BR102017014104A2

BR102017014104A2 - Método e sistema para controle restrito de uma turbina eólica e mídia legível em computador não transitória

Info

Publication number: BR102017014104A2
Application number: BR102017014104-7A
Authority: BR
Inventors: Shridhar Deshpande Ameet; Agarwal Pranav; Brooks Shane Conner
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2018-03-13
Also published as: CN107559144B; DK3263890T3; CA2972084A1; ES2931179T3; US20180003154A1; EP3263890B1; CN107559144A; BR102017014104A8; EP3263890A1

Abstract

método de controle restrito de uma turbina eólica, que inclui o recebimento de uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica. a pluralidade de parâmetros operacionais inclui um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição. o método ainda inclui a geração de uma estimativa de parâmetro de restrição correspondente a um instante de tempo futuro para pelo menos um parâmetro de restrição da pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade dos parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento. o método também inclui a previsão de um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição. o método inclui a determinação de um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica dentre uma pluralidade dos parâmetros de controle de turbina eólica. o método também inclui operar a turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo (feedforward) com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.

Description

(54) Título: MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLE RESTRITO DE UMA TURBINA EÓLICA E MÍDIA LEGÍVEL EM COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIA (51) Int. Cl.: F03D 7/04; G05B 17/02 (30) Prioridade Unionista: 30/06/2016 US 15/198,370 (73) Titular(es): GENERAL ELECTRIC COMPANY (72) Inventor(es): AMEET SHRIDHAR DESHPANDE; PRANAV AGARWAL; CONNER BROOKS SHANE (74) Procurador(es): ANA PAULA SANTOS CELIDONIO (57) Resumo: Método de controle restrito de uma turbina eólica, que inclui o recebimento de uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica. A pluralidade de parâmetros operacionais inclui um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição. O método ainda inclui a geração de uma estimativa de parâmetro de restrição correspondente a um instante de tempo futuro para pelo menos um parâmetro de restrição da pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade dos parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento. O método também inclui a previsão de um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição. O método inclui a determinação de um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica dentre uma pluralidade dos parâmetros de controle de turbina eólica. O método também inclui operar a turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo (feedforward) com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.

1/26 “MÉTODO E SISTEMA PARA CONTROLE RESTRITO DE UMA TURBINA EÓLICA E MÍDIA LEGÍVEL EM COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIA” Antecedentes da Invenção [001] As realizações do presente relatório descritivo relacionam-se geralmente a um sistema e a um método para controlar uma turbina eólica, e mais especificamente aos sistemas e aos métodos para o controle antecipativo (feedforward) das turbinas eólicas com base em um evento extremo previsto.

[002] Turbinas eólicas que são projetadas para fornecer energia elétrica a redes elétricas estão cada vez mais ganhando importância como fontes renováveis de geração de energia, e a tecnologia de turbina eólica tem sido cada vez mais aplicada a aplicações de geração de energia em grande escala. Maximizar a produção de energia enquanto minimiza-se as cargas nas turbinas eólicas em condições de vento variadas é um desafio que existe no aproveitamento da energia eólica.

[003] Tipicamente, uma turbina eólica inclui pelo menos um rotor montado em uma carcaça que seja posicionada no topo de uma torre. Além disso, o rotor inclui uma ou mais lâminas. As lâminas do rotor transformam a energia do vento em energia rotacional, que conduz um gerador acoplado de forma operacional ao rotor. Sob certas condições, tais como um aumento da velocidade do vento ou uma falha dos componentes da turbina eólica, o rotor da turbina eólica pode rodar mais rápido do que em condições normais. A incapacidade de implementar medidas de controle oportunas pode resultar na aceleração contínua do rotor até que as forças internas causem uma instabilidade na turbina eólica geralmente referida como excesso de velocidade. Similarmente, outros parâmetros do projeto de turbina eólica, tais como a propulsão e a carga da torre podem exceder restrições extremas do projeto durante o funcionamento da turbina eólica.

[004] Atualmente, para evitar violações de restrição extrema de

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2/26 projeto, turbinas eólicas modernas têm mecanismos para monitorar as restrições de turbina eólica e controlar os parâmetros de turbina eólica, tais como ângulo de inclinação, ângulo de guinada (yaw angle) e torque. A maioria das turbinas eólicas modernas têm lâminas armadas (pitchable) que servem como mecanismo de frenagem primário. Além disso, algumas turbinas eólicas também incluem sistemas de frenagem para contornar as condições de excesso de velocidade. Por exemplo, as turbinas eólicas podem incluir um freio a disco para facilitar a parada do rotor da turbina eólica contra o torque pleno do vento e/ou fontes de energia armazenadas, tais como acumuladores hidráulicos ou capacitores para permitir a frenagem durante falha de energia.

[005] No entanto, durante os ventos tempestuosos, a velocidade do vento pode subir mais rapidamente do que a armação da lâmina, um gerador pode experimentar uma perda no contra torque ou a turbina eólica pode experimentar uma falha por rodar uma ou mais das lâminas de rotor para variar a resistência do ar. Existe a probabilidade de excesso de velocidade durante tais eventos. Técnicas de frenagem podem ser empregadas para contornar as violações de restrição de velocidade. Infelizmente, a frenagem agressiva pode levar ao carregamento mecânico da turbina eólica.

Breve Descrição da Invenção [006] De acordo com um aspecto do presente relatório descritivo, um método para o controle restrito de uma turbina eólica é apresentado. O método inclui o recebimento de uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica, onde a turbina eólica é operada em um espaço paramétrico restrito e é controlada por uma pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e onde a pluralidade de parâmetros operacionais inclui um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição. O método ainda inclui a geração de uma estimativa de parâmetro de restrição correspondente a um instante de tempo futuro para pelo menos um

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3/26 parâmetro de restrição da pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade dos parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento. Em adição, o método inclui a previsão de um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição. Além disso, o método inclui a determinação de um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica dentre a pluralidade dos parâmetros de controle de turbina eólica. O método também inclui operar a turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo. Uma mídia legível por computador não transitória, incluindo uma ou mais mídias tangíveis, onde a uma ou mais mídias tangíveis incluem um código adaptado para executar o método de controle restrito de uma turbina eólica também é apresentada.

