control strategies for grid-connected power converters operating under unbalanced grid voltage or standstill conditions. network failure. Controlling the power converter in such a way that any phase current never exceeds a given instantaneous allowable limit has the following advantages / is combinable with the following implementations:

• lograr fallos a través de capacidades bajo fallos de red no equilibrados,• achieve failures through capacities under unbalanced network failures,

• proteger la integridad del convertidor de potencia (evitando daños al convertidor),• protect the integrity of the power converter (avoiding damage to the converter),

• maximizar la inyección de P y Q según el valor nominal del convertidor,• maximize the injection of P and Q according to the nominal value of the converter,

• participar en la mitigación del desequilibrio de tensión de la red.• participate in the mitigation of the grid voltage imbalance.

• Reducir los rizados en potencia activa o reactiva• Reduce ripples in active or reactive power

• Reducir el rizado de la tensión de enlace de DC • Reduce the ripple of the DC link voltage

Sin embargo, la relación entre la potencia entregada por el convertidor y las corrientes asociadas depende en gran medida de la estrategia de potencia seleccionada. Por lo tanto, no hay una expresión estándar para calcular el valor máximo de las corrientes para todas las estrategias de control de potencia tratadas anteriormente. Dependiendo del objetivo previsto, es decir, la cancelación de oscilaciones de potencia activa, la cancelación de ambas, oscilaciones de potencia activa y reactiva o la reducción de la inyección de corrientes armónicas, la expresión para encontrar el valor de pico máximo en las corrientes de fase será diferente.However, the relationship between the power delivered by the converter and the associated currents is highly dependent on the selected power strategy. Therefore, there is no standard expression to calculate the maximum value of the currents for all the power control strategies discussed above. Depending on the intended objective, that is, the cancellation of active power oscillations, the cancellation of both, active and reactive power oscillations or the reduction of the injection of harmonic currents, the expression to find the maximum peak value in the currents of phase will be different.

Un método para determinar el valor de pico máximo de las corrientes inyectadas por el convertidor de potencia en las fases del sistema trifásico, así como los puntos de ajuste de potencia activa y reactiva máxima que dan lugar a tales corrientes, se presentará para la estrategia de FPNSc .A method to determine the maximum peak value of the currents injected by the power converter in the phases of the three-phase system, as well as the maximum active and reactive power set points that give rise to such currents, will be presented for the strategy of FPNSc.

Lugar geométrico del vector de corriente en condiciones de red desequilibradasCurrent vector locus under unbalanced network conditions

Considerando la definición del FPNSC dada anteriormente, la corriente de referencia obtenida con esta estrategia se puede dividir en un término de corriente activa, i*^p, y un término de corriente reactiva, i*^q, de la siguiente manera:Considering the definition of the FPNSC given above, the reference current obtained with this strategy can be divided into an active current term, i * ^p , and a reactive current term, i * ^q , as follows:

Esta es una ecuación general. Si no hay restricciones, P y Q pueden tomar cualquier valor. No obstante, en una realización, la unidad de control de referencia de corriente 208 se representa por la ecuación (1.11) con los elementos P y Q que representan la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** respectivamente. En el caso de que la segunda referencia de potencia activa P** y la segunda referencia de potencia reactiva Q** sean las mismas que la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q*, los términos P y Q pueden representar la primera referencia de potencia activa P* y la primera referencia de potencia reactiva Q* respectivamente.This is a general equation. If there are no restrictions, P and Q can take any value. However, in one embodiment, the current reference control unit 208 is represented by equation (1.11) with the elements P and Q representing the second active power reference P ** and the second reactive power reference Q *. * respectively. In the case that the second reference of active power P ** and the second reference of reactive power Q ** are the same as the first reference of active power P * and the first reference of reactive power Q *, the terms P and Q can represent the first active power reference P * and the first reactive power reference Q * respectively.

Considerando la inyección de un cierto valor de P y Q bajo condiciones de desequilibrio de tensión de la red de estado estable, con un conjunto fijo de parámetros ki y k², los valores instantáneos de v⁺, v-, v⁺i, v-! en (1.11) se multiplican por factores constantes, esto es, C¹, C², C³y C⁴, para simplificar la formulación, es decir:Considering the injection of a certain value of P and Q under conditions of voltage unbalance of the steady-state network, with a fixed set of parameters ki and k ² , the instantaneous values of v ⁺ , v-, v ⁺ i, v -! in (1.11) they are multiplied by constant factors, that is, C ¹ , C ² , C ³ and C ⁴ , to simplify the formulation, that is:

donde:where:

Como las ecuaciones que permiten calcular i*^pe i*^qse han desarrollado considerando un marco de referencia ap estacionario. La adición de un vector de tensión de secuencia positiva, v⁺, y un vector de tensión de secuencia negativa, v^-, da como resultado una elipse en el dominio ap. Por lo tanto, la adición de C¹x^Vy C²x^V-, dará lugar también a una elipse para i*^p. Del mismo modo, se puede concluir lo mismo para C³x^{V i}y C⁴x^V’ⁱ, que generarán la elipse i*^q. Se ha representado un ejemplo del lugar geométrico gráfico para ambas, i*^pe i*^q, se han representado en las Figuras 7a y 7b para un caso genérico.As the equations that allow calculating i * ^{p and} i * ^q have been developed considering a stationary reference frame ap. The addition of a positive sequence stress vector, v ⁺ , and a negative sequence stress vector, v ^- , results in an ellipse in the ap domain. Therefore, adding C ¹ x ^V and C ² x ^V - will also give an ellipse for i * ^p . In the same way, the same can be concluded for C ³ x ^{V i} and C ⁴ x ^V ' ⁱ , which will generate the ellipse i * ^q . An example of the graphical locus has been represented for both, i * ^{p and} i * ^q , they have been represented in Figures 7a and 7b for a generic case.

Como se puede concluir a partir de la Figura 7a, la elipse de corriente activa se alineará con el lugar geométrico de v. Los valores de los términos constantes C¹y C²solo la escalarán. Del mismo modo, se puede concluir lo mismo para la elipse de corriente reactiva en la Figura 7b, que está desplazada 90° y alineada con las componentes en cuadratura de la tensión vⁱ.As can be concluded from Figure 7a, the active current ellipse will align with the locus of v. The values of the constant terms C ¹ and C ^{2 will} only scale it. Similarly, the same can be concluded for the reactive current ellipse in Figure 7b, which is offset by 90 ° and aligned with the quadrature components of the voltage v ⁱ .

Una vez que el lugar geométrico de i*^pe i*^qse ha representado, su adición permitirá obtener el lugar geométrico de i*, como se muestra en la Figura 8.Once the locus of i * ^{p and} i * ^q has been plotted, its addition will allow the locus of i * to be obtained, as shown in Figure 8.

