BRPI0603291B1 - Método para o controle da potência útil de um gerador a turbina eólica e gerador a turbina eólica - Google Patents

Método para o controle da potência útil de um gerador a turbina eólica e gerador a turbina eólica Download PDF

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Avagliano Aaron
Patrick Francis Lyons James
Barbu Corneliu
Suryanarayanan Shashikanth
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General Electric Company
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Abstract

sistema e método para o controle de uma turbina eólica com base na velocidade na direção do vento. é fornecido um método para o controle da potencia útil de um gerador à turbina eólica, em resposta a uma mudança antecipada na velocidade do vento. o método inclui detectar a velocidade do vento a uma distância desejada a partir do gerador à turbina na direção do vento. o método ainda inclui controlar a mudança de paço de uma pá do gerador à turbina eólica com base na velocidade transiente do vento detectada em antecipação a uma mudança na velocidade de vento no gerador à turbina eólica.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA O CONTROLE DA POTÊNCIA ÚTIL DE UM GERADOR A TURBINA EÓLICA E GERADOR A TURBINA EÓLICA (51) Int.CI.: F03D 7/04 (30) Prioridade Unionista: 30/09/2005 US 11/239,792 (73) Titular(es): GENERAL ELECTRIC COMPANY (72) Inventor(es): AARON AVAGLIANO; JAMES PATRICK FRANCIS LYONS; CORNELIU BARBU; SHASHIKANTH SURYANARAYANAN
1/13 “MÉTODO PARA O CONTROLE DA POTÊNCIA ÚTIL DE UM GERADOR A TURBINA EÓLICA E GERADOR A TURBINA EÓLICA” Declaração relativa a Pesquisa e Desenvolvimento patrocinados pelo
Governo Americano [001] Esta invenção foi feita com o apoio do governo americano, e de acordo com o contrato número DE-AC36-83CH10093 firmado com o Departamento de Energia. O governo americano tem certos direitos em relação à invenção.
Campo da Invenção [002] A invenção se refere, em geral, às turbinas eólicas, e mais em particular a um sistema e a um método para o controle da potência útil (ou potência fornecida) de um gerador a turbina eólica durante uma rajada de vento, com base nas informações do vento na direção do vento, ao mesmo tempo em que reduz os momentos das torres nas direções de lado a lado e de frente para trás.
Antecedentes da Invenção [003] As turbinas eólicas são vistas como fontes de energia alternativa relativamente baratas e não ambientalmente agressivas. Um gerador a turbina eólica em geral inclui um rotor eólico apresentando uma pluralidade de pás, as quais transformam a energia do vento em um movimento de rotação do eixo de comando, o qual, por sua vez, é utilizado para comandar um rotor de um gerador elétrico a fim de produzir energia elétrica. Nos sistemas modernos de geração de energia pelo vento, a potência útil de uma pluralidade de geradores a turbina eólica, que formam uma “fazenda de vento”, tipicamente é combinada para a transmissão para a rede.
[004] A potência útil de um gerador a turbina eólica em geral aumenta com o aumento da velocidade, até que seja alcançada a potência útil nominal. Daí por diante a potência útil é usualmente mantida
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2/13 constante, no valor nominal, mesmo com o aumento da velocidade do vento. Isto é conseguido, em geral, através da regulagem do passo das pás, em resposta a um aumento na velocidade do vento. Com o aumento na velocidade do vento além da potência útil nominal, as pás, em geral, têm o passo mudado na direção de menor ação (isto é, são giradas de modo a ficarem mais alinhadas em relação à direção de deslocamento do vento), assim controlando a velocidade angular do rotor. Como resultado, a velocidade do gerador, e por consequência, a potência de saída do gerador, podem ser mantidas de forma relativamente constante mesmo com o aumento das velocidades do vento.