[007] De acordo com um outro aspecto do presente relatório descritivo, um sistema para o controle restrito de uma turbina eólica é apresentado. O sistema inclui uma unidade de aquisição de dados configurada para receber uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica, onde a turbina eólica é operada em um espaço paramétrico restrito e é controlada por uma pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e onde a pluralidade de parâmetros operacionais inclui um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição. Além disso, o sistema inclui uma unidade de gerenciamento de eventos extremos, acoplada de forma a se comunicar à unidade de aquisição de dados. A unidade de gerenciamento de eventos extremos inclui uma subunidade de propagação de vento, uma subunidade de monitoramento de restrição e uma subunidade de controle de retroalimentação (feedback). A subunidade de propagação do vento está configurada para estimar um ou mais parâmetros de previsão de vento em um instante de tempo futuro. A subunidade de

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4/26 monitoramento de restrição configurada para gerar uma estimativa de parâmetro de restrição no instante de tempo futuro correspondente a pelo menos um parâmetro de restrição entre a pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade de parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento, e prever um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição. A subunidade de controle de retroalimentação está configurada para determinar um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica dentre a pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica. O sistema também inclui uma unidade de processador acoplada de forma operacional com a unidade de gerenciamento de eventos extremos e configurado para operar a turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.

Breve Descrição dos Desenhos [008] Estas e outras características e aspectos das realizações da presente invenção se tornarão mais bem compreendidas quando a seguinte descrição detalhada for lida com referência aos desenhos que a acompanham em que caracteres parecidos representam partes parecidas em todos os desenhos, em que:

[009] A Fig. 1 é uma representação em diagrama de blocos de um sistema de controle restrito de uma turbina eólica, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

[010] A Fig. 2 é um esquema de fluxo de sinal no sistema da Fig. 1, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

[011] A Fig. 3 é uma representação gráfica de um modelo de previsão de vento, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo;

[012] A Fig. 4 é uma representação gráfica que ilustra a eficácia

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5/26 do controle restrito da turbina eólica, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo; e [013] A Fig. 5 é um fluxograma de um método de controle restrito de uma turbina eólica, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo.

Descrição Detalhada da Invenção [014] São apresentadas realizações de sistemas e métodos para monitorar e controlar uma operação de turbina eólica. Em particular, a utilização dos sistemas e métodos apresentados a seguir permite o controle antecipativo da turbina eólica, facilitando assim a prevenção de eventuais violações de restrições de projeto extremas. Além disso, o controle de turbina eólica é baseado em parâmetros de previsão de vento, que por sua vez resulta em uma redução significativa de falsos alarmes em violações de restrição.

[015] O termo “parâmetro operacional” usado aqui refere-se a qualquer parâmetro elétrico, mecânico ou físico de uma turbina eólica, uma fazenda eólica ou uma rede elétrica quando a turbina eólica está fornecendo energia elétrica à rede elétrica. O termo “espaço paramétrico restrito” refere-se a uma região multidimensional delimitada por um subconjunto dos parâmetros operacionais. O termo “parâmetros de restrição” refere-se a um subconjunto de parâmetros operacionais que corresponde ao espaço paramétrico restrito. Os termos “evento extremo” e “evento de turbina extrema” são usados aqui de forma equivalente e intercambiável e se referem a uma condição operacional de uma turbina eólica onde pelo menos um dos parâmetros de restrição excede um valor de limite superior predefinido correspondente. O termo “evento de vento extremo” refere-se a uma condição de vento com um ou mais parâmetros de vento que excedem um valor limiar pré-determinado, resultando em uma rajada, turbulência ou uma condição de vigília. Pode-se notar que as durações prolongadas dos eventos de vento extremo levam ao evento de turbina

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6/26 extremo. O termo “parâmetro de controle” refere-se a um parâmetro operacional que pode ser modificado por um usuário e usado para controlar um evento extremo. O termo “condição de excesso de velocidade” é um exemplo de um evento extremo em que uma condição operacional do rotor da turbina eólica, tal como uma velocidade de rotação excede um limite superior ou limiar. O termo “condição extrema de deflexão da torre” é outro exemplo de um evento extremo que é indicativo de uma condição operacional da turbina eólica ter uma torre de deflexão que excede um valor com limite predefinido. O termo “previsão de vento” refere-se a uma condição de vento em desenvolvimento em um local distante que pode ser experimentado pela turbina eólica em um momento posterior. O termo “parâmetro de previsão de vento” refere-se a um parâmetro de vento correspondente à condição de vento em desenvolvimento.

[016] A Fig. 1 é uma representação em diagrama de blocos de um sistema de turbina eólica 100, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. O sistema de turbina eólica 100 inclui uma turbina eólica 102 e um subsistema de controle de turbina eólica 104 acoplado de forma a se comunicar com a turbina eólica 102 e configurado para monitorar as restrições da turbina eólica.

[017] A turbina eólica 102 inclui um corpo 106 (também conhecido como “nacele”) e é montado em uma torre 108. O corpo 106 inclui um rotor 110 configurado para rodar em relação ao corpo 106 sobre um eixo de rotação. Em uma realização, a turbina eólica 102 pode ter uma configuração de eixo horizontal. Em outras realizações, a turbina eólica 102 pode ter uma configuração de eixo vertical e/ou uma configuração do tipo moinho de vento. O rotor 110 inclui um eixo 112 e uma ou mais pás 114 que se estendem radialmente para fora a partir do eixo 112 para converter energia eólica em energia rotacional. Pode-se notar que o rotor 110 pode ter mais ou menos que três lâminas 114. O comprimento das lâminas do rotor 114 pode variar

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7/26 dependendo da aplicação. As lâminas do rotor 114 podem ser posicionadas a favor do vento ou contra o vento para aproveitar a energia eólica. Além disso, as lâminas do rotor 114 também podem ser posicionadas de modo a que as lâminas de rotor 114 estejam inclinadas para um ângulo entre as direções a favor do vento e contra vento. Em algumas realizações, o ângulo de inclinação entre as lâminas do rotor 114 e a direção do vento pode ser variável. Embora apenas uma turbina eólica 102 seja representada na realização da Fig. 1, o sistema 100 também pode incluir uma fazenda eólica com mais de uma turbina eólica.

[018] A turbina eólica 102 é acoplada a uma rede elétrica 124 e configurada para fornecer a energia elétrica à rede elétrica 124. Além disso, uma pluralidade de sensores 140 pode ser disposto em um ou mais componentes da turbina eólica 102. Em certas realizações, os sensores 140 também podem ser acoplados de forma operacional à rede elétrica 124. Estes sensores 140 estão configurados para medir uma pluralidade dos parâmetros operacionais 116 correspondentes à turbina eólica 102 e um ou mais parâmetros correspondentes à rede elétrica 124. Os sensores 140 podem incluir, mas não se limitam a, sensores de velocidade 142, sensores de corrente 144 e sensores de deslocamento 146. Os sensores adicionais (não mostrados) podem ser configurados para medir parâmetros de guinada, unidades de medição de energia, momentos, tensão, estresse, torção e/ou torque associados à turbina eólica 102.

