BR102013022238B1

BR102013022238B1 - sistema de controle de voltagem para um gerador de turbina eólica e método para controlar um gerador de turbina eólica

Info

Publication number: BR102013022238B1
Application number: BR102013022238-0A
Authority: BR
Inventors: Einar Vaughn Larsen; Sidney Allen Barker
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2020-06-30
Also published as: BR102013022238A2; ES2820452T3; CA2824202A1; CN103683301A; EP2704282A2; CN103683301B; CA2824202C; US9371821B2; US20140062085A1; EP2704282A3; EP2704282B1

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE DE VOLTAGEM PARA UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA CONTROLAR UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA Trata-se de um ponto de definição de voltagem para um gerador de turbina eólica. O sistema pode incluir um regulador de potência reativa configurado para controlar a produção de potência reativa pelo gerador de turbina eólica ajustando-se um ponto de definição de voltagem para o gerador. O regulador de potência reativa pode ter uma primeira constante de tempo e o ponto de definição de voltagem pode ser definido entre um limite superior e um limite inferior. O sistema pode também incluir um regulador de limite de voltagem configurado para ajustar pelo menos um dentre o limite superior ou o limite inferior para o ponto de definição de voltagem baseado no parâmetro relacionado à voltagem do sistema. Além disso, o sistema pode incluir um regulador de voltagem acoplado ao regulador de potência reativa. O regulador de voltagem pode ser configurado para controlar a produção de potência real pelo gerador de turbina eólica baseado no ponto de definição de voltagem. O reguladorde voltagem pode ter uma segunda constante de tempo, em que a primeira constante de tempo é numericamente maior (...).

Description

SISTEMA DE CONTROLE DE VOLTAGEM PARA UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA CONTROLAR UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente matéria refere-se geralmente a geradores de turbina eólica e, mais particularmente, a técnicas e sistemas de controle de voltagem para o uso com geradores de turbina eólica que têm controle contínuo de potência reativa para pelo menos parte da função de compensação de potência reativa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um gerador de turbina eólica é tipicamente fornecido por um “parque” eólico que tem um grande número (pelo menos 100 ou mais) de geradores de turbina eólica. Geradores de turbina eólica individuais podem fornecer benefícios importantes à operação de sistema de potência. Esses benefícios referem-se à mitigação de oscilação de voltagem causada por rajadas de vento e mitigação de desvios de voltagem causados por eventos externos.

[003] Em uma configuração de parque eólico, cada gerador de turbina eólica pode experimentar uma força de vento única. Portanto, cada gerador de turbina eólica pode incluir um controlador local para controlar a resposta a rajadas de vento e outros eventos externos. O controle de parque eólico do estado da técnica foi baseado em uma de duas arquiteturas: controle local com fator de potência constante e controle de nível de parque em controle de voltagem rápida, ou controle local em controle de voltagem constante sem controle de nível de parque.

[004] Essas duas arquiteturas de controle do estado da técnica sofrem desvantagens. O controle local com fator de potência constante e controle de nível de parque em controle de voltagem rápida requer comunicações rápidas com ação agressiva do nível de parque para o nível local. Se o controle de nível de parque estiver inativo, o controle local pode agravar a oscilação de voltagem. Com um controle de voltagem constante em cada gerador, a operação de estado estacionário varia significativamente com pequenos desvios no carregamento de rede de transmissão. Isto faz com o que os geradores de turbina eólica encontrem limites na operação de estado estacionário que impedem uma resposta a perturbações, resultando em uma perda de definição de voltagem. Devido ao fato de que a corrente reativa é mais alta que o necessário durante esse modo de operação, a eficiência total do gerador de turbina eólica diminui.

