Convertidores CC/CC en la interconexión de sistemas de almacenamiento energético con sistemas de generación eólica

Abstract

Los Sistemas de Almacenamiento de Energía representan una oportunidad importante en las aplicaciones de energía eólica para gestionar la potencia de salida de la planta y mejorar la integración de estos sistemas en el conjunto del sistema de generación de energía eléctrica. Los avances en investigación en el campo del almacenamiento energético están logrando incrementar espectacularmente los niveles de almacenamiento y densidad energética. Al mismo tiempo, la reducción de costes hace que estos sistemas sean cada vez más aptos para su uso industrial. Para integrarlos dentro de los ya maduros y ampliamente extendidos sistemas de generación eólica aparecen los convertidores continua-continua (CC/CC) como una de las opciones principales. Éstos se basan en el mismo tipo de tecnología que los convertidores actualmente empleados en generación eólica, y por tanto parten de una posición privilegiada. Con poco esfuerzo se pueden reutilizar los mismos semiconductores, condensadores y plataformas de control. Solo los elementos magnéticos presentan diferencias relativamente significativas. El presente trabajo examina analíticamente diversas topologías de convertidores CC/CC desde el punto de vista de los dispositivos físicos y de los algoritmos de control. Primero se exploran los límites de funcionamiento de distintas topologías cuando son implementadas mediante soluciones ya empleadas en los mismos convertidores eólicos con los que ha n de integrarse. Después, una de las soluciones estudiadas se incorporará al sistema de generación del aerogenerador y se verifica mediante simulación su capacidad para complementar correctamente la operación del aerogenerador.

Energy storing systems are a good opportunity to manage the output power of wind farms improving the integrations of such systems with the whole system of electric generation. Recent improvements in researching of energy storage systems are achieving massive increases in levels and energy density. At the same time cost reductions make this systems more available to be used in industrial applications. To be integrated into the mature and widely extended wind energy systems, they need some kind of energy conversion systems namely the direct current to direct current (DC/DC) converters. These are based on the same kind of technology used in wind turbine converters and therefore they are placed on a privileged position. It is feasible to re-use the same semiconductors, power capacitors and electronic control platforms to easily design and manufacture these DC/DC converters. Just the magnetic components present significant differences. The present report looks analytically into a number of alternatives of DC/DC topologies from the point of view of the different devices and control algorithms. First, the operation limits of some topologies are explored once they are implemented with standard solutions used by the same wind turbine converters they must be integrated with. Then, one of these converters will be connected to the wind turbine converter. The ability to complement properly the operation of the wind turbine generator shall be tested