[019] Em uma realização exemplar, a turbina eólica 102 inclui um ou mais sensores configurados para medir um parâmetro de previsão de vento 138 correspondente a uma frente de vento 150 experimentada (de face) pela turbina eólica 102. Em uma realização, o parâmetro de previsão do vento 138 pode ser adquirido usando um dispositivo de laser baseado em feixe LiDAR (detecção de luz e faixa) 148. Em outra realização, o parâmetro de previsão de

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8/26 vento 138 pode ser adquirido usando SODAR (detecção sônica e técnica de faixa). Em outra realização, um copo de um anemômetro ultra-sônico montado a montante do rotor 112 pode ser usado para obter o parâmetro de previsão de vento 138. Estes sensores podem ser dispostos na torre 108, no corpo 106, no eixo 112, e/ou nas lâminas do rotor 114 ou podem ser dispostos em outras turbinas eólicas ou estruturas da fazenda eólica, por exemplo.

[020] A pluralidade dos parâmetros operacionais 116 inclui um ou mais parâmetros de turbina eólica a partir de sensores tais como sensores 142, 144, 146, um ou mais parâmetros de previsão de vento 138, um ou mais parâmetros de rede elétrica, uma pluralidade de parâmetros de restrição e/ou uma pluralidade de parâmetros controle. Os parâmetros de turbina eólica incluem parâmetros relacionados à turbina eólica 102, tais como, mas não limitados a, um parâmetro de velocidade de rotor, um parâmetro de aceleração de rotor e um parâmetro de torque. Os parâmetros de previsão de vento incluem parâmetros relacionados à frente do vento 150, tais como, mas não limitados a, velocidade do vento e direção do vento, um índice de linha de visão (LOS), e aceleração do vento. Os parâmetros da rede elétrica incluem parâmetros tais como, mas não limitados a, tipo de rede e força da rede.

[021] O subsistema de controle de turbina eólica 104 está configurado para monitorar as restrições da turbina eólica e contornar quaisquer eventos extremos associados com a turbina eólica 102 usando uma técnica de controle restrito. Em uma configuração presentemente contemplada, o subsistema de controle de turbina eólica 104 inclui uma unidade de aquisição de dados 118, um gerador de modelo de turbina eólica 120, uma unidade de gerenciamento de eventos extremos 122, uma unidade de processador 128 e uma unidade de memória 130. No entanto, em outras realizações, o subsistema de controle de turbina eólica 104 pode incluir um número menor ou maior de componentes. Os vários componentes 118, 120, 122, 128, 130 do

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9/26 subsistema de controle de turbina eólica 104 são acoplados de forma a se comunicarem uns com os outros através de um barramento de comunicação 136.

[022] A unidade de aquisição de dados 118 é acoplada de forma a se comunicar com os sensores 140, 148 e configurada para receber os parâmetros operacionais 116 dos sensores 140, 148, bem como quaisquer sensores associados à rede elétrica 124. Em um exemplo, a unidade de aquisição de dados 118 está configurado para receber os parâmetros de previsão de vento 138, tais como, mas não se limitando a, velocidade do vento, aceleração do vento, direção do vento, ou combinações dos mesmos. Os parâmetros de previsão de vento 138 caracterizam uma ou mais condições de vento, tais como, mas não se limitando a, uma condição de rajada, uma condição de turbulência, e uma condição de vigília. Além disso, a unidade de aquisição de dados 118 também pode ser configurada para receber outros parâmetros operacionais 116, tais como os parâmetros de restrição e/ou os parâmetros de controle de turbina eólica 102. Os parâmetros de restrição incluem, mas não estão limitados a, um parâmetro de velocidade do rotor, um parâmetro de torque e um parâmetro de deflexão da torre. Cada uma das pluralidades dos parâmetros de restrição é restringida por um valor de pico. Em uma realização, o parâmetro da velocidade do rotor, o parâmetro de torque, e o parâmetro de deflexão da torre são restringidos respectivamente por um rotor de pico sobre o valor da velocidade, um valor de pico de toque, e um valor de pico de deflexão da torre. Além disso, os parâmetros de controle podem incluir, por exemplo, um parâmetro de inclinação, um parâmetro de torque, um parâmetro de guinada, um parâmetro de coeficiente de amortecimento ou combinações dos mesmos. Pode-se notar que o mesmo parâmetro operacional também pode ser considerado como um parâmetro de restrição e/ou como um parâmetro de controle, dependendo dos requisitos de controle restritos. Em

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10/26 uma realização, a unidade de aquisição de dados 118 é ainda configurada para executar pelo menos uma operação de condicionamento de dados, tais como, mas não se limitando a conversão analógica para digital, limitação de largura de banda e alterações de taxa de amostragem.

[023] O gerador de modelo de turbina eólica 120 é acoplado de forma a se comunicar à unidade de aquisição de dados 118 e configurado para receber uma pluralidade de parâmetros de turbina 132 a partir da unidade de aquisição de dados 118 e gerar um modelo de turbina eólica 134. Em uma realização, os parâmetros da turbina 132 são um subconjunto da pluralidade dos parâmetros operacionais 116 e incluem parâmetros de especificação de turbina eólica. O modelo de turbina eólica 134 inclui uma pluralidade de estimativas representativas do comportamento de subsistemas elétricos, subsistemas mecânicos e comportamento aerodinâmico da turbina eólica. Em uma realização, uma ou mais da pluralidade das estimativas são representativas do comportamento aerodinâmico da turbina eólica determinada por um modelo dinâmico de rotor. Pode-se notar que em certas realizações, o modelo dinâmico de rotor pode ser uma parte do modelo de turbina eólica que é usado para determinar parâmetros tais como, mas não se limitando a, relação de velocidade de ponta, coeficiente de potência de rotor, e torque aerodinâmico. O modelo dinâmico de rotor usa o parâmetro de previsão de vento 138 para prever o comportamento aerodinâmico da turbina eólica 102. Especificamente, o modelo dinâmico de rotor prevê o comportamento aerodinâmico da turbina eólica 102, estimando parâmetros de restrição correspondentes a um instante de tempo presente e prevendo um ou mais parâmetros operacionais correspondentes a um instante de tempo futuro.

