BR102015021553B1

BR102015021553B1 - Método para controlar uma ou mais unidades de defletor de ar de um ou mais pás de rotor de turbina eólica, meio legível por computador e controlador

Info

Publication number: BR102015021553B1
Application number: BR102015021553-3A
Authority: BR
Inventors: Jeffrey A. Butterworth; Tobias G. Wehrhan
Original assignee: Ge Infrastructure Technology, Llc
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2022-11-01
Also published as: EP2995812A1; EP2995812B1; CA2901366A1; ES2856194T3; US20160076517A1; DK2995812T3; BR102015021553A2; US9926911B2; CA2901366C

Abstract

CONTROLE DE SISTEMA DEFLETOR DE AR DE TURBINA EÓLICA. A presente invenção refere-se a um ou mais controladores podem executar um ou mais métodos para controlar uma ou mais unidades de defletor de ar de um ou mais pás de rotor de turbina eólica. Os métodos incluem os métodos de controle por pá que podem ser executados, por exemplo, para reduzir a carga da pá causada por rajadas de vento. Os métodos também incluem métodos de controle coletivos que podem ser executados, por exemplo, para reduzir o movimento da torre e/ou a velocidade do rotor.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a uma turbina eólica que inclui um rotor que gira em resposta à força do vento nas pás do rotor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A fim de impedir danos das cargas excessivas do vento nas pás da turbina, a velocidade de rotação de um rotor é mantida tipicamente em ou abaixo de uma velocidade de projeto nominal para essa turbina. Convencionalmente, as turbinas eólicas usam o controle do passo da pá de modo a limitar a velocidade do rotor e a carga da velocidade do vento aumentada. Em muitas situações, no entanto, o controle do passo da pá é uma solução menos do que ideal. Por exemplo, as golfadas de vento transientes podem resultar em forças que são fortes o bastante para danificar o equipamento quando a velocidade do vento média não deve ser alta o bastante para causar danos. Essas golfadas podem ocorrer inesperada e rapidamente. Em alguns de tais casos, acionadores do passo da pá podem não responder rapidamente o bastante para evitar danos potenciais à turbina. Como um outro exemplo, pode haver uma diferença significativa entre a velocidade do vento perto do solo e a velocidade de vento a alturas da pá que correspondem ao alto do arco de rotação do rotor. Quando isso ocorre, a impulsão de uma pá para frente e para trás durante cada rotação pode impor um desgaste excessivo nos acionadores do passo da pá.

[003] Por essas e outras razões, os defletores de ar colocáveis foram desenvolvidos para as pás de turbinas eólicas. Os exemplos de tais defletores podem ser encontrados na Patente U.S. 8.192.161 do mesmo titular da presente, patente essa que é incorporada a título de referência no presente documento. Continua havendo uma necessidade quanto a métodos e sistemas adicionais para controlar os sistemas de deflexão do ar incorporados nas pás de turbinas eólicas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] Esta descrição é fornecida para introduzir uma seleção de conceitos em uma forma simplificada que também são descritos mais adiante na Descrição de Realizações. Esta descrição resumida não se presta a identificar as características chaves ou características essenciais da invenção.

[005] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados do sensor indicativos de uma condição da carga atual de uma pá de um rotor de turbina eólica rotativa. A pá pode incluir uma pluralidade de unidades de defletores de ar. As unidades de defletores de ar podem ter uma configuração de desdobramento atual. A pá também pode incluir múltiplos sensores e os dados do sensor podem incluir um valor separado do sensor que corresponde a cada um dos sensores múltiplos. O controlador pode obter um conjunto de valores de erro ao subtrair um valor diferente dos múltiplos valores escalares limite de cada um de múltiplos valores de entrada diferentes, em que cada um dos valores de entrada compreende um valor baseado pelo menos em parte em um valor diferente dos valores do sensor. O controlador pode somar os valores baseado pelo menos em parte no conjunto de valores de erro para obter um primeiro valor somado. O controlador pode gerar comandos do acionador para pelo menos uma das unidades de defletores de ar implementar uma configuração de desdobramento atualizada das unidades de defletores de ar, em que a configuração de desdobramento atualizada corresponde a um valor de dados baseado pelo menos em parte no primeiro valor somado.

[006] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados do sensor indicativos de uma condição da carga atual de uma pá de um rotor de turbina eólica rotativa. A pá pode incluir uma pluralidade de unidades de defletores de ar que têm uma configuração de desdobramento atual. O controlador pode gerar um primeiro valor de dados baseado pelo menos em parte nos dados recebidos do sensor ao usar uma primeira sequência de operações computacionais. O controlador pode gerar um segundo valor de dados baseado pelo menos em parte nos dados recebidos do sensor ao usar uma segunda sequência de operações computacionais. O primeiro valor de dados pode ser diferente do segundo valor de dados e a primeira sequência de operações computacionais pode ser diferente da segunda sequência de operações computacionais. O controlador pode combinar requisitos de uma primeira configuração de desdobramento que correspondem ao primeiro valor de dados e de uma segunda configuração de desdobramento que corresponde ao segundo valor de dados para obter uma configuração de desdobramento combinada. O controlador pode gerar comandos do acionador para pelo menos uma das unidades de defletores de ar implementar a configuração de desdobramento combinada.

[007] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados do sensor indicativos de uma condição da carga atual de uma pá de um rotor de turbina eólica rotativa, em que a pá inclui uma pluralidade de unidades de defletores de ar que têm uma configuração de desdobramento atual. O controlador pode gerar um primeiro valor de dados baseado pelo menos em parte nos dados recebidos do sensor. O controlador pode filtrar o primeiro valor de dados ao usar um filtro de passagem de faixa para obter um primeiro valor de dados filtrado. O filtro de passagem de faixa pode compreender uma passagem de faixa selecionada de modo a limitar o conteúdo da frequência do primeiro valor de dados filtrado às frequências baseadas mais ou menos em uma velocidade de rotação do rotor de turbina eólica. O controlador pode subtrair um valor escalar do limite do primeiro valor de dados filtrado e pode obter um valor de erro baseado pelo menos em parte na subtração do valor escalar do limite do primeiro valor de dados filtrado. O controlador pode gerar comandos do acionador para pelo menos uma das unidades de defletores de ar para implementar uma configuração de desdobramento atualizada das unidades de defletores de ar que correspondem a um valor baseado pelo menos em parte no valor do erro.

[008] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados do sensor indicativos da deflexão de uma torre que suporta uma turbina eólica que tem um rotor rotativo. O rotor pode incluir múltiplas pás. Cada uma das pás pode incluir uma pluralidade de unidades de defletores de ar. As unidades de defletores de ar das pás podem ter uma configuração de desdobramento coletiva atual. O controlador pode gerar um primeiro valor de dados baseado pelo menos em parte nos dados do sensor. O controlador pode gerar os comandos do acionador, baseado pelo menos em parte no primeiro valor de dados, para pelo menos uma das unidades de defletores de ar de cada uma das pás para implementar uma configuração de desdobramento coletiva atualizada das unidades de defletores de ar das pás.

[009] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados da velocidade indicativos da velocidade de rotação de um rotor de turbina eólica rotativa. O rotor pode incluir múltiplas pás, em que cada uma das pás pode incluir uma pluralidade de unidades de defletores de ar, e as unidades de defletores de ar das pás podem ter uma configuração desdobramento coletiva atual. O controlador pode gerar um primeiro valor de dados baseado pelo menos em parte nos dados da velocidade. O controlador pode gerar os comandos do acionador, baseado pelo menos em parte no primeiro valor de dados, para pelo menos uma das unidades de defletores de ar de cada uma das pás para implementar uma configuração de desdobramento coletiva atualizada das unidades de defletores de ar das pás.

[0010] Em algumas realizações, um controlador que executa um método de controle pode receber os dados indicativos de uma condição de um rotor de turbina eólica rotativa. O rotor pode incluir múltiplas pás, em que cada uma das pás pode incluir uma pluralidade de unidades de defletores de ar, e as unidades de defletores de ar das pás podem ter uma configuração de desdobramento coletiva atual. O controlador pode gerar, baseado pelo menos em parte nos dados recebidos, um valor coletivo dos dados que corresponde a uma configuração de desdobramento coletiva. O controlador também pode gerar, para cada uma das pás, um valor de dados por pá que corresponde a uma configuração de desdobramento por pá para essa pá. O controlador pode determinar, baseado pelo menos em parte no valor coletivo dos dados e nos valores dos dados por pá, uma configuração de desdobramento combinada coletiva baseada nos requisitos da configuração de desdobramento coletiva e nos requisitos das configurações de desdobramento por pá. O controlador pode gerar comandos do acionador para pelo menos uma das unidades de defletores de ar de cada uma das pás para implementar a configuração de desdobramento coletiva combinada e pode transmitir os comandos do acionador.

[0011] As realizaçõesrealizaçÕes incluem, sem limitação, os métodos acima e outros ainda para controlar unidades de defletores de ar de uma ou mais pás de turbinas eólicas, controladores configurados para executar tais métodos e meios que podem ser lidos por máquina não transitórios que armazenam as instruções executáveis por controladores para executar tais métodos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0012] Algumas realizaçõesrealizações são ilustradas a título de exemplo, e não a título de limitação, nas figuras dos desenhos anexos e nos quais os mesmos numerais de referência referem-se a elementos similares.

[0013] A FIGURA 1 é uma vista em perspectiva anterior de uma turbina eólica de acordo com algumas realizações.

[0014] A FIGURA 2 é uma vista anterior parcialmente esquemática da turbina eólica da FIGURA 1.

[0015] A FIGURA 3A é uma vista em seção transversal da área parcialmente esquemática de uma pá de rotor da turbina eólica tomada de um local indicado na FIGURA 2.

[0016] A FIGURA 3B é uma vista em seção transversal da área parcialmente esquemática de uma pá de rotor da turbina eólica tomada de um outro local indicado na FIGURA 2.

[0017] A FIGURA 4 é um diagrama de blocos de um sistema de controle de uma pá de turbina eólica de acordo com algumas realizações.

[0018] A FIGURA 5 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

[0019] A FIGURA 6A é um diagrama de blocos que ilustra a geração de comandos do acionador da unidade de defletor de ar de acordo com algumas realizações.

[0020] As FIGURAS 6B a 6D são diagramas de blocos que ilustram a geração de comandos do acionador da unidade de defletor de ar de acordo com algumas realizaçõesrealizações adicionais.

[0021] A FIGURA 7 é um fluxograma que mostra uma sub-rotina limitadora de taxa de retração de acordo com algumas realizações.

[0022] A FIGURA 8 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

[0023] A FIGURA 9 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

[0024] A FIGURA 10 é um diagrama de blocos de uma operação de programação de ganho executada por um controlador de acordo com algumas realizações.

[0025] A FIGURA 11 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

[0026] A FIGURA 12 é um diagrama de blocos que mostra a combinação das operações executadas por um controlador de acordo com algumas realizações.

[0027] A FIGURA 13 é um diagrama de blocos de um sistema de controle, de acordo com algumas realizações, configurado para controlar coletivamente as pás de turbina eólica.

[0028] A FIGURA 14 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle coletivo executado por um controlador em algumas realizações.

[0029] A FIGURA 15 é um diagrama de blocos que mostra a combinação das operações executadas por um controlador de acordo com algumas realizações.

[0030] A FIGURA 16 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle coletivo executado por um controlador em algumas realizações.

[0031] A FIGURA 17 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle coletivo executado conjuntamente com métodos de controle por pá de acordo com algumas realizações.

[0032] A FIGURA 18 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

[0033] A FIGURA 19 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá executado por um controlador em algumas realizações.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0034] A FIGURA 1 é uma vista em perspectiva anterior de uma turbina eólica 10 de acordo com algumas realizações. A turbina eólica 10, que é montada sobre uma torre 9 fixada em uma fundação 8, inclui um rotor 11 e uma nacela 12. A nacela 12 pode abrigar um gerador que é acoplado de maneira rotativa por um trem de acionamento a um cubo 14 do rotor 11. O gerador e o trem de acionamento não são visíveis na FIGURA 1. A nacela 12 também pode abrigar um ou mais controladores tal como descrito a seguir.

[0035] Além do cubo 14, o rotor 11 inclui três pás 20, 23 e 26. Em outras realizações, um rotor de turbina eólica pode incluir mais ou menos pás. Cada uma das pás 20, 23 e 26 pode ser acoplada ao cubo 14 por um acionador de passo convencional que permite que o passo da pá do rotor seja variado. Em um arranjo, as pás 20, 23 e 26 podem ser pás de rotor de comprimento fixo que têm as respectivas porções de raiz 21, 24, e 27 e as respectivas porções de ponta 22, 25 e 28. Em outras realizações, cada uma das pás 20, 23 e 26 pode ser uma pá de comprimento variável que tem pontas de pá que podem se estender e retrair.

[0036] A FIGURA 2 é uma vista anterior parcialmente esquemática da turbina eólica 10 que mostra detalhes adicionais das pás 20, 23, e 26. A pá 20 inclui múltiplos sensores 30(1) a 30(7). Esses sensores serão indicados coletiva e/ou geralmente ao usar o mesmo número de referência 30, mas sem um parêntese adicionado. Uma convenção similar será seguida no que diz respeito aos componentes dos sensores 30. Cada sensor 30 tem um local na pá 20 que tem uma distância R da raiz da pá 20. Por exemplo, o sensor 30(1) é deslocado da raiz da pá 20 por uma distância R1. Cada um dos sensores 30 detecta condições em seu local na pá 20 e envia os dados do sensor indicativos dessas condições. Essas condições e, desse modo, os dados do sensor, também são indicativos das cargas na pá 20. Tal como explicado em mais detalhes a seguir, cada um dos sensores 30 pode ser um sensor de pressão diferencial. Em outras realizações, outros tipos de sensores (por exemplo, medidores de tensão, sensores de deflexão de ponta) podem ser usados. Em ainda outras realizações, mais de um tipo de sensor podem ser usados. Embora a FIGURA 2 mostre a pá 20 com sete sensores 30, este é somente um exemplo. Em outras realizações uma pá pode ter mais ou menos sensores. O posicionamento dos sensores 30 também é meramente um exemplo. Em outras realizações, os sensores podem ser colocados em outros locais em uma pá.

[0037] A pá 20 também inclui múltiplas unidades de defletores de ar 31(1) a 31(9) posicionadas ao longo do comprimento da pá 20. Essas unidades de defletores de ar serão indicadas coletiva e/ou genericamente ao usar o mesmo número de referência 31, mas sem um parêntese adicionado. Uma convenção similar será seguida no que diz respeito aos componentes das unidades de defletores de ar 31. Tal como explicado a seguir, cada uma das unidades de defletores de ar 31 inclui um elemento defletor que pode ser estendido e retraído do fluxo de ar sobre a pá 20. Quando estendido, um elemento defletor pode obstruir parcialmente o fluxo de ar através de uma parte da superfície da pá 20 e desse modo afetar a carga da pá e/ou a velocidade do rotor. Embora a FIGURA 2 mostre a pá 20 com nove unidades de defletores de ar 31, em outras realizações uma pá pode ter mais ou menos unidades de defletores de ar. O posicionamento das unidades de defletores de ar 31 mostradas na FIGURA 2 também é meramente um exemplo. Em outras realizações, as unidades de defletores de ar podem ter outras localizações em uma pá.

[0038] As pás 23 e 26 são substancialmente idênticas à pá 20. Em particular, cada uma das pás 23 e 26 inclui similarmente sensores e unidades de defletores de ar. A pá 23 inclui sete sensores 33(1) a 33(7) e nove unidades de defletores de ar 34(1) a 34(9). Os sensores 33 e as unidades de defletores de ar 34 podem ser similares aos sensores 30 e às unidades de defletores de ar 31 e podem ser posicionados na pá 23 de uma maneira similar à maneira em que os sensores 30 e as unidades de defletores de ar 31 são posicionados na pá 20. A pá 26 inclui sete sensores 33(1) a 33(7) e nove unidades de defletores de ar 37(1) a 37(9). Os sensores 36 e as unidades de defletores de ar 37 também podem ser similares aos sensores 30 e às unidades de defletores de ar 31 e podem ser posicionados na pá 26 de uma maneira similar à maneira em que os sensores 30 e as unidades de defletores de ar 31 são posicionados na pá 20.

