Un transformador de frecuencia variable ( VFT ) se utiliza para transmitir electricidad entre dos dominios de frecuencia de corriente alterna (asincrónicos o síncronos) . El VFT es un desarrollo relativamente reciente. La mayoría de las conexiones de red asíncronas utilizan convertidores de corriente continua de alto voltaje , mientras que las conexiones de red síncronas están conectadas por líneas y transformadores "ordinarios" , pero sin la capacidad de controlar el flujo de energía entre los sistemas, o con transformadores desfasadores con algunos control de flujo.
Se puede considerar como un sincronizador de muy alta potencia , o un convertidor rotativo que actúa como un cambiador de frecuencia , que es más eficiente que un motor-generador del mismo régimen.
Un transformador de frecuencia variable es una máquina eléctrica de doble alimentación que se asemeja a un generador hidroeléctrico de eje vertical con un rotor bobinado trifásico , conectado mediante anillos colectores a un circuito de alimentación externo. El estator está conectado al otro. Sin par aplicado, el eje gira debido a la diferencia de frecuencia entre las redes conectadas al rotor y al estator. En el mismo eje está montado un motor torque de corriente continua ; cambiar la dirección del par aplicado al eje cambia la dirección del flujo de potencia.
El transformador de frecuencia variable se comporta como un transformador desfasador de ajuste continuo . Permite controlar el flujo de energía entre dos redes. A diferencia de las soluciones de electrónica de potencia, como el HVDC adosado , el transformador de frecuencia variable no exige filtros de armónicos ni compensación de potencia reactiva. Las limitaciones del concepto son la capacidad de conducción de corriente de los anillos colectores para el devanado del rotor.
En la subestación Neuhof , Bad Sachsa, Alemania, se utilizaron cinco pequeños transformadores de frecuencia variable con una potencia total de 25 MVA para acoplar las redes eléctricas de la antigua Alemania Oriental y Occidental entre 1985 y 1990.
La subestación Langlois en Quebec , Canadá ( 45°17′13.76″N 74°0′56.07″W / 45.2871556°N 74.0155750°W / 45.2871556; -74.0155750 ) instaló un transformador de frecuencia variable de 100 MW en 2004 para conectar el Redes asíncronas en Quebec y el noreste de Estados Unidos . Este fue el primer transformador de frecuencia variable comercial a gran escala, se instaló en la subestación Hydro-Québec Langlois y está ubicado eléctricamente cerca de dieciséis generadores hidroeléctricos en Les Cèdres, Quebec y treinta y seis generadores hidroeléctricos más en Beauharnois, Quebec . La experiencia operativa desde abril de 2004 ha demostrado la compatibilidad inherente del VFT con los generadores cercanos [1]
AEP Texas instaló una subestación VFT de 100 MW en Laredo , Texas, Estados Unidos ( 27°34′13.64″N 99°30′34.98″W / 27.5704556°N 99.5097167°W / 27.5704556; -99.5097167 ) a principios de 2007. Conecta los sistemas eléctricos de ERCOT (en Estados Unidos) a CFE (en México). (Ver El Proyecto VFT de Laredo.)
Los VFT más pequeños se utilizan en grandes turbinas eólicas terrestres , de modo que la velocidad de rotación de la turbina puede variar mientras está conectada a una red de distribución de energía eléctrica .
General Electric instaló una subestación VFT de 3 × 100 MW en Linden, Nueva Jersey , Estados Unidos, en 2009. Conecta los sistemas de energía de PJM y el Operador Independiente del Sistema de Nueva York (NYISO). Esta instalación está en paralelo con tres transformadores desfasadores existentes para regular el flujo de energía síncrono. [2]
Los VFT brindan la viabilidad técnica de hacer fluir energía en ambas direcciones entre dos redes, permitiendo intercambios de energía que antes eran imposibles. La energía de una red con costos más bajos se puede transmitir a una red con costos más altos (mayor demanda), mediante el comercio de energía. La capacidad de energía la venden los proveedores. Los propietarios de las líneas de transmisión subastan los derechos de programación de transmisión (TSR).
Los derechos financieros de transmisión (DFT) son un instrumento financiero utilizado para equilibrar la congestión energética y los costos de la demanda.