[024] A unidade de gerenciamento de eventos extremos 122 é acoplada de forma a se comunicar com o gerador de modelo de turbina eólica

120 e configurado para controlar a turbina eólica 102, através do

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11/26 gerenciamento de eventos extremos associados com a turbina eólica 102. Especificamente, a gestão dos eventos extremos inclui estimar a propagação do vento seguido por atividades relacionadas ao monitoramento de restrição da turbina eólica. Especificamente, as atividades de monitoramento de restrição de turbina eólica incluem a identificação ou a previsão de um evento extremo, determinando um parâmetro de controle e iniciando pelo menos um de um mecanismo de controle de retroalimentação e um mecanismo de controle antecipativo. Em uma configuração presentemente contemplada, a unidade de gerenciamento de eventos extremos 122 inclui uma subunidade de propagação de vento 154, uma subunidade de monitoramento de restrição 156, uma subunidade de controle de retroalimentação 158 e uma subunidade de controle antecipativo 160.

[025] Além disso, a subunidade de propagação de vento 154 está configurada para estimar um ou mais parâmetros de previsão de vento em um instante de tempo futuro com base no modelo de turbina eólica 134 e a pluralidade de parâmetros operacionais 116. Além do mais, a subunidade de monitoramento de restrição 156 está configurada para identificar a ocorrência de pelo menos um evento extremo no instante de tempo presente e/ou em um instante de tempo futuro. Nas realizações em que o pelo menos um evento extremo é identificado em um instante de tempo futuro, a subunidade de monitoramento de restrição 156 está configurada para identificar um ou mais parâmetros de restrição e estimar parâmetros de restrição identificados no instante de tempo futuro com base no modelo de turbina eólica. Além disso, a subunidade de monitoramento de restrição 156 é configurada para prever a ocorrência de um ou mais eventos extremos com base nos parâmetros de restrição estimados correspondentes ao instante de tempo futuro.

[026] Em uma realização, a subunidade de monitoramento de restrição 156 é configurada para detectar um evento extremo ou prever um

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12/26 evento extremo iminente com base na pluralidade dos parâmetros de restrição estimados (ou previstos). A subunidade de monitoramento de restrição 156 é ainda configurada para identificar um parâmetro dentre a pluralidade de parâmetros de controle. Além disso, a subunidade de monitoramento de restrição 156 também é configurada para determinar uma duração de tempo para a ocorrência de evento extremo iminente. Em uma realização, o parâmetro de previsão de vento 138 é usado na detecção do evento extremo, previsão do evento extremo iminente, e determinação da duração de tempo. Em certas realizações, a determinação do evento extremo inclui estimar um tempo de ocorrência do evento extremo iminente usando uma computação inversa com base no modelo dinâmico de rotor.

[027] De acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, em caso de detecção de um evento extremo, a subunidade de controle de retroalimentação 158 está configurada para alterar o valor do parâmetro de controle 152 para permitir que a turbina eólica 102 opere em um modo de operação normal. Em uma realização, a subunidade de controle de retroalimentação 158 pode modificar o valor do parâmetro de controle 152 através do uso de um tamanho de etapa predeterminado. Em outra realização, a subunidade de controle de retroalimentação 158 pode modificar o valor do parâmetro de controle 152 para um período de tempo pré-determinado. Mais particularmente, a subunidade de controle de retroalimentação 158 inicia um esquema de controle de retroalimentação usando a subunidade de controle de retroalimentação 158 para modificar o valor do parâmetro de controle 152.

[028] Além disso, no caso de previsão de um evento extremo iminente, uma subunidade de controle antecipativo 160 inicia um esquema de controle antecipativo para modificar o valor do parâmetro de controle 152. A subunidade de controle antecipativo 160 também é configurada para determinar uma taxa de variação do valor do parâmetro de controle 152. Em

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13/26 uma realização, a taxa de variação do valor do parâmetro de controle 152 é baseada no parâmetro de previsão de vento 138. Além disso, a subunidade de controle antecipativo 160 pode ser configurada para personalizar o tamanho da etapa ou a taxa na qual o parâmetro de controle 152 é modificado com base na duração de tempo entre um instante de tempo presente e o instante de tempo associado com a ocorrência prevista de evento extremo.

[029] Além disso, a unidade de processador 128 pode incluir um ou mais processadores. Os termos “unidade de processador”, “um ou mais processadores” e “processador” são usados de forma equivalente e intercambiáveis. A unidade de processador 128 inclui pelo menos uma unidade de lógica aritmética, um microprocessador, um controlador de finalidade geral, ou uma matriz de processador para executar os cálculos desejados ou executar o programa de computador.

[030] Enquanto a unidade do processador 128 é mostrada como uma unidade separada na realização da Fig. 1, uma ou mais das unidades 118, 120, 122, 130 podem incluir uma unidade de processador correspondente. Alternativamente, o subsistema de controle de turbina eólica 104 pode ser acoplado de forma a se comunicar com um ou mais processadores que estão dispostos em um local remoto, tais como um servidor central ou servidor baseado em nuvem através de um link de comunicações, como um barramento de computador, um link com fio, um link sem fio ou combinações dos mesmos. Em uma realização, a unidade do processador 128 pode ser acoplada de forma operacional à unidade de gerenciamento de evento extremo 122 e configurado para operar a turbina eólica 102 usando uma técnica do controle antecipativo com base no valor do parâmetro de controle 152 para contornar o evento extremo. Em outra realização, a unidade do processador 128 pode ser configurada para executar as funções das várias unidades/ subunidades do subsistema de controle de turbinas eólicas 104.

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14/26 [031] Além disso, a unidade de memória 130 pode ser uma mídia de armazenamento não transitória. Por exemplo, a unidade de memória 130 pode ser um dispositivo de memória de acesso aleatório dinâmico (DRAM), um dispositivo de memória de acesso aleatório estático (SRAM), memória flash ou outros dispositivos de memória. Em uma realização, a unidade de memória pode incluir uma memória não-volátil ou um dispositivo de armazenamento permanente semelhante, uma mídia tal como uma unidade de disco rígido, uma unidade de disquete, dispositivo de disco compacto - memória somente de leitura (CD-ROM), um dispositivo de disco de vídeo digital - somente leitura (DVD-ROM), um dispositivo de disco de memória de acesso aleatório versátil digital (DVD-RAM), um disco versátil digital regravável (DVD-RW), um dispositivo de memória flash ou outros dispositivos de armazenamento não voláteis. Uma mídia legível por computador não transitória pode ser codificada por um programa para instruir o um ou mais processadores para evitar a violação de restrições de projeto extremas durante a operação da turbina eólica.

[032] Além disso, pelo menos uma das unidades 118, 120, 122, 128, 130 podem ser componentes de hardware autônomo. Outras implementações de hardware como o arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), circuitos integrados de aplicação especifica (ASIC) ou chip personalizado podem ser empregados para uma ou mais das unidades do sistema.

