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. Existe un desarrollo continuo de nuevos aerogeneradores adaptados a parques eólicos en alta mar y una tendencia clara a construir aerogeneradores de un tamaño cada vez mayor. Los transformadores elevadores son uno de los elementos más voluminosos y más caros en los convertidores de potencia. Actualmente existe un interés creciente en la introducción de transformadores de alta frecuencia y redes de distribución en corriente continua. La posibilidad de reducción de tamaño, pérdidas y coste mediante transformadores de alta frecuencia es conceptualmente obvia, pero existen algunos 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 mejora 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.

Se introduce la utilización de estos dos conceptos, transformadores de alta frecuencia y distribución en 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 de media o alta tensión. El documento describe la utilización de la inductancia de fugas de los transformadores como un elemento inherente al convertidor, utilizado para determinar la corriente del convertidor y reducir las pérdidas de conmutación. Se introduce el concepto de entrelazado de convertidores SWHFR conectados en serie para la reducción del rizado de tensión y corriente de salida. El concepto presentado permite reducir las pérdidas en el cableado y en convertidor VSC del aerogenerador, simplificando el sistema de refrigeración del convertidor. Asimismo, las pérdidas y el tamaño del transformador elevador ubicado en el aerogenerador se puede reducir en un orden de magnitud.

Por último, la tesis presenta la operación de rectificadores trifásicos controlados, alimentados con ondas de tensión cuadradas y transformador de alta frecuencia (CSWHFR). El efecto de la inductancia de fuga del transformador y los modos de operación resultantes se describen en detalle, tanto en modo de funcionamiento continuo como discontinuo. Mediante la combinación serie de convertidores SWHFR y CSWHFR se puede obtener una conversión DC/DC eficiente y fácilmente regulable para conexión a líneas DC de media o alta tensión. Mientras la mayor parte de la energía se transmite mediante rectificadores a diodos, la tensión del bus DC de entrada se puede regular mediante una pequeña etapa CSWHFR de tiristores.