[0039] A FIGURA 3A é uma vista em seção transversal da área da pá 20, tomada do local indicado na FIGURA 2, mostrando a unidade de defletor de ar 31(2) em uma forma parcialmente esquemática. São indicados na FIGURA 3A o lado de alta pressão 40, o lado de baixa pressão 41, a borda anterior 42 e a borda posterior 43 da pá 30. A unidade de defletor de ar 31(2), que pode ser um dispositivo neutralizador de rajada tal como descrito na Patente U.S. 8.192.161, pode incluir uma armação/invólucro 48(2) e um elemento defletor 49(2) que pode ser estendido e retraído no invólucro 48(2). O elemento defletor 49(2) é completamente retraído na FIGURA 3A. Quando completamente retraído, a borda superior do elemento defletor 49(2) pode ser nivelada com a superfície exterior da pá 20. Quando estendido em toda a sua quantidade, e tal como mostrada em linhas quebradas, o elemento defletor 49(2) pode se estender por uma distância h acima da superfície exterior da pá 20. Tal como explicado em mais detalhes a seguir, uma unidade de defletor de ar pode ser configurada para estender seu elemento defletor menos do que a sua distância h de toda extensão possível. A distância h não precisa ser a mesma para cada unidade de defletor de ar. Por exemplo, uma unidade de defletor de ar pode ser configurável para estender o seu elemento defletor até uma quantidade h = x milímetros, ao passo que uma outra unidade de defletor de ar pode ser configurável para estender seu elemento defletor até uma quantidade h = y milímetros, onde x ^ y. Tal como usado no presente documento no que diz respeito à extensão do elemento de defletor, h refere-se a uma distância de extensão máxima para uma unidade de defletor de ar em questão, e não implica que h é o mesmo para todas as unidades de defletores de ar em uma pá.

[0040] As unidades de defletores de ar 31(1) e 31(3) a 31(9) podem ser de construção similar à unidade de defletor de ar 31(2), e operar de uma maneira similar àquela descrita para essa unidade. Cada unidade de defletor de ar 31 pode incluir um invólucro separado 48 e um elemento defletor 49 que possa ser estendido ou retraído independentemente da extensão ou da retração de outros elementos de defletor. Embora a FIGURA 3A sugira que todas as unidades de defletores de ar 31 são do mesmo tamanho e estão espaçadas uniformemente ao longo do comprimento da pá 20, este não precisa ser o caso. Em algumas realizações, por exemplo, as unidades de defletores de ar localizadas mais distantes de uma raiz da pá podem ter elementos defletores com comprimentos que são mais curtos na direção da raiz à ponta do que os elementos defletores nas unidades de defletores de ar localizadas mais perto da raiz da pá. Como um outro exemplo, em algumas realizações, as unidades de defletores de ar podem ser aglomeradas perto da raiz da pá e perto da ponta da pá.

[0041] Em algumas realizações, cada unidade de defletor de ar 31 pode ser pneumaticamente acionada e conectada às linhas de ar, não mostrado. Essas linhas de ar podem suprir ar comprimido aos lados de um pistão localizado em um invólucro 48 e acoplado a um elemento defletor 49. Válvulas de solenoide eletricamente operadas podem controlar o suprimento e a ventilação desse ar aos lados diferentes desse pistão para estender ou retrair o elemento defletor 49 por uma quantidade desejada. Em outras realizações, as unidades de defletores de ar podem incluir um servo eletricamente acionado ou algum outro tipo de mecanismo acionador para estender e retrair um elemento de defletor. Nem todas as unidades de defletores de ar de uma pá precisam ter o mesmo tipo de acionador. Por exemplo, algumas unidades de defletores de ar podem ser pneumaticamente acionadas e outros elementos defletores podem ser acionados por motores elétricos.

[0042] Embora as unidades de defletores de ar 31 fiquem localizadas no lado de baixa pressão 41 perto da borda anterior 42, este é apenas um arranjo possível. Em outras realizações, por exemplo, algumas ou todas as unidades de defletores de ar 31 podem ficar localizadas em outra parte. Por exemplo, as unidades de defletores de ar também podem ou são alternativamente posicionadas no lado de alta pressão 40. As unidades de defletores de ar também podem ou são alternativamente posicionadas perto da borda posterior 43 e/ou em outros locais entre a borda posterior 43 e a borda anterior 42.

[0043] A FIGURA 3B é uma vista em seção transversal da área da pá 20, tomada do local indicado na FIGURA 2, mostrando o sensor 30(2) na forma parcialmente esquemática. Em algumas realizações, cada sensor 30 pode ser um transdutor de pressão diferencial tal como descrito no Pedido de Patente U.S. no. de série 13/837.262 do mesmo titular da presente invenção, depositado em 15 de março de 2013, e incorporado a título de referência no presente documento. O sensor 30(2) inclui um transdutor de pressão 50(2) acoplado a um orifício 46(2) no lado de alta pressão 40 e a um orifício 47(2) no lado de baixa pressão 41. Outros sensores 30 podem ser similares ao sensor 30(2). Em particular, cada um deles pode incluir um transdutor de pressão 50 conectado a um orifício 46 no lado de alta pressão 40 e a um orifício 47 no lado de baixa pressão 41. Cada transdutor 50 emite um sinal indicativo de um diferencial de pressão Δp entre os orifícios 46(2) e 47(2). Esses sinais são recebidos por um controlador tal como descrito a seguir. Tal como explicado no Pedido de Patente 13/837.262, os valores para Δp são correlacionados com a carga em uma pá no local ao longo do comprimento da pá da raiz à ponta onde Δp é medido.

[0044] Para fins de conveniência, o exemplo do rotor 11 supõe que todos os componentes de um sensor particular 30 ficam localizados na mesma distância R da raiz da pá 20. Esse não precisa ser o caso, no entanto. Por exemplo, os orifícios 46 e 47 de um sensor 30 podem ficar localizados a um distância RA da raiz da pá e o transdutor de pressão 50 desse sensor pode ficar localizado a uma distância RB da raiz da pá, com RA * RB. Em tal caso, a saída do transdutor 50 deve ser indicativa das cargas à distância RA. Como um outro exemplo, o orifício 46 pode ficar localizado a uma distância RAA e o orifício 47 pode ficar localizado a uma distância RAB, com RAA * RAB. Em tal caso, a saída do transdutor 50 deve ser indicativa das cargas a uma distância entre RAA e RAB. Tal como usado no presente documento, as referências à localização de um sensor de pressão diferencial referem-se à localização dos orifícios em que esse sensor mede as pressões.

[0045] No que diz respeito ao posicionamento dos orifícios ao longo de um comprimento da corda (isto é, na direção em geral perpendicular ao comprimento radial da pá), as localizações dos orifícios 46(2) e 47(2) sugeridas na FIGURA 3B são meramente um exemplo de posicionamento possível. O posicionamento de tais orifícios pode ser em geral dependente da geometria em seção transversal de uma pá no local ao longo do comprimento da pá onde o sensor deve ser colocado. Similarmente, os sensores 30 não precisam ser espaçados uniformemente tal como mostrado na FIGURA 3B.

[0046] A FIGURA 4 é um diagrama de blocos que mostra um sistema de controle 60 para a pá 20 que inclui um arranjo de sensores 61, um sistema de defletor de ar 52 e um controlador 63. O arranjo de sensores 61 compreende os sensores 30. Cada sensor 30 pode se comunicar com o controlador 63 por um trajeto de sinal separado. Embora cada um desses trajetos de sinal seja mostrado na FIGURA 4 como uma única linha que conecta um sensor 30 e o controlador 63, cada trajeto pode incluir múltiplos canais com fio e/ou sem fio. O sistema de defletor de ar 62 compreende as unidades de defletores de ar 31. Cada unidade de defletor de ar 31 recebe comandos de acionamento do controlador 63 por um trajeto de sinal separado. Embora cada um desses trajetos de sinal seja mostrado na FIGURA 4 como uma única linha que conecta uma unidade de defletor de ar 31 e o controlador 63, cada trajeto pode incluir múltiplos canais com fio e/ou sem fio. Por exemplo, uma unidade de defletor de ar 31 pneumaticamente operada pode incluir múltiplas válvulas de solenoide que recebem comandos de controle para estender ou retrair um elemento defletor 49.

[0047] O controlador 63 inclui uma ou mais memórias que podem ser lidas por máquina não transitórias (meios de armazenamento) 64 para armazenar instruções e/ou outros dados. Os exemplos da memória que pode ser lida por máquina não transitória incluem, sem limitação, discos rígidos (drives de discos magnéticos) e outros dispositivos de armazenamento magnético, CD-ROMs e outros dispositivos de armazenamento óptico, uma memória FLASH e/ou qualquer combinação dos mesmos. O termo "memória que pode ser lida por máquina" também pode incluir um circuito integrado ou um outro dispositivo que tem as instruções codificadas (por exemplo, portas lógicas) que configuram o dispositivo para executar uma ou mais operações.

[0048] O controlador 63 também inclui os circuitos de lógica computacionais 65 para executar computações e outras operações dos métodos de controle descritos a seguir. O controlador 63 recebe dados do sensor de cada um dos sensores 30, e também pode receber dados de outras fontes. Esses dados podem incluir um valor para uma velocidade de rotação do rotor 11, um valor para um passo da pá 20 e um valor para uma densidade do ar. Com base nas computações executadas com os dados de entrada, o controlador 63 gera e transmite comandos de acionamento a cada uma das unidades de defletores de ar 31.

[0049] O controlador 63 pode ser implementado ao utilizar algumas de várias arquiteturas. Em algumas realizações, o controlador 63 pode ser um computador de finalidades gerais em que os circuitos lógicos 65 incluem um ou mais microprocessadores programáveis que executam as instruções de programa armazenadas na memória 64. Em algumas realizações, o controlador 63 pode ser um circuito integrado específico de aplicativo (ASIC) em que as instruções de controle são codificadas ou em que algumas instruções são codificadas e algumas são executadas depois de serem lidas da memória. Em ainda outras realizações, o controlador 63 pode incluir um ou mais arranjos de portas de campo programáveis (FPGAs) ou outro tipo de dispositivo lógico programável. O controlador 63 também pode ser implementado como uma combinação de um computador de finalidades gerais programável e/ou um ou mais ASICs e/ou um ou mais outros tipos de dispositivo computacional.

[0050] Cada uma das pás 23 e 26 pode incluir um sistema de controle similar ao sistema de controle 60. Os sistemas de controle das pás 23 e 26 podem operar em paralelo com, e de uma maneira similar, aquele descrito para o sistema de controle 60. No entanto, o sistema de controle de cada pá pode operar independentemente dos sistemas de controle das outras pás. Em algumas realizações, o controlador para cada uma das pás 20, 23 e 26 é um dispositivo de hardware separado. Em outras realizações, os controladores para cada uma das pás 20, 23 e 26 podem ser implementados em um único dispositivo de hardware. Por exemplo, esse dispositivo pode executar simultaneamente três linhas de programação independentes. Cada uma dessas linhas pode corresponder, e executar as operações, a um desses controladores.

[0051] Na realização da FIGURA 4, o arranjo de sensores 61 inclui todos os sensores 30 na pá 20 e o sistema de defletor de ar 62 inclui todas as unidades de defletores de ar 31 na pá 20. Este não precisa ser o caso, no entanto. Em algumas realizações, um sistema de controle para uma pá pode incluir um controlador que receba somente os dados de uma parte dos sensores em uma pá e/ou que emita somente comandos de acionamento a uma parte das unidades de defletores de ar nessa pá. Um ou mais outros sensores nessa pá podem fornecer a saída, e/ou uma ou mais outras unidades de defletores de ar nessa pá podem ser controladas por um controlador separado.

[0052] Tal como usado no presente documento, um "estado de extensão" de uma unidade de defletor de ar refere-se a uma condição em que o elemento defletor dessa unidade de defletor de ar tem uma quantidade de extensão que é singular em relação a outras quantidades de extensão possíveis. Por exemplo, um estado de extensão zero para a unidade de defletor de ar 31(2) é uma condição em que o elemento defletor 49(2) é completamente retraído, um estado da extensão de 40% é uma condição em que o elemento do defletor 49(2) é 40% estendido de sua distância h de extensão máxima, etc. Tal como também usado no presente documento, uma "configuração de desdobramento" é uma combinação dos estados de extensão de cada uma de múltiplas unidades de defletores de ar em um grupo de unidades de defletores de ar em uma pá. Por exemplo, uma configuração de desdobramento para o sistema de defletor de ar 62 é uma condição em que todas as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(9) estão em um estado de extensão zero. Um outro exemplo de uma configuração de desdobramento é uma condição em que a unidade de defletor de ar 31(1) está em um estado de extensão de 100% e as unidades de defletores de ar 31(2) a 31(9) estão em um estado de extensão zero. Ainda uma outra configuração de desdobramento é uma condição em que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) estão em um estado de extensão de 100% e as unidades de defletores de ar 31(3) a 31(9) está em um estado de extensão zero. Os exemplos precedentes de estados de extensão e de configurações de desdobramento são destinados meramente a ajudar a ilustrar os conceitos desses termos tal como usado no presente documento. Um grande número de outros estados de extensão e de configurações de desdobramento é possível além daqueles mencionados explicitamente acima. Tal como explicado em mais detalhes a seguir, as configurações de desdobramento de todas as pás em um rotor podem ser indicadas coletivamente como uma "configuração de desdobramento coletiva".

[0053] Pelo menos em algumas realizações, um conjunto de configurações de desdobramento que um controlador pode executar como parte de um método de controle por pá pode ser estabelecido antes de executar esse método. Com base em simulações de computador e/ou em testes de uma turbina eólica real, um controlador pode ser configurado para operar um sistema de defletor de ar para obter níveis de atividade desejados do sistema de defletor de ar, através de faixas de condições do vento e da pá, para manter o carga da pá em níveis apropriados. Além disso, e tal como discutido em mais detalhes mais adiante, um controlador pode ser configurado para ativar e desativar unidades de defletores de ar em um padrão particular (por exemplo, da raiz à ponta ou da ponta à raiz) e/ou somente utilizar determinados estados de extensão. Quando colocado subsequentemente em operação, o controlador pode calcular os valores dos dados baseado pelo menos em parte nos dados do sensor que correspondem a uma condição de carga ou uma faixa particular de condição da carga. O controlador pode então gerar sinais de comando do acionador para uma ou mais unidades de defletores de ar para implementar uma configuração de desdobramento que corresponda ao valor calculado dos dados. De fato, a configuração de desdobramento implementada foi determinada durante a configuração do controlador para ser apropriada para a condição de carga ou a faixa das condições da carga que resultaram no valor de dados calculado durante a operação do controlador.

[0054] As FIGURAS 5, 8, 9, 11, 18 e 19 são diagramas de blocos que mostram respectivamente os métodos de controle "por pá" 100 a 400, 1500 e 1600 de acordo com várias realizações. Tal como usado no presente documento, um método de controle por pá pode ser independentemente executado por controladores para cada pá de um rotor de turbina eólica. As descrições a seguir dos métodos 100 a 400, 1500 e 1600 são focadas no controlador 63 e na pá 20. Para uma realização em que o controlador 63 está executando um dos métodos 100 a 400, 1500 e 1600, no entanto, deve ser compreendido que os controladores para as pás 23 e 26 podem,independentemente, e em paralelo com o desempenho de um método pelo controlador 63, executar o mesmo método para as pás 23 e 26, respectivamente.

[0055] Cada um dos métodos 100 a 400, 1500 e 1600 é um circuito de feedback. No início de um ciclo atual n para tal método, um controlador recebe os dados atuais do sensor de um arranjo de sensores em uma pá de rotor rotativa que tem uma configuração de desdobramento atual. Essa configuração de desdobramento atual pode ter sido determinada durante um ciclo precedente n - 1. Os dados atuais do sensor são indicativos de cargas atuais nessa pá. Ao usar os dados atuais do sensor, o controlador determina uma configuração de desdobramento atualizada apropriada para as cargas indicadas pelos dados atuais do sensor. A configuração de desdobramento atualizada pode ser a mesma ou então diferente da configuração de desdobramento atual. Na conclusão do ciclo atual n, o controlador pode então gerar e transmitir comandos de acionamento a uma ou mais das unidades de defletores de ar para implementar essa configuração de desdobramento atualizada. O ciclo seguinte n + 1 começa então quando o controlador recebe os sinais dos dados do sensor indicativos das cargas depois que a configuração de desdobramento atualizada foi implementada.