[005] No caso de rajadas repentinas, a velocidade do vento pode aumentar drasticamente dentro de um intervalo de tempo relativamente pequeno. A manutenção da potência útil do gerador a turbina eólica como uma constante durante tais rajadas de vento repentinas leva a necessidade de alterações relativamente rápidas no ângulo do passo das pás. Contudo, tipicamente existe um lapso de tempo entre a ocorrência de uma rajada de vento e a mudança real no passo das pás, devido na dinâmica do atuador de controle do passo e na inércia dos componentes mecânicos. Como resultado, a velocidade do gerador, e, portanto, a potência, podem aumentar consideravelmente durante as rajadas de vento, e assim pode ser excedido o nível máximo prescrito para a potência útil (também conhecido como o limite de sobre velocidade) fazendo com que o gerador seja desengatado, e em certos casos, fazendo com que a turbina seja desligada. O limite de sobre velocidade é em geral uma função de proteção para um gerador à turbina eólica em particular, e está baseado em considerações relativas à fadiga dos componentes mecânicos, tais como a torre, a transmissão, e assim por diante. Ainda mais, as rajadas repentinas também podem aumentar, de forma significativa, os momentos de inclinação de lado a lado e da frente para trás, devido a um aumento no efeito de cisalhamento do vento.
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3/13 [006] Desta forma, existe a necessidade de um mecanismo melhorado para o controle do passo das pás de uma turbina eólica de modo a manter a potência útil do gerador durante fortes rajadas de vento, ao mesmo tempo em que reduz os momentos de lado a lado e da frente para trás.
Descrição da Invenção [007] De forma sucinta, e de acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecido um método para o controle da potência útil de um gerador a turbina eólica, em resposta a uma mudança antecipada na velocidade do vento. O método inclui detectar a velocidade do vento a uma distância desejada a partir do gerador a turbina eólica, na direção do vento. O método ainda inclui controlar o passo de uma pá do gerador a turbina eólica, com base na velocidade transiente do vento detectada, em antecipação a uma alteração da velocidade do vento no gerador a turbina eólica.
[008] Em outro aspecto, a presente invenção fornece um gerador à turbina eólica apresentando uma pluralidade de pás montadas em um rotor mecanicamente acoplado a um gerador elétrico. O gerador a turbina eólica inclui um sensor de medição da velocidade do vento na direção do vento, adaptado de modo a detectar a velocidade do vento a uma distância desejada a partir do gerador a turbina eólica, na direção do vento. O gerador a turbina eólica inclui, ainda mais, um sistema de controle do passo configurado de modo a controlar o passo de uma pá de um gerador a turbina eólica, com base na velocidade transiente do vento detectada em antecipação a uma mudança na velocidade do vento no gerador a turbina eólica.
[009] Em ainda outros aspectos, são fornecidos programas de computador e rotinas, os quais compreendem códigos adaptados de modo a implementar as funcionalidades supra descritas.
Breve Descrição dos Desenhos [0010] Estas e outras características, aspectos e vantagens
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4/13 da presente invenção irão se tornar melhor compreendidas a partir da leitura da seguinte descrição detalhada, feita com referência aos desenhos que a acompanham, nos quais as referências numéricas iguais representam partes iguais nos diversos desenhos, nos quais:
- a figura 1 ilustra um gerador a turbina eólica de acordo com os aspectos da presente técnica;
- a figura 2 ilustra os elementos funcionais do gerador a turbina eólica, de acordo com os aspectos da presente técnica;
- a figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando uma estratégia de controle para a implementação de um controle coletivo do passo das pás, de acordo com os aspectos da presente técnica;
- a figura 4 é uma representação gráfica da variação da velocidade do vento na altura do cubo, em função do tempo, durante a ocorrência de uma rajada de vento;
- a figura 5 é uma representação gráfica da velocidade do gerador em função do tempo, durante a ocorrência de uma rajada de vento, de acordo com os aspectos da presente técnica;
- a figura 6 é uma representação gráfica da potência elétrica útil do gerador, em função do tempo, e durante a ocorrência de uma rajada de vento, de acordo com os aspectos da presente técnica;
- a figura 7 é uma representação gráfica do momento de lado a lado da torre, em função do tempo, durante a ocorrência de uma rajada de vento, de acordo com os aspectos da presente técnica; e
- a figura 8 é um diagrama de fluxo ilustrando um método exemplificativo para o controle coletivo do passo das pás, de acordo com os aspectos da presente técnica.