[033] A implementação do sistema 100, conforme descrito no que diz respeito à Fig. 1, aumenta a precisão da previsão de um evento extremo. Adicionalmente, o sistema 100 é configurado para variar o valor do parâmetro de controle em tempo real ou próximo ao tempo real, contornando assim a ocorrência do evento extremo, enquanto permite que a turbina eólica 102 opere em um modo de operação normal.

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15/26 [034] A Fig. 2 é um esquema 200 representativo do fluxo de sinais no sistema 100 da Fig. 1, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. O esquema 200 ilustra o uso de parâmetros de visualização de vento para monitorar as restrições da turbina eólica e determinar parâmetros de controle para controlar uma turbina eólica de forma a contornar eventos extremos. O esquema 200 da Fig. 2 será descrito com referência aos componentes da Fig. 1.

[035] Como representado na Fig. 2, o esquema 200 inclui um bloco de estimativa de propagação de vento 202 acoplado de forma a se comunicar com um bloqueio de monitoramento de restrições de turbina eólica 204. Em uma realização, o bloco 202 é representativo da subunidade de propagação de vento 154 e o bloco 204 é representativo da subunidade de monitoramento de restrição 156 da unidade de gerenciamento de eventos extremos 122 da Fig. 1. A funcionalidade do bloco de estimativa de propagação de vento 202 e do bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 é fornecida pela unidade de gerenciamento de eventos extremos 122 da Fig. 1.

[036] O bloco de estimativa de propagação do vento 202 está configurado para receber uma pluralidade de parâmetros de previsão de vento, uma pluralidade de parâmetros operacionais e parâmetros geométricos relacionados à turbina eólica 102. Em uma realização, os parâmetros de previsão de vento incluem uma estimativa da velocidade do vento 206, um parâmetro de índice de linha de visão (LOS) 208, um parâmetro de aceleração de vento 210, e um parâmetro de direção de vento 212. Além disso, o bloco de estimativa de propagação de vento 202 está configurado para gerar um modelo de previsão de vento com base em um ou mais dos parâmetros 206, 208, 210, 212. Este modelo de previsão de vento é caracterizado por parâmetros de modelo de previsão de vento. Alguns exemplos de parâmetros de modelo de previsão de vento incluem um pior cenário de taxa de vento 214 e um tempo de

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16/26 pior cenário de taxa de vento 216.

[037] Na realização ilustrada, o bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 recebe o modelo de previsão de vento do bloco de estimativa de propagação de vento 202 e está configurado para determinar uma taxa mínima de inclinação 224 para controlar a turbina de vento 102. Em uma realização, os parâmetros do modelo de visualização de vento 214, 216 podem ser usados para determinar a taxa mínima de inclinação 224. Pode-se notar que, em outras realizações, o bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 pode determinar qualquer outro parâmetro de controle 152, tais como, mas não se limitando a, um torque, propulsão, taxa de torque, ou taxa de propulsão correspondente à turbina eólica 102. O bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 também está configurado para usar o modelo de turbina eólica 134, a pluralidade de parâmetros operacionais 116, e uma pluralidade de parâmetros de restrição 218 para determinar a taxa mínima de inclinação 224.

[038] De acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, o bloco de estimativa de propagação de vento 202 está configurado para usar o modelo de turbina eólica 134 para determinar a dinâmica da turbina eólica 102 com base em uma equação diferencial de primeira ordem (1).

_ . · . „ õM. . õM. . õM. . „ ^{r s} Õv õ© 0Θ ⁽¹⁾ [039]Na equação (1), Jr é inércia do motor (em unidades de kg m²), ω é velocidade do rotor (em unidades de rad/s), Qg é o contra torque, Mz é torque aerodinâmico, υ é a velocidade do vento (em unidades de m/s), e θ é ângulo de inclinação (em unidades de rad). Além disso, Δ© é representativo de uma mudança incremental na velocidade do rotor, e, õM õM õM —-, —-, e —- são respectivamente representativos de derivados õv õ© 0Θ parciais de Mz com relação à velocidade do vento, velocidade do rotor e da

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17/26 inclinação e são representativos de sensibilidades aerodinâmicas.

[040] Em uma realização, o bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 determina uma condição de excesso de velocidade correspondente à turbina eólica 102 com base no modelo de previsão de vento. Ainda, em uma realização onde o parâmetro de restrição é um parâmetro de velocidade do rotor, o modelo de turbina eólica 134 é usado para determinar uma previsão de excesso de velocidade com base na equação (2).

• · ·

0., = + (1 -^exP(-^(/τ))(τ0ο-^ko(ô« -&)-C^V) + ^kv^Vt (2) onde τ =

J,

- ÕM_Z / Õo _k ÕM_Z / ÕV _k = ¹ ^V -ÕMZ / Õ0 ' ^Q -ÕMZ / 8ω

K _ -ÕM_Z / 0Θ

K a —

- ÕM_Z / Õ0 ι ^,νΘ [041] Na equação (2), o termo Qmax é representativo de contra torque máximo e Qo é representativo de torque atual em um instante de tempo presente. O termo ωο é representativo de velocidade do rotor no instante de tempo presente e o termo ω_ηαχ é representativo de velocidade máxima permitida do rotor. Além disso, na equação (2), o torque máximo do gerador e a taxa de vento são assumidos como constantes.

[042] O tempo de excesso de velocidade é indicado como T’. Além disso, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, a inclinação adicional correspondente ao tempo de duração T que é necessário para evitar a condição de excesso de velocidade pode ser determinada com base na equação (3).

• · ·

Wodd = ⁰Ο ^-0mx +^τ0Ο ^{- (Q}ma, ^{- Q}0^)kQ ^{- k}V^^V) + ^kV ^{V T (3)} onde, dadd é a adição mínima de inclinação necessária no tempo T’ para impedir a condição de excesso de velocidade. Pode-se notar que o tempo T’ medido a partir do instante de tempo presente como referência também indica uma duração de tempo.

[043] Ademais, a taxa mínima de inclinação 224 para evitar a

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18/26 condição de excesso de velocidade pode ser determinada usando a equação (4).

^add =θ_αάά ^/ Γ ⁽⁴⁾ onde e_ad^_d é representativo de um valor médio de taxa de variação do ângulo de inclinação das lâminas do rotor necessário para ser mantida na duração T para evitar um evento extremo.

