BR102017025988A2

BR102017025988A2 - WIND TURBINE, STEP DRIVE UNIT, ARRANGEMENT AND METHOD FOR DISCHARGING ELECTRIC POWER STORAGE

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Publication number: BR102017025988A2
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Publication date: 2018-08-21

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(54) Título: TURBINA EÓLICA, UNIDADE DE ACIONAMENTO DE PASSO, DISPOSIÇÃO E MÉTODO PARA DESCARGA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA (51) Int. CL: F03D 80/60; F03D 9/25; F03D 80/80 (30) Prioridade Unionista: 16/12/2016 GB 1621427.2 (73) Titular(es): MOOG UNNA GMBH (72) Inventor(es): KARTIK YAO; ALF VETTER; THOMAS DEGEN (85) Data do Início da Fase Nacional:(54) Title: WIND TURBINE, STEP DRIVE UNIT, DISPOSAL AND METHOD FOR DISCHARGING ELECTRIC ENERGY (51) Int. CL: F03D 80/60; F03D 9/25; F03D 80/80 (30) Unionist Priority: 12/16/2016 GB 1621427.2 (73) Holder (s): MOOG UNNA GMBH (72) Inventor (s): KARTIK YAO; ALF VETTER; THOMAS DEGEN (85) National Phase Start Date:

01/12/2017 (57) Resumo: 'TURBINA EÓLICA, UNIDADE DE ACIONAMENTO DE PASSO, DISPOSIÇÃO E MÉTODO PARA DESCARGA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA A presente invenção apresenta uma unidade de acionamento de passo de turbina eólica que compreende um armazenamento de energia elétrica, um resistor e um ventilador de resfriamento disposto para proporcionar um fluxo de ar sobre o resistor. A unidade de acionamento de passo é configurada para descarregar o armazenamento de energia elétrica pela: conexão do armazenamento de energia elétrica ao resistor de modo que uma corrente do armazenamento de energia elétrica flua através do resistor; desconexão do armazenamento de energia elétrica do resistor quando uma tensão através do armazenamento de energia elétrica atingir um primeiro limiar predeterminado; e, uma vez que a tensão tiver atingido o primeiro limiar pré-determinado, alimentação do ventilador de resfriamento com o armazenamento de energia elétrica até a que a tensão atinja uma segunda tensão predefinida, resfriando, assim, o resistor.12/01/2017 (57) Abstract: 'WIND TURBINE, STEP DRIVING UNIT, ELECTRIC ENERGY STORAGE DISCHARGE AND METHOD The present invention features a wind turbine step drive unit comprising an electrical energy store , a resistor and a cooling fan arranged to provide an air flow over the resistor. The stepper drive unit is configured to discharge the electrical energy storage by: connecting the electrical energy storage to the resistor so that a current from the electrical energy storage flows through the resistor; disconnection of the electrical energy storage of the resistor when a voltage through the electrical energy storage reaches a first predetermined threshold; and, once the voltage has reached the first predetermined threshold, supply the cooling fan with the electrical energy storage until the voltage reaches a second predefined voltage, thus cooling the resistor.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para TURBINA EÓLICA, UNIDADE DE ACIONAMENTO DE PASSO, DISPOSIÇÃO E MÉTODO PARA DESCARGA DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICAWIND TURBINE INVENTION DESCRIPTION REPORT, STEP DRIVE UNIT, DISPOSAL AND METHOD FOR DISCHARGING ELECTRIC ENERGY STORAGE

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a sistemas de resfriamento para unidades de acionamento de passo em turbinas eólicas, em particular, a sistemas de resfriamento para uso durante a descarga de uma fonte de alimentação de reserva.FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to cooling systems for stepper drive units in wind turbines, in particular, cooling systems for use when discharging a backup power supply.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0002] Em turbinas eólicas, é conhecido o fornecimento de uma ou mais lâminas de rotor, sendo que cada lâmina de rotor tem um ângulo de passo ajustável. O ângulo de passo é tipicamente controlado pelo uso de um motor de acionamento de passo em uma unidade de acionamento de passo. Em situações de emergência, é conhecida a alteração dos ângulos das lâminas de rotor com o uso dos motores de acionamento de passo, de modo que o vento incidente sobre as lâminas de rotor induza pouco ou nenhum torque nas lâminas de rotor e as próprias lâminas atuem como freios de ar para desacelerar o movimento do rotor. Isto é conhecido como colocar as lâminas em uma posição de embandeiramento. Para que seja possível colocar as lâminas de rotor em uma posição de embandeiramento, no caso de uma fonte de alimentação para a turbina eólica ser perdida, é conhecido o fornecimento de uma fonte de alimentação de reserva na turbina eólica (por exemplo, na unidade de acionamento de passo), sendo que a fonte de alimentação reserva armazena energia para alimentar os motores de acionamento de passo no caso de falta de energia. Tais fontes de alimentação de reserva tipicamente armazenam energia a tensões muito altas (por exemplo, 420 V) e podem tomar a forma de supercapacitores ou de baterias.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] In wind turbines, it is known to supply one or more rotor blades, each rotor blade having an adjustable pitch angle. The pitch angle is typically controlled by using a stepper motor in a stepper unit. In emergency situations, it is known to change the angles of the rotor blades using the stepper drive motors, so that the wind incident on the rotor blades induces little or no torque on the rotor blades and the blades themselves act like air brakes to slow the rotor movement. This is known as placing the blades in a flag position. In order to make it possible to place the rotor blades in a flag position, in the event that a power supply for the wind turbine is lost, it is known to provide a backup power supply in the wind turbine (for example, in the wind turbine unit) stepper drive), and the backup power supply stores energy to power stepper motors in the event of a power failure. Such backup power supplies typically store energy at very high voltages (for example, 420 V) and can take the form of supercapacitors or batteries.

[0003] Quando os funcionários de serviço precisam entrar em uma turbina eólica, a turbina eólica precisa estar em um estado que seja seguro para os funcionários de serviço e satisfaça pelo menos uma variedade de requisitos de segurança, tais como tensões de partes vitais estarem reduzidas a um nível em que[0003] When service employees need to get into a wind turbine, the wind turbine needs to be in a state that is safe for service employees and meets at least a variety of safety requirements, such as vital part voltages being reduced at a level where

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2/19 não causem problemas para a pessoa. Com este propósito, as lâminas de rotor de uma turbina eólica podem ser acionadas primeiramente em uma posição de embandeiramento, de modo que o vento não possa virar as lâminas e, então, a turbina eólica é desconectada da grade de fornecimento de energia. Outro problema, mesmo se nenhuma parte vital puder ser tocada, reside em que a turbina eólica não deve reter nenhuma energia suficiente para acidentalmente os atuadores da turbina eólica em movimento, o que pode prejudicar os funcionários em serviço que estiverem perto ou em contato com as partes atuadas da turbina eólica. Dessa forma, por exemplo, a fonte de alimentação de emergência e os capacitores intermediários devem ser descarregados a uma extensão suficiente antes que os funcionários de serviço entrem em zonas de risco da turbina eólica.2/19 do not cause problems for the person. For this purpose, the rotor blades of a wind turbine can be driven first in a flag position, so that the wind cannot turn the blades, and then the wind turbine is disconnected from the power supply grid. Another problem, even if no vital parts can be touched, is that the wind turbine must not retain enough energy to accidentally move the wind turbine actuators, which can harm service personnel who are close to or in contact with actuated parts of the wind turbine. Thus, for example, the emergency power supply and intermediate capacitors must be discharged to a sufficient extent before service personnel enter risk areas of the wind turbine.

[0004] A disposição para descarga do armazenamento de energia elétrica poderia ser parte de um acionamento de passo, isto é, um acionamento que gira as lâminas de rotor de uma turbina eólica. A mesma também pode ser parte de um sistema de acionamento de passo, que compreende um acionamento de passo para cada lâmina de rotor de uma turbina eólica. A disposição pode ser disposta especificamente em um gabinete portátil como um dispositivo de descarga separado, que é levado pelos funcionários de manutenção para as turbinas eólicas, no caso da turbina eólica não estar equipada com uma disposição de descarga própria.[0004] The arrangement for discharging the electrical energy storage could be part of a stepper drive, that is, a drive that rotates the rotor blades of a wind turbine. It can also be part of a stepper drive system, which comprises a stepper drive for each rotor blade of a wind turbine. The arrangement can be specifically arranged in a portable enclosure as a separate discharge device, which is taken by maintenance personnel to the wind turbines, in case the wind turbine is not equipped with its own discharge arrangement.