Descrição de Realizações da Invenção [0011] A seguinte descrição apresenta uma nova técnica
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5/13 para o controle da potência útil de um gerador a turbina eólica durante as mudanças repentinas na velocidade do vento, tal como durante uma rajada de vento, através da manutenção da velocidade do gerador dentro do limite de sobre velocidade (ou do limiar de proteção) durante tais rajadas de vento, assim evitando o desengate ou o desligamento do gerador a turbina eólica durante as rajadas de vento. As formas de realização da presente técnica fornecem uma metodologia de controle orientada à detecção para se obter as informações de velocidade, empregando os sensores para a medição da velocidade do vento na direção do vento e um conjunto de algoritmos de controle, os quais processam as informações relativas à velocidade do vento na direção do vento, de modo a gerar um comando coletivo do passo da palheta, para mudar o passo das pás da turbina eólica em um momento antecipado em relação à ocorrência da rajada de vento, assim resultando em uma captura melhorada da energia eólica e em cargas dinâmicas reduzidas na estrutura da turbina eólica. As formas de realização da presente técnica são descritas com maiores detalhes abaixo, e com referência, em geral, às figuras 1-7.
[0012] Voltando-se ora aos desenhos, a figura 1 ilustra um gerador a turbina eólica 10, de acordo com os aspectos da presente técnica. O gerador a turbina eólica 10 compreende um rotor 12 apresentando uma pluralidade de pás 14, 16, 18 de turbina eólica, montadas no cubo 20. O gerador a turbina eólica 10 também compreende uma nacela 22, a qual é montada no topo da torre 24. O rotor 12 é mecanicamente acoplado a um gerador elétrico através da transmissão (não ilustrado) alojado dentro da nacela 22. A torre 24 expõe as pás 14, 16, 18 ao vento (com representação direcional através da flecha 26), o qual faz com que as pás 14, 16, 18 girem ao redor do eixo 28. As pás 14, 16 e 18 transformam a energia cinética do vento em um torque rotacional, o qual é então transformado em energia elétrica
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6/13 através do gerador elétrico.
[0013] A figura 2 é um diagrama de blocos dos elementos funcionais do gerador a turbina eólica 10, de acordo com os aspectos da presente técnica. Como ilustrado, as pás do gerador a turbina eólica 10 guiam o gerador elétrico 32. O gerador a turbina eólica 10 ainda compreende um controlador 30, configurado de modo a controlar a potência elétrica útil do gerador 32, com base na velocidade do vento detectada. A potência útil do gerador elétrico 32 pode ser controlada através do controle do passo das pás, através dos motores 34 de passo das pás. O controle da ausência de torque de espaço livre no gerador 32, através de um ou mais conversores de potência 36, também pode controlar, de forma simultânea, a potência útil do gerador.
[0014] Para as baixas velocidades do vento, um aumento na velocidade do vento causa um aumento na velocidade de rotação das pás 14, 16, 18, e por consequência, na potência elétrica útil do gerador 32. Em certas formas de realização, permite-se que a potência elétrica útil aumente com a velocidade do vento, até que seja alcançado o nível nominal da potência útil. Com um outro aumento na velocidade do vento, a potência útil do gerador 32 é mantida substancialmente constante. Isto é conseguido através da mudança no passo de uma ou mais das pás 14, 16, 18 na direção do alinhamento destas em relação ao deslocamento do vento. Nesta descrição, a mudança do passo se refere a um giro da pá da turbina eólica de modo a mudar o ângulo de ataque do vento em relação à pá. A mudança do passo de uma pá, de forma a alinhá-la em relação ao vento, leva a uma redução na captura da energia eólica pela pá. Desta forma, com o aumento da velocidade do vento, as pás têm os respectivos passo progressivamente mudados, de forma a alinhá-las em relação ao vento, para assim manter a velocidade do gerador substancialmente constante, e por consequência, uma potência útil estável do gerador.