[044] De acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, o bloco de estimativa de propagação do vento 202 também é configurado para usar o modelo de turbina eólica 134 para determinar a deflexão da torre correspondente à turbina eólica 102 com base em uma velocidade de torre, uma aceleração de torre e o modelo de previsão de vento. Além disso, uma realização em que o parâmetro de deflexão da torre é considerado como um parâmetro de restrição, um ângulo de inclinação ou um parâmetro de coeficiente de amortecimento pode ser considerado como um parâmetro de controle. O bloco de monitoramento de restrição de turbina eólica 204 determina uma condição extrema de deflexão da torre em um tempo de duração T’. O tempo de duração T’ e a alteração necessária no parâmetro de controle podem ser obtidos usando um modelo inverso para o modelo de turbina eólica 134. De acordo com os aspectos do presente relatório descritivo, uma taxa mínima de inclinação 224 para controlar uma deflexão extrema pode ser determinada usando a equação (4).

[045] Em uma realização, o componente antecipativo do esquema de controle para controlar a turbina eólica 102 é projetado para simultaneamente considerar mais de um parâmetro de restrição. Em tais realizações, um parâmetro de controle pode ser determinado para satisfazer dois, muitas vezes contraditórios, parâmetros de restrição. O componente antecipativo do esquema de controle pode incluir um primeiro termo correspondente a um primeiro parâmetro de restrição e um segundo termo

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19/26 correspondente a um segundo parâmetro de restrição. Além disso, o componente antecipativo do esquema de controle pode combinar o primeiro termo e o segundo termo com um ganho de controle adequado. Pelo menos dois parâmetros de restrição dentre a deflexão de torre, a propulsão na parte superior da torre, a velocidade do rotor e o torque do rotor podem ser empregados na técnica de controle de restrição.

[046] A Fig. 3 é uma representação gráfica 300 de um exemplo de um modelo de previsão de vento, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. Em algumas realizações, o modelo de previsão de vento é representativo de um limite superior para um parâmetro de previsão de vento. Como observado previamente, este modelo de previsão de vento é caracterizado por parâmetros de modelo de previsão de vento. Além disso, o modelo de previsão de vento é usado para prever um parâmetro operacional tal como uma taxa de inclinação com maior precisão. A representação gráfica 300 inclui um eixo x 302 representativo do tempo e um eixo y 304 representativo da velocidade do vento. Além disso, a representação gráfica 300 inclui uma curva de previsão de vento 306 representativo de características de previsão de vento real. Em uma realização, a curva 306 pode ser obtida a partir de um LIDAR tal como o LIDAR 148.

[047] A representação gráfica 300 inclui ainda uma curva 308 que é representativa de um modelo de previsão de vento correspondente à curva de previsão de vento 306. A curva 308 inclui uma porção inicial de rampa 310 e uma porção de platô 312. As transições da curva 308 para a porção de platô 312 no ponto 314 que corresponde a um instante de tempo 316. Este instante de tempo 316 pode ser referido como um “tempo de rajada”. Além disso, um valor de velocidade de vento que corresponde ao tempo de rajada 316 pode ser representado pelo número de referência 318 e pode ser referido como “velocidade de rajada”. A curva 308 cobre as características de previsão de

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20/26 vento real da curva 306 e fornece um parâmetro de previsão de vento no pior cenário para todos os instantes de tempo.

[048] A Fig. 4 é uma representação gráfica 400 que ilustra a eficácia de uma técnica restrita de controle utilizada para controlar uma turbina eólica, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. A representação gráfica 400 inclui um eixo x 402 representativo do tempo e um eixo y 404 representativo da velocidade do vento. Além disso, a representação gráfica 400 também inclui uma escala de ângulo de inclinação 406 e uma escala de velocidade de vento 408 no eixo y. Além disso, a representação gráfica 400 também inclui uma curva 418 representativa da velocidade do vento com uma rajada de vento 422 e exibindo um valor de pico em um tempo de rajada de vento 424.

[049] Adicionalmente, a representação gráfica inclui uma curva 410 representativa do desempenho de uma turbina eólica sem controle antecipativo. Como representado na Fig. 4, a curva 410 exibe uma tendência descendente depois de atravessar um limite de excesso de velocidade 420 representativo do desligamento da turbina eólica e atinge um valor zero da velocidade do rotor.

[050] A representação gráfica 400 inclui uma curva 412 representativa do desempenho de uma turbina eólica com controle antecipativo. Como é evidente a partir da curva 412, os valores correspondentes à curva 412 não excedem o limite de excesso de velocidade 420. Isto ajuda a facilitar a operação contínua da turbina eólica além do tempo da rajada 424 em uma velocidade de rotor não zerada.

[051] Além disso, a representação gráfica 400 também inclui uma curva 416 representativa de inclinação correspondente à técnica de controle antecipativo e uma curva 414 representativa de inclinação correspondente à técnica de controle sem o uso da técnica antecipativa. Pode-se notar que os

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21/26 valores correspondentes à curva 414 continuam a aumentar para além do tempo de rajada 424 e, eventualmente, atingem um valor de 90 graus de ângulo de inclinação (não mostrado na figura) correspondente ao valor de velocidade zero do rotor na curva 410. O sistema e o método dos exemplos para o controle restrito de turbina eólica 102 através do uso da técnica de controle antecipativo permite o funcionamento contínuo da turbina eólica 102, enquanto contorna quaisquer condições de excesso de velocidade devido às condições de variação do vento.

[052] A Fig. 5 é um fluxograma ilustrando um método para controle restrito de uma turbina eólica, de acordo com os aspectos do presente relatório descritivo. O método 500 é descrito com referência aos componentes da Fig. 1.

[053] Na etapa 502, é recebida uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica 102 operada em um espaço paramétrico restrito. A pluralidade de parâmetros operacionais inclui um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição. Em uma realização, a pluralidade de parâmetros operacionais inclui, mas não está limitado a, um parâmetro de velocidade do rotor, um parâmetro de aceleração de rotor e um parâmetro de torque. O parâmetro de previsão de vento pode incluir um ou mais parâmetros relacionados ao vento, como um valor de velocidade do vento, um valor de aceleração do vento e uma direção do vento. Em uma realização, os parâmetros de restrição incluem, mas não estão limitados a, um parâmetro de velocidade do rotor, um parâmetro de torque e um parâmetro de deflexão da torre. A pluralidade dos parâmetros de restrição é limitada por uma pluralidade de valores de parâmetro de restrição. Em um exemplo, o parâmetro de velocidade do rotor é limitado por um valor de pico de rotor em relação a velocidade. Em outro exemplo, o parâmetro de torque é limitado por um valor de pico de torque. Em ainda outro exemplo, o

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22/26 parâmetro de deflexão da torre é limitado por um valor de pico de deflexão da torre.