[0005] A fonte de alimentação de reserva pode ser descarregada através de um resistor dentro de um sistema de passo, sendo que o resistor dissipa a energia como calor. Para reduzir o tempo de inatividade da turbina eólica (isto é, o tempo durante o qual a turbina eólica não funciona enquanto os procedimentos de manutenção são executados), é desejável descarregar a fonte de alimentação de reserva o mais rápido possível, resultando em altos níveis de aquecimento do resistor. Por exemplo, é um fato conhecido a descarga de uma fonte de alimentação de reserva de modo substancialmente completo em menos de 10 minutos.[0005] The backup power supply can be discharged through a resistor within a stepper system, the resistor dissipating the energy as heat. To reduce wind turbine downtime (that is, the time during which the wind turbine does not work while maintenance procedures are performed), it is desirable to discharge the backup power supply as quickly as possible, resulting in high levels heating element. For example, it is a known fact to discharge a backup power supply substantially completely in less than 10 minutes.

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SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] Para mitigar pelo menos uma parte dos problemas acima, a presente invenção apresenta uma unidade de acionamento de passo e um método para descarregar uma fonte de alimentação de reserva conforme definido nas reivindicações independentes anexas ao presente documento. Os recursos preferenciais das invenções são descritos nas reivindicações dependentes.SUMMARY OF THE INVENTION [0006] To mitigate at least part of the above problems, the present invention features a stepper drive unit and a method for discharging a backup power supply as defined in the independent claims attached to this document. The preferred features of the inventions are described in the dependent claims.

[0007] Na modalidade preferencial, é fornecida uma unidade de acionamento de passo de turbina eólica que compreende uma fonte de alimentação de reserva, um resistor e um ventilador de resfriamento disposto para fornecer um fluxo de ar sobre o resistor. A unidade de acionamento de passo é configurada para descarregar o armazenamento de energia elétrica pela: conexão da fonte de alimentação de reserva ao resistor, de tal modo que uma corrente da fonte de alimentação de reserva flua através do resistor; desconexão da fonte de alimentação de reserva do resistor quando uma tensão através da fonte de alimentação de reserva alcançar um primeiro limiar predeterminado; e, uma vez que a tensão tiver alcançado o primeiro limiar predeterminado, alimentar o ventilador de resfriamento com a fonte de alimentação de reserva, assim, resfriando o resistor e descarregando adicionalmente a fonte de alimentação de reserva.[0007] In the preferred mode, a wind turbine stepper drive unit is provided that comprises a backup power supply, a resistor and a cooling fan arranged to provide an air flow over the resistor. The stepper drive unit is configured to discharge electrical energy storage by: connecting the backup power supply to the resistor, in such a way that a current from the backup power supply flows through the resistor; disconnecting the backup power supply from the resistor when a voltage across the backup power supply reaches a predetermined first threshold; and, once the voltage has reached the first predetermined threshold, supply the cooling fan with the backup power supply, thereby cooling the resistor and additionally discharging the backup power supply.

[0008] É fornecido também, de preferência, um método para descarregar uma fonte de alimentação de reserva em uma unidade de acionamento de passo que compreende: conectar uma fonte de alimentação de reserva a um resistor; desconexão da fonte de alimentação de reserva do resistor quando uma tensão através da fonte de alimentação de reserva alcançar um primeiro limiar predeterminado; e, uma vez que a tensão tiver alcançado o primeiro limiar predeterminado, alimentar o ventilador de resfriamento com a fonte de alimentação de reserva, assim, resfriando o resistor e descarregando adicionalmente a fonte de alimentação de reserva.[0008] A method is also preferably provided for discharging a backup power supply into a stepper drive unit comprising: connecting a backup power supply to a resistor; disconnecting the backup power supply from the resistor when a voltage across the backup power supply reaches a predetermined first threshold; and, once the voltage has reached the first predetermined threshold, supply the cooling fan with the backup power supply, thereby cooling the resistor and additionally discharging the backup power supply.

[0009] Vantajosamente, a presente invenção possibilita uma descarga rápida da fonte de alimentação de reserva através do resistor até que a fonte de[0009] Advantageously, the present invention allows for a quick discharge of the backup power supply through the resistor until the

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4/19 alimentação de reserva alcance uma determinada tensão (por exemplo, uma vez que a maior parte da energia armazenada na fonte de alimentação de reserva tiver sido descarregada) enquanto possibilita o resfriamento adicional do resistor uma vez que a fonte de alimentação de reserva tiver sido desconectada do resistor. Consequentemente, a presente invenção possibilita tanto a descarga da fonte de alimentação de reserva quanto a redução da temperatura do resistor (e, portanto, outros componentes dentro da turbina eólica), melhorando, assim, adicionalmente a segurança dos funcionários de manutenção dentro da turbina eólica.4/19 backup power reaches a certain voltage (for example, since most of the energy stored in the backup power supply has been discharged) while allowing additional resistor cooling once the backup power supply has disconnected from the resistor. Consequently, the present invention makes it possible to both discharge the backup power supply and reduce the temperature of the resistor (and therefore other components within the wind turbine), thereby further improving the safety of maintenance personnel within the wind turbine. .

[0010] De preferência, o ventilador de resfriamento também fornece um fluxo de ar sobre o resistor enquanto a fonte de alimentação de reserva é descarregada através do resistor, isto é, antes que a tensão de primeiro limiar predeterminado seja alcançada. De preferência, isso é realizado possibilitandose, também, que o ventilador de resfriamento drene uma corrente a partir da fonte de alimentação de reserva antes que o primeiro limiar predeterminado seja alcançado. Vantajosamente, isso reduz o consumo de potência na unidade de acionamento de passo fazendo-se uso da carga da fonte de alimentação de reserva que, de outro modo, seria dissipada como calor no resistor, em vez de usar outras fontes para alimentar o ventilador de resfriamento.[0010] Preferably, the cooling fan also provides an air flow over the resistor while the backup power supply is discharged through the resistor, that is, before the predetermined first threshold voltage is reached. This is preferably done by also enabling the cooling fan to drain a current from the backup power supply before the first predetermined threshold is reached. This advantageously reduces the power consumption in the stepper drive unit by using the backup power supply load that would otherwise be dissipated as heat in the resistor, instead of using other sources to power the fan. cooling.

[0011] Na modalidade preferencial, a primeira tensão limite é determinada de modo que corresponda a um nível de carga de permanência na fonte de alimentação de reserva para alimentar o ventilador de resfriamento por um tempo suficiente para resfriar adequadamente o resistor. Por exemplo, o primeiro limiar pode ser determinado com base em teste térmico do sistema em condições ambientais de pior hipótese e/ou com base na quantidade de carga a ser descarregada através do resistor e /ou com base em uma temperatura medida do resistor. Consequentemente, o primeiro limiar pode ser um valor fixo ou pode ser calculado dinamicamente antes e/ou durante o processo de descarga. Opcionalmente, a tensão de primeiro limiar predeterminado pode ser determinada através da lógica de controle presente na unidade de acionamento de passo. Consequentemente, a presente invenção possibilita vantajosamente[0011] In the preferred mode, the first limit voltage is determined so that it corresponds to a level of permanence load in the reserve power supply to supply the cooling fan for a sufficient time to adequately cool the resistor. For example, the first threshold can be determined based on thermal testing of the system under worst-case environmental conditions and / or based on the amount of charge to be discharged through the resistor and / or based on a measured temperature of the resistor. Consequently, the first threshold can be a fixed value or it can be calculated dynamically before and / or during the discharge process. Optionally, the predetermined first threshold voltage can be determined using the control logic present in the stepper drive unit. Consequently, the present invention advantageously enables

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5/19 que o processo de descarga seja adaptado para unidades de acionamento de passo, carga de reserva e/ou condições ambientais específicas, aumentando, assim, a eficiência do processo de descarga.5/19 that the discharge process is adapted for stepper drive units, reserve load and / or specific environmental conditions, thus increasing the efficiency of the discharge process.

[0012] De preferência, a descarga através do ventilador de resfriamento continua até que a tensão da fonte de alimentação de reserva alcance uma segunda tensão predeterminada correspondente a uma tensão mínima de operação do ventilador de resfriamento, a uma tensão que satisfaça os requisitos de segurança ou substancialmente 0 V.[0012] Preferably, the discharge through the cooling fan continues until the voltage of the backup power supply reaches a second predetermined voltage corresponding to a minimum operating voltage of the cooling fan, to a voltage that meets the safety requirements. or substantially 0 V.

[0013] Opcionalmente, a corrente que é descarregada a partir da fonte de alimentação de reserva através do resistor é reduzida quando a tensão alcança uma terceira tensão predeterminada, em que a terceira tensão predeterminada tem uma magnitude maior do que a primeira tensão predeterminada. Por exemplo, a corrente pode ser reduzida aplicando-se modulação de largura de pulso, por exemplo, conectando-se e desconectando-se periodicamente o resistor, como é um fato conhecido na técnica. Vantajosamente, isso reduz a quantidade de calor que é gerada no resistor nos estágios posteriores da operação de descarga e, assim, reduz a quantidade de resfriamento que o ventilador de resfriamento precisa fornecer, entretanto, isso também aumenta o tempo geral necessário para realizar a descarga.[0013] Optionally, the current that is discharged from the backup power supply through the resistor is reduced when the voltage reaches a third predetermined voltage, where the third predetermined voltage has a greater magnitude than the first predetermined voltage. For example, the current can be reduced by applying pulse width modulation, for example, by periodically connecting and disconnecting the resistor, as is known in the art. Advantageously, this reduces the amount of heat that is generated in the resistor in the later stages of the discharge operation and thus reduces the amount of cooling that the cooling fan needs to provide, however, it also increases the overall time required to discharge .