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7/13 [0015] Como supracitado, e no caso de rajadas de vento repentinas, a velocidade do vento pode aumentar em um intervalo de tempo relativamente curto. De acordo com os aspectos da presente técnica, e de forma a compensar o tempo perdido pelos motores 34 de mudança do passo das pás e de modo a manter uma potência útil constante para o gerador a turbina eólica 10 durante tais eventos de rajadas de vento repentinas, ou pelo menos controlar ou suavizar as mudanças de potência útil, as pás tem preventivamente seu passo alterado antes que a rajada de vento alcance a turbina, assim evitando que o gerador 32 alcance seu limite de sobre velocidade devida à ocorrência de uma rajada de vento. Para implementar esta mudança preventiva no passo, a velocidade do vento é detectada antes das pás 14, 16 e 18 através de sensores 38 para a medição da velocidade do vento na direção do vento. Na forma de realização ilustrada, os sensores 38 incluem um dispositivo de detecção e alinhamento por luz, também conhecido por LIDAR. Retornando à referência da figura 1, o LIDAR 38 é um radar de medição o qual é configurado para varrer uma região anular ao redor do gerador a turbina eólica 10 e para medir a velocidade do vento através da reflexão e/ou da dispersão da luz transmitida pelo LIDAR nas partículas do ar. O ângulo cônico (Θ) e o alcance (R) do LIDAR 38 podem ser selecionados, de forma apropriada, de modo a fornecer a precisão desejada para a medição, assim como uma sensibilidade aceitável. Na forma de realização ilustrada, o LIDAR 38 está localizado no cubo 20 a seguir ao local de montagem das pás 14, 16, 18. Em certas formas alternativas de realização, o LIDAR 38 também pode estar localizado ao redor da base da torre 24 da turbina eólica.
[0016] De acordo com os aspectos da presente técnica, o
LIDAR 38 é configurado de modo a medir a velocidade do vento à frente de ao menos uma porção específica, tipicamente das secções mais significativas das pás 14, 16, 18 em termos da contribuição destas secções para o torque
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8/13 aerodinâmico das pás. Estas secções podem incluir, por exemplo, as secções mais próximas das pontas das pás. Os pontos à frente das pás 14, 16, 18, nos quais a velocidade do vento e medida pelo LIDAR 38, são representados pelo plano 40.
[0017] Como ilustrado na figura 2, a velocidade do vento, na direção do vento, que é detectada pelo LIDAR 38, é utilizada pelo controlador 30 para determinar um comando coletivo de mudança do passo (Cp), o qual é implementado na forma de uma mudança real no passo das pás através dos motores 34 de mudança do passo das pás. O mecanismo de controle implementado pelo controlador 30 é descrito com maiores detalhes abaixo.