[005] Consequentemente, técnicas e sistemas de controle de voltagem aprimorados para o uso com geradores de turbina eólica seria bem- vindo na técnica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[006] Aspectos e vantagens da invenção serão definidos em parte na descrição seguintes, ou podem estar óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[007] Em um aspecto, a presente matéria se refere a um sistema de controle de voltagem para um gerador de turbina eólica. O sistema pode incluir um regulador de potência reativa configurado para controlar a produção de potência reativa pelo gerador de turbina eólica ajustando-se um ponto de definição de voltagem para o gerador. O regulador de potência reativa pode ter uma primeira constante de tempo e o ponto de definição de voltagem pode ser definido entre um limite superior e um limite inferior. O sistema pode também incluir um regulador de limite de voltagem configurado para ajustar pelo menos um dentre o limite superior ou limite inferior para o ponto de definição de voltagem baseado no parâmetro relacionado à voltagem do sistema. Além disso, o sistema pode incluir um regulador de voltagem acoplado ao regulador de potência reativa. O regulador de voltagem pode ser configurado para controlar a produção de potência real pelo gerador de turbina eólica baseado no ponto de definição de voltagem. O regulador de voltagem pode ter uma segunda constante de tempo, em que a primeira constante de tempo é numericamente maior que a segunda constante de tempo.

[008] Em outro aspecto, a presente matéria se refere a um método para controlar um gerador de turbina eólica. O método pode geralmente incluir receber um comando de potência reativa, ajustar pelo menos um dentre um limite superior ou um limite inferior para um controle de voltagem do gerador de turbina eólica baseado em um parâmetro relacionado à voltagem, determinar o ponto de definição de voltagem baseado no comando de potência reativa, determinar um comando de corrente reativa para gerador de turbina eólica em resposta ao ponto de definição de voltagem e gerar uma potência real e reativa baseada no comando de corrente reativa.

[009] Esses e outros recursos, aspectos e vantagens da presente invenção serão mais bem compreendidas em referência à seguinte descrição e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, os quais são incorporados e constituem uma parte desse relatório descritivo, ilustram realizações da invenção e, junto com a descrição, servem para explicar os princípios desta invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] Uma revelação completa habilitadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas.

[011] A Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um parque eólico que tem múltiplos geradores de turbina eólica acoplados a uma rede de transmissão.

[012] A Figura 2 ilustra um diagrama de controle de uma realização de um sistema de controle de voltagem configurado para o uso com um ou mais geradores de turbina eólica.

[013] A Figura 3 ilustra um diagrama de fluxo de uma realização da operação de um sistema de controle de turbina eólica.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[014] Será feita referência agora em detalhes a realizações da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explanação da invenção, não limitação da invenção. De fato, estará evidente para os técnicos no assunto que muitas modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, recursos ilustrados ou descritos como parte de uma realização podem ser usados com outra realização para produzir ainda uma outra realização. Assim, pretende-se que a presente invenção cubra tais modificações e variações como estando dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[015] Em geral, a presente matéria refere-se a um sistema de controle de voltagem para um ou mais geradores de turbina eólica incluindo a definição relativamente rápida de voltagem para geradores individuais com a definição de potência reativa total relativamente mais lenta em uma subestação ou nível de parque eólico. O regulador de potência reativa relativamente lenta pode ajustar um ponto de definição de voltagem do regulador de voltagem relativamente rápido. A definição de voltagem rápida pode estar nos terminais de gerador ou em um ponto remoto sintetizado (por exemplo, entre os terminais de gerador e o barramento coletor). Os controladores de potência reativa do estado da técnica são projetados com constantes de tempo de valor numérico mais baixo que aqueles usados no projeto de regulador de voltagem. Ou seja, no estado da técnica, o circuito de controle de potência reativa está no interior do circuito de controle de voltagem, o que resulta em um sistema menos estável que o descrito no presente documento.

[016] Estará evidente para aqueles técnicos no assunto que o sistema de controle revelado fornece uma estrutura de controle aprimorada que envolve tanto o local quanto o controle de nível de parque que supera as desvantagens das arquiteturas de controle do estado da técnica descritas acima. Especificamente, o sistema de controle revelado elimina a necessidade de um controle rápido e agressivo do nível de parque eólico, o que permite uma resposta aprimorada no caso em que o controle do nível de parque esteja fora de serviço. Adicionalmente, o sistema revelado fornece uma operação de estado estacionário eficaz, enquanto a resposta dinâmica do sistema permanece bem dentro dos limites estabelecidos.

