Clasificación de Convertidores de Frecuencia y Aerogeneradores

**CLASIFICACIÓN CONVERTIDORES DE FRECUENCIA**

**Convertidores AC/DC o rectificadores**

Este tipo de convertidores transforman corriente alterna, monofásica o trifásica, en continua.

**Máquina síncrona**

La utilización de los convertidores AC/DC en la máquina síncrona se dirigen a dos grandes grupos de aplicación. En el caso de los generadores síncronos, es necesario contar con una corriente continua para la excitación de la máquina. El campo de los generadores síncronos que funcionan en un régimen de velocidad muy variable, como pueden ser los generadores eólicos, en este tipo de aplicaciones es común utilizar un convertidor AC/DC para transformar la energía generada en continua como paso previo a la transformación CC/AC de la misma para su acoplamiento a un sistema eléctrico de frecuencia y tensión fijas.

**Convertidores DC/DC**

Este tipo de convertidores transforman un determinado valor de corriente continua de entrada en uno distinto de salida, con la posibilidad de incluir, además, aislamiento galvánico entre entrada y salida.

**Convertidores DC/AC**

Este tipo de convertidores reciben también el nombre de inversores. Básicamente, realizan una conversión de corriente continua en corriente alterna, con la posibilidad de poder controlar tanto la frecuencia como el valor eficaz de la tensión o intensidad de salida.

**Convertidores AC/AC**

Este tipo de convertidores se utilizan ampliamente en el diseño de arrancadores suaves para reducir la intensidad demandada durante el arranque de los motores de inducción.

**Convertidor de potencia mas control**

1. Obtener que la turbina extraiga la máxima energía del viento incidente.
2. Minimizar las pérdidas del generador eléctrico.
3. Aprovechar los emplazamientos de velocidades bajas de viento.
4. Para velocidades altas de viento, limitar la potencia eléctrica y la velocidad de giro.
5. Mejorar la calidad de la energía eléctrica generada.
6. Ejercer un control sobre el factor de potencia reactiva.

**Clasificación de los aerogeneradores por la velocidad de giro del rotor:**

**• Generador Asíncrono o de inducción**

En los generadores asíncronos la velocidad del rotor puede variar ligeramente 2% debido al deslizamiento S manteniendo la frecuencia sea constante. Esto da una flexibilidad al tren de potencia y permite convertir en energía cinética las ráfagas de viento amortiguando los pares mecánicos que debe soportar el eje de potencia. Dada su robustez y su flexibilidad los generadores asíncronos se pueden conectar a la red directamente. Actualmente están fuera de uso.

**• Generador Síncrono**

El principal problema de la máquinas síncronas conectadas a la red directamente, es que al ser la frecuencia constante la velocidad también debe serlo, lo cual conlleva unos esfuerzos mecánicos en el tren de potencia muy elevados. Por ello las máquinas síncronas siempre están conectadas a la red a través de un convertidor electrónico pudiendo girar a velocidad variable

**velocidad Generador con velocidad fija**

Control aerodinámico por perdida
Generador asíncrono
No utilización de convertidor

**Generador con velocidad variable**

- Control aerodinámico por cambio de paso
- Generador doblemente alimentado
- Generador síncrono (creciente presencia de los imanes permanentes
- Necesidad de convertidor para adecuar la. producción de energía a las características de la Red

**AEROGENERADORES DE VELOCIDAD DE ROTACIÓN FIJA**

Independientemente de la velocidad del viento incidente, el rotor gira a una velocidad prácticamente fija, establecida por la frecuencia de red, la relación del multiplicador y el número de polos del generador eléctrico.

Estos aerogeneradores de velocidad fija están equipados con un motor de inducción (generalmente de jaula de ardilla) conectado directamente a la red, con un arrancador suave para reducir la corriente de arranque y un banco de condensadores para compensar la potencia reactiva. Ventaja consumen potencia reactiva, soportan grandes esfuerzos mecánicos Como desventaja cada fluctuación de la velocidad del viento produce una fluctuación del par mecánico, que a su vez produce una fluctuación de la potencia inyectada a la red. El método de regulación de estos aerogeneradores es: • Regulación pasiva de la pérdida aerodinámica representaba problemas tales como vibraciones, inestabilidad y dificultad en la previsión tanto de la entrada en pérdida como del regreso al flujo laminar.

**AEROGENERADORES DE VELOCIDAD DE ROTACIÓN VARIABLE**

Los sistemas de velocidad variable presentan algunas ventajas: - Incremento de la potencia extraída del viento como resultado de una mayor eficiencia; - La poca velocidad del rotor a bajas velocidades del viento supone una reducción del ruido aerodinámico; con vientos flojos esto es importante, ya que el ruido ambiental no puede enmascarar el ruido del aerogenerador; - Mejora de la calidad de potencia vertida a la red gracias a la amortiguación de las fluctuaciones del par motor.

Sin embargo, estos sistemas presentan el inconveniente de sufrir mayores pérdidas de potencia debidas a la presencia del convertidor y costes superiores en el equipo eléctrico, incluido el propio convertidor

**Generador asíncrono de jaula de ardilla con full converter**

En este caso nos podemos encontrar configuraciones muy variadas, con o sin multiplicadora, con generador síncrono de imanes permanentes o con excitación, con generador asíncrono con rotor de jaula de ardilla. En cualquier caso entre la red y el generador nos encontramos un convertidor en configuración back to back habitualmente, dimensionado para manejar la potencia total que fluye entre el generador y la red. Tanto el nivel de tensión como la potencia reactiva y activa se controla a través de los convertidores electrónicos. Se puede encontrar o no multiplicadora en esta versión, ya que si el generador empleado es un síncrono mulltipolo, podemos llegar relaciones de multiplicación mucho más bajas y simplifica considerablemente la multiplicadora, llegando a eliminarla en muchos casos. La satisfacción de los códigos de red no suele presentar problemas en este tipo de configuraciones.

**Aerogeneradores doblemente alimentados**

Se trata de un generador asíncrono, con rotor bobinado al que se le conecta un convertidor, mientras que el estator se conecta directamente a la red. El dimensionamiento del convertidor del rotor suele ser de alrededor a un 30% de la potencia total de la turbina, por lo que se trata de un diseño más compacto, económico y que presenta menos pérdidas en la electrónica de potencia (comparando con la topología Full Converter)

El control de las tensiones y corrientes en el rotor hace que se pueda controlar la generación tanto de energía reactiva como activa de una manera dinámica. La capacidad de estas turbinas para generar reactiva varía en función de los elementos que configuran la turbina, así como la capacidad para soportar huecos de tensión. En las más modernas el crowbar activo permite soportar huecos de tensión, y además la capacidad de generación de reactiva es suficiente como para pretender implementar un control de tensión en bornas del aerogenerador.