[0018] A figura 3 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplo de um mecanismo de controle 42 para implementar o controle coletivo de mudança do passo das pás, de acordo com os aspectos da presente técnica. O mecanismo de controle 42 incorpora um sistema de controle 44 de realimentação (feedback) e um sistema de controle 46 de alimentação avançada (feed forward). O sistema de controle 44 de realimentação é configurado de modo a determinar um erro (e) entre uma velocidade de referência (desejada) para o gerador (ωΓβί) e a velocidade real do gerador (ω) no ponto de soma 47. O erro (e) é então submetido a um ganho C no bloco 50, de modo a gerar uma saída 48 indicativa de uma alteração necessária no ângulo do passo da pá, para reduzir o erro (e) entre ω e ω ref. No bloco 52, os efeitos da mudança no passo da pá na dinâmica da torre 24 e do gerador 32 são separados de modo a se determinar a velocidade real do gerador (ω) 60 e a carga na torre (Tl) 62 através dos ganhos Gií e Gt, respectivamente. O ganho Gω está baseado na dinâmica do gerador 32, enquanto que o ganho Gt é indicativo de uma função de transferência da torre 24. Como poderá ser visto, a saída 48 do sistema de controle 44 de realimentação é configurada de modo
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9/13 a causar uma redução no ângulo de passo da pá quando a velocidade do gerador (ω) excede a velocidade de referência (ω^), e um aumento no ângulo do passo da pá quando a velocidade do gerador (ω) é menor que a velocidade de referência (ω^). Assim, sob condições de operação normal para o gerador à turbina eólica 10, a saída 48 age sobre os motores 34 de mudança do passo da pá, de tal forma que a velocidade do gerador é mantida dentro de um nível de referência constante, e o erro (e) se aproxima de zero.
[0019] O sistema de controle 46 de alimentação avançada utiliza as informações de velocidade do vento na direção do vento (Vw) do LIDAR 38 e gera uma saída 54 a qual é configurada de modo a causar a mudança no passo da pá em antecipação a uma mudança repentina na velocidade do vento. O sistema de controle 46 de alimentação avançada incorpora um ganho F nos dados de velocidade do vento (Vw) no bloco 56, de modo a produzir uma saída 54. A saída 54 do sistema de controle 46 de alimentação avançada é somada na junção 58 com a saída 48 do sistema de controle 44 de realimentação, de modo a produzir um comando coletivo de mudança do peço da pá (Cp). Em uma forma de realização, este ganho F é diretamente proporcional ao termo Gd Gt-1, sendo que Gd está baseado na influência da velocidade do vento na dinâmica da torre. Assim, e durante uma rajada de vento, a mudança repentina na velocidade do vento e detectada na direção do vento em frente às pás, causando um aumento na saída 54 do sistema de controle 46 de alimentação avançada, e por consequência, um aumento no comando coletivo de mudança do passo da pá (Cp). Por sua vez, isto faz com que os motores de mudança do passo das pás 34 mudem o passo das pás antes que a rajada de vento realmente alcance o gerador à turbina eólica 10. A técnica assim assegura que a potência útil do gerador seja gradualmente reduzida e que a velocidade do gerador não exceda o limite de sobre velocidade que poderia causar o seu desengate. Em certas formas de
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10/13 realização, o ganho F pode ser ainda proporcional à velocidade detectada do vento, de tal forma que quanto mais forte é a rajada do vento, mais rápida é a resposta do sistema de controle 46 de alimentação avançada, de modo a aumentar o comando coletivo de mudança do passo da pá (Cp).
[0020] A figura 4 é uma representação gráfica ilustrando um exemplo da variação da velocidade do vento (representada ao longo do eixo Y) em função do tempo (representado ao longo do eixo X) durante uma rajada de vento. Como ilustrado, no tempo T1 a velocidade do vento aumenta de forma intensa até que esta alcance o valor máximo em T2, após o que a velocidade do vento decai rapidamente. A figura 5 representa um exemplo da variação da velocidade do gerador durante tal rajada de vento. O traço 64 representa a variação na velocidade do gerador sem a mudança preventiva no passo das pás, enquanto que o traço 66 representa a correspondente variação com a mudança preventiva do passo das pás, empregando a presente técnica de medição da velocidade do vento na direção do vento. Como pode ser visto, sem a mudança preventiva do passo, a velocidade do gerador começa a aumentar com a ocorrência da rajada de vento, e excede o seu limite de sobre velocidade (Smax) perto do tempo T2, quando a velocidade do vento alcança o seu valor máximo, causando o seu desengate. A partir disto, o eixo do gerador continua a girar devida a inércia e a velocidade do gerador decai rapidamente a zero. Contudo, com a mudança preventiva do passo, tal situação é evitada. As pás têm seu passo mudado antes que a rajada de vento efetivamente alcance o gerador a turbina eólica, de tal forma que a velocidade aumente gradativamente durante a rajada de vento e é mantida constante no valor nominal após a rajada de vento ter passado.