[017] Além disso, o sistema revelado também permite que os limites superior e/ou inferior do ponto de definição de voltagem gerado pelo regulador de potência reativa seja dinamicamente ajustado a fim de esclarecer as variáveis relacionadas à voltagem dentro do sistema. Por exemplo, em reposta a certas condições de sobrevoltagem, como altas voltagens de rede em combinação com desequilíbrios de fase elétrica e/ou altas voltagens de rede, o limite superior do ponto de definição de voltagem pode ser diminuído ou, de outro modo, ajustado para impedir o dano do equipamento devido a voltagens excessivas sem a necessidade de desarmar o sistema. Assim, evitando-se tais ações de desarme preventivo, o sistema revelado pode continuar a operar a despeito das condições de sobrevoltagem e, assim, melhorar a eficácia e a operação total de um parque eólico.

[018] Referindo-se aos desenhos, a Figura 1 ilustra um diagrama de blocos de um parque eólico 100 que tem múltiplos geradores de turbina eólica 110 acoplados a uma rede de transmissão 190. Especificamente, conforme mostrado, o parque eólico 100 inclui três geradores de turbina eólica 110. Porém, deve-se observar que o parque eólico 100 pode geralmente incluir qualquer número de geradores de turbina eólica 110.

[019] Cada gerador de turbina eólica 110 inclui um controlador local que é responsivo às condições do gerador de turbina eólica que são controlados. Em uma realização, o controlador para cada gerador de turbina eólica 110 detecta apenas a corrente e voltagem de terminal (por meio de transformadores de corrente e potencial). A voltagem e a corrente detectadas são usadas pelo controlador local para fornecer uma resposta apropriada para fazer com que o gerador de turbina eólica 110 forneçam a voltagem e a potência reativa desejada. Um diagrama de sistema de controle correspondente a uma realização de um controlador de gerador de turbina eólica descrito em maiores detalhes abaixo em relação à Figura 2.

[020] Ainda em referência à Figura 1, cada gerador de turbina eólica 110 é acoplado a um barramento de coletor 120 através de transformadores de conexão de gerador 115 para fornecer potência real e reativa (identificado como P_wg e Q_wg, respectivamente) ao barramento de coletor 120. Transformadores de conexão de gerador e barramentos de coletor são bem conhecidos na técnica e, assim, não serão descritos com detalhes no presente documento.

[021] O parque eólico 100 fornece saída de potência real e reativa (identificadas como P_wf e Q_wf, respectivamente) por meio de um transformador principal do parque eólico 130. Um controlador de nível de parque 150 detecta a saída de parque eólico bem como a voltagem em um ponto de acoplamento comum 140 para fornecer um comando de potência reativa de nível de parque (Nível de Parque Q Cmd) 155. Em uma realização, o controlador de nível de parque 150 fornece um único comando de potência reativa para todos os geradores de turbina eólica 110 do parque eólico100. Em realizações alternativas, o controlador de nível de parque 150 pode fornecer múltiplos comandos para subconjuntos de geradores de turbina eólica 110 do parque eólico 100. Os comandos para subconjuntos dos geradores de turbina eólica 110 podem ser baseados em, por exemplo, informações adicionais relacionadas às condições operacionais de um ou mais geradores 110.

[022] Referindo-se agora à Figura 2, um diagrama de controle de uma realização de um sistema de controle de gerador de turbina eólica é ilustrado em concordância com aspectos da presente matéria. Em várias realizações, o sistema de controle geralmente inclui dois circuitos: um circuito regulador de voltagem e um circuito regulador Q. O circuito regulador de voltagem opera relativamente rápido (por exemplo, 20 rad/s) em comparação com o circuito regulador Q (por exemplo, superior à constante de tempo de circuito fechado de 1 segundo). Conforme será descrito abaixo, o regulador Q pode ser utilizado para ajustar o ponto de definição de voltagem do regulador de voltagem.

