FuturEnergy | Agosto-Septiembre August-September 2019 www.futurenergyweb.es 23 Los parques eólicos marinos emplazados a distancias superiores al centenar de kilómetros de la costa requieren un sistema de transmisión HVDC. Los enlaces HVDC para parques eólicos marinos emplean convertidores electrónicos en fuente de tensión (VSC), que son capaces de energizar y controlar la red de corriente alterna del parque. Esto es necesario ya que, hasta el momento, los aerogeneradores no pueden generar la tensión y frecuencia de esta red colectora del parque. Sin embargo, el desarrollo realizado en este proyecto salva esta carencia y permite reemplazar dichos convertidoresVSC en la plataforma rectificadora marina por rectificadores de diodos. De esta forma, las ventajas de los rectificadores de diodos son aprovechadas, ya que tienen una mayor fiabilidad y eficiencia y un menor peso y volumen, lo que disminuye drásticamente el coste de la plataforma. Se trata de la solución rectificadora más simple y robusta para un enlace HVDC, lo que cobra mayor interés cuando se trata de un entorno marino, por sus peores características ambientales y de accesibilidad paramantenimiento. Sin embargo, también presentan algunas desventajas. El principal reto para el empleo de un rectificador de diodos en la plataforma marina consiste en generar la tensión y frecuencia de la red colectora del parque requerida para la operación, tanto de los aerogeneradores como del rectificador de diodos. Esto implica que la tensión y frecuencia de dicha red han de ser controladas para posibilitar la operación de los aerogeneradores y la transmisión de la potencia generada a través del enlace HVDC. En los sistemas eléctricos es conocida la relación entre la potencia activa y la frecuencia, por un lado, y la potencia reactiva y el valor eficaz Offshore wind farms (OWFs) located at distances of more than one hundred kilometres from the coast need to have an HVDC transmission system. HVDC links for offshore wind farms use voltage source converters (VSCs), which are capable of energising and controlling the AC grid of the wind farm. This is necessary as, to date, wind turbines are unable to generate the voltage and frequency of that collector grid. However, the development resulting from this project covers this deficiency and enables the VSC converters on the offshore rectifying platform to be replaced with diode rectifiers. As a result, the benefits offered by diode rectifiers can be exploited, given that they offer higher reliability and efficiency at a lower weight and volume, thus drastically reducing the cost of the platform. This is the simplest and most robust rectifying solution for an HVDC link and even more important in offshore environments where access for maintenance and weather conditions are poor. However, there are also some drawbacks. The main challenge to using a diode rectifier on an offshore platform involves generating the required voltage and frequency of the offshore wind farm collector grid in order to operate both the wind turbines and the diode rectifier. This means that the voltage and frequency of that grid have to be controlled in order to operate the wind turbines and transmit the power generated via the HVDC link. The relationship between active power and frequency on one hand, and between reactive power and the RMS voltage value on the other, is known in electrical systems. However, the project results propose a new paradigm in the off-grid collector grid of an OWF connected via an HVDC link with a diode rectifier. In this case, the reactive power balance on the AC busbar of the rectifier is able to control the frequency of the collector grid; while the active power transmitted determines the voltage value on the DC side of the rectifier, which in turn sets the RMS voltage value on the AC busbar of the rectifier. The project proposed two types of control solutions. The first comprises a centralised RECTIFICADOR DE DIODOS PARA LA CONEXIÓN DE PARQUES EÓLICOS MARINOS MEDIANTE ENLACES HVDC El presente artículo presenta las líneas generales de un proyecto que ha permitido el desarrollo de un sistema de control para la operación de parques eólicos marinos conectados a la red mediante un enlace de alta tensión en corriente continua (HVDC), a través de una estación rectificadora de diodos colocada en la plataforma marina. El proyecto, desarrollado por Miguel Ángel Cardiel Álvarez, Ingeniero de Investigación y Desarrollo en Ingenia Power Solutions, es uno de los finalistas del Premio Eolo de Innovación 2019, galardón anual concedido por la Asociación Empresarial Eólica (AEE). Asimismo ha dado lugar a la tesis doctoral “Power and Frequency Control of an Offshore Wind Farm Connected to Grid through an HVDC Link with LCC-based Rectifier”, dirigida por los profesores Santiago Arnaltes Gómez y José Luis Rodríguez Amenedo, de la UC3M. DIODE RECTIFIERS FOR THE HVDC CONNECTION OF OFFSHORE WIND FARMS This article discusses the outlines of a project that developed a control system to operate offshore wind farms connected to the grid via a high-voltage direct current (HVDC) link, by means of a diode rectifier station located on the offshore platform. The project, developed by Miguel Ángel Cardiel Álvarez, Research and Development Engineer at Ingenia Power Solutions, is one of the finalists of the Eolo Award for Innovation 2019, an annual prize conferred by the SpanishWind Energy Association (AEE). It has also resulted in the doctoral thesis “Power and Frequency Control of an Offshore Wind Farm Connected to Grid through an HVDC Link with LCC-based Rectifier”, directed by professors Santiago Arnaltes Gómez and José Luis Rodríguez Amenedo from UC3M. Figura 1. Esquema simplificado de la subestación marina con el control centralizado. | Figure 1. Simplified diagram of the offshore substation with centralised control. Eólica | Wind Power
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