[0021] A figura 6 ilustra um exemplo da variação da potência elétrica útil durante uma rajada de vento. Nesta, o traço 70 representa a variação no caso de um mecanismo convencional de mudança do passo,
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11/13 enquanto que a o traço 72 representa a variação causada através do emprego dos aspectos da presente técnica. Como ilustrado, no caso de uma mudança convencional do passo, a saída do gerador cai a zero tão logo a velocidade do gerador excede o limite de sobre velocidade. Contudo, e empregando a presente técnica, a potência útil do gerador varia durante a rajada de vento e é restaurada no valor nominal constante após esta.
[0022] A mudança na velocidade do vento ainda causa um aumento nas oscilados de lado a lado e de frente para trás, devido ao efeito de cisalhamento do vento aumentado. Isto é devido, a qualquer dado momento, pelo fato de que as diferentes pás se encontram em altitudes diferentes, e desta forma estão sujeitas a ventos com velocidades variadas (uma vez que a velocidade do vento varia de acordo com a altitude), levando a oscilações periódicas da torre na direção da frente para trás (indicada pela flecha 1 na figura 1) assim como em uma direção de lado a lado (indicada pela flecha 2 na figura 1). A presente técnica leva a oscilações reduzidas da torre de frente para trás e de lado a lado, através da mudança no passo das pás, em direção ao alinhamento destas com relação à direção do vento, em antecipação a uma iminente rajada de vento, o que leva a momentos de flexão reduzidos nas pás 14, 16, 18 e desta forma na torres 24. A carga na torre devida a um aumento na velocidade do vento pode ser determinada no bloco 68 através do ganho Gd com base na influência da velocidade do vento sobre a dinâmica da torre, o qual é somando de modo a se obter a carga total na torre (Tl). Um exemplo de uma variação nas cargas da torre durante a ocorrência de uma rajada de vento está ilustrado na figura 7, na qual o traço 74 representa a variação de carga na torre sem a mudança preventiva no passo das pás, e o traço 76 representa a variação da carga total na torre com a presente técnica de mudança no passo, empregando as informações de velocidade do vento na direção do vento.
[0023] A figura 8 é um diagrama de fluxo ilustrando um
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12/13 exemplo de um método 78 para o controle da potência útil de um gerador a turbina eólica, de acordo com os aspectos da presente técnica. O método 78 começa através da detecção da velocidade do vento na direção do vento (bloco 80). Como previamente citado, o bloco 80 pode incorporar o uso do LIDAR para detectar a velocidade do vento à frente das secções mais significativas das pás, em termos de torque aerodinâmico, de modo a determinar as mudanças repentinas na velocidade do vento. No bloco 82, é gerado um comando para o passo da pá com base na diferença entre a velocidade real do gerador e na velocidade de referência do gerador. O bloco 82 pode incorporar um sistema de controle de realimentação, conforme ilustrado na figura 3 supra. No bloco 84, é gerado um sinal de alimentação avançada com base na dinâmica da torre e na alteração na velocidade do vento na direção do vento. O sinal de mudança de passo para as pás e o sinal de alimentação avançada são somados de modo a determinar um comando coletivo para a mudança do passo da pá (bloco 86). A seguir, e no bloco 88, os motores de mudança do passo das pás são atuados em resposta ao comando coletivo de mudança do passo das pás, de modo a realizar a mudança no passo das pás em antecipação a uma variação repentina na velocidade do vento.
