Grid connection and control of multipole synchronous wind turbines

Resumen

La energía eólica es considerada como la fuente renovable más prometedora y está cada vez más extendida en todo el mundo. Esto implica un aumento de tamaño de las turbinas y la gran penetración de la eólica en la red. Los aerogeneradores modernos deben contribuir a la estabilidad del sistema eléctrico. Deben funcionar a muy altas potencias superando los actuales límites eléctricos y estructurales. Además, el cumplimiento de las nuevas normativas de conexión a red requiere el uso de topologías con mayor integración de electrónica de potencia y controles avanzados. En esta tesis, se ha identificado la topología más apropiada para cumplir los requisitos mencionados resultando ser la conexión directa (direct-drive) mediante generador síncrono de imanes permanentes y rotor externo, y convertidor multinivel de toda la potencia. Se han optimizado las estrategias de control del generador y de red implementando controles feedforward que contrarrestan el efecto de perturbaciones externas antes de que afecten al sistema. El principal objetivo de la tesis, y donde se ha concentrado la mayor parte del trabajo, ha sido el diseño de métodos robustos de detección de secuencia positiva que sean rápidos y precisos ante armónicos, huecos, saltos de fase y variaciones de frecuencia simultáneamente. Para ello se ha diseñado también un sencillo pero eficiente estimador de frecuencia.