[0056] Voltando à FIGURA 5, na etapa 101 o controlador 63 recebe valores dos dados do sensor do arranjo de sensores 61. Esses valores dos dados do sensor são representados na FIGURA 5 como variáveis S1(1) a S1(j). Por toda esta descrição, uma porção entre parênteses de um nome variável indica que a variável tem um valor relacionado a uma unidade de defletor de ar ou do sensor que tem um número de referência entre parênteses similar. Por exemplo, o valor S1(1) é relacionado ao sensor 30(1). Outros números nos nomes variáveis (por exemplo, o "1" imediatamente depois do "S" em S1(1)) são usados para ajudar a evitar confusão quando nomes variáveis similares são usados em relação às figuras dos desenhos diferentes. Embora j = 7 na realização do rotor 11 e do sistema de controle 60, j pode ter um valor diferente em outras realizações.

[0057] Cada uma das variáveis S1(1) a S1(j) tem um valor que é indicativo de um diferencial de pressão no local do sensor correspondente 30.Tal como indicado acima, cada um desses diferenciais de pressão também é correlacionado com a carga na pá 20 na posição ao longo do comprimento da pá 20 onde o diferencial de pressão é medido. Essa carga inclui a força normal FN na pá 20 na direção perpendicular ao plano de rotação do rotor 11. Quando multiplicada por um comprimento radial R da raiz da pá 20, cada uma dessas forças normais representa uma contribuição para a carga de dobra da raiz na pá 20. Devido ao fato que a localização de cada sensor 30 é fixa, o comprimento radial R associado com cada um dos sensores 30 é conhecido. Como parte da etapa 101, o controlador 63 pode multiplicar os valores S1(1) a S1(j) pelas distâncias de comprimento radial associadas respectivamente com os sensores 30(1) a 30(j). Tal como indicado na FIGURA 5 pelas variáveis S1L(1) a S1L(j), a saída de etapa 101 podem ser um conjunto de valores de dados do sensor ajustados ao local. Em outras realizações, as distâncias de comprimento radial podem ser aplicadas em outras etapas (por exemplo, como parte da etapa 102, como uma etapa separada entre as etapas 102 e 103). Na etapa 102, o controlador 63 divide cada um dos valores S1L(1) a S1 L(j) por p, a densidade medida do ar. Na etapa 103, o controlador 63 soma o arranjo dos valores do sensor ajustados pela densidade da etapa 102 (representados na FIGURA 5 como S1D(1) a S1D(j)) e obtém um valor de sinal somado (representado como variável SS1).

[0058] Em algumas realizações, e tal como mostrado na FIGURA 5, o valor SS1 pode ser a passagem de faixa filtrada na etapa 104. Em algumas realizações, a passagem de faixa do filtro pode ser selecionada de modo a limitar o índice da frequência do sinal SS1 às frequências baseadas mais ou menos na velocidade de rotação do rotor. Como um benefício secundário, o ruído de alta frequência no sinal SS1 pode também ser reduzido.

[0059] A saída da etapa 104 é um valor de sinal somado filtrado, representado na FIGURA 5 como variável SS1F. Na etapa 105, um escalar limite 106 é aplicado ao valor de SS1F. Em particular, o escalar limite 106 é subtraído do valor de SS1F para obter um valor de erro ajustado no limite (representado como variável E1). O método de controle 100 inclui uma sub- rotina de controle adicional 150 em que operações adicionais são executadas no sinal de erro da etapa 105 para obter um outro valor de sinal de saída revisado (representado como variável E1’). A sub-rotina 150 pode ser uma sub- rotina de controle proporcional (P), uma sub-rotina de controle de derivada proporcional (PD), uma sub-rotina de controle de integral proporcional (PI), uma sub-rotina de controle de integral-derivada proporcional (PID), uma sub-rotina de controle de regulador linear-quadrática (LQR), uma sub-rotina de controle de Gauss linear-quadrática (LQG), uma sub-rotina de controle H-infinito, ou um outro tipo de sub-rotina de controle. As sub-rotinas de controle destes e de outros tipos são bem conhecidas e, desse modo, não são mais descritas no presente documento. Em algumas realizações, a sub-rotina 150 pode ser omitida.

[0060] Na etapa 107, o controlador 63 gera comandos a uma ou mais das unidades de defletores de ar 31 para implementar uma configuração de desdobramento que corresponda ao valor de E1’. As FIGURAS 6A a 6D são diagramas que descrevem operações da etapa 107 de acordo com várias realizações. Nas FIGURAS 6A a 6D, a entrada para a etapa 107 é um valor de dados computado representado pela variável Qin. Na realização do método 100, a entrada para a etapa 107 é o valor E1’. Devido ao fato que operações tais como aquelas mostradas nas FIGURAS 6A a 6D também podem ser executadas em várias realizações descritas a seguir ao usar um valor de dados computado de uma maneira diferente daquela usada para computar o valor E1’, no entanto, a variável mais genérica Qin é usada nas FIGURAS 6A a 6D. Além disso, as FIGURAS 6A e 6B são descritas em conexão com a geração e a transmissão de comandos de acionamento para um sistema de defletor de ar que tem k unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k). Embora k=9 na realização do rotor 11 e do sistema de controle 60, pode ter menos ou mais unidades de defletores de ar em outras realizações.

[0061] Em uma primeira subetapa 107a, o controlador 63 converte um valor Qin recebido em dados que representam uma configuração de desdobramento correspondente, isto é, a extensão indica que as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k) devem ser baseadas no valor Qin recebido. Para fins de conveniência, as operações da subetapa 107a são representadas como uma tabela na FIGURA 6A. Tais operações podem ser implementadas ao usar uma tabela de consulta em algumas realizações. Tal como explicado a seguir, no entanto, as operações da subetapa 107a também podem ser executadas em algumas realizações através do uso de uma ou mais fórmulas ou outras técnicas.

[0062] Na realização representada pela FIGURA 6A, o controlador 63 é configurado para executar uma de k configurações de desdobramento. Nessas k configurações de desdobramento, todas as unidades de defletores de ar 31 são limitadas a um de dois estados de extensão: completamente retraída (extensão zero) ou completamente estendida (100% de extensão).

[0063] Para valores Qin menores do que q1, o controlador 63 converte o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que cada uma das unidades de defletores de ar 31 tem um estado de extensão zero. Para os valores Qin maiores do que ou iguais a q1 e menores do que q2, o controlador 63 converte o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que a unidade de defletor de ar 31(1) está em um estado de extensão de 100% e em que todas as unidades de defletores de ar 31 restantes estão em um estado de extensão zero. Para os valores Qin maiores do que ou iguais a q2 e menores do que q3, o controlador 63 converte o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) estão em um estado de extensão de 100% e em que todas as unidades de defletores de ar 31 restante estão em um estado de extensão zero. Esse padrão continua para faixas adicionais de Qin, em que qk < Qin faz com que o controlador 63 converta o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que todas as k unidades de defletores de ar 31 estão em um estado de extensão de 100%.

[0064] Na subetapa 107b, e com base nos dados em que o valor Qin foi convertido, o controlador 63 gera comandos para os acionadores de uma ou mais das unidades de defletores de ar 31 para implementar a configuração de desdobramento correspondente. A forma desses comandos pode depender dos tipos de mecanismos de acionamento empregados, mas pode ser determinada de imediato pelos técnicos no assunto com base na informação fornecida no presente documento e com base nos tipos de mecanismos de acionador usados. Os comandos de acionador gerados podem então ser transmitidos aos acionadores das unidades de defletores de ar 31 apropriadas.

[0065] Embora a FIGURA 6A mostre subetapas 107a e 107b distintas, em algumas realizações as operações das subetapas 107a e 107b podem ser combinadas.

[0066] Na realização da FIGURA 6A, e uma vez que os valores Qin aumentam, as configurações de desdobramento correspondentes requerem o acionamento unidades de defletores de ar 31 adicionais, em uma direção da raiz à ponta, para estender os elementos defletores 49. Uma vez que os valores Qin diminuem, as configurações de desdobramento correspondentes requerem o acionamento das unidades de defletores de ar 31 adicionais, em uma direção da ponta à raiz, para retrair os elementos defletores 49. Em outras realizações, um controlador pode ser configurado para implementar configurações de desdobramento de uma maneira inversa. Um exemplo disto é mostrado na FIGURA 6B, que mostra uma realização da etapa 107 em que a subetapa 107a foi substituída por uma subetapa 107a1. Similar à subetapa 107a na realização da FIGURA 6A, o controlador 63 pode executar a subetapa 107a1 de modo a implementar uma de k configurações de desdobramento diferentes. Na realização da FIGURA 6B, no entanto, o controlador 63 é configurado para executar essas configurações diferentes ao acionar os elementos defletores de ar 31 em uma direção da ponta à raiz quando os elementos da extensão dos elementos defletores 49 e em uma direção da raiz à ponta quando da retração dos elementos defletores 49. Para Qin < q1, o controlador 63 converte o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que cada uma das unidades de defletores de ar 31 tem um estado de extensão zero. Para q1 < Qin < q2, o controlador 63 converte o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que a unidade de defletor de ar 31(k) localizada mais afastada da raiz da pá tem um estado de extensão de 100% e as unidades de defletores de ar 31 restantes têm um estado de extensão zero. Para q2 < Qin < q3, o controlador 63 convertem o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que as unidades de defletores de ar 31(k) e 31(k-1) têm um estado de extensão de 100%, e todas as unidades de defletores de ar 31 restantes têm um estado de extensão zero. Esse padrão continua, em que qk < Qin faz com que o controlador 63 converta o valor Qin em dados que representam uma configuração de desdobramento em que todas as unidades de defletores de ar 31 têm um estado de extensão de 100%.

[0067] A FIGURA 6C ilustra a etapa 107 de acordo com algumas realizações adicionais. Na realização da FIGURA 6C, a etapa 107 foi modificada ao substituir a subetapa 107a por uma subetapa 107a2, e o controlador 63 é configurado outra vez para implementar k configurações de desdobramento. Tal como na realização da FIGURA 6A, todas as unidades de defletores de ar 31 são limitadas a um de dois estados de extensão, em que um desses estados de extensão é completamente retraído. Ao contrário da realização da FIGURA 6A, no entanto, o outro desses estados é menor do que a extensão máxima possível para pelo menos algumas das unidades de defletores de ar 49. Em particular, o elemento defletor 49(2) da unidade de defletor de ar 31(2) é completamente retraído ou então estendido a*h, onde 0 < a < 1, o elemento defletor 49(3) da unidade de defletor de ar 31(3) é completamente retraído ou estendido b*h, onde 0 < b < a, etc.

[0068] Em ainda outras realizações, uma ou mais unidades de defletores de ar podem ter mais de dois estados de extensão possíveis. Isso é ilustrado parcialmente na FIGURA 6D. Na realização da FIGURA 6D, etapa 107 foi modificada ao substituir a subetapa 107a por uma subetapa 107a3, e o controlador 63 é configurado para implementar (10*k)+1 configurações de desdobramento. Nessas configurações de desdobramento, as unidades de defletores de ar 31 podem ter um estado de extensão que varia da extensão zero à extensão de 100% em incrementos de 10%.

[0069] As FIGURAS 6A a 6D mostram somente exemplos de quatro dos conjuntos de configurações de desdobramento que um controlador pode ser configurado para implementar no curso de execução de um método de controle particular. Os exemplos dos FIGURAS 6A a 6D não se prestam a representar uma limitação em conjuntos de configurações de desdobramento implementáveis. Apenas como um exemplo, um controlador pode ser configurado para implementar configurações de desdobramento diferentes com base em uma relação não linear em relação às faixas de valores Qin. Por exemplo, as faixas de valores Qin mapeados a diferentes configurações de desdobramento podem ser relativamente grandes para valores Qin menores e relativamente pequenas para valores Qin maiores. Apenas como um outro exemplo, um controlador pode ser configurado de modo que determinadas unidades de defletores de ar 31 permaneçam em um estado de extensão zero em todas as configurações de desdobramento.

[0070] Embora as operações do controlador 103 ilustradas nas FIGURAS 6A a 6D possam executadas ao usar tabelas de consulta que mapeiam cada uma de múltiplas faixas de valores de entrada para os dados que representam configurações de desdobramento específicas, elas também podem ser implementadas de outras maneiras. Apenas como um exemplo, a realização da FIGURA 6A pode ser implementada ao executando uma função em Qin na subetapa 107a que emite um valor inteiro D que fica entre 0 e k (por exemplo, D = 0 para Qin < q1, D = 1 para q1 < Qin < q2, etc.), em que o valor de D representa então o número de unidades de defletores de ar na direção da raiz à ponta que devem ser colocados em um estado completamente estendido. Como um outro exemplo, o método 100 pode ser ajustado (por exemplo, ao ajustar um ganho apropriado na sub-rotina 150) de modo que um valor E1’ igual a 1 corresponde a uma configuração de desdobramento em que a unidade de defletor de ar 31(1) se encontra em um estado completamente estendido e as outras unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado de extensão zero, um valor E1’ igual a 2 corresponde a uma configuração de desdobramento em que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) se encontram em um estado completamente estendido e as outras unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado de extensão zero, etc., com o valor E1’ igual a k que corresponde a uma configuração de desdobramento em que todas as unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado completamente estendido. A etapa 107a pode então incluir as operações descritas pelo seguinte pseudocódigo: Se Qin < 0, configurar Qin = 0 Se Qin > k, configurar Qin = k D = INT[Qin]

[0071] No pseudocódigo, "INT[]" é uma função que retorna a parte inteira do argumento entre colchetes [], e o valor D representa o número de unidades de defletores de ar na direção da raiz à ponta que devem ser colocadas em um estado completamente estendido. Apenas como um outro exemplo, o método 100 pode ser ajustado de modo que um valor E1’ igual a 1 corresponde a uma configuração de desdobramento em que a unidade de defletor de ar 31(1) se encontra em um estado completamente estendido e as outras unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado de extensão zero, um valor E1’ igual a 2 corresponde a uma configuração de desdobramento em que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) se encontram em um estado completamente estendido e as outras unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado de extensão zero, etc., em que o valor E1’ igual a k que corresponde a uma configuração de desdobramento em que todas as unidades de defletores de ar 31 se encontram em um estado completamente estendido. O pseudocódigo acima pode então ser modificado de modo que a última linha seja substituída por D = ROUND[Qin], onde "ROUND[]" é uma função que arredonda o argumento entre colchetes para cima ou para baixo em relação ao número inteiro mais próximo.

[0072] Em algumas realizações tais como aquelas descritas em relação às FIGURAS 6A a 6B, um valor Qin negativo é tratado como correspondendo a uma configuração de desdobramento em que todas as unidades de defletores de ar têm um estado de extensão zero. Em outras realizações, os valores Qin negativos podem ser tratados de maneira distinta. Por exemplo, em algumas realizações uma pá de turbina eólica pode incluir unidades de defletores de ar no lado de alta pressão e unidades de defletores de ar no lado de baixa pressão. Os valores Qin positivos podem ser processados para determinar uma configuração de desdobramento em que somente as unidades de defletores de ar do lado de baixa pressão têm estados de extensão diferentes de zero e os valores Qin negativos podem ser processados para determinar uma configuração de desdobramento em que somente as unidades do lado de alta pressão do defletor de ar têm estados de extensão diferentes de zero.