[0014] O armazenamento de energia elétrica a ser descarregado pode ser qualquer armazenamento de energia elétrica usado em uma turbina eólica. De preferência, todas as fontes de energia devem ser descarregadas para impedir que os atuadores em uma turbina eólica possam ser energizados ou uma pessoa possa tocar em partes vitais cuja tensão é suficientemente alta para ameaçar a vida de uma pessoa. Pelo menos um dentre uma bateria ou capacitor intermediário, ou um capacitor usado como fonte de alimentação de emergência é um armazenamento de energia elétrica que precisa ser descarregado com a disposição proposta.[0014] The electrical energy storage to be discharged can be any electrical energy storage used in a wind turbine. Preferably, all energy sources must be discharged to prevent actuators in a wind turbine from being energized or a person from touching vital parts whose voltage is high enough to threaten a person's life. At least one of a battery or intermediate capacitor, or a capacitor used as an emergency power source, is a storage of electrical energy that needs to be discharged with the proposed arrangement.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0015] As modalidades detalhadas da presente invenção serão descritas agora, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, em que:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0015] The detailed modalities of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:

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6/19 [0016] A Figura 1A mostra um desenho esquemático de uma unidade de acionamento de passo de acordo com uma modalidade da presente invenção. [0017] A Figura 1B mostra um desenho esquemático de um aparelho de descarga de acordo com uma modalidade da presente invenção.6/19 [0016] Figure 1A shows a schematic drawing of a stepper drive unit according to an embodiment of the present invention. [0017] Figure 1B shows a schematic drawing of a discharge apparatus according to an embodiment of the present invention.

[0018] A Figura 2 mostra um fluxograma de um método para descarregar uma fonte de alimentação de reserva em uma turbina eólica de acordo com a presente invenção.[0018] Figure 2 shows a flow chart of a method for discharging a backup power supply into a wind turbine according to the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0019] Na descrição a seguir, números de referência similares se referem a elementos similares ao longo deste documento.DETAILED DESCRIPTION [0019] In the following description, similar reference numbers refer to similar elements throughout this document.

[0020] A Figura 1A mostra um desenho esquemático de uma unidade de acionamento de passo de acordo com a modalidade preferencial da presente invenção. Na modalidade preferencial da invenção, é fornecida uma unidade de acionamento de passo 100 para uso em uma turbina eólica. A unidade de acionamento de passo 100 compreende um motor de acionamento de passo 102 e uma fonte de alimentação de reserva 104. O motor de acionamento de passo pode ser um motor CA ou um motor CC, como é conhecido na técnica. O motor é controlado por uma controladora do motor 101. A controladora do motor depende do motor de acionamento de passo 102 que é usado - por exemplo, se o motor de acionamento de passo 102 for um motor CA, a controladora do motor 101 pode ser uma ponte H para fornecer potência trifásica para acionar o motor, ou outra controladora de motor CA conforme é conhecido na técnica. De preferência, um supercapacitor (por exemplo, um supercapacitor que tem uma capacitância de 2 F pode ser usado como uma unidade de acionamento de passo com uma lâmina de rotor associada que tem 110 m de comprimento) é fornecido como uma fonte de alimentação de reserva 104. Alternativamente, a fonte de alimentação de reserva pode ser uma bateria como uma bateria de íons de lítio ou qualquer outro dispositivo de armazenamento de energia adequado, como é conhecido na técnica. A seguir, a fonte de alimentação de reserva 104 é usada como um exemplo de um[0020] Figure 1A shows a schematic drawing of a stepper drive unit according to the preferred embodiment of the present invention. In the preferred embodiment of the invention, a step 100 drive unit is provided for use in a wind turbine. The stepper drive unit 100 comprises a stepper drive motor 102 and a backup power supply 104. The stepper drive motor may be an AC motor or a DC motor, as is known in the art. The motor is controlled by a motor controller 101. The motor controller depends on the stepper motor 102 that is used - for example, if the stepper motor 102 is an AC motor, the motor controller 101 can be an H bridge to provide three-phase power to drive the motor, or another AC motor controller as is known in the art. Preferably, a supercapacitor (for example, a supercapacitor that has a capacitance of 2 F can be used as a stepper drive unit with an associated rotor blade that is 110 m long) is provided as a backup power supply 104. Alternatively, the backup power source may be a battery such as a lithium ion battery or any other suitable energy storage device, as is known in the art. In the following, the backup power supply 104 is used as an example of a

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7/19 armazenamento de energia elétrica que precisa ser descarregado. A pessoa versada na técnica irá observar que pode haver vários armazenamentos de energia em uma turbina eólica que precisariam ser, também, descarregados de uma maneira similar para colocar a turbina eólica em um estado seguro.7/19 electrical energy storage that needs to be discharged. The person skilled in the art will observe that there may be several energy stores in a wind turbine that would also need to be discharged in a similar manner to place the wind turbine in a safe state.

[0021] A fonte de alimentação de reserva 104 tem uma conexão de carregamento 106 (por exemplo, uma conexão a um barramento CC conectada a uma grade de fornecimento de energia por meio de um conversor de CA/CC) que fornece eletricidade a partir de uma grade de fornecimento de energia (não mostrada) para a fonte de alimentação de reserva 104 com o propósito de carregar a fonte de alimentação de reserva 104. No caso de uma emergência (por exemplo, uma perturbação na potência fornecida pela grade de fornecimento de energia à turbina eólica) a fonte de alimentação de reserva 104 é configurada para fornecer potência ao motor de acionamento de passo 102, de modo que o motor de acionamento de passo 102 ajuste uma lâmina de rotor associada para colocar a mesma em uma posição de embandeiramento, como é conhecido na técnica.[0021] The backup power supply 104 has a charging connection 106 (for example, a connection to a DC bus connected to a power supply grid via an AC / DC converter) that supplies electricity from a power supply grid (not shown) for the backup power supply 104 for the purpose of charging the backup power supply 104. In the event of an emergency (for example, a power disturbance provided by the power supply grid) power to the wind turbine) the backup power supply 104 is configured to supply power to the stepper drive motor 102, so that the stepper motor 102 adjusts an associated rotor blade to place it in a feathering position , as is known in the art.

[0022] A fonte de alimentação de reserva 104 tem uma tensão associada, em que a tensão é dependente da quantidade de carga armazenada na mesma. Conforme a fonte de alimentação de reserva 104 é descarregada, a quantidade de carga armazenada dentro da mesma é reduzida, resultando em uma redução de uma tensão ao longo da mesma. De preferência, a unidade de acionamento de passo compreende um sensor de tensão 105 configurado para medir a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104.[0022] The backup power supply 104 has an associated voltage, where the voltage is dependent on the amount of charge stored in it. As the backup power supply 104 is discharged, the amount of charge stored within it is reduced, resulting in a reduction in voltage across it. Preferably, the stepper drive unit comprises a voltage sensor 105 configured to measure the voltage across the backup power supply 104.

[0023] A unidade de acionamento de passo 100 compreende adicionalmente um resistor 107 que é acoplado à fonte de reserva 104 por um primeiro conector elétrico 108. É fornecida adicionalmente uma primeira chave 109 configurada para isolar o resistor 107 da fonte de alimentação de reserva 104 quando desejado. O resistor 107 é, de preferência, um resistor de frenagem ou de travagem, como é conhecido na técnica. Os resistores de travagem são comumente usados para controlar a tensão quando o motor de acionamento de passo 102 entra no modo de gerador, por exemplo, se uma rajada de vento incidente em uma lâmina[0023] The stepper drive unit 100 further comprises a resistor 107 which is coupled to the backup source 104 by a first electrical connector 108. An additional switch 109 configured to isolate resistor 107 from the backup power supply 104 is additionally provided. when desired. Resistor 107 is preferably a braking or braking resistor, as is known in the art. Brake resistors are commonly used to control voltage when the 102 stepper drive motor enters generator mode, for example, if a gust of wind strikes a blade