En aras de la claridad y la simplicidad, la influencia de la fase de secuencia positiva y negativa de la tensión, 0 ⁺y O-, no se consideró en la descripción del lugar geométrico de corriente. No obstante, ambos ángulos tienen una influencia significativa en la evolución de i*. Si 0 ⁺= O^-, la representación de ap de i*^pes una elipse cuyo foco está alineado con el eje a, mientras que i*^qda como resultado una elipse ortogonal centrada en el eje p. Por otro lado, si 0 ⁺^ 0 -, (0 ⁺que es el ángulo de fase de secuencia positiva inicial de la tensión, 0 ^'que es el ángulo de fase de secuencia negativa inicial de la tensión), las elipses principales i*^pe i*^qno están alineadas con el eje ap, sino desplazadas un cierto ángulo, ó. Este ángulo se puede calcular como la diferencia entre el valor absoluto de los ángulos de fase positivo y negativo dividido por dos, es decir:For the sake of clarity and simplicity, the influence of the positive and negative sequence phase of the voltage, 0 ⁺ and O-, was not considered in the description of the current locus. However, both angles have a significant influence on the evolution of i *. If 0 ⁺ = 0 ^- , the representation of ap of i * ^p is an ellipse whose focus is aligned with the a-axis, while i * ^q results in an orthogonal ellipse centered on the p-axis. On the other hand, if 0 ⁺ ^ 0 -, (0 ⁺ which is the initial positive sequence phase angle of the voltage, 0 ^' which is the initial negative sequence phase angle of the voltage), the principal ellipses i * ^{p and} i * ^q are not aligned with the ap axis, but displaced by a certain angle, or. This angle can be calculated as the difference between the absolute value of the positive and negative phase angles divided by two, that is:

En la Figura 9, se muestra la forma de la evolución de i*, i*^pe i*^qconsiderando 0 ⁺= n/6 y 0 ^-= 0. En (1.14), el valor del denominador podría ser igual o sustancialmente cercano a 2.In Figure 9, the form of the evolution of i *, i * ^{p and} i * ^{q is shown} considering 0 ⁺ = n / 6 and 0 ^- = 0. In (1.14), the value of the denominator could be the same or substantially close to 2.

Valor instantáneo de las corrientes trifásicasInstantaneous value of three-phase currents

El análisis realizado anteriormente, con respecto a la evolución del vector de corriente en el marco de referencia ap, es útil para encontrar una expresión que permita determinar el valor instantáneo de sus componentes ap. No obstante, primero es necesario introducir algunos cambios en su formulación actual.The analysis carried out previously, with respect to the evolution of the current vector in the reference frame ap, is useful to find an expression that allows determining the instantaneous value of its components ap. However, first it is necessary to introduce some changes in its current formulation.

La elipse de corriente activa, mostrada en la Figura 7a, se puede definir matemáticamente en las coordenadas ap como:The active current ellipse, shown in Figure 7a, can be mathematically defined in the coordinates ap as:

eos ^(Di eos ^(Say

‘S'n 0)t ₍₁₁₅₎

'S'n 0) t ₍₁₁₅₎

donde I^pLe l^pSson el módulo de dos vectores de rotación, siendo I^pLigual al valor del eje grande de la elipse i*^p, mientras que l^pSes la magnitud de su eje corto. Como está escrito en (1.15), las componentes ap de la elipse se pueden encontrar como la proyección horizontal y vertical de los vectores grande y corto, respectivamente, para cada valor del ángulo wt. La representación gráfica de este concepto se representa en la Figura 10a.where I ^pL the ^pS are the module of two rotation vectors, I ^pL being equal to the value of the large axis of the ellipse i * ^p , while l ^pS is the magnitude of its short axis. As it is written in (1.15), the components ap of the ellipse can be found as the horizontal and vertical projections of the large and short vectors, respectively, for each value of the angle wt. The graphic representation of this concept is represented in Figure 10a.

El valor de ambos vectores, I^pLe l^pS, se puede encontrar a través de las ecuaciones (1.16) y (1.17) de la siguiente manera:The value of both vectors, I ^pL the ^pS , can be found through equations (1.16) and (1.17) as follows:

Siguiendo el mismo razonamiento, la elipse de corriente reactiva también se puede expresar de esta forma alternativa. No obstante, en este caso se debe tener en cuenta que el origen del ángulo, wt, está alineado con el eje p. Por lo tanto, las componentes en el eje ap para i*^q(se puede escribir como:Following the same reasoning, the reactive current ellipse can also be expressed in this alternative way. However, in this case it must be taken into account that the origin of the angle, wt, is aligned with the p axis. Therefore, the components on the ap axis for i * ^q (can be written as:

La elipse de corriente reactiva resultante cuando se aplica (1.18) se representa en la Figura 10b. En este caso, el valor del eje largo y corto de la elipse se puede encontrar como:The resulting reactive current ellipse when (1.18) is applied is represented in Figure 10b. In this case, the value of the long and short axis of the ellipse can be found as:

Finalmente, las componentes ap instantáneas del vector de corriente de referencia i*, que consideran el efecto de las corrientes tanto activa como reactiva, se pueden encontrar por medio de añadir (1.15) a (1.18), lo que da como resultado la expresión (1.21).Finally, the instantaneous ap components of the reference current vector i *, which consider the effect of both active and reactive currents, can be found by adding (1.15) to (1.18), which results in the expression ( 1.21).

■ eos coi - I s • s in cot ■ eos coi - I s • s in cot

• s in ^úx + l qL ■ s c t _"eo o _(1.21)

• s in ^úx + l qL ■ s ct _" eo o _(1.21)

Las componentes ap en la ecuación (1.21) se pueden reescribir y simplificar como se muestra en (1.22) y (1.23).The components ap in equation (1.21) can be rewritten and simplified as shown in (1.22) and (1.23).

Por medio de estas últimas expresiones, se pueden encontrar los valores instantáneos de las corrientes trifásicas a ser inyectadas en la red por el convertidor de potencia, expresados en el marco de referencia ap.By means of these last expressions, the instantaneous values of the three-phase currents to be injected into the network by the power converter can be found, expressed in the reference frame p.

Estimación de la corriente máxima en cada faseEstimation of the maximum current in each phase

Una vez que se han encontrado las expresiones para determinar la evolución instantánea de las corrientes el marco de referencia ap, el siguiente paso es determinar el valor de la corriente de pico en cada fase, con el fin de averiguar qué fase será limitante de la inyección de potencia en la red en función de las condiciones específicas de la red desequilibrada. Además, el propósito principal del estudio no es solo estimar el valor de las corrientes de pico inyectadas en las tres fases de la red, sino también deducir una expresión que permita establecer los puntos de ajuste de potencia activa y reactiva considerando los valores nominales del convertidor de potencia, las condiciones de la red y los parámetros de control.Once the expressions have been found to determine the instantaneous evolution of the currents in the reference frame p, the next step is to determine the value of the peak current in each phase, in order to find out which phase will be limiting the injection. of power in the network depending on the specific conditions of the unbalanced network. In addition, the main purpose of the study is not only to estimate the value of the peak currents injected in the three phases of the network, but also to deduce an expression that allows establishing the active and reactive power set points considering the nominal values of the converter. power, network conditions and control parameters.