[0073] Em algumas realizações, a etapa 107 pode incluir uma sub-rotina de limitação de desdobramento para minimizar a "vibração" ou outra ativação indesejavelmente excessiva da unidade de defletor de ar. Os exemplos de tais sub-rotinas incluem as sub-rotinas que utilizam a histerese e as sub-rotinas que utilizam uma faixa morta. Um outro exemplo é uma sub- rotina de limite da taxa de retração para reduzir a retração excessivamente rápida dos elementos defletores que pode desgastar de maneira inadequada os componentes da unidade de defletor de ar. A FIGURA 7 é um fluxograma que mostra um exemplo de uma sub-rotina de limite da taxa de retração executada após a subetapa 107b. Na subetapa 108a, o controlador 63 compara os comandos do acionador que acabam de ser gerados aos comandos do acionador gerados no ciclo imediatamente anterior e que resultaram na configuração de desdobramento atual. Se a mudança da configuração de desdobramento atual para configuração de desdobramento atualizada que corresponde aos comandos do acionador que acabam de ser gerados requerer a retração de um elemento defletor, o controlador 63 prossegue na ramificação "sim" para a subetapa 108b. Na subetapa 108b, o controlador 63 atrasa um intervalo de tempo Δtmin antes de prosseguir. Da subetapa 108b, o controlador 63 prossegue para a subetapa 108c e transmite os comandos do acionador que acabam de ser gerados. Se o controlador 63 determinar na subetapa 108a que a mudança da configuração de desdobramento atual para a configuração de desdobramento atualizada não requer a retração de um elemento defletor, o controlador 63 prossegue diretamente para a subetapa 108c.

[0074] A FIGURA 7 é meramente um exemplo de uma sub-rotina de limite da taxa de retração. Em outras realizações, uma sub-rotina de limite da taxa de retração pode incluir subetapas alternativas e/ou adicionais. Por exemplo, o intervalo de tempo Δtmin aplicado na subetapa 108b pode ser variável (por exemplo, Δtmin mais longo sob algumas condições e Δtmin mais curto sob outras condições). Em algumas realizações, uma sub-rotina de limite da taxa de retração pode limitar apenas a taxa de retração para um número predeterminado de ciclos de um método de controle, depois do que nenhum limite é aplicado. Em algumas realizações, uma sub-rotina de limite da taxa de retração pode ser executada após a subetapa 107a (ou após uma das subetapas 107a1, 107a2 ou 107a3, ou após uma subetapa similar) e antes da subetapa 107b. Em tal realização, a subetapa 108a pode ser modificada de modo a incluir uma comparação dos dados em que o valor Qin foi convertido em dados similares de um ciclo precedente, e a subetapa 108c pode ser modificada de modo a incluir uma continuação para a subetapa 107b. Em algumas realizações, a limitação da taxa de retração não é usada.

[0075] A forma dos sinais de comando do acionador gerados e transmitidos pelo controlador 63 na etapa 107 pode variar em realizações diferentes. Em algumas realizações, por exemplo, e tal como descrito acima, as unidades de defletores de ar 31 podem ser pneumaticamente acionadas. Em algumas de tais realizações, o controlador 63 pode gerar os sinais de comando do acionador que fazem com que as válvulas de ar associadas com as unidades de defletores de ar 31 apropriadas abram ou fechem de modo a estender ou retrair um ou mais elementos defletores 49 e implementem uma configuração de desdobramento atualizada. Nas realizações em que os elementos defletores 49 são estendidos e retraídos por servos eletricamente acionados, o controlador 63 pode gerar os sinais de comando do acionador que fazem com que os motores elétricos em uma ou mais unidades de defletores de ar 31 estendam ou retraiam um elemento defletor 49 por uma quantidade necessária para implementar a configuração de desdobramento desejada. Em algumas realizações, cada uma de uma ou mais das unidades de defletores de ar 31 pode incluir um sensor de feedback que transmita um sinal ao controlador 63 indicativo da quantidade até a qual o elemento defletor 49 dessa unidade é estendido, e o controlador 63 pode usar esses sinais apara justar os sinais do comando do acionador.

[0076] Em algumas realizações, o controlador 63 pode gerar e transmitir sinais do comando do acionador independente do fato se a configuração de desdobramento atualizada é diferente da configuração de desdobramento atual. Em outras realizações, o controlador 63 pode primeiramente determinar se a configuração de desdobramento atualizada é diferente da configuração de desdobramento atual. Em caso negativo, nenhum sinal de acionamento é gerado ou transmitido. Se as configurações de desdobramento atualizada e atual forem diferentes, os sinais de acionamento do controlador requeridos são gerados e transmitidos.

[0077] Os valores para escalar de referência 106 irão variar com base em modelos específicos da turbina eólica, na localização e em objetivos do controle. Em algumas realizações, por exemplo, o objetivo do controle pode ser a redução da carga da rajada em uma parte particular de uma curva de força para a turbina em questão. Uma curva de força da turbina eólica é um gráfico da potência de saída no eixo Y versus a velocidade do vento no eixo X. Tipicamente, uma curva de força é dividida em três regiões. A região I é uma parte plana da curva da velocidade do vento zero até uma velocidade do vento em que o rotor começa a girar e a geração de energia é iniciada. A região II é uma parte em formato de S da curva que corresponde à potência de saída aumentada enquanto a velocidade do vento aumenta, mas onde a turbina está produzindo menos potência do que a nominal total. Na região II, a velocidade do vento não é alta o bastante para que a turbina gere a sua potência nominal total, e as pás podem ter o passo mínimo de modo a extrair mais energia do vento. A região III é uma parte plana da curva em que a turbina eólica está produzindo a potência nominal máxima e em na qual a energia adicional da velocidade do vento aumentada é despejada frequentemente pela arfagem das pás do rotor. O "joelho" que é chamado às vezes de "região 2,5," é a parte da curva de força em torno da transição da região II para a região III e é frequentemente de maior interesse para finalidades de controle.

[0078] Um escalar de referência 106, assim como outros parâmetros do método 100, pode ser determinado, a partir de uma turbina eólica particular, localização, e objetivo de controle, ao usar simulações de computador. Tais simulações podem ser executadas ao usar o pacote de software FAST (Fadiga, Aerodinâmica, Estruturas e Turbulência) bem conhecido criado pelo laboratório Nacional de Energia Renovável do Departamento de Energia dos EUA. Um primeiro conjunto de simulações pode ser executado para obter os dados da linha basal que modelam a carga da pá sob uma ampla gama de condições do vento e com todas as unidades de defletores de ar em um estado de desdobramento zero. Os valores iniciais para o limite 106 podem ser selecionados ao observar os dados e o comportamento da linha basal sob várias condições de carga, e ao selecionar o valor inicial com base em um desvio médio e padrão calculado a partir dos dados da linha basal. O limite pode ser ajustado após observações adicionais do desempenho. O escalar de referência 106 e outros parâmetros do método 100 também podem ser determinados e/ou verificados ao usar os testes de uma turbina eólica real, ou por uma combinação da simulação e os testes da turbina eólica real. Se a sub-rotina de controle 150 for incluída, os seus parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais usadas para ajustando o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos de aplicações de controle de processo.

[0079] A FIGURA 8 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá 200. A etapa 201 é similar à etapa 101 do método de controle 100. Na etapa 201, o controlador 63 recebe valores dos dados do sensor S2(1) a S2(j) do arranjo de sensores 61. Cada variável S2 tem um valor indicativo de um diferencial de pressão, e desse modo a carga da pá, em uma posição correspondente do sensor. Como parte de etapa 201, o controlador 63 pode multiplicar os valores S2(1) a S2(j) pelas distâncias de comprimento radial de cada sensor e emitir um conjunto de valores de dados do sensor ajustados na localização (representados como variáveis S2L(1) a S2L(j)). Em outras realizações, as distâncias de comprimento radial podem ser aplicadas em outras etapas (por exemplo, como parte da etapa 204, como uma etapa separada entre as etapas 204 e 205).

[0080] Na etapa 202, um arranjo 203 de escalares limite é aplicada aos valores de dados do sensor ajustados emitidos pela etapa 201. O arranjo 203 compreende os valores escalares limite μ2(1) a μ2(j) que correspondem respectivamente aos sensores 30(1) a 30(j). A saída da etapa 202 pode compreender um arranjo dos valores de erro (representados como variável E2) em que E2(1) = S2L(1) - μ2(1), E2(2) = S2L(2) - μ2(2)... E2(j) = S2L(j) - μ2(j). Na etapa 204, cada um dos valores E2(1) a E2(j) é dividido pela densidade do ar medida p para obter um arranjo dos valores de erro ajustados na densidade (representados como variáveis E2D(1) a E2D(j)). Na etapa 205, o controlador 63 soma o arranjo dos valores E2D(1) a E2D(j) emitidos pela etapa 204 e obtém um valor do sinal de erro somado (representado como variável E2S).

[0081] O método de controle 200 inclui uma sub-rotina de controle adicional 206 em que as operações adicionais são executadas no valor do sinal de erro somado da etapa 205 para obter um valor revisado adicional do sinal de saída (representado como variável E21). A sub-rotina 206 pode ser uma sub-rotina de controle proporcional (P), uma sub-rotina de controle de derivada proporcional (PD), uma sub-rotina de controle de integral proporcional (PI), uma sub-rotina de controle de integral-derivada proporcional (PID), uma sub-rotina de controle de regulador linear-quadrática (LQR), uma sub-rotina de controle de Gauss linear-quadrática (LQG), uma sub-rotina de controle H-infinito, ou um outro tipo de sub-rotina de controle. As sub-rotinas de controle destes e de outros tipos são bem conhecidas e, desse modo, não são mais descritas no presente documento. Em algumas realizações, a sub-rotina 206 pode ser omitida.

[0082] Na etapa 207, o controlador 63 pode então gerar e transmitir os sinais de comando de acionamento com base no valor E21. As operações da etapa 207 podem ser similares àquelas descritas em relação à etapa 107 do método de controle 100.

[0083] A partir de uma turbina eólica particular, da localização e do objetivo de controle, os valores para escalares limite e para outros parâmetros do método 200 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma turbina eólica real de uma maneira similar àquela discutida em relação ao método 100. Se a sub-rotina 206 do controle for incluída, os seus parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais usadas para ajustar o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos de aplicações de controle de processo.

[0084] A FIGURA 9 é um diagrama de blocos que mostra um método de controle por pá 300. Na etapa 301, e similar à etapa 101 do método 100, o controlador 63 recebe os valores dos dados do sensor (representados na FIGURA 9 pelas variáveis S3(1) a S3(j)) do arranjo de sensores 61 e pode multiplicar esses valores por distâncias de comprimento radial para obter um conjunto de valores de dados do sensor ajustados na localização (representados pelas variáveis S3L(1) a S3L(j)). Em outras realizações, as distâncias de comprimento radial podem ser aplicadas em outras etapas (por exemplo, como parte da etapa 306, tal como uma etapa separada entre as etapas 306 e 307). Na etapa 302, e similar à etapa 202 do método 200, o controlador 63 pode aplicar os escalares limite S3L(1) a S3L(j) aos valores. Ao contrário do método 200, no entanto, os valores desses escalares limite podem variar com base no passo da pá 20.

[0085] Durante cada ciclo do método 300, e além dos valores dos dados recebidos do arranjo de sensores 61, o controlador 63 recebe um valor de dados β3 que representa o passo atual da pá 20. O valor β3 pode ser opcionalmente filtrado por um filtro de passagem de baixa frequência na etapa 303 para eliminar o ruído do sensor e para impedir ou limitar a resposta com base em variações de alta frequência no passo da pá. Um valor β3 filtrado (representado pela variável β3F) é então inserido na etapa de programação de ganho 304.

[0086] Na etapa 304, o controlador 63 aplica ganhos a cada um dos escalares limite μ3 (1) a μ3 (j) no arranjo 305. A operação da etapa 304 de acordo com algumas realizações é ilustrada na FIGURA 10. Em resposta ao valor de entrada β3F, o controlador 63 seleciona uma das m programações de ganho GS1 a G/M que correspondem a esse valor β3F. Em resposta a um valor de entrada β3F maior do que ou igual a β0 e menor do que ou igual a β1, por exemplo, o controlador 63 pode selecionar a programação de ganho GS1. Se um valor de entrada β3F for maior do que β1 e menor do que ou igual a β2, o controlador 63 pode selecionar a programação de ganho GS2. Isso pode continuar para faixas adicionais de valores β3F, em que o controlador seleciona a programação de ganho GSm se um valor de entrada β3F for maior do que βm-1 e menor do que ou igual a βm.

[0087] Cada uma das programações de ganho GS1 a GSm pode incluir um conjunto de j valores de ganho. Por exemplo, a programação de ganho GS1 inclui os valores de ganho G1(1) a G1(j), a programação de ganho GS2 inclui os valores de ganho G2(1) a G2(j), etc. Embora todos os valores de ganho em uma programação de ganho particular possam ser diferentes uns dos outros, este não precisa ser o caso. Em algumas realizações, um ou mais valores de ganho em uma programação de ganho particular podem ser iguais. Por exemplo, em algumas realizações podem ser desejável ignorar os dados do sensor de alguns sensores sob algumas condições de passo. Em tal realização, os valores de ganho que correspondem aos escalares limite para esses sensores podem ser ajustados em zero em uma programação de ganho que corresponde a essas condições de passo.

[0088] Depois de ter selecionado uma programação de ganho, o controlador 63 multiplica cada um dos escalares μ3 (1) a μ3 (j) pelo seu ganho correspondente na programação de ganho selecionada para obter um arranjo dos valores de escalares ajustados no ganho μ3G(1) a μ3G(j). A FIGURA 10 mostra um exemplo em que a programação de ganho GS1 é selecionada em resposta a um valor β3F maior do que ou igual a β0 e menor do que ou igual a β1. No exemplo, μ3G(1) = μ3(1)*G1(1), μ3G(2) = μ3(2)*G1(2)... μ3G(j) = μ3(j)*G1(j).

[0089] Embora o FIGURA 10 mostre a seleção de uma programação de ganho ao usar uma tabela de consulta, em algumas realizações a seleção da programação de ganho pode ser implementada de uma outra maneira. Por exemplo, a etapa de programação de ganho 304 pode incluir cálculos ao usar uma ou mais fórmulas que recebem um valor μ3 e um valor β3F como entradas e que emite um valor μG. Como um outro exemplo, a etapa de programação de ganho 304 pode utilizar uma combinação de uma tabela de consulta e os cálculos (por exemplo, a interpolação entre os valores em uma tabela de consulta).

[0090] Os valores μ3G(1) a μ3G(j) são fornecidos como uma entrada para a etapa 302 (FIGURA 9). Na etapa 302, os valores μ3G(1) a μ3G(j) são subtraídos dos valores de dados do sensor ajustados na localização emitidos pela etapa 301. A saída da etapa 302 pode compreender um arranjo de valores de erro (representados pelas variáveis E3) em que E3(1) = S3L(1) - μ3G(1), E3(2) = S3L(2) - μ3G(2)... E3(j) = S3L(j) - μ3G(j).

[0091] As etapas restantes no método 300 são similares às etapas 204 a 207 no método 200. Cada um dos valores E3(1) a E3(j) da etapa 302 é dividido pela densidade do ar p na etapa 306, em que os valores de erro ajustados na densidade resultantes (representados pelas variáveis E3D(1) a E3D(j)) são somados na etapa 307 para obter um valor de erro (representado pela variável E3S). O método de controle 300 inclui uma sub-rotina de controle adicional 308 em que operações adicionais são executadas no valor do sinal do erro adicional da etapa 307 para obter um valor revisado adicional do sinal de saída (representado como variável E31). A sub-rotina 308 pode ser uma sub- rotina de controle proporcional (P), uma sub-rotina de controle de derivada proporcional (PD), uma sub-rotina de controle de integral proporcional (PI), uma sub-rotina de controle de integral-derivada proporcional (PID), uma sub-rotina de controle de regulador linear-quadrática (LQR), uma sub-rotina de controle de Gauss linear-quadrática (LQG), uma sub-rotina de controle H-infinito, ou um outro tipo de sub-rotina de controle. As sub-rotinas de controle destes e de outros tipos são bem conhecidas e, desse modo, não são mais descritas no presente documento. Em algumas realizações, a sub-rotina 308 pode ser omitida. O valor E31 pode então ser aplicado como uma entrada para a etapa 314. As operações da etapa 314 podem ser similares àquelas descritas em relação à etapa 107 do método 100.