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8/19 de rotor fizer com que o motor de acionamento de passo 102 se mova e, assim, gere corrente. Além da corrente que agora flui de volta para dentro da unidade de acionamento 100, um motor no modo de gerador pode produzir picos de tensão que são maiores do que a classificação de tensão dos componentes elétricos usados na unidade de acionamento 100. Se o modo de gerador for detectado, o resistor de travagem será conectado pela primeira chave 109 (ou, alternativamente, por uma chave adicional) ao motor de acionamento de passo 102 para absorver a energia produzida pelo motor 102 e, assim, evitar danos a outros componentes elétricos na unidade de acionamento de passo 100. Alternativamente, o resistor pode ser outro elemento resistivo adequado para dissipar potência conforme a fonte de alimentação de reserva 104 é descarregada, como uma blindagem no rotor ou estator do motor de acionamento de passo 102 (ou ambos), ou um resistor fornecido especificamente com o propósito de descarregar a fonte de alimentação de reserva 104. Quando é desejado descarregar a fonte de alimentação de reserva 104 em uma situação de não emergência, por exemplo, quando é desejado tornar a fonte de alimentação de reserva segura quando funcionários de manutenção forem estar presentes na turbina eólica, a chave 109 é fechada, facilitando, assim, uma descarga rápida da energia armazenada na fonte de alimentação de reserva 108 através do resistor 107. A corrente que flui através do resistor 107 faz com que o resistor seja aquecido - quanto maior a corrente que flui através do resistor (isto é, quanto mais rapidamente a fonte de alimentação de reserva 104 for descarregada), mais calor será gerado no resistor 107.0 calor gerado no resistor 107, por sua vez, pode aquecer outros componentes da unidade de acionamento de passo 100/turbina eólica, por exemplo, por convecção, como um invólucro da unidade de acionamento de passo 100 e fixações como parafusos etc. usadas para prender o invólucro e/ou os componentes da unidade de acionamento de passo.8/19 of rotor causes the stepper drive motor 102 to move and thus generate current. In addition to the current that now flows back into drive unit 100, a motor in generator mode can produce voltage spikes that are greater than the voltage rating of the electrical components used in drive unit 100. If the generator is detected, the braking resistor will be connected by the first switch 109 (or, alternatively, by an additional switch) to the stepper drive motor 102 to absorb the energy produced by the motor 102 and thus avoid damage to other electrical components in the stepper drive unit 100. Alternatively, the resistor may be another resistive element suitable for dissipating power as the backup power supply 104 is discharged, such as a shield on the stepper motor rotor or stator 102 (or both), or a resistor provided specifically for the purpose of discharging the backup power supply 104. When it is desired to discharge the backup power supply to 104 in a non-emergency situation, for example, when it is desired to make the backup power supply safe when maintenance personnel are to be present at the wind turbine, switch 109 is closed, thus facilitating a quick discharge of stored energy on the backup power supply 108 through resistor 107. The current flowing through resistor 107 causes the resistor to heat up - the greater the current flowing through the resistor (that is, the faster the backup power supply 104 is discharged), more heat will be generated in resistor 107.0 heat generated in resistor 107, in turn, can heat other components of the step 100 drive unit / wind turbine, for example, by convection, such as a drive unit enclosure step 100 and fixings such as screws etc. used to secure the casing and / or components of the stepper drive unit.

[0024] Na modalidade preferencial, também é fornecido um ventilador de resfriamento 110 acoplado eletricamente à fonte de alimentação de reserva 104 por meio de uma segunda conexão de alimentação 112. De preferência, o ventilador de resfriamento é acoplado à fonte de alimentação de[0024] In the preferred mode, a cooling fan 110 is also provided electrically coupled to the backup power supply 104 via a second power connection 112. Preferably, the cooling fan is coupled to the power supply

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 15/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 15/35

9/19 reserva por meio de um conversor de CC/CC 112a, como um conversor de CC/CC de 420 V/24 V, possibilitando que o ventilador de resfriamento seja operado ao longo de uma ampla faixa de tensões fornecidas ao conversor de CC/CC pela fonte de alimentação de reserva (por exemplo, ao longo de uma faixa de 40 a 500 V). De preferência, a conexão 112 entre o ventilador de resfriamento 110 e a fonte de alimentação de reserva 104 inclui uma chave 113 que possibilita que o ventilador de resfriamento 110 seja isolado da fonte de alimentação de reserva 104. O ventilador de resfriamento ainda inclui, opcionalmente, uma conexão de fonte de alimentação de grade 114 configurada para possibilitar que o ventilador de resfriamento 110 drene eletricidade a partir de uma fonte de alimentação de grade. Por exemplo, uma conexão de fonte de alimentação de grade 114 pode ser uma conexão a um barramento CC por meio de um conversor de CC/CC 114a, que possibilita que o ventilador de resfriamento 110 drene potência a partir da fonte de alimentação de grade (não mostrada). Quando em operação, o ventilador de resfriamento 110 fornece um fluxo de ar 116 sobre o resistor 107 resfriando, assim, o resistor 107.9/19 reserve via a DC / DC converter 112a, such as a 420 V / 24 V DC / DC converter, enabling the cooling fan to be operated over a wide range of voltages supplied to the DC converter / DC by the backup power supply (for example, over a range of 40 to 500 V). Preferably, connection 112 between the cooling fan 110 and the backup power supply 104 includes a switch 113 that allows the cooling fan 110 to be isolated from the backup power supply 104. The cooling fan also optionally includes , a grid power supply connection 114 configured to enable the cooling fan 110 to drain electricity from a grid power source. For example, a grid power supply connection 114 can be a connection to a DC bus via a DC / DC converter 114a, which allows the cooling fan 110 to drain power from the grid power supply ( not shown). When in operation, the cooling fan 110 provides an air flow 116 over resistor 107, thereby cooling resistor 107.

[0025] Quando a fonte de alimentação de reserva 104 estiver sendo descarregada através do resistor 107, conforme descrito acima, o ventilador de resfriamento é alimentado de modo que o fluxo de ar 116 seja fornecido sobre o resistor 107. O ventilador de resfriamento é alimentado por uma fonte de alimentação de grade por meio da conexão 114 ou, com mais preferência, a potência é fornecida ao ventilador de resfriamento 110a partir da fonte de alimentação de reserva 104 quando se fecha a chave 113 (esta última opção possibilita que o ventilador de resfriamento opere quando a fonte de alimentação de grade tiver sido desconectada ou estiver, de outro modo, indisponível). Neste caso, a unidade de acionamento de passo 100, de preferência, configurada de modo que a maior parte da carga elétrica armazenada na fonte de alimentação de reserva 104 seja descarregada através do resistor 107, enquanto uma corrente relativamente pequena é extraída pelo[0025] When the backup power supply 104 is being discharged through resistor 107, as described above, the cooling fan is powered so that air flow 116 is supplied over resistor 107. The cooling fan is powered by a grid power supply via connection 114 or, more preferably, power is supplied to the cooling fan 110 from the backup power supply 104 when switch 113 is closed (the latter option allows the cooling operates when the grid power supply has been disconnected or is otherwise unavailable). In this case, the step 100 drive unit is preferably configured so that most of the electrical charge stored in the backup power supply 104 is discharged through resistor 107, while a relatively small current is drawn by the

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 16/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 16/35

10/19 ventilador de resfriamento 110, de modo que a corrente que flui através do ventilador de resfriamento 110 não exceda um nível aceitável predeterminado, impedindo, assim, que a corrente em excesso danifique o ventilador de resfriamento 110.10/19 cooling fan 110, so that the current flowing through the cooling fan 110 does not exceed a predetermined acceptable level, thereby preventing excess current from damaging the cooling fan 110.

[0026] De preferência, a unidade de acionamento de passo inclui uma lógica de controle 118 dentro da unidade de acionamento de passo 100, sendo que a lógica de controle 118 está em comunicação com os componentes da unidade de acionamento de passo 100. Alternativamente, a lógica de controle 118 pode estar localizada em outro local dentro da turbina eólica na qual a unidade de acionamento de passo 100 é empregada. Em uma modalidade menos preferencial, a lógica de controle 118 é fornecida em um local remoto em relação à turbina eólica. A lógica de controle 118 é configurada para controlar a operação dos vários componentes da unidade de acionamento de passo 100. Em particular, a lógica de controle 118 é configurada para controlar a taxa de descarga da fonte de alimentação de reserva 104, a conexão entre a fonte de alimentação de reserva para o resistor 107 e o ventilador de resfriamento 110, a operação do motor de acionamento de passo 102, entre outras coisas. A lógica de controle 118 também é configurada para receber uma indicação da tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104 a partir do sensor de tensão 105. Quando a lógica de controle 118 está presente na turbina eólica, a mesma é, de preferência, alimentada ou pela fonte de alimentação de reserva 104, por uma fonte de alimentação de CA (não mostrada) ou por uma fonte de alimentação adicional (por exemplo, uma bateria, como um bloco de 9 V). De preferência, enquanto a fonte de alimentação de reserva está sendo descarregada, a potência é fornecida à lógica de controle 118 pela fonte de alimentação de reserva 104 em si, conservando, assim, energia e auxiliando na descarga da fonte de alimentação de reserva 104.[0026] Preferably, the stepper drive unit includes a control logic 118 within the stepper drive unit 100, the control logic 118 being in communication with the components of the stepper drive unit. Alternatively, control logic 118 may be located elsewhere within the wind turbine in which the stepping drive unit 100 is employed. In a less preferred embodiment, control logic 118 is provided at a remote location in relation to the wind turbine. Control logic 118 is configured to control the operation of the various components of the step 100 drive unit. In particular, control logic 118 is configured to control the discharge rate of the backup power supply 104, the connection between the backup power supply for resistor 107 and cooling fan 110, operation of stepper drive motor 102, among other things. Control logic 118 is also configured to receive an indication of the voltage across the backup power supply 104 from voltage sensor 105. When control logic 118 is present in the wind turbine, it is preferably powered or by the backup power supply 104, by an AC power supply (not shown) or by an additional power supply (for example, a battery, such as a 9 V block). Preferably, while the backup power supply is being discharged, power is supplied to control logic 118 by the backup power supply 104 itself, thereby conserving energy and assisting in the discharge of the backup power supply 104.