[023] Conceitualmente, o sistema de controle da Figura 2 fornece o controle de voltagem de terminal de gerador de turbina eólica regulando-se a voltagem de acordo com uma referência definida por um controlador maior do que o controle do nível de gerador (por exemplo, subestação ou parque eólico). A potência reativa é definida por um longo prazo (por exemplo, vários segundos) enquanto a voltagem de terminal de gerador de turbina eólica é definida por um curto prazo (por exemplo, menos que alguns segundos) para mitigar os efeitos de transientes de rede rápidos

[024] Um operador ou comando Q de nível de parque 200 é um sinal que indica a potência reativa desejada nos terminais de gerador. Em uma operação de nível de parque, o comando Q de gerador de turbina eólica 200 é definido igual à saída do controle de nível de parque (linha 155 na Figura 1). Em um controle local, o comando de operador é definido manualmente, seja na localização de gerador de energia eólica ou em uma localização remota. O operador ou comando Q de nível de parque 200 pode ser gerado ou transmitido, por exemplo, por um sistema de computador usado para controlar o gerador de turbina eólica. O operador ou o comando Q de nível de parque 200 pode também vir de uma rede de serviços públicos ou subestação.

[025] Em uma realização, o operador ou o comando Q de nível de parque 200 é transmitido para um limitador de comando 220, que opera para manter comandos de potência reativa dentro de uma faixa predeterminada. Conforme mostrado na Figura 2, o Q_máx 222 e o Q_mín 224 podem geralmente indicar os limiares superior e inferior da faixa de comando de potência reativa.

[026] Os valores específicos para o Q_máx e o Q_mín podem ser baseados, por exemplo, em capacidades reativas de gerador. Em uma realização, o valor para o Q_máx é 800 kVAR e o valor para o Q_mín é de 1.200 kVAR para 1,5 MW do gerador de turbina eólica. Porém, deve-se verificar prontamente que os valores específicos para o Q_máx e o Q_mín podem geralmente depender da capacidade dos geradores específicos que são usados.

[027] Conforme mostrado na Figura 2, a saída de sinal pelo limitador de comando 220 é um comando Q 230, que é um comando que indica a potência reativa-alvo a ser produzida. O comando Q 230 está na faixa entre o Q_mín 224 e o Q_máx 222. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 2, o comando Q 230 pode ser comparado a um sinal que indica a potência reativa medida 210. O sinal de erro resultante, o erro Q 235, indica a diferença entre a potência reativa medida e a potência reativa comandada.

[028] O erro Q 235 é um sinal de entrada para um regulador de potência reativa 240 (doravante denominado regulador VAR 240), que gera um ponto de definição de voltagem 250 (doravante denominado comando V 250) que indica a um gerador de turbina eólica 110 a potência reativa a ser fornecida pelo gerador. Em uma realização, o regulador VAR 240 é um controlador integral proporcional (PI) que tem uma constante de tempo de circuito fechado no intervalo de 1 a 10 segundos (por exemplo, 3 segundos, 5 segundos, 5,5 segundos). Outros tipos de controladores podem também ser usados, por exemplo, controles proporcionais derivativos (PD), controles proporcionais integrais derivativos (PID), controladores de espaço de estado, etc. Adicionalmente, outras constantes de tempo podem ser usadas para o regulador VAR 240 desde que a constante de tempo para o regulador VAR 240 seja numericamente maior que a constante de tempo para um regulador de voltagem 270 (descrito abaixo).

[029] Em diversas realizações, o comando V 250 pode ser limitado a uma faixa predeterminada entre o V_máx 242 e o V_mín 244. Por exemplo, em uma realização, o V_máx 242 e o V_mín 244 podem ser definidos em termos de porcentagem da saída de gerador classificada, tal como definindo-se o V_máx 242 como 105% da voltagem de gerador nominal enquanto a definição do V_mín 244 pode ser 95% da voltagem de gerador nominal. Porém, deve-se verificar que os limites superior e inferior, também alternativos, também podem ser usados.