Como se mostró en la Figura 11, la referencia para el vector de corriente resultante de la estrategia de FPNSC, i*, describe una elipse en el marco de referencia ap. Aprovechándose de esta representación, la corriente máxima en As shown in Figure 11, the reference for the current vector resulting from the FPNSC strategy, i *, describes an ellipse in the ap reference frame. Taking advantage of this representation, the maximum current in

cada fase del sistema trifásico, ^/' » 1 ^ e se pueden calcular encontrando la proyección máxima de la elipse de corriente sobre el eje abc, como se muestra gráficamente en la Figura 11.Each phase of the three-phase system, ^/ '»1 ^ e can be calculated by finding the maximum projection of the current ellipse on the abc axis, as shown graphically in Figure 11.

Considerando que la fase ‘a’ del sistema está alineada con el eje a, el valor de pico de la corriente en esta fase, es igual al valor máximo de la componente i*a. Considerando la expresión escrita en (1.22), que permite encontrar el valor instantáneo de i*a, se puede concluir que el valor máximo de esta componente surge cuando el término trigonométrico es igual a uno. Por lo tanto, el valor máximo de i*a se puede encontrar como:Considering that phase 'a' of the system is aligned with axis a, the peak value of the current in this phase is equal to the maximum value of component i * a. Considering the expression written in (1.22), which allows finding the instantaneous value of i * a, it can be concluded that the maximum value of this component arises when the trigonometric term is equal to one. Therefore, the maximum value of i * a can be found as:

y por lo tanto, como se expuso anteriormente,

and therefore, as previously stated,

El mismo método se puede usar también para encontrar H e H, Sin embargo, ambas en el marco de referencia abe dependen de las componentes a y p, por lo tanto, determinar su valor no es tan sencillo. No obstante, si la elipse The same method can also be used to find H and H, However, both in the reference frame abe depend on the components a and p, therefore determining their value is not so easy. However, if the ellipse

resultante de la Figura 11 se gira de tal forma que las expresiones que dan H e £■ solamente tienen una única resulting from Figure 11 is rotated in such a way that the expressions that give H e £ ■ only have a single

componente en el eje a, la expresión para encontrar H se podría aplicar también para determinar los valores de A e Ic. De este modo, el máximo para f'n se puede encontrar llevando la elipse original tt/3 rad. Bajo estas condiciones, el valor máximo en el eje a es igual a A . Del mismo modo, se puede encontrar de una forma análoga, pero retrasando la elipse -n/3 rad.component on the a-axis, the expression to find H could also be applied to determine the values of A and Ic. Thus, the maximum for f'n can be found by carrying the original ellipse tt / 3 rad. Under these conditions, the maximum value on the a-axis is equal to A. Similarly, it can be found in an analogous way, but lagging the ellipse -n / 3 rad.

El mecanismo para rotar la elipse en el marco de referencia de ap se puede hacer usando la matriz de rotación mostrada en (1.25). En esta ecuación, y es el ángulo a ser rotado, mientras que las nuevas componentes de la The mechanism for rotating the ellipse in the reference frame of ap can be done using the rotation matrix shown in (1.25). In this equation, y is the angle to be rotated, while the new components of the

elipse rotada son !a e V .rotated ellipse are ! a e V.

El valor de ^yes diferente dependiendo de la fase a, b o c. Considerando el caso general, donde O+ ^ O' como en la Figura 9, ^yes igual a ó para la fase 'a', mientras que para las fases 'b' y 'c' se debería añadir un ángulo n/3 y -n/3 adicional, respectivamente. En pocas palabras, el ángulo y correspondiente para cada fase es:The value of ^y is different depending on the phase a, b, or c. Considering the general case, where O + ^ O 'as in Figure 9, ^and is equal to or for phase' a ', while for phases'b' and 'c' an angle n / 3 and - n / 3 additional, respectively. Simply put, the corresponding angle y for each phase is:

donde ó es el ángulo definido por (1.14). Una vez que la elipse está adecuadamente girada, solamente resulta de interés el valor máximo de la de corriente en el eje a, en la medida que el máximo en este eje es igual al valor de pico de la corriente de fase. Por esta razón solamente esta componente se estudiará a continuación. Por medio de .•rwhere or is the angle defined by (1.14). Once the ellipse is properly rotated, only the maximum value of the current on the a axis is of interest, to the extent that the maximum on this axis is equal to the peak value of the phase current. For this reason only this component will be studied below. By means of. • r

expandir (1.25), puede reescribir como:expand (1.25), you can rewrite as:

Reagrupando (1.27) como los términos seno y coseno, se puede encontrar la siguiente expresión:Regrouping (1.27) as the terms sine and cosine, the following expression can be found:

donde:where:

Aj = í£„ - eos r-co s#, -k p s in /s in # ,) , A j = í £ „- eos r-co s #, -kp s in / s in #,),

Bx = ( - k a • eos/ • sin 0a - kp • sin / • eos Gp) (1.29) Bx = ( - ka • eos / • sin 0a - kp • sin / • eos G p) (1.29)

Además, los valores de A1 y B1 se pueden simplificar aún más, obteniéndose:Furthermore, the values of A1 and B1 can be further simplified, obtaining:

A¡ = JpL - eos/ - / , , , . - s in / A¡ = JpL - eos / - /,,,. - without /

= - / ?s - c o s / - / ^ > s i n / (130) donde los valores de l^pL, I^pS, I^qLe I^qSse detallan en (1.16), (1.17), (1.19) y (1.20).= - /? s - cos / - / ^> sin / (130) where the values of l ^pL , I ^pS , I ^qL and I ^qS are detailed in (1.16), (1.17), (1.19) and (1.20) .

Finalmente, el valor máximo en el eje a de (1.28) se puede escribir como:Finally, the maximum value on the a-axis of (1.28) can be written as:

Como conclusión del estudio llevado a cabo hasta este punto, el valor de las corrientes de pico inyectadas en cada fase, para las condiciones de tensión y potencia de la red dadas, se pueden determinar usando las expresiones mostradas en la tabla 1200 mostrada en la Figura 12.As a conclusion of the study carried out up to this point, the value of the peak currents injected in each phase, for the given voltage and power conditions of the network, can be determined using the expressions shown in table 1200 shown in Figure 12.

Según la ecuación (1.31) el valor cuadrado de la corriente máxima, de cada fase es igual a: According to equation (1.31) the square value of the maximum current of each phase is equal to:

Escribiendo ‘ ^/ n ¹simplemente como 1 ^J , que denota la corriente máxima admisible por el convertidor de potencia, y expandiendo (1.32) se puede escribir la siguiente expresión:Writing ' ^/ n ¹ simply as 1 ^J , which denotes the maximum current allowed by the power converter, and expanding (1.32) the following expression can be written:

La corriente pico para cada fase, dada por ^ , puede tomar tres valores, uno para cada fase, que coinciden con los tres valores posibles del ángulo y según (1.26).The peak current for each phase, given by ^, can take three values, one for each phase, which coincide with the three possible values of the angle and according to (1.26).