[0027] Opcionalmente, a unidade de acionamento de passo compreende ainda um sensor térmico 120 configurado para medir a temperatura do resistor 108 e/ou de outros componentes da unidade de acionamento de passo 100 conforme discutido abaixo.[0027] Optionally, the stepper drive unit further comprises a thermal sensor 120 configured to measure the temperature of resistor 108 and / or other components of the stepper drive unit 100 as discussed below.

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 17/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 17/35

11/19 [0028] A modalidade da Figura 1A ainda compreende, opcionalmente, uma indicação 121, por exemplo, um LED ou um monitor, em que o indicador 121 é configurado para fornecer uma indicação da situação da descarga da fonte de alimentação de reserva 104 conforme descrito abaixo com referência à Figura 2.11/19 [0028] The mode of Figure 1A still optionally comprises an indication 121, for example, an LED or a monitor, where indicator 121 is configured to provide an indication of the status of the backup power supply discharge 104 as described below with reference to Figure 2.

[0029] A Figura 1B mostra um aparelho de descarga 122 de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. O aparelho 122 compreende, um resistor 107, uma chave 109, um ventilador de resfriamento 110, uma chave 113, conexões elétricas/de alimentação 108, 112 e uma lógica de controle 122. Nessa segunda modalidade, o resistor 107, a chave 109, o ventilador de resfriamento 110, a chave 113, as conexões elétricas/de alimentação realizam as funções dos elementos similares descritos acima em relação à Figura 1A, sendo que a diferença reside em que os mesmos são fornecidos em um aparelho de descarga separado 122 em vez de uma unidade de acionamento de passo em si. O aparelho de descarga 122 é configurado para se engatar com uma unidade de acionamento de passo 100 pré-existente. Em particular, o aparelho 122 é dotado de uma conexão 124 configurada para se engatar com a fonte de alimentação de reserva 104 em uma unidade de acionamento de passo 100, o que possibilita que a fonte de alimentação de reserva 104 seja descarregada através do resistor 107 e do ventilador de resfriamento 110.[0029] Figure 1B shows a discharge device 122 according to a second embodiment of the present invention. Apparatus 122 comprises a resistor 107, a switch 109, a cooling fan 110, a switch 113, electrical / power connections 108, 112 and a control logic 122. In this second embodiment, resistor 107, switch 109, the cooling fan 110, the key 113, the electrical / power connections perform the functions of the similar elements described above in relation to Figure 1A, the difference being that they are provided in a separate discharge device 122 instead of a stepper drive unit itself. The discharge device 122 is configured to engage with a pre-existing step 100 drive unit. In particular, apparatus 122 is provided with a connection 124 configured to engage with the backup power supply 104 in a step 100 drive unit, which allows the backup power supply 104 to be discharged through resistor 107 and cooling fan 110.

[0030] O aparelho de descarga da segunda modalidade compreende opcionalmente uma conexão adicional 126 configurada para se engatar com uma fonte de alimentação de grade e, assim, dotar o ventilador de resfriamento 110 de potência a partir de uma fonte de alimentação de grade por meio de uma conexão adequada 114.[0030] The discharge device of the second modality optionally comprises an additional connection 126 configured to engage with a grid power supply and, thus, provide the cooling fan 110 with power from a grid power source by means of of a proper connection 114.

[0031] De preferência, o aparelho de descarga 122 inclui um conversor de CC/CC 112a, 114a para qualquer conexão que forneça potência ao ventilador de resfriamento 110 a fim de fornecer uma tensão adequada ao[0031] Preferably, the discharge device 122 includes a DC / DC converter 112a, 114a for any connection that supplies power to the cooling fan 110 in order to supply a voltage suitable for the

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 18/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 18/35

12/19 ventilador de resfriamento 110 (conforme discutido acima em relação à primeira modalidade da Figura 1A).12/19 cooling fan 110 (as discussed above in relation to the first modality of Figure 1A).

[0032] O aparelho de descarga da segunda modalidade ainda compreende, opcionalmente, um sensor térmico 120 configurado para medir a temperatura do resistor 107 e/ou de outros componentes do aparelho de descarga 122. Em um exemplo, o sensor térmico também é configurado para medir a temperatura de um ou mais componentes de uma unidade de acionamento de passo à qual o aparelho de descarga 122 está conectado.[0032] The discharge device of the second mode still optionally comprises a thermal sensor 120 configured to measure the temperature of resistor 107 and / or other components of the discharge device 122. In one example, the thermal sensor is also configured to measure the temperature of one or more components of a stepper drive unit to which the discharge device 122 is connected.

[0033] O aparelho de descarga da segunda modalidade ainda compreende, opcionalmente, um indicador 121 conforme descrito acima em relação à Figura 1A.[0033] The discharge device of the second embodiment still optionally comprises an indicator 121 as described above in relation to Figure 1A.

[0034] Na segunda modalidade, de maneira benéfica, o aparelho de descarga pode ser adaptado a uma unidade de acionamento de passo 100 existente para possibilitar o procedimento de descarga vantajoso da presente invenção, sem a necessidade de se substituir uma unidade de acionamento de passo inteira. O aparelho de descarga também pode ser um dispositivo portátil que é transportado pelos funcionários de manutenção para o sítio e conectado tanto a uma interface fornecida pela disposição na turbina eólica quanto aos filetes internos individuais, após uma cobertura ou placa frontal ter sido removida pelos funcionários de manutenção autorizados.[0034] In the second embodiment, in a beneficial manner, the discharge apparatus can be adapted to an existing stepping drive unit 100 to enable the advantageous discharge procedure of the present invention, without the need to replace a stepping drive unit entire. The discharge device can also be a portable device that is carried by maintenance personnel to the site and connected both to an interface provided by the wind turbine arrangement and to the individual internal fillets, after a cover or faceplate has been removed by the employees of authorized maintenance.

[0035] Um método 200 para descarregar uma fonte de alimentação de reserva em uma unidade de acionamento de passo é mostrado na Figura 2. De preferência, a unidade de acionamento de passo 100 mostrada na Figura 1A (e, de modo similar, o aparelho de descarga 122 mostrado na Figura 1B) é operada de acordo com o método 200 da Figura 2. O método 200 pode ser opcionalmente iniciado pelo fornecimento de um sinal à lógica de controle 118 indicativo do desejo de um usuário de descarregar a fonte de alimentação de reserva 104 (o sinal pode se originar de uma lógica de controle de fonte da turbina eólica ou de um dispositivo de entrada fornecido na turbina eólica em si,[0035] A method 200 for discharging a backup power supply into a stepper drive unit is shown in Figure 2. Preferably, the stepper drive unit 100 shown in Figure 1A (and similarly, the apparatus discharge method 122 shown in Figure 1B) is operated according to method 200 of Figure 2. Method 200 can optionally be initiated by supplying a signal to control logic 118 indicative of a user's desire to discharge the power supply from backup 104 (the signal can come from a wind turbine source control logic or from an input device provided on the wind turbine itself,

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 19/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 19/35

13/19 sendo que a fonte de lógica de controle/o dispositivo de entrada fica em comunicação com a lógica de controle 118).13/19 where the control logic source / input device communicates with control logic 118).

[0036] Opcionalmente, o método pode incluir as etapas S201A e S201B antes que o método prossiga para a etapa S202. Na etapa S201A, a lógica de controle 118 determina a carga (e, portanto, a energia) armazenada na fonte de alimentação de reserva 104 antes que a mesma seja descarregada, por exemplo, ao se medir a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104 com o uso do sensor de tensão 105 em combinação com o conhecimento da capacitância da fonte de alimentação de reserva. Na etapa S201B, a lógica de controle 118 determina uma primeira tensão limite com base na energia/carga atualmente armazenada na fonte de alimentação de reserva 104 conforme descrito em maiores detalhes abaixo.[0036] Optionally, the method can include steps S201A and S201B before the method proceeds to step S202. In step S201A, control logic 118 determines the load (and therefore energy) stored in the backup power supply 104 before it is discharged, for example, when measuring the voltage across the power supply. reserve 104 with the use of voltage sensor 105 in combination with knowledge of the reserve power supply capacitance. In step S201B, control logic 118 determines a first limit voltage based on the energy / load currently stored in the backup power supply 104 as described in greater detail below.