[030] Além de definir uma faixa predeterminada ou, como uma alternativa aos mesmos, os valores para V_máx 242 e/ou V_mín 244 podem ser definidos e/ou ajustados dinamicamente baseados nos parâmetros de operação de um ou mais dentre os geradores de turbina eólica 110 e/ou baseados em quaisquer outros parâmetros de operação de todo o sistema. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2, em várias realizações, o sistema de controle pode incluir um regulador de limite de voltagem 248 configurado para definir/ajustar o valor de V_máx 242 baseado em um ou mais parâmetros relacionados à voltagem do parque eólico 110. Especificamente, em uma realização, o regulador de limite de voltagem 248 pode ser configurado para definir/ajustar o valor de V_máx 242 baseado na voltagem de fase individual instantânea máxima em qualquer ponto dentro do sistema. Em outra realização, o regulador de limite de voltagem 248 pode ser configurado para definir/ajustar o valor de V_máx 242 baseado em qualquer parâmetro relacionado à voltagem adequado, tal como a voltagem de rotor instantânea máxima de um ou mais geradores 110 do parque eólico 100.

[031] Deve-se verificar que, usando-se o regulador de limite de voltagem 248 conforme descrito acima, outros valores de sistema de potência baseados em voltagem pode ser mantidos dentro das capacidades do equipamento, permitindo, assim, que o sistema opere sem requisitar o desempenho de certas ações preventivas. Por exemplo, ações de desarme de sobrevoltagem são frequentemente executadas quando certas condições relacionadas à voltagem estão presentes em combinação com condições de rede específicas, tal como quando há alta voltagem de rede simultaneamente com um desequilíbrio de voltagem através das três fases, ou quando há uma alta voltagem de rede simultaneamente com alta velocidade de gerador e saída de potência (o que pode levar à alta voltagem de rotor em alguns tipos de geradores, tal como geradores de dupla alimentação). Porém, definindo-se ou, de outro modo, ajustando-se o valor de V_máx 242 baseado em um ou mais parâmetros relacionados à voltagem relevantes do sistema, o(s) gerador(es) de turbina eólica 110 do parque eólico 100 pode continuar a operar em capacidades reativas reduzidas sem a necessidade de desarmar o sistema inteiro. Como tal, a eficácia total e operação do parque eólico 100 podem ser aprimoradas.

[032] Deve-se verificar também que, além de definir/ajustar o valor para V_máx 242 ou como uma alternativa aos mesmos, o regulador de limite de voltagem 248 também pode ser configurado para definir ou ajustar dinamicamente o valor para V_mín 244 baseado em um ou mais parâmetros relacionados à voltagem do sistema.

[033] Referindo-se ainda à Figura 2, o comando V 250 derivado do regulador VAR 240 é comparado a um sinal que indica uma voltagem terminal medida 255 para o gerador. A diferença entre o comando V 250 e a voltagem terminal medida 255 é o sinal de erro de voltagem 260. O sinal de erro de voltagem 260 é, então, inserido em um regulador de voltagem 270 do sistema revelado.

[034] O regulador de voltagem 270 gera um comando de corrente reativa 280, que é usado para controlar a corrente reativa do gerador e, assim, a potência reativa do gerador (Q_wg na Figura 1). Em uma realização, o regulador de voltagem 270 é um controlador PI que tem uma constante de tempo de circuito fechado de aproximadamente 50 milissegundos. Outros tipos de controles também podem ser usados, por exemplo, controles PD, controles PID, etc. Além disso, outras constantes de tempo também podem ser usadas (por exemplo, 1 segundo, 20 milissegundos, 75 milissegundos, 45 milissegundos) para o regulador de voltagem 270 desde que a constante de tempo para o regulador 270 seja menor que a constante de tempo para o regulador VAR 240.