La ecuación mostrada en (1.33) es una expresión clave, en la medida que permite estimar el valor máximo de la corriente que surgirá en cada fase bajo condiciones de red, referencias de potencias activa y reactiva y selección de parámetros de control dados, cuando se implementa la estrategia de FPNSC. Como se mostrará a continuación, esta expresión también permite determinar las potencias activa y reactiva máximas que se pueden entregar a la red por el convertidor de potencia, bajo condiciones de tensión de la red genéricas, sin alcanzar la corriente máxima admisible en ninguna de sus fases.The equation shown in (1.33) is a key expression, insofar as it allows estimating the maximum value of the current that will arise in each phase under network conditions, active and reactive power references and selection of given control parameters, when implements the FPNSC strategy. As will be shown below, this expression also allows determining the maximum active and reactive powers that can be delivered to the grid by the power converter, under generic grid voltage conditions, without reaching the maximum admissible current in any of its phases. .

Estimación del punto de ajuste de potencia activa y reactiva máximaMaximum active and reactive power set point estimation

Se han presentado anteriormente las ecuaciones de la estrategia de corriente de FPNSC. Además, se ha determinado la relación analítica entre la corriente máxima, las componentes de tensión de la red y los parámetros de control. Por lo tanto, ahora es posible estimar fácilmente las corrientes de fase máximas que se obtendrán en las tres fases del convertidor de potencia bajo diferentes condiciones de operación.The equations of the FPNSC current strategy have been presented previously. In addition, the analytical relationship between the maximum current, the voltage components of the network and the control parameters has been determined. Therefore, it is now possible to easily estimate the maximum phase currents that will be obtained in the three phases of the power converter under different operating conditions.

En aerogeneradores, una capa de control de alto nivel es normalmente la responsable de establecer la referencia para las potencias activa y reactiva a ser entregadas por el convertidor de potencia. Por lo tanto, es muy importante encontrar una expresión que permita establecer los puntos de ajuste de potencia activa y reactiva máximos que se pueden proporcionar por el convertidor de potencia, sin exceder sus valores nominales de corriente nominal, cuando funciona bajo condiciones de tensión de la red desequilibrada o de fallo de red.In wind turbines, a high-level control layer is normally responsible for setting the reference for the active and reactive powers to be delivered by the power converter. Therefore, it is very important to find an expression that allows to establish the maximum active and reactive power set points that can be provided by the power converter, without exceeding its nominal current ratings, when operating under voltage conditions of the unbalanced network or network failure.

En los dos siguientes casos se estudiarán:In the following two cases, they will be studied:

i) Entrega de potencia activa y reactiva simultánea. El convertidor de potencia debería entregar una cantidad dada de potencia activa y maximizar la inyección de potencia reactiva, y viceversa.i) Simultaneous active and reactive power delivery. The power converter should deliver a given amount of active power and maximize reactive power injection, and vice versa.

ii) Inyección de potencia reactiva máxima. El convertidor de potencia debería inyectar la cantidad máxima de potencia reactiva para potenciar la tensión en el PCC bajo condiciones de tensión de la red no equilibrada.ii) Maximum reactive power injection. The power converter should inject the maximum amount of reactive power to boost the voltage at the PCC under unbalanced grid voltage conditions.

Entrega de potencia activa y reactiva simultáneaSimultaneous active and reactive power delivery

La ecuación (1.34) se puede encontrar operando la expresión mostrada en (1.33). Esta expresión permite maximizar la potencia desarrollada por un convertidor de potencia, que debería entregar potencias tanto activa como reactiva, siendo una de estas dos magnitudes de potencia dadas como referencia y teniendo que calcular la magnitud máxima para el otro término de potencia, sin sobrepasar en ninguna de las fases la corriente instantánea máxima que se puede extraer por el convertidor de potencia. Equation (1.34) can be found by operating the expression shown in (1.33). This expression makes it possible to maximize the power developed by a power converter, which should deliver both active and reactive powers, one of these two power magnitudes being given as a reference and having to calculate the maximum magnitude for the other power term, without exceeding by none of the phases the maximum instantaneous current that can be drawn by the power converter.

Como ejemplo, cuando la potencia activa a ser entregada se establece en P*, la potencia reactiva se puede encontrar resolviendo la siguiente ecuación:As an example, when the active power to be delivered is set to P *, the reactive power can be found by solving the following equation:

La resolución de este sistema da lugar a tres posibles soluciones, dado que el ángulo ^ypuede tomar tres valores diferentes como se indica en la tabla 1200 de la Figura 12. Entre estos tres valores, se debería seleccionar el mínimo con el fin de dar el punto de ajuste final para el convertidor de potencia, es decir, P = P* y ^{Q = Q m ¡n}(J , P*). De una forma análoga, se puede seguir el mismo razonamiento cuando el punto de ajuste de la potencia reactiva se da como referencia y se debería calcular la potencia activa máxima a ser entregada, sin desencadenar la protección de sobrecorriente en ninguna de las fases.The resolution of this system gives rise to three possible solutions, since the angle ^y can take three different values as indicated in table 1200 in Figure 12. Among these three values, the minimum should be selected in order to give the final set point for the power converter, that is, P = P * and ^{Q = Q m ¡n} ( J , P *). In an analogous way, the same reasoning can be followed when the reactive power set point is given as a reference and the maximum active power to be delivered should be calculated, without triggering the overcurrent protection in any of the phases.

Inyección de potencia reactiva máximaMaximum reactive power injection

En este caso, el objetivo es inyectar en la red la cantidad más alta de Q, mientras que se establece la referencia de potencia activa igual a cero, sin exceder la corriente máxima admitida por el convertidor de potencia en ninguna de las fases. Considerando estas restricciones y operando (1.33), se puede encontrar la expresión (1.37), que permite calcular el valor máximo para la potencia reactiva a ser inyectada, Q, en función de las componentes de secuencia de la tensión de la red, los parámetros de control y la corriente límite en cualquiera de las fases del convertidor de potencia.In this case, the objective is to inject the highest quantity of Q into the network, while the active power reference is set equal to zero, without exceeding the maximum current admitted by the power converter in any of the phases. Considering these restrictions and operand (1.33), the expression (1.37) can be found, which allows calculating the maximum value for the reactive power to be injected, Q, as a function of the sequence components of the grid voltage, the parameters control and the limit current in any of the phases of the power converter.

El valor de ^ en (1.37) se puede cambiar según la capacidad del convertidor para resistir sobrecorrientes transitorias.The value of ^ in (1.37) can be changed according to the converter's ability to withstand transient overcurrents.