[0037] Alternativamente, as etapas S201A e S201B não são realizadas e, em vez disso, a primeira tensão limite assume uma tensão fixa que é predeterminada conforme descrito em maiores detalhes abaixo.[0037] Alternatively, steps S201A and S201B are not performed and, instead, the first limit voltage assumes a fixed voltage that is predetermined as described in greater detail below.

[0038] O método 200 prossegue para a etapa S202, na qual a fonte de alimentação de reserva 104 é conectada ao resistor 107, por exemplo, fechando-se a primeira chave 109 na primeira conexão elétrica 108 entre a fonte de alimentação de reserva 104 e o resistor 107. Uma descarga rápida da fonte de alimentação de reserva 104 através do resistor 107 é, então, iniciada na etapa S204 de uma maneira conforme conhecida na técnica.[0038] Method 200 proceeds to step S202, in which the backup power supply 104 is connected to resistor 107, for example, closing the first switch 109 on the first electrical connection 108 between the backup power supply 104 and resistor 107. A quick discharge of the backup power supply 104 through resistor 107 is then initiated at step S204 in a manner as known in the art.

[0039] De preferência, o ventilador de resfriamento 110 é alimentado (de preferência, extraindo a corrente da fonte de energia de reserva 104 ou, alternativamente, de uma fonte de alimentação de rede, se disponível como discutido acima) enquanto a descarga rápida está sendo realizada, como mostrado na etapa S206. Vantajosamente, isso resfria o resistor 107 e outros componentes internos dentro da unidade de acionamento de passo 100 enquanto ocorre a descarga rápida. Alternativamente, o ventilador de resfriamento 110 não é empregado durante esse estágio da operação, embora isso seja menos preferencial, visto que o tempo total necessário para resfriar o resistor aumenta.[0039] Preferably, the cooling fan 110 is powered (preferably, drawing current from the backup power source 104 or, alternatively, from a mains power source, if available as discussed above) while the quick discharge is being performed, as shown in step S206. Advantageously, this cools resistor 107 and other internal components within the step 100 drive unit while rapid discharge occurs. Alternatively, cooling fan 110 is not employed during this stage of operation, although this is less preferred, as the total time required to cool the resistor increases.

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 20/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 20/35

14/19 [0040] Opcionalmente, a unidade de acionamento de passo 100 é configurada para reduzir a corrente que flui através do resistor 107 quando a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104, conforme medida pelo sensor de tensão 105, alcança uma determinada tensão específica, conforme mostrado na etapa S208. Em outras palavras, a taxa de descarga da fonte de alimentação de reserva 104 é desacelerada uma vez que a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104 tiver alcançado um valor predeterminado. Isso estende o intervalo de tempo gasto para descarregar completamente a fonte de alimentação de reserva 104; entretanto, vantajosamente, isso possibilita que o resistor 107 produza menos calor durante os estágios posteriores da descarga, possibilitando, assim, que a temperatura do resistor 107 seja adicionalmente reduzida no momento em que o processo de descarga for finalizado. Tal redução na corrente drenada pode ser realizada, por exemplo, aplicando-se modulação de largura de pulso, por exemplo, conectando-se e desconectando-se periodicamente o resistor 107. Alternativamente, a etapa S208 não é realizada, possibilitando, assim, uma descarga mais rápida da fonte de alimentação de reserva 104.14/19 [0040] Optionally, the step 100 drive unit is configured to reduce the current flowing through resistor 107 when the voltage across the backup power supply 104, as measured by voltage sensor 105, reaches a specific voltage, as shown in step S208. In other words, the discharge rate of the backup power supply 104 is decelerated once the voltage across the backup power supply 104 has reached a predetermined value. This extends the time taken to completely discharge the standby power supply 104; however, advantageously, this makes it possible for resistor 107 to produce less heat during the later stages of the discharge, thus enabling the temperature of resistor 107 to be further reduced when the discharge process is completed. Such a reduction in the drained current can be performed, for example, by applying pulse width modulation, for example, by periodically connecting and disconnecting resistor 107. Alternatively, step S208 is not performed, thus enabling a faster discharge from backup power supply 104.

[0041 ] A descarga rápida continua até que a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104, conforme medida pelo sensor de tensão 105, alcance uma primeira tensão limite predeterminada. Nesse momento, o resistor 107 é desconectado da fonte de alimentação de reserva 104 na etapa S210 (por exemplo, abrindo-se a chave relevante 109). Simultânea ou subsequentemente, o ventilador de resfriamento 110 é alimentado apenas com o uso da fonte de alimentação de reserva 104 conforme mostrado na etapa S212. Consequentemente, se o ventilador de resfriamento 110 tiver sido conectado anteriormente à fonte de alimentação de reserva 104, então, o mesmo permanece conectado e, se o ventilador de resfriamento 110 extraiu potência, anteriormente, de uma conexão de alimentação de grade 114, em vez disso, o mesmo é chaveado para extrair potência da fonte de alimentação de reserva 104. Subsequentemente, a fonte de alimentação de reserva 104 é descarregada através do ventilador de resfriamento 110 conforme mostrado na etapa S214, até que a fonte de alimentação[0041] Rapid discharge continues until the voltage across the backup power supply 104, as measured by voltage sensor 105, reaches a first predetermined limit voltage. At that time, resistor 107 is disconnected from the backup power supply 104 in step S210 (for example, by opening the relevant switch 109). Simultaneously or subsequently, the cooling fan 110 is powered only using the backup power supply 104 as shown in step S212. Consequently, if the cooling fan 110 has previously been connected to the backup power supply 104, then it remains connected and, if the cooling fan 110 has previously drawn power from a grid power connection 114, instead in addition, it is switched to draw power from the backup power supply 104. Subsequently, the backup power supply 104 is discharged through the cooling fan 110 as shown in step S214, until the power supply

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 21/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 21/35

15/19 de reserva 104 tenha sido completamente descarregada ou tenha alcançado uma tensão (por exemplo, uma segunda tensão limite) considerada suficientemente pequena para satisfazer os requisitos de segurança relevantes. Em particular, a tensão final da fonte de alimentação de reserva é menor do que 120 V, de preferência, menor do que 60 V e, com a máxima preferência, substancialmente 0 V. Em algumas circunstâncias, a tensão final da fonte de alimentação de reserva 104 é determinada pela tensão mínima que possa alimentar o ventilador de resfriamento 110, ou uma tensão mínima que possa alimentar a lógica de controle 118. Por exemplo, se o ventilador de resfriamento puder operar apenas com base em uma tensão de entrada maior do que a tensão de reserva de 40 V, a descarga pode ser interrompida quando a tensão da fonte de alimentação de reserva alcançar 60 V. Vantajosamente, uma tensão pequena assim é considerada segura para que os funcionários trabalhem de acordo com os padrões EN60204-1 e EN61800-5-1. Alternativamente, a descarga da fonte de alimentação de reserva pode continuar através de enrolamentos de um motor (como um enrolamento de estator) no ventilador de resfriamento 110, mesmo quando a tensão não é suficientemente grande para fazer com que o ventilador de resfriamento funcione - nesse caso, a energia é dissipada como calor nos enrolamentos.Reserve 15/19 104 has been completely discharged or has reached a voltage (for example, a second limit voltage) that is considered small enough to meet the relevant safety requirements. In particular, the final voltage of the backup power supply is less than 120 V, preferably less than 60 V and, most preferably, substantially 0 V. In some circumstances, the final voltage of the backup power supply reserve 104 is determined by the minimum voltage that can supply the cooling fan 110, or a minimum voltage that can supply the control logic 118. For example, if the cooling fan can operate only on the basis of an input voltage greater than the reserve voltage of 40 V, the discharge can be interrupted when the reserve power supply voltage reaches 60 V. Advantageously, such a small voltage is considered safe for employees to work in accordance with EN60204-1 and EN61800 standards -5-1. Alternatively, the discharge from the backup power supply can continue via motor windings (such as a stator winding) in the cooling fan 110, even when the voltage is not large enough to make the cooling fan work - at that time. In this case, the energy is dissipated as heat in the windings.