[035] Em geral, existem dois componentes de um comando de corrente reativa: o componente de potência real denotado como lrq_Cmd e o componente de potência reativa denotado como lrd_Cmd. O comando de corrente reativa 280 (gerado conforme descrito acima em relação à Figura 2) é o componente reativo ou o comando lrd_Cmd. O componente real ou lrq_Cmd pode ser gerado de qualquer modo conhecido na arte. O comando de corrente reativa 280 está limitado a I_rdmáx 272 e I_rdmín 274. Os valores para I_rdmáx 272 e I_rdmín 274 podem ser baseados em avaliações de corrente de gerador.

[036] Em uma realização, todos os limites discutidos acima em relação à Figura 2 são limites não conclusivos; porém, em realizações alternativas, um subconjunto dos limites podem não ser conclusivos. Adicionalmente, a maioria dos limites foi discutida em termos de parâmetros fixos. Porém, semelhante ao valor de V_máx 242 descrito acima, parâmetros dinamicamente variáveis fornecidos, por exemplo, por uma tabela de pesquisa ou um processador ou máquina de estado que executa um algoritmo de controle também pode fornecer os limites. Tais limites dinamicamente variáveis podem ser baseados em quaisquer parâmetros adequados, tal como a avaliação de corrente do gerador e/ou a saída de potência real contemporânea.

[037] Referindo-se agora à Figura 3, o diagrama de fluxo de uma realização da operação de um sistema de controle de gerador é ilustrado em concordância com aspectos da presente matéria. Conforme mostrado, em 300, um comando de potência reativa é recebido. Conforme mencionado acima, o comando de potência reativa pode ser um comando de operador, comando de nível de parque, ou um comando local.

[038] Em 305, os limites superior e/ou inferior para o ponto de definição de voltagem (por exemplo, o comando V 250 mostrado na Figura 2) pode ser determinada. Conforme indicado acima, o ponto de definição de voltagem pode ser limitado a uma faixa predeterminada definida por limites superior e inferior que são baseados na voltagem de terminal de gerador. Por exemplo, em uma realização, os limites podem ser definidos em termos de percentagem de saída de gerador classificada, tal como se definindo o limite superior como 105%, 110%, 102%, 115% da voltagem de gerador classificada e o limite inferior como 95%, 98%, 92%, 90%, 97% da voltagem de gerador classificada. Porém, em outras realizações, os limites superior e inferior do ponto de definição de voltagem podem ser definidos e/ou dinamicamente ajustados de acordo com os parâmetros de operação preditos ou medidos do sistema. Por exemplo, conforme descrito acima, o limite superior (ou V_máx 242) pode ser definido e/ou ajustado pelo regulador de limite de voltagem 248 baseado em um ou mais parâmetros relacionados à voltagem do sistema.

[039] Adicionalmente, deve-se verificar que, em várias realizações, os limites superior e inferior do ponto de definição de voltagem podem ser inicialmente definidos como uma função de um limite predeterminado (por exemplo, baseados na voltagem de terminal de gerador) e subsequentemente ajustado com o uso do regulador de limite de voltagem 248 para considerar condições de operação de sistemas e/ou redes variantes.

[040] Em 310, o ponto de definição de voltagem é determinado baseado no comando de potência reativa, sendo que o ponto de definição de voltagem é limitado a um valor definido entre os limites superior e inferior. Adicionalmente, em 315, um comando de corrente reativa para o gerador é determinado baseado no ponto de definição de voltagem. O comando de corrente reativa pode ser limitado, em 320, a uma faixa baseada, por exemplo, na classificação de corrente do gerador. Por exemplo, classificações de corrente de pico podem ser usadas para os limites, ou percentagens de classificações de corrente de pico podem ser usadas para os limites. Além disso, em 325, o comando de corrente reativa é transmitido ao controlador local para o gerador de turbina eólica 110, que faz com que a corrente comandada seja fornecida ao gerador. Desde então, em 330, o gerador pode fornecer uma saída de potência reativa (Q_wg na Figura 1) baseada no comando de corrente reativa.