[054] Além disso, na etapa 504, um valor de parâmetro de restrição em um instante de tempo futuro correspondente a um parâmetro de restrição dentre a pluralidade de parâmetros de restrição é estimado/ determinado com base na pluralidade de parâmetros operacionais. Em algumas realizações, um modelo de turbina eólica é usado para determinar o comportamento de subsistemas elétricos, subsistemas mecânicos e comportamento aerodinâmico da turbina eólica 102. Em particular, em certas realizações, o comportamento aerodinâmico é determinado usando um modelo dinâmico de rotor. Pode-se notar que o modelo dinâmico de rotor pode ser uma parte do modelo de turbina eólica. Mais especificamente, o parâmetro de previsão de vento é usado no modelo dinâmico do rotor para determinar o comportamento da turbina eólica 102.

[055] Além disso, o comportamento da turbina eólica 102 pode ser projetado no tempo com base no modelo de turbina eólica para estimar uma pluralidade de valores de parâmetro operacional correspondentes a um instante de tempo futuro. Em outra realização, os valores de um ou mais parâmetros de restrição são estimados no instante de tempo futuro. Em um exemplo, um valor de velocidade do rotor é estimado no instante de tempo futuro. Em outro exemplo, o valor de deflexão da torre é estimado no instante de tempo futuro. Em uma realização, o parâmetro de restrição é determinado com base em uma técnica de Newton-Raphson e/ou em uma solução analítica.

[056] Subsequentemente, na etapa 506, um evento extremo correspondente ao parâmetro de restrição é previsto com base na estimativa de parâmetro de restrição determinada na etapa 504. Em uma realização, o evento extremo é previsto com base em uma comparação da estimativa de parâmetro de restrição com um valor limiar correspondente. Em um exemplo, o

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23/26 evento extremo é uma condição de excesso de velocidade do rotor. Dessa forma, neste exemplo, a estimativa de parâmetro de restrição é uma estimativa de velocidade do rotor. A estimativa de velocidade do rotor é comparada com um valor limiar de velocidade do rotor. Um evento extremo, tal como uma condição de excesso de velocidade de rotor, pode ser previsto se a velocidade do rotor exceder o valor limiar de velocidade do rotor.

[057] Em um outro exemplo, o evento extremo é uma condição extrema de deflexão da torre. Neste exemplo, a estimativa de parâmetro de restrição é uma estimativa de deflexão a torre. Esta estimativa da deflexão da torre é comparada com um valor limiar de deflexão de torre. Se a estimativa de deflexão da torre é maior do que o valor limiar de deflexão da torre, uma condição extrema de deflexão da torre é prevista.

[058] Em ainda outro exemplo, o evento extremo é uma condição extrema de torque. Neste exemplo, a estimativa de parâmetro de restrição é o valor de estimativa de torque, que é comparado com um valor limiar de torque. Se o valor de estimativa de torque exceder o valor limiar de torque, uma condição extrema de torque é prevista. Em uma realização, a prevenção da condição de evento extremo inclui determinar um instante de tempo em que ocorre a condição de evento extremo.

[059] Adicionalmente, um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica entre a pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica é determinado, conforme indicado pela etapa 508. A pluralidade dos parâmetros de controle de turbina eólica inclui, mas não está limitada a, um parâmetro de inclinação e um parâmetro de coeficiente de amortecimento. Em uma realização, o valor do parâmetro de controle é representativo de um valor de etapa que pode ser usado para modificar um valor presente de um valor de parâmetro de restrição. Em uma realização, determinar o valor do parâmetro de controle inclui

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24/26 determinar uma taxa de variação do valor do parâmetro de controle. O valor do parâmetro de controle em qualquer instante de tempo é determinado com base na taxa de variação do parâmetro de controle e o número de vezes que o valor do parâmetro de controle é modificado antes da ocorrência do evento extremo previsto. Em uma realização, a taxa de variação do valor do parâmetro de controle é um valor constante. Em outra realização, a taxa de variação do valor de controle é um valor variável de tempo. Em dita uma realização, a taxa de variação do valor do parâmetro de controle é determinado com base no parâmetro de previsão de vento.

[060] Além disso, na etapa 510, a turbina eólica 102 é operada com base em uma técnica de controle antecipativo usando o valor do parâmetro de controle para evitar o evento extremo. Em particular, a turbina eólica 102 é operada usando a técnica de controle antecipativo com base na previsão de ocorrência do evento extremo em um instante de tempo futuro. Mais especificamente, o parâmetro de controle correspondente ao evento extremo é modificado antes do instante de tempo estimado de modo que o evento extremo seja contornado. Em outra realização, a turbina eólica 102 é operada usando uma técnica de controle de retroalimentação em situações onde o evento extremo já ocorreu. Em tal realização, um valor máximo para o valor de parâmetro de controle pode ser usado para restaurar o ponto de operação da turbina eólica a um ponto dentro do espaço paramétrico restrito.

[061] Várias realizações dos sistemas e métodos para controle restrito de uma turbina eólica apresentado aqui acima são configurados para monitorar e controlar a operação da turbina eólica, permitindo assim a operação contínua da turbina eólica, mesmo durante a ocorrência de um evento extremo. O subsistema de controle de turbina eólica monitora as condições de operação da turbina eólica com base em uma pluralidade de parâmetros de previsão de vento para prever a ocorrência de eventos

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25/26 extremos. Mais particularmente, o sistema de controle estima a condição de operação da turbina eólica em um instante de tempo futuro e a ocorrência de um evento extremo iminente é predito. Ademais, o sistema de controle usa uma técnica de controle antecipativo para regular a operação da turbina eólica dentro do espaço paramétrico restrito quando os eventos extremos iminentes são previstos. Além disso, o uso da técnica de controle de retroalimentação também permite a restauração da operação normal da turbina eólica quando a turbina eólica está operando em condições extremas. Os sistemas e os métodos apresentados aqui acima fornecem o controle restritivo eficaz da turbina eólica especialmente sob eventos extremos.

[062] As vantagens descritas acima devem ser consideradas como ilustrativas e não restritivas. Deve ser entendido que não necessariamente todos esses objetos ou vantagens descritos acima possam ser alcançados de acordo com qualquer realização particular. Assim, por exemplo, aqueles técnicos no assunto reconhecerão que os sistemas e técnicas aqui descritos aqui podem ser incorporados ou realizados de forma a alcançar ou melhorar uma vantagem ou grupo de vantagens, como aqui ensinado, sem necessariamente alcançar outros objetos ou vantagens que possam ser ensinados ou sugeridos aqui.