[0042] Vantajosamente, essa disposição possibilita que, nos estágios posteriores da descarga da fonte de alimentação de reserva 104, nenhuma corrente flua através do resistor 107. Consequentemente, o resistor 107 não gera calor adicional. Adicionalmente, o ventilador de resfriamento 110 continua a operar até que a fonte de alimentação de reserva 104 tenha sido completamente descarregada, de modo que o resistor 107 (e outros componentes dentro da unidade de acionamento de passo 100) seja resfriado por um período adicional após o calor ter parado de ser gerado. Consequentemente, a presente invenção possibilita uma descarga rápida completa da fonte de alimentação de reserva 104 ao mesmo tempo em que reduz adicionalmente a temperatura do resistor 107 e outros componentes[0042] Advantageously, this arrangement allows, in the later stages of the discharge of the backup power supply 104, no current to flow through resistor 107. Consequently, resistor 107 does not generate additional heat. Additionally, the cooling fan 110 continues to operate until the backup power supply 104 has been completely discharged, so that resistor 107 (and other components within the step 100 drive unit) is cooled for an additional period after the heat has stopped being generated. Consequently, the present invention allows for a complete quick discharge of the backup power supply 104 while further reducing the temperature of resistor 107 and other components.

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 22/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 22/35

16/19 internos da unidade de acionamento de passo 100 antes que os funcionários de manutenção entrem na turbina eólica.16/19 internal to the step 100 drive unit before maintenance personnel enter the wind turbine.

[0043] A primeira tensão limite usada na etapa S210 é, de preferência, determinada com base em um tempo de operação de ventilador de resfriamento 110 necessário - a tensão limite é, de preferência, escolhida de modo que corresponda a um nível de carga de permanência na fonte de alimentação de reserva 104 para alimentar o ventilador de resfriamento 110 por um tempo suficiente para resfriar adequadamente o resistor 107 (por exemplo, para resfriar o resistor até 70 graus C, conforme recomendado pelo padrão DIN EN ISO 13732-1, que se refere às temperaturas máximas permissíveis de superfícies tocáveis) e/ou outros componentes na unidade de acionamento de passo 100. O tempo necessário para resfriar adequadamente o resistor 107 e outros componentes irá depender de vários fatores, inclusive do projeto interno da turbina eólica/unidade de acionamento de passo 100, da quantidade total de carga que deve ser descarregada da fonte de alimentação de reserva 104, das propriedades do resistor 107, das propriedades do ventilador de resfriamento 110 e das condições ambientais em que a turbina eólica está situada.[0043] The first limit voltage used in step S210 is preferably determined based on a required cooling fan 110 operating time - the limit voltage is preferably chosen so that it corresponds to a load level of stay on the backup power supply 104 to power the cooling fan 110 long enough to adequately cool resistor 107 (for example, to cool the resistor to 70 degrees C, as recommended by DIN EN ISO 13732-1, which refers to the maximum permissible temperatures of touchable surfaces) and / or other components in the step 100 drive unit. The time required to properly cool resistor 107 and other components will depend on several factors, including the internal design of the wind turbine / unit of drive of step 100, of the total amount of load that must be discharged from the backup power supply 104, of the properties resistor 107, the properties of the cooling fan 110 and the environmental conditions in which the wind turbine is located.

[0044] Em um primeiro exemplo, o primeiro valor de limiar é fixo (sendo que nesse caso, as etapas opcionais S201A e 201B acima não são realizadas), e com base em propriedades características da unidade de acionamento de passo 100. Nesse caso, um tempo necessário para resfriar os componentes é, de preferência, determinado por meio de testes térmicos do sistema quanto às condições ambientais de pior hipótese. Por exemplo, uma unidade de acionamento de passo de teste 100 é submetida a condições de descarga de pior hipótese (por exemplo, a fonte de alimentação de reserva 104 pode estar completamente carregada e a temperatura ambiente pode ser o valor mais alto esperado para uma turbina eólica instalada ou ainda mais alto) e a tensão mínima de fonte de alimentação de reserva exigida para alimentar o ventilador de resfriamento 110 por tempo suficiente para resfriar o resistor 107 é medida para essas condições. Essa tensão é, então, usada como o primeiro valor de limiar.[0044] In a first example, the first threshold value is fixed (in which case, the optional steps S201A and 201B above are not performed), and based on the characteristic properties of the step 100 drive unit. In this case, the time required to cool the components is preferably determined by means of thermal tests of the system for the worst-case environmental conditions. For example, a test step drive unit 100 is subjected to worst-case discharge conditions (for example, the backup power supply 104 may be fully charged and the ambient temperature may be the highest expected value for a turbine wind power installed or even higher) and the minimum backup power supply voltage required to power cooling fan 110 long enough to cool resistor 107 is measured for these conditions. This voltage is then used as the first threshold value.

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 23/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 23/35

17/1917/19

Alternativa ou adicionalmente, o primeiro valor de limiar pode ter como base as propriedades do ventilador de resfriamento 110. Por exemplo, a tensão limite pode ser equivalente ou menor do que uma tensão de entrada máxima do ventilador de resfriamento 110.Alternatively or in addition, the first threshold value can be based on the properties of the cooling fan 110. For example, the limit voltage can be equivalent to or less than a maximum input voltage of the cooling fan 110.

[0045] Em um segundo exemplo, o primeiro limiar é dinâmico e é calculado na lógica de controle 118 cada vez que a descarga precisar ser realizada (sendo que nesse caso, as etapas opcionais S201A e 201B acima são realizadas). A temperatura alcançada pelo resistor 107 (e, portanto, o intervalo de tempo que o ventilador de resfriamento 110 precisa operar para resfriar o resistor 107) depende da quantidade de carga descarregada através do resistor 107. Nesse exemplo, a lógica de controle 118 determina a carga armazenada na fonte de alimentação de reserva 104 antes que a descarga seja iniciada. Com o uso dessas informações, a lógica de controle 118 prevê a energia que deve ser consumida pelo ventilador de resfriamento 110 (e, portanto, a tensão mínima que a fonte de alimentação de reserva deve ter quando a etapa S212 for iniciada) durante as etapas S212 e S214. Idealmente, isso minimiza o tempo total que leva para realizar a as operações de descarga e de resfriamento. Essa previsão pode ter por base o teste de pior hipótese conforme discutido acima, em que o teste é realizado em uma variedade de diferentes cargas de partida de fonte de alimentação de reserva 104. Alternativamente, a previsão pode ter por base um cálculo da temperatura esperada do resistor 108 com base na carga total que deve ser descarregada através do mesmo, em que a temperatura esperada é dependente do quadrado da corrente através do resistor 108 integrada ao longo do tempo pelo qual a dita corrente flui. Neste caso, a temperatura ambiente da unidade de acionamento de passo também pode ser considerada na previsão a temperatura ambiente pode ser medida por um sensor de temperatura adequado como o sensor térmico opcional 120.[0045] In a second example, the first threshold is dynamic and is calculated in control logic 118 each time the discharge needs to be carried out (in which case, the optional steps S201A and 201B above are performed). The temperature reached by resistor 107 (and therefore the time interval that the cooling fan 110 needs to operate to cool resistor 107) depends on the amount of load discharged through resistor 107. In this example, control logic 118 determines the charge stored in the backup power supply 104 before the discharge begins. Using this information, control logic 118 predicts the energy that must be consumed by the cooling fan 110 (and therefore the minimum voltage that the backup power supply must have when step S212 starts) during the steps S212 and S214. Ideally, this minimizes the total time it takes to discharge and cool down. This forecast can be based on the worst-case test as discussed above, where the test is performed on a variety of different starting loads from the backup power supply 104. Alternatively, the forecast can be based on a calculation of the expected temperature of resistor 108 based on the total load that must be discharged through it, where the expected temperature is dependent on the square of the current through resistor 108 integrated over the time through which said current flows. In this case, the ambient temperature of the stepper drive unit can also be considered in the forecast. The ambient temperature can be measured by a suitable temperature sensor such as the optional thermal sensor 120.

[0046] Alternativamente ou em adição aos dois exemplos acima, o primeiro limiar pode ser calculado com base em um ou mais dentre: a temperatura do resistor 108 conforme medida em tempo real durante a descarga[0046] Alternatively or in addition to the two examples above, the first threshold can be calculated based on one or more of: the temperature of resistor 108 as measured in real time during discharge

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 24/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 24/35

18/19 rápida por meio do sensor térmico opcional 120; um valor específico como 60 V com base em níveis de tensão segura aceitos conforme definido pelos padrões EN60204-1 e EN61800-5-1 (isso é particularmente útil se houver um risco de os funcionários provavelmente entrarem na turbina eólica após a descarga rápida ter sido concluída, porém, antes de o processo de resfriamento ser finalizado). Alternativamente, o valor específico pode ser maior do que 60 V, por exemplo, 120V, embora isso seja menos preferencial, visto que o tempo total para descarregar a fonte de alimentação de reserva 104 seria aumentado - devido ao fato de que a potência consumida pelo ventilador de resfriamento 110 é tipicamente inferior à potência consumida pelo resistor 107, quanto maior for a quantidade de carga que a fonte de alimentação de reserva 104 precisa descarregar através do ventilador de resfriamento 110 (isto é, quanto maior for a tensão de fonte de alimentação de reserva quando a descarga através do resistor 107 for interrompida), mais tempo levará para finalizar a descarga da fonte de alimentação de reserva.18/19 fast using the optional thermal sensor 120; a specific value such as 60 V based on accepted safe voltage levels as defined by standards EN60204-1 and EN61800-5-1 (this is particularly useful if there is a risk that employees are likely to enter the wind turbine after the rapid discharge has been completed, however, before the cooling process is completed). Alternatively, the specific value can be greater than 60 V, for example, 120 V, although this is less preferred, since the total time to discharge the backup power supply 104 would be increased - due to the fact that the power consumed by the cooling fan 110 is typically less than the power consumed by resistor 107, the greater the amount of load that the backup power supply 104 needs to discharge through cooling fan 110 (that is, the higher the power supply voltage backup when discharging through resistor 107 is interrupted), the longer it will take to complete the discharge from the backup power supply.