[0092] Na realização da FIGURA 9, a entrada para a etapa de programação de ganho 304 é um valor filtrado do passo da pá. Em outras realizações, a entrada para uma etapa de programação de ganho pode ser uma entrada diferente que seja representativa da condição de operação da turbina. Os exemplos de tais entradas incluem, sem limitação, os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do rotor e os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do vento.

[0093] Tal como pode ser apreciado a partir do acima exposto, os métodos de controle por pá tais como o método 300 facilitam ainda mais as configurações em que o sistema de controle é mais (ou somente) ativo sob determinadas condições. Por exemplo, as programações de ganho podem ser escolhidas de modo a tornar o sistema de controle mais ativo a velocidades do vento mais altas na região III. Quando opera na região III, as pás de uma turbina eólica podem ter valores de passo maiores quando o passo é aumentado para eliminar a energia excessiva do vento.

[0094] A partir de uma turbina eólica particular, da localização e do objetivo do controle, os valores para escalares limite, as programações de ganho e outros parâmetros do método 300 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma maneira similar àquela descrita acima para outros métodos. Se a sub-rotina de controle 308 for incluída, os seus parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais usadas para ajustar o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos de aplicações de controle de processo.

[0095] A FIGURA 11 é um diagrama de blocos que mostra um algoritmo de controle por pá 400 que combina características do algoritmo de controle 200 (FIGURA 8) e do algoritmo de controle 100 (FIGURA 5). A etapa 401 é similar às etapas 101, 201 e 301 dos métodos de controle 100, 200 e 300, respectivamente. Na etapa 401, o controlador 63 recebe os valores dos dados do sensor (representados como variáveis S4(1) a S4(j)) do arranjo de sensores 61 e pode multiplicar esses valores pelas distâncias de comprimento radial do sensor para obter um conjunto de valores de dados do sensor ajustados na localização (representados como variáveis S4L(1) a S4L(j)). Em outras realizações, as distâncias de comprimento radial podem ser aplicadas em outras etapas (por exemplo, como parte das etapas 404 e 420, como uma etapa separada entre as etapas 404 e 405 e uma etapa separada entre as etapas 420 e 421). Na etapa 402, similar à etapa 202, um arranjo 403 dos escalares limite μ4(1) a μ4(j) é aplicado aos valores S4L(1) a S4L(j) da etapa 401 para obter um arranjo dos valores de erro (representados como variáveis E41), com E41(1) = S4L(1) - μ4(1)... E41(j) = S4L(j) - μ4(j).

[0096] Cada um dos valores E41(1) a E41(j) da etapa 402 é dividido pela densidade do ar p na etapa 404, em que os valores de erro ajustados na densidade resultantes (representados como variáveis E41D(1) a E41D(j)) são somados na etapa 405 para obter um valor de erro somado (representado como variável E41S). O valor E41S também pode ser processado por uma sub-rotina de controle adicional 406 para obter um valor revisado adicional do sinal de saída (representado como variável E43). O valor E43 é fornecido então à etapa 430, descrita a seguir.

[0097] Quando os valores S4L(1) a S4L(j) são inseridos na etapa 402, esses valores também são divididos pela densidade do ar p na etapa 420 para obter um conjunto de valores do sensor ajustados na densidade (representados como variáveis S4D(1) a S4D(j)), em que os valores são somados na etapa 421 para obter um valor de sinal de erro somado (representado como variável S4S). Durante cada ciclo do método 400, e além dos valores dos dados recebidos do arranjo de sensores 61, o controlador 63 recebe um valor para o passo atual da pá 20 (representado como variável β4). O valor β4 pode ser filtrado por um filtro de passagem de baixa frequência na etapa 423. O controlador 63 usa um valor β4 filtrado (representado como variável β4F) na etapa de troca 422 para determinar se deve processar o valor S4S. Se o valor β4F não estiver dentro de uma ou mais faixas predeterminadas, o valor S4S não é mais processado. Se o valor β4F estiver dentro de uma ou mais faixas predeterminadas, o valor S4S é então processado na etapa 425.

[0098] Na etapa 425, o controlador 63 da passagem de faixa filtra o valor S4S de uma maneira similar à etapa 104 do método 100. Um escalar limite 426 é subtraído então do valor de sinal filtrado resultante (representado como variável S4F) na etapa 427. O resultado é um valor de erro (representado como variável E42). O valor E42 também pode ser processado por uma sub- rotina de controle adicional 428 para obter um valor revisado adicional do sinal de saída (representado como variável E44). O valor E44 é fornecido então à etapa 430.

[0099] Cada uma das sub-rotinas de controle 406 e 428 pode ser uma sub-rotina de controle proporcional (P), uma sub-rotina de controle de derivada proporcional (PD), uma sub-rotina de controle de integral proporcional (PI), uma sub-rotina de controle de integral-derivada proporcional (PID), uma sub-rotina de controle de regulador linear-quadrática (LQR), uma sub-rotina de controle de Gauss linear-quadrática (LQG), uma sub-rotina de controle H- infinito, ou um outro tipo de sub-rotina de controle. As sub-rotinas de controle 406 e 408 não precisam ser do mesmo tipo de sub-rotina de controle. Uma ou ambas as sub-rotinas de controle 406 e 408 podem ser omitidas em algumas realizações.

[00100] Em algumas realizações, o controlador 63 pode ser configurado para executar um de um primeiro conjunto de configurações de desdobramento com base na parte do método 400 que obtém o valor E43 e para executar um de um segundo conjunto de configurações de desdobramento com base na parte do método 400 que obtém o valor E44. Para qualquer conjunto de condições de carga da pá, a configuração de desdobramento correspondente do primeiro conjunto pode ser diferente da configuração de desdobramento correspondente do segundo conjunto. Se o valor E44 fosse ignorado, por exemplo, a saída da etapa 430 através da faixa dos valores E43 possíveis deveria ser os sinais de comando do acionador que implementam uma configuração de desdobramento do primeiro conjunto. Por outro lado, se o valor E43 fosse ignorado, a saída da etapa 430 através da faixa dos valores E44 possíveis deveria ser os sinais de comando do acionador que implementam uma configuração de desdobramento do segundo conjunto. Para o conjunto de condições de carga da pá em questão, a configuração de desdobramento correspondente do primeiro conjunto pode ser diferente da configuração de desdobramento correspondente do segundo conjunto. Como parte da etapa 430, o controlador 63 gera e transmite um ou mais sinais de comando do acionador que implementam uma configuração de desdobramento que representa uma combinação dos requisitos das configurações de desdobramento que podem resultar se os valores E43 e E44 forem considerados separadamente.

[00101] Em algumas realizações, uma configuração de desdobramento combinada resultante da combinação dos requisitos da primeira e da segunda configurações de desdobramento requer a extensão do elemento defletor de cada unidade de defletor de ar pela quantidade máxima requerida por qualquer uma dentre a primeira e a segunda configurações de desdobramento. Como um exemplo deste tipo de combinação de configurações de desdobramento baseada no máximo, uma primeira configuração de desdobramento pode ser parte de um padrão de configuração de desdobramento da raiz à ponta similar àquele da FIGURA 6A e uma segunda configuração de desdobramento pode ser parte de um padrão de configuração de desdobramento da ponta à raiz similar àquele da FIGURA 6B. A primeira configuração de desdobramento, que é baseada no valor E43 recebido em um ciclo atual, pode requerer um estado de extensão de 100% para as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) e um estado de extensão zero para todas unidades de defletores de ar 31 restantes. A segunda configuração de desdobramento, que é baseada no valor E44 recebido em um ciclo atual, pode requerer um estado de extensão de 100% para as unidades de defletores de ar 31(k1) e 31(k) e o estado de extensão zero para todas unidades de defletores de ar 31 restantes. Em uma configuração de desdobramento combinada, as unidades de defletores de ar 31(1), 31(2), 31(k1) e 31(k) podem ter um estado de extensão de 100% e todas unidades de defletores de ar restantes podem ter um estado de deflexão zero.

[00102] Como um outro exemplo de uma configuração combinada de desdobramento baseada no máximo, uma primeira configuração de desdobramento pode ser parte de um padrão de configuração de desdobramento similar àquele da FIGURA 6D e uma segunda configuração de desdobramento pode ser parte de um padrão de configuração de desdobramento que também é similar àquele da FIGURA 6D, mas para a qual os elementos defletores são estendidos a taxas diferentes em resposta aos valores crescentes do sinal de entrada Qin. A primeira configuração de desdobramento pode requerer que um elemento defletor 40 de uma unidade de defletor de ar 31 particular seja estendido por 40%. A segunda configuração de desdobramento pode requerer que o elemento defletor 49 dessa unidade de defletor de ar 31 seja estendido por 70%. A configuração de desdobramento combinada pode requerer que o elemento defletor 49 dessa unidade de defletor de ar 31 seja estendido por 70%.

[00103] Uma configuração de desdobramento combinada pode ser alternativamente baseada no mínimo dos requisitos de duas configurações de desdobramento. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer uma extensão de 100% de uma unidade de defletor de ar e uma segunda configuração de desdobramento pode requerer uma extensão zero dessa unidade de defletor de ar. Na configuração de desdobramento combinada, essa unidade de defletor de ar pode ter um estado de extensão zero.

[00104] Uma configuração de desdobramento combinada pode ser alternativamente baseada em uma soma dos requisitos. Por exemplo, uma configuração de desdobramento combinada pode requerer que o estado da extensão para uma unidade de defletor de ar seja o menor de (i) uma soma das extensões requeridas por duas configurações de desdobramento, ou (ii) a extensão máxima possível (isto é, 100% de h).

[00105] Em algumas realizações, uma configuração de desdobramento combinada pode ser determinada ainda de uma outra maneira. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer uma extensão de 30% de um elemento defletor 49 e uma segunda configuração de desdobramento pode requerer uma extensão de 90% do mesmo elemento defletor 49. A configuração de desdobramento combinada pode requerer a extensão desse elemento defletor por uma quantidade (60%) que represente uma média das quantidades requeridas pela primeira e segunda configurações de desdobramento. Em ainda outras realizações, um método com exceção do simples cálculo da média entre duas quantidades de extensões pode ser usado. Apenas como um exemplo, a média pode ser ponderada com base em um ou mais fatores.

[00106] Os exemplos acima são de configurações de desdobramento combinadas em uma base individual. Em particular, um estado da extensão para uma unidade de defletor de ar particular em uma configuração de desdobramento combinada em um dos exemplos acima é baseado unicamente nos requisitos da extensão para essa unidade de defletor de ar nas configurações de desdobramento que estão sendo combinadas. Em algumas realizações, uma configuração de desdobramento combinada pode ser determinada em uma base de grupo. Em uma combinação em uma base de grupo, o estado da extensão de uma unidade de defletor de ar na configuração de desdobramento combinada é baseado nos requisitos da extensão para múltiplas unidades de defletores de ar nas configurações de desdobramento que estão sendo combinadas.

[00107] Como um exemplo de combinação em uma base de grupo, uma configuração de desdobramento combinada pode ser determinada ao calcular a média do número de unidades de defletores de ar que têm um estado de extensão diferente de zero na primeira configuração de desdobramento e do número das unidades de defletores de ar que têm um estado de extensão diferente de zero na segunda configuração de desdobramento. Na configuração de desdobramento combinada, esse número médio de unidades de defletores de ar pode então ter um estado de extensão diferente de zero. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2) tenham um estado de extensão de 100% e que as outras unidades de defletores de ar tenham um estado de extensão zero. Uma segunda configuração de desdobramento pode requerer que as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(4) tenham um estado de extensão de 100% e as outras unidades de defletores de ar tenham um estado de extensão zero. A configuração de desdobramento combinada pode requerer que as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(3) tenham um estado de extensão de 100% e as outras unidades de defletores de ar tenham um estado de extensão zero.

[00108] O cálculo da média das distribuições de duas configurações de desdobramento pode ser executado de outras maneiras. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer que a unidade de defletor de ar 31(1) tenha um estado de extensão de 100%, uma unidade de defletor de ar 31(2) tenha um estado de extensão de 50%, e que as unidades de defletores de ar 31 restantes tenham um estado de extensão de 0%. Uma segunda configuração de desdobramento pode requerer que as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(3) tenham um estado de extensão de 100%, que uma unidade de defletor de ar 31(4) tenha um estado de extensão de 30%, e que as unidades de defletores de ar 31 restantes tenham um estado de extensão de 0%. A porcentagem total da extensão requerida pela primeira configuração de desdobramento (100% + 50% = 150%) e a porcentagem total da extensão requerida pela segunda configuração de desdobramento (100% + 100% + 100% + 30% = 330%) podem então ter a média calculada (240%). A configuração de desdobramento combinada pode então requerer o desdobramento das unidades de defletores de ar para obter essa média calculada da porcentagem de desdobramento, por exemplo, um estado de extensão de 100% para as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(2), um estado da extensão de 40% para a unidade de defletor de ar 31(3) e um estado da extensão de 0% para as unidades de defletores de ar 31 restantes.

[00109] Algumas realizações podem incluir variações nas técnicas de combinação acima. Por exemplo, a primeira configuração de desdobramento pode estender as unidades de defletores de ar 31 em um padrão da raiz à ponta e a segunda configuração de desdobramento pode estender as unidades de defletores de ar 31 em um padrão da ponta à raiz. A configuração de desdobramento combinada pode então estender as unidades de defletores de ar 31 no padrão da raiz à ponta e no padrão da ponta à raiz. A porcentagem de desdobramento calculada em média pode ser uniformemente distribuída. Se o exemplo precedente for modificado de maneira tal que a segunda configuração de desdobramento requeira que as unidades de defletores de ar 31(k2) a 31(k) tenham um estado de extensão de 100%, uma unidade de defletor de ar 31(k 3) ter um estado da extensão de 30%, e que as unidades de defletores de ar 31 restantes tenham um estado de extensão de 0%, uma configuração de desdobramento combinada pode requerer que as unidades de defletores de ar 31(1) e 31(k) tenham um estado de extensão de 100%, que as unidades de defletores de ar 31(2) e 31(k1) tenham um estado da extensão de 20% e que as unidades de defletores de ar 31 restantes tenham um estado de extensão de 0%. Alternativamente, o desdobramento da porcentagem de desdobramento calculada em média pode ser ainda ponderada com base nas porcentagens de desdobramento totais da primeira e da segunda configurações de desdobramento. Outra vez ao usar o exemplo em que a primeira configuração de desdobramento requer estados de extensão de 100%, 50%, 0%... 0% para as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k), respectivamente, e em que a segunda configuração de desdobramento requer estados de extensão de 0%,... 30%, 100%, 100%, 100% para as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k), respectivamente, a configuração de desdobramento combinada pode requerer (150/480)*240% = 75% da porcentagem de desdobramento calculada em média alocada a um estado de extensão de 75% da unidade de defletor de ar 31(1), (330/480)*240% = 165% da porcentagem de desdobramento calculada em média alocada a um estado de extensão de 100% da unidade de defletor de ar 31(k) e a um estado de extensão de 65% da unidade de defletor de ar 31(k 1), e um estado de extensão de 0% de outras unidades de defletores de ar 31.

[00110] O exposto acima representa meramente vários exemplos.A combinação baseada em grupo pode ser executada em numerosas outras maneiras em outras realizações. Em algumas realizações, os requisitos da extensão em uma configuração de desdobramento combinada baseada em grupo podem ser determinados ao somar os requisitos das configurações de desdobramento que estão sendo combinadas. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer estados de extensão de 100% para duas unidades de defletores de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. Uma segunda configuração de desdobramento pode requerer estados de extensão de 100% para uma unidade de defletor de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. A configuração de desdobramento combinada pode requerer um estado de extensão de 100% para três unidades de defletores de ar e o estado de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. Apenas como um exemplo adicional, duas configurações de desdobramento podem ser combinadas de maneira tal que a porcentagem de desdobramento na configuração de desdobramento combinada seja a soma das porcentagens de desdobramento das duas configurações de desdobramento que estão sendo combinadas.