Considerando que y puede tomar tres valores posibles, como se muestra en la tabla 1200 de la Figura 12, la expresión (1.37) dará lugar a tres valores diferentes para Q. Por lo tanto, el punto de ajuste final para la potencia reactiva debería ser el mínimo de los tres valores posibles obtenidos operando (1.37). Este valor mínimo limitará la potencia reactiva máxima inyectada por el convertidor de potencia, en la medida que por encima de este valor de Q una de las corrientes de fase desencadenará la protección contra sobrecorriente.Considering that y can take three possible values, as shown in table 1200 of Figure 12, expression (1.37) will give rise to three different values for Q. Therefore, the final set point for reactive power should be the minimum of the three possible values obtained by operating (1.37). This minimum value will limit the maximum reactive power injected by the power converter, to the extent that above this value of Q one of the phase currents will trigger the overcurrent protection.

Rendimiento del FPNSCFPNSC performance

La evaluación del rendimiento de la estrategia de FPNSC para generar las corrientes de referencia para los convertidores de potencia en una pequeña central eléctrica se describe a continuación. En esta simulación, la central eléctrica se ha modelado usando un modelo agregado de sus generadores. Por lo tanto, toda la central eléctrica se ha modelado como un convertidor de potencia de 10 MVA conectado a la red. Una red eléctrica 1300 ejemplar considerada en la presente memoria se muestra en la Figura 13.The performance evaluation of the FPNSC strategy to generate the reference currents for power converters in a small power plant is described below. In this simulation, the power plant has been modeled using an aggregate model of its generators. Therefore, the entire power plant is It has modeled as a 10 MVA power converter connected to the grid. An exemplary electrical network 1300 considered herein is shown in Figure 13.

En esta red 1300, la tensión desequilibrada en el PCC del convertidor de potencia surge debido a la aparición de un fallo de fase a tierra en la línea aérea L2. Después de pasar a través de 2 transformadores, este tipo de fallo monofásico llega a ser en una caída de tensión tipo D en el BUS 2 (se da una explicación detallada de los diferentes tipos de fallos en la referencia “Different methods for classification of three-phase unbalanced voltage dips due to faults”, M.H.J. Bollen, L.D. Zhang, Electric Power Systems Research 66 (2003) 59-69).In this 1300 network, the unbalanced voltage at the PCC of the power converter arises due to the appearance of a phase-to-ground fault in the overhead line L2. After passing through 2 transformers, this type of single-phase failure becomes a type D voltage drop on BUS 2 (a detailed explanation of the different types of failures is given in the reference “Different methods for classification of three -phase unbalanced voltage dips due to faults ”, MHJ Bollen, LD Zhang, Electric Power Systems Research 66 (2003) 59-69).

El convertidor de potencia de 10 MVA inyectará solamente potencia reactiva en la red durante el fallo. La estrategia de FPNSC permite ajustar los valores de los parámetros ki y k² para establecer la relación entre las corrientes de secuencia positiva y negativa y los valores dados de potencia activa y reactiva que se entregan a la red. No obstante, el parámetro ki se puede descartar dado que solo afecta a las corrientes activas, que se consideran iguales a cero en esta aplicación, dado que solo se deberían inyectar en la red las corrientes reactivas.The 10 MVA power converter will only inject reactive power into the grid during the fault. The FPNSC strategy allows adjusting the values of the parameters ki and k ² to establish the relationship between the positive and negative sequence currents and the given values of active and reactive power that are delivered to the network. However, the parameter ki can be discarded since it only affects active currents, which are considered equal to zero in this application, since only reactive currents should be injected into the network.

El valor de k² juega un papel importante, en la medida que permite establecer el rendimiento, en términos de las componentes de secuencia, de las corrientes reactivas inyectadas en la red. Aunque el parámetro k² puede tomar valores diferentes, solo se considerarán en este caso de estudio tres casos en el intervalo de [0, 1]:The value of k ² plays an important role, insofar as it allows establishing the performance, in terms of the sequence components, of the reactive currents injected into the network. Although the parameter k ² can take different values, only three cases in the interval of [0, 1] will be considered in this case study:

• Caso A: Inyección de potencia reactiva de secuencia positiva (k² = 1)• Case A: Positive sequence reactive power injection ( k ² = 1)

^o Soporte de tensión de la red ^o Mains voltage support

• Caso B: Inyección de potencia reactiva de secuencia negativa (k² = 0)• Case B: Negative sequence reactive power injection ( k ² = 0)

^o Compensación de desequilibrio de tensión de la red ^o Compensation for mains voltage unbalance

• Caso C: Inyección de potencia reactiva de secuencia positiva y negativa simultáneas (0 < k² < 1)• Case C: Simultaneous positive and negative sequence reactive power injection (0 < k ² <1)

^o Cancelación de las oscilaciones de potencia activa. ^o Cancellation of active power oscillations.

Además de la implementación de estas tres estrategias para generar las corrientes de referencia en el sistema de la Figura 13, el algoritmo de control también contiene las ecuaciones para limitar la potencia reactiva máxima a ser inyectada por el convertidor de potencia con el fin de no disparar la protección de sobrecorriente en ninguna de las fases.In addition to the implementation of these three strategies to generate the reference currents in the system of Figure 13, the control algorithm also contains the equations to limit the maximum reactive power to be injected by the power converter in order not to trip. overcurrent protection in any of the phases.

No obstante, con el fin de hacer visible la influencia de la estrategia de FPNSC, se aplicará una secuencia particular para controlar el convertidor de potencia en todos los casos. La Figura 14a muestra un diagrama con la secuencia de tiempo de los eventos considerados, y la Figura 14b muestra la operación del convertidor de potencia en cada período.However, in order to make the influence of the FPNSC strategy visible, a particular sequence will be applied to control the power converter in all cases. Figure 14a shows a diagram with the time sequence of the events considered, and Figure 14b shows the operation of the power converter in each period.

Según las Figuras 14a y 14b, el convertidor de potencia está inyectando una cierta cantidad de potencias activa y reactiva en la red en t = 0. Después de 400 ms, ocurre un fallo desequilibrado. No obstante, el modo de control del convertidor no cambia hasta t = 500 ms, donde se aplica el FPNSC.According to Figures 14a and 14b, the power converter is injecting a certain amount of active and reactive power into the network at t = 0. After 400 ms, an unbalanced fault occurs. However, the drive control mode does not change until t = 500 ms, where the FPNSC is applied.