[0047] Conforme observado acima, a unidade de acionamento de passo 100/aparelho de descarga 122 inclui opcionalmente um indicador 121. Nesse caso, ao final da etapa S214, (isto é, uma vez que o segundo limiar tiver sido alcançado/a fonte de alimentação de reserva 104 tiver sido completamente descarregada), o indicador 121 é configurado para fornecer uma indicação a um usuário de que a fonte de alimentação de reserva 104 foi descarregada. Além disso, o indicador 121 também é opcionalmente configurado para fornecer indicações adicionais, por exemplo, uma vez que a tensão ao longo da fonte de alimentação de reserva 104 tiver alcançado um nível considerado seguro (por exemplo, 60 V conforme mencionado nos padrões EN60204-1 e EN61800-5-1) ou uma vez que a temperatura do resistor 107 tiver alcançado um nível considerado seguro (por exemplo, 70 graus C, conforme recomendado pelo padrão DIN EN ISO 13732-1). Vantajosamente, isso fornece a um usuário uma conscientização aumentada da situação da descarga da fonte de alimentação de[0047] As noted above, the stepping drive unit 100 / flushing device 122 optionally includes an indicator 121. In that case, at the end of step S214, (that is, once the second threshold has been reached / the source backup power supply 104 has been completely discharged), indicator 121 is configured to provide an indication to a user that the backup power supply 104 has been discharged. In addition, indicator 121 is also optionally configured to provide additional indications, for example, once the voltage across the backup power supply 104 has reached a level considered safe (for example, 60 V as mentioned in standards EN60204- 1 and EN61800-5-1) or once the temperature of resistor 107 has reached a level considered safe (for example, 70 degrees C, as recommended by DIN EN ISO 13732-1). Advantageously, this provides a user with increased awareness of the discharge status of the power supply.

Petição 870170093632, de 01/12/2017, pág. 25/35Petition 870170093632, of 12/01/2017, p. 25/35

19/19 reserva 104 e, portanto, riscos potenciais associados ao trabalho na unidade de acionamento de passo em determinados pontos no tempo.19/19 reserves 104 and therefore potential risks associated with working on the stepper drive at certain points in time.

[0048] As operações dos vários componentes da unidade de acionamento de passo 100 podem ser controladas pela lógica de controle 118 presente na unidade de acionamento de passo 100/no aparelho de descarga 122 ou localizada em outro local conforme descrito acima. De modo similar, as etapas do método 200 podem ser implantadas pela lógica de controle 118. Observa-se que a lógica de controle 118 pode instigar o desempenho do método 200 mediante o recebimento de um sinal proveniente de um local de lógica de controle para descarregar a fonte de alimentação de reserva 104. Durante a descarga da fonte de alimentação de reserva 104, a lógica de controle 118, de preferência, extrai a potência da fonte de alimentação de reserva 104 ou, alternativamente, de uma fonte de alimentação de CA ou de uma bateria separada (por exemplo, bateria de 9 V).[0048] The operations of the various components of the drive unit of step 100 can be controlled by the control logic 118 present in the drive unit of step 100 / in the discharge device 122 or located in another location as described above. Similarly, the steps of method 200 can be implemented by control logic 118. It is noted that control logic 118 can instigate the performance of method 200 by receiving a signal from a control logic location to discharge the backup power supply 104. During the discharge of the backup power supply 104, control logic 118 preferably draws power from the backup power supply 104 or, alternatively, from an AC power supply or separate battery (eg 9 V battery).

[0049] As modalidades acima são fornecidas apenas como exemplos e não se destinam a limitar o escopo da invenção. Os aspectos adicionais da presente invenção ficarão evidentes a partir das reivindicações anexas.[0049] The above modalities are provided as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. Additional aspects of the present invention will be apparent from the appended claims.

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Claims

1. Disposition for the discharge of an electrical energy storage in a wind turbine, characterized by comprising:

a resistor; and a cooling fan arranged to provide an air flow over the resistor;

and the arrangement is configured to discharge electrical energy storage by:

connection of the electrical energy storage to the resistor so that an electric current from the energy storage flows through the resistor;

disconnecting the electrical energy storage of the resistor when a voltage through the backup power supply reaches a predetermined first voltage; and supplying the cooling fan with the electrical energy storage for at least a period after the predetermined voltage has been reached, thus cooling the resistor and still discharging the electrical energy storage.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the arrangement is additionally configured for:

before the voltage reaches the first predetermined voltage, supply the cooling fan through the electrical energy storage, so that the electrical energy storage provides a first current to the resistor and a second current to the cooling fan.

3. Arrangement according to claim 1, characterized by the cooling fan comprising a connection to a grid power supply, the arrangement being additionally configured for:

before the voltage reaches the first predetermined voltage, supply the cooling fan via the grid power source.

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Arrangement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the first predetermined voltage is a fixed value based on the characteristic properties of the wind turbine.

Arrangement according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it additionally comprises a control logic configured to calculate the first predetermined voltage based on the load stored in the electrical energy storage before connecting the electrical energy storage to the resistor .

Arrangement according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the first predetermined voltage is between 60 and 120 V.

Arrangement according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is additionally configured to supply the cooling fan with the storage of electrical energy, until the voltage reaches a second predetermined voltage.

Arrangement according to claim 7, characterized in that the second predetermined voltage is between 0 V and 60 V.

Arrangement according to claim 7, characterized in that the second predetermined voltage is about 0 V.

10. Arrangement according to claim 7, characterized in that the second predetermined voltage corresponds to a minimum operating voltage of the cooling fan.

11. Arrangement according to any one of claims 1 to

10, characterized by being additionally configured to reduce the current of the electrical energy storage through the resistor when the voltage reaches a third predetermined voltage, the third predetermined voltage having a magnitude greater than the first predetermined voltage.

12. Arrangement according to any one of claims 1 to

11, characterized in that it further comprises a temperature sensor configured to measure the ambient temperature of the stepper drive unit and / or the temperature of the resistor.

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13. Arrangement according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the electrical energy storage is at least one of an intermediate capacitor or a battery, or a capacitor used as an emergency power source.

Arrangement according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the storage of electrical energy to be discharged is part of a stepper drive, respectively, of a stepper drive system, which comprises more than one stepper drive .

15. Wind turbine, characterized by comprising: a storage of electrical energy; and the arrangement as defined in any of claims 1 to 13.

16. Stepper drive unit, as defined in claim 14, characterized in that the resistor is an inverter (braking) resistor.

17. Wind turbine, characterized in that it comprises the stepper drive unit as defined in any one of claims 13 to 14.

18. Method for discharging an electrical energy storage in a stepper drive unit, characterized by comprising:

connect an electrical energy storage to a resistor; disconnect the electrical energy storage from the resistor when a voltage through the electrical energy storage reaches a first predetermined voltage; and supplying the cooling fan with the electrical energy storage for at least a period after the first predetermined voltage has been reached, thereby cooling the resistor and still discharging the electrical energy storage.

19. The method of claim 16, further comprising;

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4/4 before the voltage reaches the first predetermined voltage, supply the cooling fan through the storage of electrical energy, so that the storage of electrical energy provides a first current to the resistor and a second current to the cooling fan.

20. Method according to claim 16, characterized in that it further comprises;

before the voltage reaches the first predetermined voltage, supply the cooling fan with a grid power source.

21. Method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the first predetermined voltage is a fixed value based on the characteristic properties of the stepper drive unit.

22. Method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that it further comprises calculating the first predetermined voltage based on the load stored in the electrical energy storage before connecting the electrical energy storage to the resistor.

23. Method according to any one of claims 16 to 20, characterized in that it further comprises feeding the cooling fan with the storage of electrical energy, until the voltage reaches a second predetermined voltage.

24. Method according to claim 21, characterized by the second predetermined voltage:

be between 0 V and 60 V; be about 0 V; or correspond to a minimum operating voltage of the cooling fan electrical energy storage.

25. Method according to any one of claims 16 to 22, characterized in that it further comprises reducing the current of the electrical energy storage through the resistor when the voltage reaches a third predetermined voltage, the third predetermined voltage having a magnitude greater than than the first predetermined voltage.

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