Generadores de velocidad

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GENERADORES DE VELOCIDAD VARIABLE
3. GENERADOR DE CORRIENTE ALTERNA SÍNCRONO FUNCIONANDO A VELOCIDAD VARIABLE.
En éste sistema, el acoplamiento entre el alternador síncrono y la red eléctrica de frecuencia fija se establece a través de un convertidor de frecuencia, situado directamente entre el estátor de la máquina y la red.
La potencia total generada por la máquina eléctrica debe pasar através de dicho convertidor y en consecuencia, sus elementos deben estar dimensionados para las mismas condiciones nominales que el generador.
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Figura 1. Esquema de generador síncrono con convertidor de frecuencia conectado a su estátor.
En el lado del convertidor unido al generador, la frecuencia tiene una relación lineal con la velocidad de giro del eje, mientras que, en el lado unido ala red, la frecuencia es constante.
En éste tipo de sistemas se suele utilizar un convertidor de frecuencia que dispone de un circuito intermedio de corriente continua. La tensión del estátor se rectifica mediante un puente de diodos o tiristores. Este rectificador está conectado a un circuito de corriente continua que contiene una bobina de alisado. Un segundo puente de tiristores, entre dichocircuito intermedio de corriente continua y la red, actúa como inversor de conmutación natural alimentado en fuente de corriente. Se suele emplear la disposición en puente trifásico de Graezt, tanto para el rectificador como para el inversor, aunque en sistemas donde se desee reducir el contenido de armónicos, se usan puentes de 12 pulses. No obstante, ésta solución incrementa mucho el coste, puesobliga a disponer de un transformador especial en la red. Este sistema necesita unidades de compensación de reactiva, que al trabajar por escalones, hacen que los factores de potencia estén por debajo de la unidad. Además la eficacia de las unidades de filtrado de armónicos dependerá de la potencia de cortocircuito de la red. Con potencias de cortocircuito de la red bajas, cosa que puede darsefácilmente ya que los aerogeneradores no suelen conectarse en zonas muy malladas, pueden presentarse problemas de resonancias y perturbaciones en la red. Por último, éste tipo de equipos suelen ser sensibles a los descensos de la tensión de red y a variaciones bruscas, las cuales pueden afectar a la fiabilidad del aerogenerador.
Actualmente, debido al desarrollo de los semiconductores, se disponede dispositivos de conmutación denominados IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) de potencia que son transistores bipolares excitados por un pequeño MOSFET que combina la baja caída de tensión de los primeros con la escasa energía de excitación de los segundos. Se han desarrollado IGBT de hasta 400 A y 1200 V. Mediante éstos dispositivos se puede realizar el puente del inversor (inversorautoconmutado) de manera que opere a frecuencias de conmutación altas (KHz) y mediante el uso de modulación de ancho de pulso (PWM), como consigna de disparo de la IGBT, realizada por el sistema de control, se puede hacer que la señal de salida del inversor sea perfectamente senoidal evitando suministrar a la red corrientes armónicas, salvo las debidas a la frecuencia de conmutación, las cuales sefiltran con un pequeño filtro LC. Su tiempo de actuación es muy corto, su rendimiento es más alto y no necesitan baterías de compensación de reactiva. Además, este tipo de inversor es independiente del valor de la potencia de cortocircuito de la red en el punto de conexión. El único inconveniente de éste tipo de convertidores es su precio.
Respecto al rectificador utilizado, el diseño más sencilloes el no controlado, compuesto únicamente por diodos. En este tipo de rectificador, la tensión continua de salida dependerá de la velocidad del viento, mientras que la corriente dependerá del sistema de control de inversor, si es de tiristores será mediante la variación del ángulo de disparo de los mismos y si es de IGBT’s de la modulación de corriente utilizada por el control. Recuérdese que...
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