Study on full direct current offshore wind farm

Résumé

La energía eólica ha pasado a ser un factor importante en la industria de generación de energía eléctrica y en la creación de nuevos empleos. Se espera que el mercado de aerogeneradores marinos crezca de manera muy importante. Los transformadores elevadores son uno de los elementos más voluminosos y más caros en los convertidores de potencia e introducen unas pérdidas en torno al 1%, tanto en aerogeneradores como en los convertidores HVDC. La reducción de tamaño, pérdidas y coste mediante transformadores de alta frecuencia es conceptualmente obvia, pero existen desafíos en cuanto a la tecnología disponible actualmente que dificultan su implantación en equipos de potencias superiores al MW. Otro factor potencialmente beneficioso para la reducción de la eficiencia es el uso de distribución y transmisión en corriente continua en lugar de sistemas convencionales de corriente alterna en las redes internas de los parques eólicos. Esta tesis pretende introducir estos dos conceptos, transformadores de alta frecuencia y distribución de corriente continua, para reducir el tamaño, las pérdidas y el coste de las etapas de potencia en parques eólicos marinos. En la tesis se presenta una topología de parque marino en la que todos los cables operen en corriente continua, para la eliminación de convertidores redundantes y para una reducción de las pérdidas y los costes desde un punto de vista integral del parque marino. En la tesis se describe un convertidor DC/DC denominado SWHFR con transformador de alta frecuencia para la conexión directa a líneas DC. La tesis presenta la operación de rectificadores trifásicos controlados, alimentados con ondas de tensión cuadradas y transformador de alta frecuencia (CSWHFR). Mediante la combinación serie de convertidores SWHFR Y CSWHFR se puede obtener una conversión DC/DC para conexión a líneas DC eficiente y fácilmente regulable.