[00111] As configurações de desdobramento combinadas baseadas em grupo podem ser determinadas com base em um máximo dos requisitos das configurações de desdobramento que estão sendo combinadas. Por exemplo, uma primeira configuração de desdobramento pode requerer estados de extensão de 100% para três unidades de defletores de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. Uma segunda configuração de desdobramento pode requerer estados de extensão de 100% para duas unidades de defletores de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. A configuração de desdobramento combinada pode requerer um estado de extensão de 100% para três unidades de defletores de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes. Alternativamente, uma configuração de desdobramento combinada baseada em grupo pode ser determinada com base em um mínimo dos requisitos das configurações de desdobramento que estão sendo combinadas. Ao usar a primeira e a segunda configurações de desdobramento do exemplo precedente, uma configuração de desdobramento combinada baseada em grupo determinada a partir do mínimo dos dois requisitos pode requerer um estado de extensão de 100% para duas unidades de defletores de ar e estados de extensão zero para as unidades de defletores de ar restantes.

[00112] As operações de etapa 430 de acordo com algumas realizações são ilustradas na FIGURA 12. Uma primeira entrada para a etapa 430 é um valor de dados computado que foi gerado por uma primeira sequência de operações computacionais baseadas pelo menos em parte nos dados recebidos do sensor e que é representado pela variável QA. Na realização do método 400, o primeiro valor de entrada QA é o valor E43. Uma segunda entrada para a etapa 730 é um valor de dados computado que foi gerado por uma segunda sequência de operações computacionais baseadas pelo menos em parte nesses mesmos dados recebidos do sensor e que é representado pela variável QB. Na realização do método 400, o segundo valor de entrada QB é o valor E44. Devido ao fato que operações tais como aquelas mostradas na FIGURA 12 também podem ser executadas nas realizações que usamos valores de dados de entrada computados de maneiras diferentes daquelas usadas para computar os valores E43 e E44, no entanto, as variáveis mais genéricas QA e QB são usadas na FIGURA 12.

[00113] O controlador 63 executa um primeiro conjunto de operações de conversão na subetapa 430a para converter o valor de entrada QA em dados que representam uma primeira configuração de desdobramento correspondente. As operações da subetapa 430a podem ser similares às operações descritas em relação às subetapas 107a (FIGURA 6A), 107a1 (FIGURA 6B), 107a2 (FIGURA 6C), ou 107a3 (FIGURA 6D), ou podem ser uma outra subetapa que gere os dados que representam uma configuração de desdobramento. Os dados podem incluir, por exemplo, um conjunto de valores ΔhA(1) a ΔhA(k) que representam respectivamente (como porcentagens de h) os estados de extensão requeridos para as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k) na primeira configuração de desdobramento correspondente. Na sub- rotina 430b, o controlador 63 pode executar operações para converter o valor de entrada QB em dados que representam uma segunda configuração de desdobramento correspondente. As operações da subetapa 430b também podem ser similares às operações descritas em conexão com as subetapas 107a, 107a1, 107a2 107a3, ou podem ser uma outra subetapa que gere os dados que representam uma configuração de desdobramento. Os dados da sub-rotina 430b podem incluir, por exemplo, um conjunto de valores ΔhB(1) a ΔhB(k) que representam respectivamente (como porcentagens de h) estados de extensão para as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k) na segunda configuração de desdobramento correspondente.

[00114] Depois de ter obtido os valores ΔhA(1) a ΔhA (k) e ΔhB(1) a ΔhB(k), o controlador 63 podem executar operações de combinação na subetapa 430c. As operações da subetapa 430c combinam requisitos da primeira configuração de desdobramento representada pelos valores ΔhA(1) a ΔhA(k) e da segunda configuração de desdobramento representada pelos valores ΔhB(1) a ΔhB(k) e dados de saída que representam uma configuração de desdobramento combinada. Os dados de saída da subetapa 430c podem ser um conjunto de valores ΔhCOMB(1) a ΔhCOMB(k) que representam respectivamente (como porcentagens de h) os estados de extensão para as unidades de defletores de ar 31(1) a 31(k) na configuração de desdobramento combinada. As operações da subetapa 430c podem determinar a configuração de desdobramento combinada ao usar um dos métodos com base individual ou com base em grupo descritos acima (por exemplo, baseados nos máximos, baseados nos mínimos, baseados no cálculo da média, baseados na soma) ou de uma outra maneira. Na subetapa 430d, o controlador 63 pode gerar sinais de comando do acionador para uma ou mais unidades de defletores de ar 31 para implementar a configuração de desdobramento combinada. As operações da subetapa 430d podem ser similares àquelas da subetapa 107b (FIGURAS 6A a 6D). Em algumas realizações, a etapa 430 pode incluir uma sub-rotina de limite da taxa de retração ou um outro tipo de sub-rotina de limitação de desdobramento. Na conclusão de etapa 430, o controlador 63 pode transmitir os sinais de comando do acionador para implementar a configuração de desdobramento combinada.

[00115] A partir de uma turbina eólica particular, da localização e o objetivo do controle, os valores para escalares limites e outros parâmetros do método 400 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma turbina eólica real de uma maneira similar àquela discutida acima para outros métodos. Se as sub-rotinas de controle 406 e 428 forem incluídas, os parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais usadas para ajustar o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos de aplicações de controle de processo.

[00116] Em algumas realizações, os valores para os escalares μ4(1) a μ4(j) podem ser escolhidos de maneira tal que a parte do método 400 que inclui as etapas 402 a 406 é somente operativa para afetar a configuração de desdobramento sob um primeiro conjunto de condições. Fora desse primeiro conjunto de condições, por exemplo, o valor para E43 pode ser demasiadamente baixa para corresponder a uma configuração de desdobramento em que todos os elementos defletores são estendidos. Esse primeiro conjunto de condição pode, por exemplo, corresponder ao joelho da curva de força para uma turbina eólica. Similarmente, a faixa dos valores β4F operativos para permitir a troca na etapa 422 e/ou o escalar limite 426 podem ser escolhidos de modo que a parte do método 400 que inclui as etapas 425 a 428 seja apenas operativa para afetar a configuração de desdobramento sob um segundo conjunto de condições. Fora desse segundo conjunto de condições, por exemplo, o valor para E44 pode ser demasiadamente baixo para corresponder a uma configuração de desdobramento em que todos os elementos defletores são estendidos. Esse segundo conjunto de condições pode, por exemplo, corresponder à região III da curva de força para uma turbina eólica. Em algumas de tais realizações, pode haver pouca ou quase nenhuma sobreposição entre o primeiro conjunto de condições e o segundo conjunto de condições.

[00117] Além de reduzir as cargas da pá causadas pelas rajadas de vento, os métodos de acordo com algumas realizações utilizam sistemas de defletores de ar para controlar outras condições potencialmente prejudiciais. Um exemplo de tal condição é a deflexão da torre. À medida que as velocidades do vento aumentam, a torre 9 pode defletir e a turbina eólica 10 pode se mover em uma direção da frente para trás em um plano geralmente perpendicular à torre 9. Se essas deflexões da torre forem excessivas, podem ocorrer danos. Em algumas realizações, um controlador executa um método coletivo em que as unidades de defletores de ar em cada uma das pás 20, 23, 26 são controladas coletivamente para amortecer a deflexão da torre.

[00118] A FIGURA 13 é um diagrama de blocos que mostra um controlador 1063 que pode executar tal método coletivo de acordo com algumas realizações. O controlador 1063 inclui a memória não transitória 1064 (similar à memória 64 do controlador 63) para armazenar instruções e/ou outros dados. O controlador 1063 também inclui os circuitos lógicos computacionais 1065 (similares aos circuitos lógicos computacionais 65 do controlador 63) para executar computações e outras operações dos métodos de controle coletivos descritos a seguir. Tal como com o controlador 63 da FIGURA 4 e os controladores que executam algoritmos de controle por pá para as pás 23 e 26, o controlador 1063 pode ser implementado ao usar qualquer uma de várias arquiteturas de hardware (por exemplo, computador de finalidades gerais, ASICs, FPGAs, etc.). Em algumas realizações, um único dispositivo de hardware serve como controlador 63, como controlador 1063 e como controladores para os métodos de controle por pá executados para as pás 23 e 26. Em algumas de tais realizações, cada método de controle por pá e cada método de controle coletivo podem ser executados independentemente em uma das múltiplas linhas de programa executadas em paralelo.

[00119] O controlador 1063 fica em comunicação com as unidades de defletores de ar 31 da pá 20, as unidades de defletores de ar 34 da pá 23 e as unidades de defletores de ar 37 da pá 26 em trajetos de sinal separados. Embora sejam representados na FIGURA 13 como linhas únicas, cada um dos trajetos de sinal entre o controlador 1063 e uma unidade de defletor de ar pode incluir múltiplos canais com fio e/ou sem fio.

[00120] O controlador 1063 pode receber os valores dos dados que indicam a deflexão da torre 9. Esses dados podem compreender os dados que representam a aceleração da turbina eólica 10 nas direções da frente para trás. Esses dados da aceleração podem ser recebidos de acelerômetros localizados na nacela 12 e/ou na torre 9. Embora não seja mostrado na FIGURA 13, o controlador 1063 também pode receber dados dos sensores 30 na pá 20, dos sensores 33 da pá 23 e dos sensores 34 da pá 26. Além disso, o controlador 1063 pode receber dados que incluem um valor para uma velocidade de rotação do rotor 11, valores para o passo de pá das pás 20, 23 e 26, e um valor para uma densidade do ar.

[00121] A FIGURA 14 é um diagrama de blocos de um método coletivo 1100 que pode ser executado pelo controlador 1063 para amortecer a deflexão da torre. O método 1100 também é um circuito de feedback. No início de um ciclo atual n para o método 1100, o controlador 1063 recebe os dados da aceleração atual indicativos da aceleração atual da turbina 10 na direção para frente ou para trás. Essa aceleração atual foi medida enquanto os sistemas de defletores de ar de cada uma das três pás tinham uma configuração de desdobramento atual. Ao usar os dados da aceleração atual, o controlador determina uma configuração de desdobramento coletiva atualizada. Tal como usado no presente documento, uma "configuração de desdobramento coletiva" representa configurações de desdobramento dos grupos de unidades de defletores de ar em todas as pás. Em algumas realizações, uma configuração de desdobramento coletiva no método 1100 é uma configuração de desdobramento coletiva em que as configurações de desdobramento para sistemas de defletores de ar nas pás são todas as mesmas. Na conclusão do ciclo atual n, o controlador 1063 pode então gerar e transmitir sinais do comando a uma ou mais unidades de defletores de ar em cada pá para implementar a configuração de desdobramento coletiva atualizada. O ciclo n + 1 seguinte começa então quando o controlador recebe os dados da aceleração indicativos da aceleração depois que a configuração de desdobramento coletiva atualizada foi implementada.

[00122] Tal como visto na FIGURA 14, um ciclo do método 1100 começa com a recepção dos dados da aceleração (representados como variável α11). Em algumas realizações, o valor α11 pode ser derivado de um ou mais acelerômetros localizados na nacela 12 e/ou na torre 9. Em outras realizações, o valor α11 pode ser uma estimativa da aceleração derivada dos dados dos sensores 30, 33 e 36 nas pás 20, 23 e 26, respectivamente. O valor α11 pode ser passado através de um filtro de entalhe ou de passagem de faixa na etapa 1101 para reduzir o ruído, e para focar a operação do método 1100 em uma faixa de frequência particular (se um filtro da passagem de faixa for usado) ou para remover uma frequência particular (se um filtro de entalhe for usado). Em algumas realizações, etapa 1101 pode ser omitida.

[00123] O valor da aceleração filtrado emitido pela etapa 1101, representado como variável α11F, é integrado temporalmente na etapa 1102. Um ganho de velocidade proporcional K11PV é aplicado à saída integrada da etapa 1102 (representada como variável v11) na etapa 1103, resultando um valor ajustado representado como v11G variável. O valor α11F é ajustado também por um ganho proporcional K11PA da aceleração para obter um valor ajustado em ganho (representado como variável α11G) na etapa 1104. Os valores V11G e α11G são somados na etapa 1105 para obter um valor de erro (representado como variável E11). Na etapa 1106 de limite de faixa inoperante, o controlador 1063 pode determinar se o valor E11 é grande o bastante para autorizar a ação. A saída da etapa 1106, representada como variável E11T, pode ser ajustada em zero se o valor E11 não for suficientemente grande e ou então ser ajustada no valor E11. O valor E11T pode ser filtrado na etapa 1107 (por exemplo, ao usar um filtro de passagem de faixa ou de passagem de baixa frequência). A saída da etapa 1107 (representada como variável E11F) é então a entrada para a etapa 1108.

[00124] Na etapa 1108, o controlador 1063 pode gerar e transmitir comandos a uma ou mais unidade de defletores de ar em cada pá para implementar uma configuração de desdobramento coletiva que corresponda ao valor inserido na etapa 1108. Em algumas realizações do método 1100, as unidades de defletores de ar em cada pá podem ser afetadas da mesma maneira. Na conclusão de um ciclo do método 1100, o resultado pode ser uma configuração de desdobramento coletiva atualizada em que uma configuração de desdobramento atualizada da pá 20, uma configuração de desdobramento atualizada da pá 23 e uma configuração de desdobramento atualizada da pá 26 são as mesmas. Pelo menos em algumas de tais realizações, as operações da etapa 1108 podem ser similares àquelas da etapa 107, mas com os sinais de comando do acionador também gerados para as pás 23 e 26.

[00125] A partir de uma turbina eólica particular, da localização e dos limites definidos para o movimento da torre, os parâmetros do método 1100 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma turbina eólica real de uma maneira similar àquela discutida acima em relação aos métodos de controle por pá, mas com foco no movimento da torre em vez (ou além) da carga da pá.

[00126] Em algumas realizações, um método de controle coletivo tal como o método 1100 ou um outro método de controle coletivo pode ser combinado com múltiplos exemplos de um método de controle por pá tais como alguns dos métodos 100, 200, 300, 400, 1500 ou 1600. Em algumas de tais realizações, os valores dos dados do método por pá a partir dos quais os comandos do acionador são gerados e os valores coletivos dos dados do método a partir dos quais os comandos do acionador são gerados podem ser inseridos em uma etapa de geração e transmissão de comando de acionamento coletivo/por pá. Essa etapa de geração e transmissão de comando de acionamento de coletivo/por pá pode então determinar uma configuração de desdobramento coletiva combinada baseada nos requisitos das configurações de desdobramento por pá especificadas pelos métodos por pá e nos requisitos de uma configuração de desdobramento coletiva especificada pelo método coletivo. A configuração de desdobramento coletiva combinada pode requerer que as unidades de defletores de ar de cada pá sejam acionadas de maneiras não idênticas.

[00127] A FIGURA 15 ilustra a operação de uma etapa de geração e transmissão de comando de acionamento coletivo/por pá 1199 de acordo com algumas realizações. A etapa 1199 pode ser executada por um único controlador. Esse controlador pode ser um dos controladores que executam um dos métodos por pá, em que o controlador executa o método coletivo, ou um controlador separado.

[00128] As operações da etapa 1199 são similares àquelas descritas em relação à etapa 430 na FIGURA 12, exceto pelo fato que uma configuração de desdobramento coletiva combinada que afeta todas as pás é determinada. Uma primeira entrada para a etapa 1199 é um valor de dados computado de um método de controle coletivo da pá representado pela variável QCOL. O valor QCOL é calculado por um método de controle coletivo e corresponde a uma de um conjunto de configurações coletivas de desdobramento que o controlador é configurado para executar, como parte desse método de controle coletivo, se as configurações de desdobramento dos métodos de controle por pá forem ignoradas. Os exemplos de um valor QBCOL incluem um valor E11F no método 1100, um valor similar de um outro método que é focado no movimento da torre (por exemplo, as realizações do método 1100 em que uma ou mais das etapas 1101, 1106 e 1107 são omitidas), ou um valor de algum outro método de controle coletivo. As outras entradas para a etapa 1199 são valores de dados computados representados pelas variáveis QPB1, QPB2 e QPB3. Cada um dos valores QPB1, QPB2 e QPB3 é computado por um método de controle por pá para uma de três pás, em que cada um desses métodos por pá executa em paralelo com métodos semelhantes por pá para outras duas pás. Cada um dos valores QPB1, QPB2 e QPB3 corresponde a uma de um conjunto de configurações de desdobramento que o respectivo controlador por pá é configurado para executar, como parte desse método de controle por pá, se uma configuração de desdobramento coletiva de um método de controle coletivo for ignorada. Os exemplos de um valor QPB1, QPB2 ou QPB3 incluem um valor E1’ no método 100, um valor E21 no método 200, um valor E31 no método 300, um valor E15F no método 1500 e um valor E161 no método 1600.