[063] Embora a tecnologia tenha sido descrita detalhadamente em relação a apenas um número limitado de realizações, deve ser prontamente compreendido que o relatório descritivo não está limitado a tais realizações divulgadas. Em vez disso, a tecnologia pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições ou arranjos equivalentes não descritos até então, mas que são compatíveis com o espírito e o escopo das reivindicações. Adicionalmente, enquanto várias realizações da tecnologia foram descritas, é de se entender que os aspectos do relatório descritivo podem incluir apenas algumas das realizações descritas.

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Consequentemente, o relatório descritivo não deve ser visto como limitado pela descrição precedente, mas só é limitada pelo escopo das reivindicações em anexo.

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1/6

Claims

Reivindicações

1. MÉTODO PARA CONTROLE RESTRITO DE UMA TURBINA EÓLICA, caracterizado pelo fato de que compreende:

o recebimento de uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica, em que a turbina eólica é operada em um espaço paramétrico restrito e é controlada por uma pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e em que a pluralidade de parâmetros operacionais compreende um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição;

a geração de uma estimativa de parâmetro de restrição correspondente a um instante de tempo futuro para pelo menos um parâmetro de restrição da pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade de parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento;

a previsão de um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição;

a determinação de um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica entre a pluralidade dos parâmetros de controle de turbina eólica; e a operação da turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo (feedforward) com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de parâmetros operacionais compreende um parâmetro de velocidade do rotor, um parâmetro de aceleração de rotor e um parâmetro de torque.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de parâmetros de restrição compreende um parâmetro de velocidade de rotor restringido por um valor de pico de rotor em

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2/6 relação a velocidade, um parâmetro de torque restrito por um valor de pico de torque, um parâmetro de deflexão da torre restringido por um valor de pico de deflexão da torre, ou combinações dos mesmos.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o parâmetro do previsão de vento compreende um valor de velocidade do vento, um valor de aceleração do vento, uma direção do vento, ou combinações dos mesmos.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor do parâmetro de controle compreende um parâmetro de inclinação (pitch), um parâmetro de coeficiente de amortecimento ou uma combinação dos mesmos.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o evento extremo compreende uma condição de excesso de velocidade, uma condição extrema de deflexão da torre, uma condição extrema de torque, ou combinações das mesmas.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que determinar o valor do parâmetro de controle compreende a determinação de uma taxa de variação do parâmetro de controle.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a taxa de variação do valor do parâmetro de controle é determinada com base no parâmetro de previsão de vento.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda gerar o modelo de previsão de vento, em que o modelo de previsão de vento é representativo de um limite superior de um parâmetro de previsão de vento.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a determinação do evento extremo compreende estimar um tempo de ocorrência do evento extremo iminente usando uma computação

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3/6 inversa com base no modelo dinâmico de rotor.
11. SISTEMA PARA CONTROLE RESTRITO DE UMA TURBINA EÓLICA, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende:

uma unidade de aquisição de dados configurada para receber uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica, onde a turbina eólica é operada em um espaço paramétrico restrito e é controlada por uma pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e em que a pluralidade de parâmetros operacionais compreende um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição;

uma unidade de gerenciamento de eventos extremos acoplado de forma a se comunicar com a unidade de aquisição de dados, na qual a unidade de gerenciamento de eventos extremos compreende:

uma subunidade de propagação de vento configurada para estimar um ou mais parâmetros de previsão de vento em um instante de tempo futuro;

uma subunidade de monitoramento de restrição configurada para: a geração de uma estimativa de parâmetro de restrição no instante de tempo futuro correspondente a pelo menos um parâmetro de restrição dentre a pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade de parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento;

a previsão de um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição;

uma subunidade de controle antecipativo configurada para determinar um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica dentre a pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e uma unidade de processador acoplada de forma operacional com a unidade de gerenciamento de eventos extremos e configurada para operar a

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4/6 turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.
12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de gerenciamento de eventos extremos ainda compreende uma subunidade de controle de retroalimentação (feedback) configurada para executar um esquema de controle de retroalimentação.
13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a subunidade de monitoramento de restrição está configurada para determinar um parâmetro de velocidade de rotor restrito por um valor de pico de excesso de velocidade de rotor, um parâmetro de torque restrito por um valor de pico de torque, e um parâmetro de deflexão de torre restrito por um valor de pico de rotor em relação a velocidade.
14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de previsão de vento compreende um valor de velocidade do vento, um valor de aceleração do vento, uma direção do vento, ou combinações dos mesmos.
15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o valor de parâmetro de controle compreende um dentre um parâmetro de inclinação, um parâmetro de torque, um parâmetro de guinada (yaw), um parâmetro de coeficiente de amortecimento ou combinações dos mesmos.
16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a subunidade de controle antecipativo é ainda configurada para determinar uma taxa de variação do valor do parâmetro de controle.
17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a subunidade de controle antecipativo é

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5/6 configurada ainda para determinar a taxa de variação do valor do parâmetro de controle com base no parâmetro de previsão de vento.
18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a subunidade de monitoramento de restrição é ainda configurada para determinar pelo menos uma condição de excesso de velocidade e uma condição extrema de deflexão da torre.
19. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a subunidade de propagação de vento é ainda configurada para gerar o modelo de previsão de vento, e em que o modelo de previsão de vento é representativo de um limite superior de um parâmetro de previsão de vento.
20. MÍDIA LEGÍVEL EM COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIA, caracterizada pelo fato de que é codificada por um programa que tenha instruções para permitir que pelo menos um processador:

receba uma pluralidade de parâmetros operacionais correspondentes à turbina eólica, em que a turbina eólica é operada em um espaço paramétrico restrito e é controlada por uma pluralidade de parâmetros de controle de turbina eólica, e em que a pluralidade de parâmetros operacionais compreende um parâmetro de previsão de vento e uma pluralidade de parâmetros de restrição;

gere uma estimativa de parâmetro de restrição correspondente a um instante de tempo futuro para pelo menos um parâmetro de restrição da pluralidade de parâmetros de restrição com base na pluralidade de parâmetros operacionais e um modelo de previsão de vento;

preveja um evento extremo correspondente ao pelo menos um parâmetro de restrição com base na estimativa de parâmetro de restrição;

determine um valor de parâmetro de controle correspondente a um parâmetro de controle de turbina eólica entre a pluralidade dos parâmetros

Petição 870170045108, de 29/06/2017, pág. 54/60

6/6 de controle de turbina eólica; e opere a turbina eólica usando uma técnica de controle antecipativo com base no valor do parâmetro de controle para contornar o evento extremo.

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