Resumen de Control contributions to the universal operation of wind turbines
- español
Ante la creciente dependencia energética de los países de la Unión Europea y los informes de contaminación atmosférica, la generación distribuida mediante energías renovables está modificando el sistema eléctrico actualmente basado en el paradigma centralizado. Dentro de las energías renovables con mayor impacto actual se encuentra la energía eólica.
Un aspecto importante a mejorar en el marco de la calidad de potencia por parte del operador de la red de transmisión, es la continuidad del suministro. En estas circunstancias se define el concepto de microgrid como un sistema compuesto de al menos una fuente de generación distribuida asociada a cargas locales que pueden intencionalmente desconectarse del sistema de distribución con el objetivo de mejorar la fiabilidad del suministro.
Este trabajo introduce la Operación Universal de aerogeneradores, donde éstos pueden trabajar conectados a red eléctrica y desconectarse de ella cuando ocurre un hueco o interrupción del suministro operando en modo isla. Es una aplicación específica del concepto de microgrid a aerogeneradores que evita el uso de sistemas de almacenamiento empleando únicamente las capacidades de almacenamiento y disipación intrínsecas de los aerogeneradores y se centra en contrarrestar interrupciones del suministro eléctrico del orden de unidades de minutos. Este trabajo se centra en abordar la problemática asociada a la Operación Universal de aerogeneradores desde el punto de vista del control de los convertidores de potencia: regulación del balance energético, compartición de la carga y control de la tensión local en modo isla y transiciones suaves entre modos de operación. Además, el sistema debe seguir manteniendo un rendimiento óptimo en modo conectado a red respetando los códigos de red: respuesta en potencia, calidad de potencia y respuesta ante perturbaciones.
- English
The continuously growth of the energy consumption is taking the current electric system close to certain limits where the power supply reliability is seriously affected by voltage interruptions. Besides, some factors like the downturn in the economy and the drive of developing countries (i.e. China and India) have forced the companies to extend their products to weaker power systems, where the power quality has not been treated with a strong regulation yet.
This Thesis is framed in the improvement of the power supply reliability through the isolated operation of Wind Turbines. The concept of Universal Operation addresses the island operation of Wind Turbines when the connection to the grid is not longer required after a voltage interruption. In constrast with other tendencies, the peculiarity resides on avoiding the use of expensive external storage devices. This concept is just proposed in the low and medium power level scenarios of on-shore Wind Turbine to face power interruptions of minutes.
With the general objective of extending the island operation to cover the most of the interruption, this work approaches the main challenges of the Universal Operation from the control point of view: regulation of the island power mismatch by means of the inherent storage and dissipation capacities, transition between the island and grid-connected modes, power sharing, etc. On the other hand, an important research line of this Thesis is focused on the optimization of the system response under unbalanced conditions. The proposed control enhancements deal with the oscillating power and the distortion of control references caused by unbalanced conditions.