[00129] Na subetapa 1199a, o controlador executa um conjunto de operações para converter o valor QCOL em dados que representam uma configuração de desdobramento coletiva. Os dados podem incluir os valores ΔhCB1(1) a ΔhCB1(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) em uma primeira pá, os valores ΔhCB2(1) a ΔhCB2(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) em uma segunda pá, e os valores ΔhCB3(1) a ΔhCB1(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) em uma terceira pá. Os subscritos "CB1", "CB2" e "CB3" indicam respectivamente as partes da configuração de desdobramento coletiva aplicável às pás 1, 2 e 3. As operações da subetapa 1199a podem ser similares às operações descritas em relação a uma das subetapas 107a, 107a1, 107a2 107a3, ou podem ser uma outra subetapa que gere os dados que representam uma configuração de desdobramento, mas executada para todas as pás.

[00130] Para cada um dos valores QPB1, QPB2 e QPB3, o controlador executa operações similares àquelas descritas em relação às subetapas 430a e 430b na etapa 430 (FIGURA 12). Na etapa 1199b, o controlador converte o valor QPB1 em dados que representam uma configuração de desdobramento para a pá 1. Os dados podem incluir os valores ΔhPB1(1) a ΔhPB1(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na primeira pá. Na etapa 1199d, o controlador converte o valor QPB2 em dados que representam uma configuração de desdobramento para a pá 2, em que os dados podem incluir os valores ΔhPB2(1) a ΔhPB2(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na segunda pá. Na etapa 1199f, o controlador converte o valor QPB3 em dados que representam uma configuração de desdobramento para a pá 3, em que os dados podem incluir os valores ΔhPB3(1) a ΔhPB3(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na terceira pá.

[00131] Na subetapa 1199c, o controlador recebe os dados emitidos pela subetapa 1199b (por exemplo, os valores ΔhPB1(1) a ΔhPB1(k)) e a parte dos dados emitidos pela subetapa 1199a aplicável à primeira pá (por exemplo, os valores ΔhCB1(1) a ΔhCB1(k)) e executa operações de combinação similares àquelas descritas em conexão com a FIGURA 12. Em particular, o controlador determina um desdobramento combinada com base nos requisitos das configurações de desdobramento representadas pelos valores recebidos e emite dados que representam essa configuração de desdobramento combinada para a primeira pá. Os dados de saída podem incluir, por exemplo, um conjunto dos valores ΔhCOMB1(1) a ΔhCOMB1(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na configuração de desdobramento combinada para a primeira pá.

[00132] O controlador pode executar operações similares nas subetapas 1199e e 1199g. Na subetapa 1199e, o controlador recebe os dados emitidos pela subetapa 1199d (por exemplo, os valores ΔhPB2(1) a ΔhPB2(k)) e a parte dos dados emitidos pela subetapa 1199a aplicável à segunda pá (por exemplo, os valores ΔhCB2(1) a ΔhCB2(k)), executa operações de combinação similares àquelas descritas em conexão com a FIGURA 12, e emite os dados que representam uma configuração de desdobramento combinada para a segunda pá. Os dados de saída podem incluir, por exemplo, um conjunto de valores ΔhCOMB2(1) a ΔhCOMB2(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na configuração de desdobramento combinada para a segunda pá. Na subetapa 1199g, o controlador recebe os dados emitidos pela subetapa 1199f (por exemplo, os valores ΔhPB3(1) a ΔhPB3(k)) e a parte dos dados emitidos pela subetapa 1199a aplicável à terceira pá (por exemplo, os valores ΔhCB3(1) a ΔhCB3(k)), executa operações de combinação similares àquelas descritas em conexão com a FIGURA 12 e emite os dados que representam uma configuração de desdobramento combinada para a terceira pá. Os dados da saída podem incluir, por exemplo, um conjunto dos valores ΔhCOMB3(1) a ΔhCOMB3(k) que representam respectivamente as porcentagens do estado da extensão para as unidades de defletores de ar (1) a (k) na configuração de desdobramento combinada para a terceira pá.

[00133] A saída de dados das subetapas 1199c, 1199e, e 1199g representa a configuração de desdobramento coletiva combinada. Nas subetapas 1199h, 1199i e 1199j, o controlador pode gerar sinais de comando de acionamento para uma ou mais das unidades de defletores de ar em cada pá para implementar a configuração de desdobramento coletiva combinada. As operações das subetapas 1199h, 1199i e 1199j podem ser similares àquelas das subetapas 107b (FIGURAS 6A a 6D) e 430d (FIGURA 12). Em algumas realizações, a etapa 1199 pode incluir uma sub-rotina de limite da taxa de retração ou uma outra sub-rotina de limitação de desdobramento. Na conclusão da etapa 1199, o controlador pode transmitir os sinais de comando do acionador às pás.

[00134] Em outras realizações, as operações da etapa 1199 podem ser modificadas para aceitar os dados de um método por pá tal como o método 400. Por exemplo, a entrada QPB1 pode ser substituída pelas entradas QPB1A e QPB1B. O valor QPB1A pode ser um valor similar ao valor QA na FIGURA 12 e o valor QPB1B pode ser um valor similar ao valor QB na FIGURA 12. As operações da subetapa 1199b podem incluir operações similares à operação das subetapas 430a, 430b e 430c da FIGURA 12. Modificações similares podem ser feitas no que diz respeito à entrada QPB2, subetapa 1199d, entrada QPB3 e subetapa 1199f.

[00135] A velocidade do rotor é uma outra condição que pode ser controlada ao usar unidades de defletores de ar. Em algumas realizações, um controlador executa um método em que as unidades de defletores de ar em cada uma das pás 20, 23, 26 são controladas coletivamente para ajudar a reduzir a velocidade na qual o rotor 11 gira. O controlador que executa tal método pode ser o controlador 1063 (FIGURA 13) ou pode ser um controlador separado similar ao controlador 1063. Em algumas realizações, um método coletivo para controlar unidades de defletores de ar em resposta à velocidade do rotor pode ser executado em paralelo com um método coletivo para controlar unidades de defletores de ar em resposta ao movimento da torre e/ou um ou mais outros métodos de controle coletivos. Tais métodos paralelos podiam assumir a forma de linhas de programação separadas e independentes que são executados em um único dispositivo de hardware ou podem ser executados por múltiplos dispositivos de hardware.

[00136] A FIGURA 16 é um diagrama de blocos de um método coletivo 1200 que pode ser executado por um controlador para controlar a velocidade do rotor. O método 1200 também é um circuito de controle de feedback. No início de um ciclo atual n para o método 1200, o controlador recebe os dados da velocidade atual do rotor indicativos da velocidade de rotação atual do rotor 11. A velocidade atual do rotor é medida quando cada um dos sistemas de defletores de ar das três pás tem uma configuração de desdobramento atual. Ao usar os dados da velocidade atual do rotor, o controlador determina uma configuração de desdobramento coletiva atualizada para as pás de rotor. Na conclusão do ciclo atual n, o controlador pode então gerar e transmitir sinais de comando a uma ou mais das unidades de defletores de ar em cada pá para implementar a configuração de desdobramento coletiva atualizada. O ciclo n + 1 seguinte começa então quando o controlador recebe os dados da velocidade do rotor indicativos da velocidade do rotor depois que a configuração de desdobramento coletiva atualizada foi implementada.

[00137] Tal como visto na FIGURA 16, um ciclo do método 1200 começa com a recepção dos dados da velocidade do rotor (representados como variável w12). Em algumas realizações, o valor w12 pode ser recebido de um tacômetro acoplado ao eixo do rotor. A velocidade do rotor pode adicional ou alternativamente ser estimada a partir dos dados do sensor tais como dados dos sensores 30. O valor w12 pode ser passado através de um filtro de passagem de baixa frequência na etapa 1201 para reduzir o ruído do sensor e para impedir ou limitar a resposta às variações de alta frequência na velocidade do rotor. Em algumas realizações, a etapa 1201 pode ser omitida.

[00138] O valor da velocidade do rotor filtrado emitido pela etapa 1201 é representado como variável w12F. Na etapa 1203, um escalar limite 1202 é aplicado ao valor w12F. Em particular, o escalar limite 1202 é subtraído do valor w12F para obter um valor de erro (representado como variável E12). O escalar limite 1202 pode ser a velocidade nominal para a turbina 10.

[00139] No bloco 1204, operações adicionais podem ser executadas no sinal do erro da etapa 1203 para obter um valor revisado adicional do sinal de saída (representado como variável E121). Essas etapas adicionais podem incluir uma sub-rotina de controle proporcional (P), uma sub- rotina de controle de derivada proporcional (PD), uma sub-rotina de controle de integral proporcional (PI), uma sub-rotina de controle de integral-derivada proporcional (PID), uma sub-rotina de controle de regulador linear-quadrática (LQR), uma sub-rotina de controle de Gauss linear-quadrática (LQG), uma sub- rotina de controle H-infinito, ou um outro tipo de sub-rotina de controle. Em algumas realizações, a sub-rotina 1204 pode ser omitida.

[00140] Em algumas realizações do método 1200, um valor para o passo médio da pá (representado como variável β12) também é recebido pelo controlador em um ciclo do método 1200. Nas realizações em que as pás do rotor 11 são arfadas coletivamente, o valor β12 pode ser o passo coletivo. O valor β12 pode ser opcionalmente filtrado em passagem de baixa frequência na etapa 1205 para reduzir o ruído e para impedir ou limitar a resposta às variações de alta frequência no passo da pá. A saída filtrada (representada como variável β12F), ou o valor β12 se a etapa 1205 for omitida, também pode ser recebida como uma entrada para o bloco 1204. β12F pode ser usado, por exemplo, como um índice para selecionar um ou mais valores de ganho de uma ou mais programações de ganho. A programação de ganho pode compreender uma tabela de consulta, cálculos, ou uma combinação de uma tabela de consulta e cálculos. Em algumas realizações, a entrada para essa programação de ganho pode ser uma entrada diferente que seja representativa da condição de operação da turbina. Tal como indicado previamente, os exemplos de tais entradas incluem, sem limitação, os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do rotor e os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do vento.

[00141] O valor E121 é inserido na etapa 1206. Na etapa 1206, o controlador pode gerar e transmitir comandos a uma ou mais unidades de defletores de ar em cada pá para implementar configurações de desdobramento que correspondem aos valores inseridos na etapa 1206. Devido ao fato que o método 1200 é um método de controle coletivo, pelo menos em algumas realizações as unidades de defletores de ar em cada pá podem ser afetadas da mesma maneira. As operações da etapa 1206 podem ser similares àquelas da etapa 107 descritas em conexão com as FIGURAS 6A a 6D, mas executadas para todas as pás em vez para de uma única pá. Na conclusão de um ciclo do método 1200, o resultado é uma configuração de desdobramento coletiva atualizada em que uma configuração de desdobramento atualizada da pá 20, uma configuração de desdobramento atualizada da pá 23, e uma configuração de desdobramento atualizada da pá 26 são as mesmas.

[00142] A partir de uma turbina eólica particular, da localização e de uma velocidade nominal do rotor, os parâmetros do método 1200 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma turbina eólica real de uma maneira similar àquela discutida em relação aos métodos de controle por pá, mas com o foco na velocidade do rotor em vez, ou além, da carga da pá. Se a sub-rotina de controle 1204 for incluída, os parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais para ajustar o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos aplicações de controle de processo.

[00143] Em algumas realizações, um método tal como o método 1200 pode ser executado conjuntamente com um método de controle da velocidade do rotor convencional que opera ao ajustar os passos da pá. As unidades de defletores de ar podem ser acionadas mais rapidamente do que um acionador do passo da pá. Por conseguinte, o uso do método 1200 conjuntamente com um método de controle da velocidade do rotor convencional permite mais regulageme da velocidade e reduz o desgaste nos acionadores do passo.

[00144] Tal como com métodos de controle do movimento da torre tais como o método 1100, um método de regulagem da velocidade do rotor coletiva tal como o método 1200 pode ser usado em paralelo com os métodos de controle por pá. A FIGURA 17 é um diagrama de blocos que mostra um exemplo de tal combinação. A parte de FIGURA 17 abaixo da linha quebrada é um diagrama de blocos para um método de regulagem da velocidade do rotor 1300. As etapas 1301 a 1305 são similares às etapas 1201 a 1205 do método 1200. A saída do bloco 1304, representada pela variável QCOL é inserida na etapa 1399. A etapa 1399 pode ser similar à etapa 1199 descrita em conexão com a FIGURA 15. A parte de FIGURA 17 acima da linha quebrada é um diagrama de blocos de um método de controle por pá 1400 que é executado por um controlador para uma primeira pá. As etapas 1401 a 1408 do método 1400 podem ser similares às etapas 301 a 308 do método 300 (FIGURA 9). A saída do bloco 1408, representada pela variável QPB1 é inserida na etapa 1399. As outras entradas para a etapa 1399 são representadas pelas variáveis QPB2 e QPB3. O valor QPB2 é emitido por uma parte de um segundo método por pá similar ao bloco 1408 do método 1400. O segundo método por pá é similar ao método 1400 e é executado em paralelo com e independentemente do método 1400. O valor QPB3 é emitido por uma parte de um terceiro método por pá similar ao bloco 1408 do método 1400. O terceiro método por pá também é similar ao método 1400 e é executado em paralelo com, e independentemente, do método 1400 e do segundo método por pá.

[00145] As realizações adicionais podem incluir numerosas características além de, ou como uma alternativa, às características das realizações descritas até este ponto. Várias etapas dos métodos descritos acima podem ser rearranjadas ou omitidas. As realizações incluem combinações adicionais dos métodos descritos acima. Apenas como um exemplo, métodos similares ao método 400 podem combinar outros tipos de algoritmos por pá (por exemplo, um método similar ao método 100 pode ser combinado com um método similar ao método 300). As realizações também incluem combinações adicionais de um método de controle coletivo e de métodos de controle por pá. Apenas como um exemplo, um método coletivo tal como o método 1100 ou o método 1200 pode ser combinado com múltiplos exemplos de execução paralela do método de controle por pá 100, 200, 300, 400, 1500 ou 1600.

[00146] Em algumas realizações, os valores dos dados do sensor podem não ser ajustados com base em posições radiais da pá de cada sensor. Ao invés disto, uma única localização de carga média pode ser suposta, por exemplo, com base em uma média de centros de área de curvas de carga através de uma pá sob várias faixas de condições. Os valores para parâmetros do método podem então ser selecionados com base na localização média da carga suposta.

[00147] Em algumas realizações, uma pá de turbina eólica pode incluir tipos de unidades de defletores de ar em vez de, ou além de, as unidades de defletores de ar tais como aquelas descritas em relação à FIGURA 3A. Outros tipos de unidades de defletores de ar podem incluir flaps de borda posterior similares aos flaps encontrados nas asas de avião, unidades configuradas para liberar um surto de ar de alta pressão no fluxo de ar sobre uma superfície de uma pá para romper esse fluxo, e outros tipos de dispositivos de controle de carga aerodinâmica ativa. Os métodos de controle tais como aqueles descritos no presente documento podem ser adaptados de imediato para o uso em relação a tais outros tipos de unidades de defletores de ar. Nas realizações que utilizam flaps, os comandos do acionador de um controlador podem executar o desdobramento ao aumentar ou diminuir o ângulo do flap. Em algumas de tais realizações, um controlador pode ser configurado para implementar as configurações de desdobramento de flap em que cada um de um ou mais flaps é completamente desdobrado (ângulo máximo do flap) ou tem o desdobramento zero (ângulo zero do flap). Nas realizações que utilizam a liberação de ar de alta pressão, os comandos do acionador de um controlador podem implementar o desdobramento ao abrir ou fechar válvulas de solenoide para liberar ou parar a liberação do ar. Em algumas de tais realizações, um controlador pode ser configurado para executar as configurações de desdobramento de ar de alta pressão em que cada uma de uma ou mais portas de liberação de ar é completamente desdobrada (aberta) ou tem um desdobramento zero (fechada).

