Un Convertidor Modular Multinivel para un Generador de Turbina Eólica Grande y Ligero

En una turbina eólica de eje horizontal en tierra, el generador y el convertidor suelen estar en la góndola en la parte superior de la torre, mientras que el transformador elevador de la red se coloca en la parte inferior. La energía eléctrica se transmite hacia abajo a través de cables flexibles de alta capacidad de corriente, que son costosos y pueden sufrir grandes pérdidas I 2 R. Una turbina eólica marina generalmente debe incluir el transformador elevador en la góndola. Esto añade significativamente a la carga mecánica de la torre, incluso los nuevos diseños buscan reducir el tamaño y peso del transformador. En cualquier caso, una unidad generadora sin transformador, de alta tensión y alta fiabilidad para la instalación en la góndola sería una tecnología atractiva para grandes turbinas eólicas. Este estudio presenta una solución de electrónica de potencia basada en un diseño de generador de imanes permanentes. Se desarrolla un convertidor de fuente de voltaje multinivel en cascada para sintetizar un alto voltaje de salida sinusoidal. Las tensiones del enlace de corriente continua de los módulos de inversor se equilibran mediante rectificadores alimentados desde bobinas de generador aisladas, mientras que la estrategia de conmutación del inversor iguala la distribución de potencia entre los módulos. La estrategia de conmutación también reduce los armónicos de bajo orden para restringir el tamaño de los capacitores del enlace de corriente continua. Se tiene en cuenta el efecto de modulación entre los lados de corriente alterna y continua del inversor. Este documento describe el arreglo generador-convertidor, analiza los efectos de conmutación del inversor y deriva la estrategia de conmutación que se verifica mediante simulación y experimento de laboratorio.