Se debería apuntar que los siguientes resultados de simulación se han obtenido trabajando con un modelo de red débil realístico, con una relación de cortocircuito en el intervalo de 4,5 y 5. Por lo tanto, la aparición del fallo dará lugar no solamente a componentes de tensión desequilibrada, sino también a oscilaciones transitorias en la tensión, que se producen principalmente por la respuesta dinámica de los transformadores que pertenecen a la red. Con respecto a la operación del convertidor de potencia, se debería mencionar que se ha implementado una estructura de control de corriente en base a controladores resonantes, pero son aplicables otras implementaciones.It should be noted that the following simulation results have been obtained by working with a realistic weak network model, with a short-circuit ratio in the range of 4.5 and 5. Therefore, the appearance of the fault will not only give rise to components of unbalanced voltage, but also to transient oscillations in the voltage, which are produced mainly by the dynamic response of the transformers that belong to the network. Regarding the operation of the power converter, it should be mentioned that a current control structure based on resonant drivers has been implemented, but other implementations are applicable.

Caso A: Inyección de potencia reactiva de secuencia positivaCase A: Positive sequence reactive power injection

En la primera prueba de simulación, caso A, el FPNSC se controla con el fin de inyectar la corriente reactiva de secuencia positiva más alta que el convertidor de potencia es capaz de entregar. La gráfica de la Figura 15(a) muestra el valor de la tensión de la red en el BUS 1. Por otro lado, la gráfica de la Figura 15(b) muestra el rendimiento de la tensión de la red en la salida del convertidor de potencia, BUS 2, que se divide en su secuencia positiva y negativa en la gráfica de la Figura 15(c). Las potencias activa y reactiva instantáneas entregadas a la red se muestran en la gráfica de la Figura 15(d). Finalmente las corrientes inyectadas por el convertidor se muestran en la gráfica de la Figura 15(e). En esta última gráfica, las dos líneas discontinuas negras representan la corriente máxima que se puede inyectar por el convertidor considerando sus valores nominales.In the first simulation test, case A, the FPNSC is controlled in order to inject the highest positive sequence reactive current that the power converter is capable of delivering. The graph in Figure 15 (a) shows the value of the network voltage on BUS 1. On the other hand, the graph in Figure 15 (b) shows the performance of the network voltage at the converter output of power, BUS 2, which is divided into its positive and negative sequence in the graph of Figure 15 (c). The instantaneous active and reactive powers delivered to the network are shown in the graph of Figure 15 (d). Finally the currents injected by the converter are shown in the graph of Figure 15 (e). In this last graph, the two black dashed lines represent the maximum current that can be injected by the converter considering their nominal values.

El análisis de la Figura 15 evidencia cómo la inyección completa de corriente reactiva de secuencia positiva durante el fallo permite potenciar la tensión en el punto de conexión del convertidor de potencia, soportando por lo tanto la red. Como se muestra en la gráfica de la Figura 15(c), la tensión de secuencia positiva en el BUS 2 aumenta de 0,4835 kV a 0,5337 kV. Por otro lado, la secuencia negativa no se ve afectada, en la medida que no se inyecta corriente reactiva de secuencia negativa en este caso. The analysis of Figure 15 shows how the complete injection of positive sequence reactive current during the fault makes it possible to boost the voltage at the connection point of the power converter, thus supporting the network. As shown in the graph in Figure 15 (c), the positive sequence voltage on BUS 2 increases from 0.4835 kV to 0.5337 kV. On the other hand, the negative sequence is not affected, as no negative sequence reactive current is injected in this case.

La gráfica de la Figura 15(d) muestra las oscilaciones en las potencias activa y reactiva, que se produce por la interacción entre las corrientes de secuencia positiva y las tensiones de secuencia negativa que existen en la red durante la caída de tensión desequilibrada.The graph of Figure 15 (d) shows the oscillations in the active and reactive powers, which are produced by the interaction between the positive sequence currents and the negative sequence voltages that exist in the network during the unbalanced voltage drop.

Una de las conclusiones más relevantes que se pueden obtener se refleja en la gráfica de la Figura 15(e). En t = 400 ms, ocurre la caída de tensión, pero no se habilita aún el FPNSC junto con el algoritmo de limitación de corriente incorporado. En este momento, las corrientes de referencia se generan por un algoritmo de control que se centra en generar un conjunto de corrientes de referencia de secuencia positiva para mantener la entrega de potencia previa al fallo. Dado que la amplitud de la tensión de la red disminuyó durante el fallo de la red, las corrientes de referencia proporcionadas al controlador de corriente por tal algoritmo sobrepasan el valor límite. En t = 500 ms, se activan el FPNSC junto con el algoritmo de limitación de corriente incorporado, lo que hace que las corrientes permanezcan por debajo del valor máximo admisible, mientras que la potencia reactiva máxima se inyecta en la red.One of the most relevant conclusions that can be obtained is reflected in the graph of Figure 15 (e). At t = 400 ms, the voltage drop occurs, but the FPNSC is not enabled yet along with the built-in current limiting algorithm. At this time, the reference currents are generated by a control algorithm that focuses on generating a set of positive sequence reference currents to maintain pre-fault power delivery. Since the amplitude of the grid voltage decreased during the grid failure, the reference currents provided to the current controller by such an algorithm exceed the limit value. At t = 500 ms, the FPNSC is activated together with the built-in current limiting algorithm, which causes the currents to remain below the maximum allowable value, while the maximum reactive power is injected into the network.

Caso B: Inyección de potencia reactiva de secuencia negativaCase B: Negative sequence reactive power injection

En el segundo experimento, caso B, se ha considerado la inyección solamente de corriente reactiva de secuencia negativa (k² = 0). El rendimiento de las diferentes variables eléctricas en este caso se muestra en la Figura 16. Como se ha descrito anteriormente para el Caso A, entre t = 0 s y t = 500 ms, la estrategia de control que opera el convertidor de potencia se centra en entregar un cierto punto de ajuste de potencia activa y reactiva inyectando corrientes de secuencia positiva. Después de eso, el FPNSC se habilita en t = 500ms.In the second experiment, case B, the injection of only negative sequence reactive current ( k ² = 0) was considered. The performance of the different electrical variables in this case is shown in Figure 16. As previously described for Case A, between t = 0 s and t = 500 ms, the control strategy operated by the power converter focuses on delivering a certain active and reactive power set point by injecting positive sequence currents. After that, the FPNSC is enabled at t = 500ms.

En este caso, debido a la inyección de corrientes de secuencia negativa equilibradas, la tensión en el BUS 2 llega a estar casi equilibrada. Este efecto se puede observar claramente en las formas de onda de tensión mostradas en la gráfica de la Figura 16(b). Esta mejora en el equilibrio de tensión es debido a la reducción de la tensión de secuencia negativa en el BUS 2. No obstante, esta característica es incluso más notable en la gráfica de la Figura 16(c), donde se puede apreciar cómo el valor de |v-| disminuye de 0,1272 kV a 0,02964 kV.In this case, due to the injection of balanced negative sequence currents, the voltage on BUS 2 becomes almost balanced. This effect can be clearly observed in the voltage waveforms shown in the graph of Figure 16 (b). This improvement in the voltage balance is due to the reduction of the negative sequence voltage in BUS 2. However, this characteristic is even more notable in the graph of Figure 16 (c), where it can be seen how the value of | v- | decreases from 0.1272 kV to 0.02964 kV.

