Eólica | Wind Power www.futurenergyweb.es 24 FuturEnergy | Agosto-Septiembre August-September 2019 de la tensión, por otro. Sin embargo, los resultados del proyecto proponen un nuevo paradigma en la red colectora aislada de un parque eólico marino conectado mediante un enlace HVDC con rectificador de diodos. En este caso, el balance de potencia reactiva en la barra de corriente alterna del rectificador permite controlar la frecuencia de la red colectora,mientras que la potencia activa transmitida determina el valor de la tensión en el lado de continua del rectificador, que a su vez fija el valor eficaz de la tensión en la barra de alterna del rectificador. En el desarrollo del proyecto se han presentado dos tipos de soluciones de control. La primera de ellas constituye un control centralizado donde un convertidor adicional de pequeña potencia conectado en la barra de alterna del rectificador de diodos controla la frecuencia de la red del parque eólico marino mediante la inyección de potencia reactiva en la barra de alterna del rectificador. La segunda propuesta presenta un control descentralizado en el que todos los aerogeneradores contribuyen al control de la frecuencia de la red. En este caso se utiliza también la inyección de potencia reactiva por medio de un control tipo droop entre potencia reactiva y frecuencia. De esta forma, los aerogeneradores son capaces de operar de forma síncrona y proporcionar la frecuencia necesaria en la red colectora del parque para la operación de la estación rectificadora de diodos y la transmisión de la potencia por el enlace HVDC. Además, este control también permite energizar la red marina durante el arranque, así como su restablecimiento tras contingencias en la red, sin la necesidad de proveer el enlace con dispositivos o conexiones adicionales con la red de tierra. Por último, cabe mencionar que este control descentralizado presenta pequeños desvíos de frecuencia admisibles en función de la potencia transmitida por el enlace HVDC. No obstante, existe la posibilidad de utilizar una regulación secundaria de frecuencia-reactiva para mantener la frecuencia en su valor nominal. Asimismo, cabe destacar que los sistemas de control propuestos no utilizan ningún tipo de algoritmo de seguimiento del ángulo de la tensión (PLL), lo que evita tanto que el control realimente perturbaciones de red, como los problemas de estabilidad que se han puesto de manifiesto con el empleo de PLLs. Finalmente, es de destacar también que, dado que el método de control de frecuencia propuesto se basa en la inyección de potencia reactiva, esto implica que no es necesaria ninguna actuación en el canal de potencia activa de los aerogeneradores. Esto posibilita el empleo de cualquier aerogenerador comercial frente a otras soluciones existentes, que proponen actuar sobre el canal de potencia activa invirtiendo los controles de potencia de los convertidores front-end y back-end de los aerogeneradores tipo full converter. A nivel técnico, los modelos promediados son ampliamente utilizados en los componentes de electrónica de potencia, ya que reducen los tiempos de computación y simplifican la extracción de los modelos de pequeña señal. En este proyecto, los fundamentos teóricos de las soluciones de control presentadas han sido obtenidos a partir de un modelo promediado mejorado del rectificador de diodos, que asimismo forma parte de las contribuciones del proyecto. Dicho modelo, que engloba el rectificador de diodos y su transformador,ha sido validado frente a modelos detallados, que incluyen la conmutación de los diodos, tanto en el dominio de la frecuencia como en el dominio del tiempo. En las dos soluciones de control presentadas, se ha realizado un análisis de pequeña señal, que ha permitido verificar la estabilidad del sistema en sus distintos puntos de operación. Asimismo, se han realizado simulaciones control where an additional, low power converter coupled to the AC busbar of the diode rectifier controls the grid frequency of the OWF by injecting reactive power to the AC busbar of the rectifier. The second proposal involves a decentralised control in which every wind turbine helps to control the grid frequency. This proposal also uses the injection of reactive power by means of a droop control between reactive power and frequency. As such, the wind turbines are capable of synchronous operation, providing the frequency required by the collector grid of the wind farm to operate the diode rectifier station and transmit the power generated via the HVDC link. In addition, this control is able to energise the offshore grid during start-up, as well as re-establish the power following grid contingencies, with no need to provide the link with additional devices or connections to the shore grid. Lastly, it is worth mentioning that this decentralised control offers small admissible deviations in frequency depending on the power transmitted via the HVDC link. However, a secondary frequency-reactive regulation could be used to maintain the frequency at its nominal value. It is also worth noting that the proposed control systems do not use phase-locked loop (PLL) for obtaining the grid voltage phase angle, meaning that controls are not subject to grid disturbances or stability issues caused by using PLLs. Lastly, it should be pointed out that, given that the proposed frequency control method is based on injecting reactive power, no action on the active power channel of the wind turbines needs to be taken. This makes it possible to use any commercial wind turbine, as opposed to other existing solutions that require modifying the power control scheme of the wind turbine. At a technical level, average-value models are widely used in power electronics components as they reduce computation times and simplify small-signal models derivation. For this project, the theoretical bases of the control solutions proposed have been obtained based on an enhanced averagevalue model of the diode rectifier, which also forms part of the project proposals. This model, which encompasses the diode rectifier and its transformer, has been validated compared with the time-domain and frequency-domain response of detailed switching models which include diode commutation. Figura 2. Esquema simplificado de la subestación marina y aerogeneradores con el control descentralizado. | Figure 2. Simplified diagram of the offshore substation and wind turbines with decentralised control.
RkJQdWJsaXNoZXIy Njg1MjYx