[00148] Em algumas realizações, uma pá de turbina eólica pode incluir tipos de sensores em vez de, ou além de, os sensores de pressão diferencial tais como aqueles descritas em conexão com a FIGURA 3B. Para a medição da carga da pá, e tal como indicado acima, tais sensores podem incluir, por exemplo, medidores de tensão e sensores da deflexão da ponta. Para a medição do movimento da torre, tais sensores podem incluir, por exemplo, sensores de monitoramento da posição da torre e/ou da nacela. Para a medição da velocidade do rotor, tais sensores podem incluir, por exemplo, sensores que detectam opticamente as pás que passam em um ponto particular na rotação do rotor. Os métodos de controle tais como aqueles descritos no presente documento podem ser adaptados de imediato para o uso em relação a tais outros tipos de sensores.

[00149] Em algumas realizações, o método 1100 (FIGURA 14) pode ser adaptado para operar como um método de controle por pá para amortecer a deflexão da pá. A FIGURA 18 é um diagrama de blocos de um método por pá 1500 de acordo com algumas de tais realizações. As etapas 1501 a 1507 são similares às etapas 1101 a 1107 do método 1100. No método 1500, no entanto, um ciclo começa com a recepção dos dados da aceleração (representados pela variável α15) representativos da aceleração de uma ponta de pá em uma direção fora do plano de rotação do rotor. O valor α15 pode ser fornecido por um sensor da deflexão da ponta ou por um outro tipo de sensor. Um sinal filtrado com base no valor α15, representado na FIGURA 18 pela variável α15F, é inserido nas etapas 1502 e 1504. A etapa 1508 é similar à etapa 1108 do método 1100, exceto pelo fato que os comandos de acionamento são apenas gerados para uma ou mais unidade de defletores de ar em uma única pá na etapa 1508. Os parâmetros do método 1500 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma turbina eólica real de uma maneira similar àquela discutida acima em relação a outros métodos de controle por pá, mas com o foco na deflexão da pá em vez (ou além) da carga da pá. Os métodos similares ao método 1500 também podem ser executados em paralelo para cada uma das outras pás em um rotor.

[00150] Em algumas realizações, uma programação de ganho pode ser usada conjuntamente com outros dos parâmetros. A FIGURA 19 é um diagrama de blocos de um método de controle por pá 1600 de acordo com algumas de tais realizações. As etapas 1601 a 1606, 1650 e 1607 sãorespectivamente similares às etapas 101 a 106, 150 e 107 do método 100 (FIGURA 5). No método 1600, o controlador 63 detecta os valores dos dados (representados como variáveis S16(1) a S16(j)) do arranjo de sensores 61. Como parte da etapa 1601, o controlador 63 pode multiplicar os valores S16(1) a S16(j) pelas distâncias de comprimento radial associadas respectivamente com os sensores 30(1) a 30(j). A saída da etapa 1601 pode ser um conjunto de valores de dados do sensor ajustados na localização (representados como variáveis S1L(1) a S1L(j)). Em outras realizações, as distâncias de comprimento radial podem ser aplicadas em outras etapas. Na etapa 1602, o controlador 63 divide cada um dos valores S16L(1) a S16L(j) pela densidade do ar p. Na etapa 1603, o controlador 63 soma o arranjo dos valores do sensor ajustados na densidade emitidos pela etapa 1602 (representados como variável S16D(1) a S16D(j)) e obtém um valor de sinal somado (representado como variável SS16). O valor SS16 pode ser filtrado em passagem de faixa na etapa 1604 para obter um valor de sinal somado filtrado (representado como variável SS16F).

[00151] Similar ao método 100, um valor é subtraído do valor SS16F na etapa 1605. Ao contrário do método 100, no entanto, o valor (representado como variável 1606G) é um escalar limite que é ajustado primeiramente na etapa de programação de ganho 1620. A etapa 1620 recebe o escalar limite 1606 e uma entrada representada pela variável H16. O valor H16 pode ser uma entrada que é representativa da condição de operação da turbina 10. Os exemplos de tais entradas incluem, sem limitação, os valores baseados pelo menos em parte no passo da pá, os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do rotor, e os valores baseados pelo menos em parte na velocidade do vento. A etapa 1620 pode operar de uma maneira similar a outras etapas de programação de ganho descritas acima e pode selecionar um ganho, com base em um valor H16, ao usar uma tabela de consulta, um cálculo ou uma combinação destes.

[00152] A partir de uma turbina eólica, uma localização e um objetivo de controle particulares, os valores para os parâmetros do método 1600 podem ser determinados ao usar simulações de computador e/ou testes de uma maneira similar àquela descrita acima para outros métodos. Se a sub- rotina de controle 1650 for incluída, os seus parâmetros podem ser ajustados ao usar técnicas convencionais para ajustar o tipo apropriado de sub-rotina de controle em outros tipos de aplicações de controle de processo.

[00153] Além dos métodos tal como descrito acima, as realizações incluem um ou mais meios que podem ser lidos por máquina não transitórios que armazenam instruções executáveis por máquina que, quando executadas, fazem com que um ou mais controladores executem uma ou mais operações de um ou mais métodos descritos no presente documento. As realizações também incluem um controlador (ou múltiplos controladores) que compreende uma memória não transitória e circuitos lógicos computacionais, e em que a memória não transitória e os circuitos lógicos computacionais são configurados para executar as instruções armazenadas na memória e que, quando executadas, fazem com que um ou mais controladores executem uma ou mais operações de um ou mais métodos descritos no presente documento.

[00154] Tal como usado no presente documento, um segundo valor de dados é baseado pelo menos em parte em um primeiro valor de dados se o primeiro valor de dados contribuir para determinar o segundo valor de dados e se a mudança do primeiro valor de dados mudar o segundo valor de dados. Em alguns casos, um segundo valor de dados baseado pelo menos em parte em um primeiro valor de dados pode ser o mesmo que o primeiro valor de dados. Em outros casos, o primeiro e o segundo valores dos dados podem ser diferentes, por exemplo, o primeiro valor de dados pode ser usado para calcular um terceiro valor de dados e o terceiro valor de dados é usado então para calcular o segundo valor de dados.

[00155] A descrição acima das realizações foi apresentada para finalidades de ilustração e descrição. A descrição acima não deve ser exaustiva nem limitar as realizações à forma precisa descrita ou mencionada explicitamente no presente documento. Modificações e variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima ou podem ser adquiridas a partir da prática de várias realizações. As realizações discutidas no presente documento foram escolhidas e descritas a fim de explicar os princípios e a natureza de várias realizações e sua aplicação prática para permitir que o técnico no assunto faça e use essas e outras realizações com várias modificações que sejam adequadas ao uso particular contemplado. Todas e quaisquer permutações das características das realizações descritas acima estão dentro do escopo da invenção.

Claims

1. MÉTODO PARA CONTROLAR UMA OU MAIS UNIDADES DE DEFLETOR DE AR DE UM OU MAIS PÁS DE ROTOR DE TURBINA EÓLICA, que compreende: receber (401) dados do sensor indicativos de uma condição da carga atual de uma pá (20, 23, 26) de um rotor de turbina eólica rotativa (11), em que a pá (20, 23, 26) é acoplada a um cubo do rotor de turbina eólica (11) por um atuador de passo convencional e inclui uma pluralidade de unidades de defletores de ar (31, 34, 37), cada uma das unidades defletoras de ar (31, 34, 37) inclui um elemento defletor (49) extensível e retrátil do fluxo de ar sobre a pá (20, 23, 26), e a pluralidade de unidades defletoras de ar (31, 34, 37)tem uma configuração de desdobramento atual, e a pá (20, 23, 26) inclui múltiplos sensores (61) e os dados do sensor compreendem valores de dados de sensor (S4(1) - S4(j)) recebidos de cada um dos múltiplos sensores; obter um conjunto de valores de erro (E41(1) - E41(j)) ao subtrair (402) um de múltiplos valores escalares limites (μ4(1) - μ4(j)) de cada um de múltiplos valores de entrada diferentes (S4L(1) - S4L(j)), em que cada um dos valores de entrada compreende um valor baseado pelo menos em parte em um valor diferente dos valores do sensor (S4(1) - S4(j)); o método caracterizado pora soma (405) dos valores de erro ajustados à densidade (E41D(1) - E41D(j)) baseados pelo menos em parte no conjunto de valores de erro para obter um primeiro valor somado (E41s); somar (421) um conjunto de valores de sensor ajustados à densidade (S4D(1) - S4D(j)) baseado pelo menos em parte nos valores de dados do sensor (S4(1) - S4(j)) para obter um valor de sinal de erro somado (S4s); receber um valor (β4) para o passo atual da pá (20, 23, 26); determinar (422) se o valor de sinal de erro somado (S4s) é posteriormente processado, utilizando um valor β4 filtrado (β4F) com base pelo menos em parte no valor (β4) para o passo atual da pá (20, 23, 26); subtrair (427) um limiar escalar (426) de um valor de sinal filtrado (S4F) baseado pelo menos em parte no valor somado do sinal de erro (S4s) e a obtenção de um valor de erro (E42); determinar (430a) uma primeira configuração de desdobramento (ΔhA(1) - ΔhA(k)) para as unidades defletoras de ar (31(1) - 21(k)) baseada pelo menos em parte no valor do erro somado (E41s); determinar (430b) uma segunda configuração de desdobramento (ΔhB(1)) - ΔhB(k)) para as unidades defletoras de ar (31(1) - 21(k)) baseada, pelo menos em parte, no valor do sinal de erro somado (S4s); e determinar (403c) uma configuração de desdobramento combinada (ΔhCOMB (1) - ΔhCOMB(k)) para as unidades defletoras de ar baseada na primeira configuração de desdobramento (ΔhA(1) - ΔhA(k)) e na segunda configuração de desdobramento (ΔhB(1)) - ΔhB(k)); gerar (430d) comandos do acionador para pelo menos uma das unidades de defletores de ar para implementar uma configuração de desdobramento atualizada das unidades de defletores de ar (31(1) - 21(k)), em que a configuração de desdobramento atualizada corresponde a um valor de dados baseado pelo menos em parte no primeiro valor somado (E41s); e transmitir os comandos do acionador.

2. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente aplicar uma primeira sub-rotina de controle adicional (406) ao primeiro valor do erro somado (E41s) para obter um primeiro valor revisado adicional de sinal de saída (E43) baseado pelo menos em parte no primeiro valor de erro somado (E41s); e a primeira configuração de desdobramento (ΔhA(1) - ΔhA(k)) ser obtida a partir de uma operação de conversão (430a) realizada no primeiro valor revisado adicional do sinal de saída (E43).

3. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela primeira sub-rotina de controle adicional (406) aplicada ao valor do erro somado (E41s) ser uma de uma sub-rotina de controle proporcional, sub-rotina de controle derivado proporcional, uma sub-rotina de controle proporcional- integral, uma sub-rotina de controle proporcional-integral-derivada, uma sub- rotina de controle proporcional-integral-derivada, uma linear sub-rotina de controle regulador quadrático, uma sub-rotina de controle linear-quadrática- Gaussiana, uma sub-rotina de controle H-infinito.

4. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender adicionalmente aplicar uma segunda sub-rotina de controle adicional (428) ao valor de erro (E42) para obter um segundo valor revisado adicional de sinal de saída (E44) baseado pelo menos em parte no valor de erro (E42); e a segunda configuração de desdobramento (ΔhB(1)) - ΔhB(k)) ser obtida de uma operação de conversão (430b) realizada no segundo valor do sinal de saída revisado adicional (E44).

5. MÉTODO de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela segunda sub-rotina de controle adicional (428) aplicada ao valor de erro (E42) ser uma dentre uma sub-rotina de controle proporcional, uma sub-rotina de controle derivado proporcional, uma sub-rotina de controle integral proporcional, uma sub-rotina de controle derivado proporcional-integral-integral, uma sub-rotina de controle regulador quadrático-linear, uma sub-rotina de controle Gaussiana-quadrática-linear e uma sub-rotina de controle do H-infinito.

6. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente aplicar uma sub-rotina de controle adicional (406) ao valor de erro somado (E41s) para obter um primeiro valor revisado adicional de sinal de saída (E43) baseado pelo menos em parte no primeiro valor somado e aplicar uma segunda sub-rotina de controle adicional (428 ) ao valor do erro (E42) para obter um segundo valor revisado adicional de sinal de saída (E44) com base pelo menos em parte no valor do erro (E42), e em que o rotor de turbina eólica rotativa (11) faz parte de uma turbina eólica (10) com uma curva de potência da potência de saída vs. velocidade do vento, a curva de potência tendo uma região plana I para velocidades do vento de zero a uma velocidade do vento na qual o rotor começa a girar e a geração de energia começa, uma região II em forma de S correspondente ao aumento da potência de saída à medida que a velocidade do vento aumenta, em que a turbina eólica está produzindo menos do que a potência nominal total, uma região plana III correspondente à turbina eólica que produz a potência nominal máxima e uma porção joelho na transição da região II para a região III, a primeira configuração de desdobramento (ΔhA(1) - ΔhA(k)) é obtida a partir de uma operação de conversão (430a) realizada no primeiro valor do sinal de saída revisado adicional (E43), a segunda configuração de desdobramento ΔhB(1)) - ΔhB(k)) é obtida a partir de uma operação de conversão (430b) realizada no segundo valor do sinal de saída revisado adicional (E44), a matriz de escalares limiares (μ4(1) - μ4(j)) é escolhida para que, exceto durante as condições correspondentes ao joelho da curva de potência, o primeiro valor do sinal de saída revisado adicional (E43) seja muito baixo para corresponder a uma configuração de desdobramento na qual qualquer um dos elementos defletores é estendido e uma faixa de valores (β4) filtrados (β4F) operando para resultar em uma determinação (422) para processar ainda mais o valor do sinal de erro somado (S4s) é escolhido de modo que, exceto durante as condições correspondentes à região III da curva de potência, o segundo valor revisado adicional de sinal de saída (E44) é muito baixo para corresponder a uma configuração de desdobramento na qual qualquer um dos elementos defletores é estendido.

7. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por compreender adicionalmente retardar (108b), baseado em uma determinação que a implementação da configuração de desdobramento combinada (ΔhCOMB(1) - ΔhCOMB(k)) requer a retração de um elemento defletor de pelo menos uma das unidades de defletores de ar (31, 34, 37), de um intervalo de tempo predeterminado antes da transmissão dos comandos do acionador.

8. MÉTODO de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela determinação (403c) da configuração de desdobramento combinada (ΔhCOMB(1) - ΔhCOMB(k)) compreender uma determinação com base individual baseada em um de um máximo, um mínimo, uma soma ou uma média dos requisitos da primeira configuração de desdobramento (ΔhA(1) - ΔhA(k)) e dos requisitos da segunda configuração de desdobramento (ΔhB(1)) - ΔhB(k)).

9. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente filtrar (425) o valor do sinal de erro somado (S4s) usando um filtro passa-banda para obter um valor de sinal filtrado (S4F), em que o filtro passa- banda compreende uma banda passante selecionada para limitar o conteúdo de frequência do valor do sinal filtrado (S4F) a frequências aproximadamente baseadas numa velocidade de rotação do rotor da turbina eólica (11).

10. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos múltiplos sensores (61) serem distribuídos ao longo de um comprimento até a ponta da pá (20, 23, 26).

11. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas unidades defletoras de ar (31, 34, 37) estarem posicionadas ao longo do comprimento da pá (20, 23, 26).

12. MÉTODO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo método ser realizado independentemente para cada uma das pás (20, 23, 26) em paralelo.

13. MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR que armazenam instruções executáveis por máquina, caracterizados por, quando executadas, fazerem com que um controlador (63) execute as operações que incluem as etapas do método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.

14. CONTROLADOR (63), que compreende: uma memória não transitória (64); e circuitos lógicos computacionais (65), caracterizado pela memória não transitória (64) e os circuitos lógicos computacionais (65) sserem configurados para executar instruções que, quando executadas, fazem com que o controlador (63) execute as operações que incluem as etapas do método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.