Como diferencia con el caso anterior, el valor de |v+| cae un poco cuando se habilita el FPNSC. No obstante, esto no es debido a la inyección de corrientes de secuencia negativa, sino a la cancelación de la inyección de corriente activa de secuencia positiva en la red en t = 500 ms, que estaba potenciando la tensión de secuencia positiva en el punto de conexión del convertidor de potencia.As a difference from the previous case, the value of | v + | drops a bit when FPNSC is enabled. However, this is not due to the injection of negative sequence currents, but rather to the cancellation of the injection of active positive sequence current into the network at t = 500 ms, which was boosting the positive sequence voltage at the point of power converter connection.

Las oscilaciones en las potencias activa y reactiva instantáneas cuando se usa la estrategia de FPNSC con k² = 0 son especialmente relevantes, como se muestra en la Figura 16(d). En este modo de operación, como la magnitud tanto de v+ como de i- son bastante altas, las oscilaciones también son importantes. Sin embargo, este es el precio a ser pagado cuando se usa una estrategia de potencia centrada en equilibrar la tensión de la red en el PCC.The oscillations in the instantaneous active and reactive powers when using the FPNSC strategy with k ² = 0 are especially relevant, as shown in Figure 16 (d). In this mode of operation, since the magnitudes of both v + and i- are quite high, the oscillations are also important. However, this is the price to be paid when using a power strategy focused on balancing the grid voltage at the PCC.

En la gráfica de la Figura 16(e), se muestran las formas de onda de corriente, mostrando de nuevo la capacidad del FPNSC para limitar las corrientes inyectadas por el convertidor por debajo de un límite dado.In the graph of Figure 16 (e), the current waveforms are shown, again showing the ability of the FPNSC to limit the currents injected by the converter below a given limit.

Caso C: Inyección de potencia reactiva de secuencia positiva y negativa simultáneaCase C: Simultaneous positive and negative sequence reactive power injection

Con el fin de mostrar el rendimiento de la estrategia de FPNSC cuando se inyectan en la red corrientes reactivas de secuencia tanto positiva como negativa, las gráficas de la Figura 17 muestran el efecto de inyectar la cantidad máxima de potencia reactiva en la red cuando el parámetro k² varía linealmente de 1 a 0 bajo condiciones de tensión de la red no equilibrada. Cuando se inicia la estrategia de FPNSC en t = 500ms, el cambio en k² da lugar a una variación lineal de las componentes simétricas de la tensión en el punto de conexión del convertidor de potencia. Esto se puede notar en las gráficas de la Figura 17(b) y la Figura 17(c). Como se puede concluir a partir de esta figura, cuanto mayor sea el valor de k², mejor para potenciar |v+|, mientras que reducirlo contribuye a atenuar |v-|. Una característica interesante en este caso de estudio a ser subrayada es la cancelación de la oscilación de potencia activa para un cierto valor de k². Este punto, que se realza en la gráfica de la Figura 17(d), se puede encontrar en función de |v+| y |v|, como se muestra en (1.10).In order to show the performance of the FPNSC strategy when reactive currents of both positive and negative sequence are injected into the network, the graphs in Figure 17 show the effect of injecting the maximum amount of reactive power into the network when the parameter k ² varies linearly from 1 to 0 under unbalanced grid voltage conditions. When the FPNSC strategy is started at t = 500ms, the change in k ² results in a linear variation of the symmetric components of the voltage at the connection point of the power converter. This can be seen in the graphs of Figure 17 (b) and Figure 17 (c). As can be concluded from this figure, the higher the value of k ² , the better to enhance | v + |, while reducing it helps to attenuate | v- |. An interesting feature in this case study to be highlighted is the cancellation of the active power oscillation for a certain value of k ² . This point, which is highlighted in the graph of Figure 17 (d), can be found as a function of | v + | y | v |, as shown in (1.10).

El sistema o sistemas y el método o métodos descritos anteriormente permiten que el aerogenerador permanezca conectado a la red durante las apariciones de fallos de red asimétricos y simétricos. El sistema o sistemas y el método o métodos descritos anteriormente también evitan el disparo por sobrecorriente del aerogenerador en tales casos.The system (s) and the method (s) described above allow the wind turbine to remain connected to the grid during occurrences of asymmetric and symmetric grid failures. The system (s) and the method (s) described above also avoid overcurrent tripping of the wind turbine in such cases.

Aunque las realizaciones de la invención se han mostrado y descrito particularmente con referencia a realizaciones específicas, se debería entender por los expertos en la técnica que se pueden hacer diversos cambios en forma y detalle dentro de las mismas sin alejarse del alcance de la invención como se define por las reivindicaciones adjuntas. Although embodiments of the invention have been shown and described particularly with reference to specific embodiments, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail can be made within them without departing from the scope of the invention as set forth. defined by the appended claims.

Claims

1. A method of operating a wind turbine comprising a grid-side converter, the grid-side converter that is coupled to a grid through a power line, the method comprising:

determine a wind turbine operating strategy;

determine a first active power reference (P *) and a first reactive power reference (Q *) that indicate a requested amount of active power and reactive power, respectively,

depending at least on the wind turbine operating strategy;

measuring a network voltage (v) of the network;

determining a positive sequence voltage (v ⁺ ) and a negative sequence voltage (v ^- ) from the grid voltage (v);

determine a second active power reference (P **) and a second reactive power reference (Q **) that indicate a real amount of active power (P) and reactive power (Q) to be supplied by the converter on the side from grid to grid, respectively, depending on at least the first active power reference (P *), the first reactive power reference (Q *) and the wind turbine operating strategy;

generate, based at least on the wind turbine operating strategy, a first parameter (k) and a second parameter (k ² ) that define a proportion of a positive sequence current component and a negative sequence current component to be injected by the converter on the grid side in order to supply active power (P) and reactive power (Q) according to the second reference of active power (P **) and the second reference of reactive power (Q **);

generate a current reference (I *) based on at least the second active power reference (P **), the second reactive power reference (Q **), the positive sequence voltage (v ⁺ ), the voltage negative sequence (v-), the first parameter (k ⁱ ) and the second parameter (k ² ); Y

supply, with the converter on the grid side, active (P) and reactive (Q) power to the electric line based on the current reference.

2. The method of claim 1,

wherein the first parameter indicates the ratio of a positive sequence current component and a negative sequence current component for the amount of active power (P) to be supplied by the grid-side converter.

3. The method of claims 1 or 2,

where the second parameter (k ² ) indicates the ratio of the positive sequence current component and the negative sequence current component for the amount of reactive power (Q) to be supplied by the grid-side converter.

4. The method of any one of the preceding claims,

where determining the second reference of active power (P **) and the second reference of reactive power (Q **) comprises:

determining, based on the wind turbine operating strategy, if an optimization of the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *) must be carried out;

generate the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) so that they differ from the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q * ), respectively, when it is determined that an optimization is to be carried out; generate the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) so that they are identical to the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q * ), respectively, when it is determined that no optimization is to be carried out.