[041] Esta descrição por escrito usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também, para permitir que um técnico no assunto coloque a invenção em prática, incluindo produzir e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorrerem àqueles técnicos no assunto. Tais outros exemplos se destinam a estar dentro do escopo de reivindicações se os mesmos incluírem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims

SISTEMA DE CONTROLE DE VOLTAGEM PARA UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA (110), que compreende:
- - um regulador de potência reativa (240) configurado para controlar a produção de potência reativa ajustando um ponto de definição de voltagem (250) para o gerador de turbina eólica (110), o regulador de potência reativa (240) possui uma primeira constante de tempo, sendo que o ponto de definição de voltagem (250) é definido entre um limite superior (242) e um limite inferior (244), em que o limite superior (242) e o limite inferior (244) para o ponto de definição de voltagem (250) são inicialmente definidos como uma função da tensão do terminal do gerador;
- - um regulador de voltagem (270) acoplado ao regulador de potência reativa (240), sendo que o regulador de voltagem (270) é configurado para controlar a produção de potência real pelo gerador de turbina eólica (110) baseado no ponto de definição de voltagem (250), em que o sinal de entrada para o regulador de voltagem (270) compreende um sinal de erro (260) indicando uma diferença entre o ponto de definição de voltagem (250) e um sinal indicando a voltagem terminal medida, o regulador de voltagem (270) possui uma segunda constante de tempo, em que a primeira constante de tempo é numericamente maior que a segunda constante de tempo;
sendo que o sistema é caracterizado por compreender adicionalmente um regulador de limite de voltagem (248) configurado para ajustar dinamicamente no limite superior do ponto de definição de voltagem (250) baseado em um valor máximo, a voltagem de rotor instantânea de um ou mais geradores (110) para prevenir a ocorrência de uma ação de desarme de sobretensão.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela primeira constante de tempo ser maior do que um segundo.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um sinal de entrada do regulador de potência reativa (240) compreender um sinal de erro (235) que indica uma diferença entre um comando limitado a uma faixa predeterminada e um sinal que indica a potência reativa medida.
SISTEMA, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela faixa predeterminada ser definida por limites superior e inferior baseados na capacidade de potência reativa de gerador.
MÉTODO PARA CONTROLAR UM GERADOR DE TURBINA EÓLICA (110), o método é caracterizado por compreender as etapas de:
- - receber um comando de potência reativa (230);
- - ajustar dinamicamente um limite superior (242) de um ponto de definição de voltagem (250) do gerador de turbina eólica (110) baseado em uma voltagem máxima do rotor do gerador de turbina eólica (110), em que os limites superior (242) e inferior (244) para o ponto de definição de voltagem (250) são inicialmente definidos como uma função da voltagem terminal do gerador, e ajustar um limite superior (242) do ponto de definição de voltagem (250) do gerador de turbina eólica (110) baseado em uma voltagem máxima de rotor do gerador de turbina eólica (110) que compreende baixar um limite superior (242) do ponto de definição de voltagem (250) para prevenir a ocorrência de uma ação de desarme de sobrevoltagem;
- - determinar o ponto de definição de voltagem (250) baseado no comando de potência reativa (230) de tal modo que o ponto de definição de voltagem (250) se enquadre dentro dos limites superior (242) e inferior (244);
- - determinar um comando de corrente reativa (280) para o gerador de turbina eólica (110) em resposta ao ponto de definição de voltagem (250); e
- - gerar uma potência real e reativa baseada no comando de corrente reativa (280).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela etapa de determinar o ponto de definição de voltagem (250) baseado no comando de potência reativa (230) compreender determinar o ponto de definição de voltagem (250) com um regulador de potência reativa (240), sendo que o ponto de definição de voltagem (250) é transmitido para um regulador de voltagem (248).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por uma constante de tempo do regulador de voltagem (248) ser numericamente menor que uma constante de tempo do regulador de potência reativa (240).