5. The method of claim 4,

where determining if an optimization of the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *) must be carried out comprises:

determine if the current reference would, when calculated based on the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *), cause the grid-side converter to supply power to the grid that has a current component that exceeds a grid-side converter current limit (l ^lim ), where, if the current component exceeds the grid-side converter current limit (l ^lim ), the second Active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) are generated such that the current component resulting from the supplied power remains below the current limit of the grid-side converter.

6. The method of claim 5,

where determining whether the current component would exceed the current limit of the grid-side converter (l ^lim ) comprises the following processes:

calculate, for each phase of the power line, a maximum current (I ^max ) that would result if the current reference were generated, the calculation that is carried out based at least on the turbine operating strategy, the first reference of active power (P *), the first reactive power reference (Q *), the positive sequence voltage (v ⁺ ), the negative sequence voltage (v ^- ), the first parameter, the second parameter, and a phase angle (Y);

comparing the maximum current of each phase with a phase current limit of the grid-side converter;

determine that the current component exceeds the grid-side converter current limit when one of the maximum phase currents exceeds the corresponding grid-side converter phase current limit.

7. The method of claim 6,

where, in order to determine the maximum current for each phase, the following processes are carried out: determine an active current ellipse (i * ^p ) defined by at least the first parameter (k ⁱ ), the sequence voltage positive (v ⁺ ), the negative sequence voltage (v ^- ) and the first active power reference (P *), and determine a reactive current ellipse (i * ^q ) defined by at least the second parameter (k ² ) , the positive sequence voltage (v ⁺ ), the negative sequence voltage (v-), the positive sequence voltage in quadrature (| v + |), the negative sequence voltage in quadrature (| v |) and the first reference of reactive power (Q *), add the active current ellipse (i * ^p ) and the reactive current ellipse (i * ^q ) in order to obtain a combined current ellipse,

rotate the combined current ellipse around the phase angle (y),

determine the maximum projections of the combined current ellipse on the abc axes corresponding to a three-phase system, where each projection on the abc axes corresponds to a maximum current in the respective abc phases of the three-phase system.

8. The method of any one of claims 4 to 6,

where determining if an optimization of the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *) has to be carried out comprises:

determine whether the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) are to be generated depending on the priority levels that indicate whether active power regulation has a higher priority (P) or the regulation of reactive power (Q) to the corresponding power reference levels, where the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) are generated in dependence on priority levels if priority levels are to be considered.

9. The method of any one of claims 1 to 7,

further comprising:

check if the second active power reference (P **) falls within a predetermined active power range, or if the second reactive power reference (Q **) falls within a predetermined reactive power range,

change the second active power reference (P **) or the second reactive power reference (Q **) to fall within the predetermined power ranges when the second active power reference (P **) and the second reference reactive power (Q **) does not fall within the predetermined power ranges.

10. The method of claim 9,

further comprising:

replace the second active power reference (P **) with an upper limit value of the predetermined active power range if the second active power reference (P **) exceeds the upper limit value, or replace the second active power reference ( P **) by a lower limit value of the predetermined active power range if the second active power reference (P **) falls below the lower limit value, and

replace the second reactive power reference (Q **) with an upper limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference (Q **) exceeds the upper limit value, or replace the second reactive power reference ( Q **) by a lower limit value of the predetermined reactive power range if the second reactive power reference (Q **) falls below the lower limit value.

11. The method of any one of the preceding claims,

where the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) are generated based at least on the wind turbine operating strategy, the first active power reference (P *), the first reactive power reference (Q *), the first parameter (k), the second parameter (k), the positive sequence voltage (v +), the negative sequence voltage (v-) and a phase angle ( y ).

12. A system for operating a wind turbine comprising a grid-side converter, the wind turbine (100) which is connectable to a grid through an electric line, the system comprising:

a wind turbine generator control unit (202) configured to determine a first active power reference (P *) and a first reactive power reference (Q *) indicating a required amount of active power (P) and reactive power (Q), respectively, depending on a wind turbine operating strategy;

a mains voltage determination unit (204) configured to measure a mains voltage (v) of the mains, and to determine a positive sequence component and a negative sequence component of the mains voltage (v) with the in order to obtain a positive sequence voltage (v +) and a negative sequence voltage (v-); a power and sequence control unit (206) coupled to the wind turbine generator control unit (202) and the grid voltage determination unit (204), the power and sequence control unit (206) configured in order to:

receiving the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *) from the wind turbine generator control unit (202);

determine a second active power reference (P **) and a second reactive power reference (Q **) that indicate a real amount of active power (P) and reactive power (Q) to be supplied by the converter on the side of the grid, respectively, depending on at least the first reference of active power (P *), the first reference of reactive power (Q *) and the wind turbine operating strategy, and generate, based at least on the strategy of wind turbine operation, a first parameter (k) and a second parameter (k2) that define a ratio of a positive sequence current component and a negative sequence current component to be injected by the grid-side converter with the in order to supply active power (P) and reactive power (Q) according to the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **);

a current reference control unit (208) coupled to the power and sequence control unit (206) and the mains voltage determination unit (204), the current reference control unit (208) which is configured to:

receiving the positive sequence voltage (v +) and the negative sequence voltage (v-) from the grid voltage determination unit (204);

receive the second active power reference (P **), the second reactive power reference (Q **), the first parameter (k) and the second parameter (k2) from the power and sequence control unit (206) ;

generate a current reference (I *) based on at least the second active power reference (P **), the second reactive power reference (Q **), the positive sequence voltage (v +), the voltage of negative sequence (v-), the first parameter (k) and the second parameter (k);

supply the current reference (I *) to the line-side converter.

13. The system of claim 12,

wherein, in order to determine the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **), the power and sequence control unit (206) is further configured to: determine, based on the wind turbine operating strategy, if an optimization of the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *) has to be carried out; generate the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) so that they differ from the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q * ), respectively, when it is determined that an optimization is to be carried out; generate the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) so that they are identical to the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q * ), respectively, when it is determined that no optimization is to be carried out.

14. The system of claim 13,

wherein, in order to determine whether an optimization of the first active power reference (P *) and the first reactive power reference is to be carried out, the power and sequence control unit is further configured to determine whether the current reference (I *) would, when calculated based on the first active power reference (P *) and the first reactive power reference (Q *), cause the grid-side converter to supply power to the grid having a current component that exceeds a grid-side converter current limit (I ^lim ), wherein the power and sequence control unit (206) is further configured to generate, if the current component exceeds the current limit of the grid-side converter (I ^lim ), the second active power reference (P **) and the second reactive power reference (Q **) so that the current component resulting from the supplied power remained ac below the line-side converter current limit (I ^lim ).

15. A wind turbine (100) comprising a system of any one of claims 12 to 14.