[0024] As técnicas supra descritas assim permitem o uso otimizado das informações sobre a velocidade do vento na direção do vento, de modo a controlar as flutuações na potência útil (ou potência fornecida) do gerador a turbina eólica durante as variações repentinas na velocidade do vento, ao mesmo tempo em que reduz as cargas dinâmicas na estrutura da torre. Como também poderá ser apreciado, as técnicas supra descritas também podem tomar a forma de processos implementados por um computador ou por um controlador e de dispositivos para a realização prática destes processos. Os aspectos da presente técnicas também podem ser
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13/13 incorporados na forma de um código de programa de computador contendo as instruções incorporadas em uma mídia tangível, tal como disquetes de tipo floppy, CD-ROMs, discos rígidos, ou em qualquer outro meio de armazenamento passível de ser lido por um computador, sendo que, quando o código do programa de computador é carregado e executado por meio de um computador ou de um controlador, o computador se torna um dispositivo para a prática da invenção. As técnicas descritas ainda podem ser incorporadas na forma de um sinal ou de um código de programa de computador, por exemplo, se armazenado em um meio de armazenamento, carregado para e/ou executado por um computador ou controlador, ou transmitido através de qualquer meio de transmissão, tal como através de um cabeamento ou de fios elétricos, através de fibras ópticas, ou através de uma radiação eletromagnética, sendo que, quando o código do programa de computador é pré-carregado em e executado por um computador, o computador se torna um dispositivo para a realização prática da invenção. Quando implementado em um microprocessador de propósito geral, as partes do código do programa de computador configuram o microprocessador de modo a criar circuitos lógicos específicos.
[0025] Apesar de que apenas certas características da invenção terem sido aqui descritas e ilustradas, várias modificações e alterações poderão ocorrer aos peritos na arte. Portanto, deve ser entendido que as reivindicações em anexo têm a intenção de cobrir todas estas modificações e alterações, conforme as mesmas recaiam dentro do verdadeiro espírito da invenção.
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Claims (6)

  1. Reivindicações
    1. MÉTODO PARA O CONTROLE DA POTÊNCIA ÚTIL DE UM GERADOR A TURBINA EÓLICA (10), em resposta a uma mudança antecipada na velocidade do vento compreendendo:
    - detectar a velocidade do vento a uma distância desejada a partir do gerador a turbina eólica (10) na direção do vento;
    o método sendo caracterizado pelo fato de ainda compreender as etapas de:
    - determinar um sinal de comando de mudança de passo de uma pá (14, 16, 18) com base em uma diferença entre uma velocidade de referência do gerador e uma velocidade atual do gerador (10);
    - determinar um sinal de alimentação avançada com base em uma dinâmica da torre do gerador a turbina eólica (10), em resposta à variação na velocidade do vento na direção do vento detectada, e acoplar o sinal de alimentação avançada com o sinal de comando de mudança do passo da pá de modo a obter um sinal de comando coletivo de mudança do passo da pá (14, 16, 18); e
    - controlar a mudança de passo de uma pá (14, 16, 18) do gerador a turbina eólica (10) com base na velocidade transiente do vento detectada em antecipação a uma mudança na velocidade do vento no gerador a turbina eólica (10).
  2. 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato no qual detectar a velocidade do vento compreende detectar a velocidade do vento na direção do vento através de um dispositivo de detecção e alinhamento por luz (LIDAR) (38).
  3. 3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato no qual detectar a velocidade do vento compreende detectar a velocidade do vento, na direção do vento, à frente de
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    2/3 ao menos uma porção específica da pá (14, 16, 18), com base na contribuição de dita secção para o torque aerodinâmico da pá.
  4. 4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato no qual o sinal de alimentação avançada é determinado através de um ganho baseado na dinâmica da torre e na dinâmica do gerador.
  5. 5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato no qual o sinal de alimentação avançada é ainda baseado na velocidade do vento detectada.
  6. 6. GERADOR A TURBINA EÓLICA (10) compreendendo:
    - uma pluralidade de pás (14, 16, 18) montadas em um rotor (12) mecanicamente acoplado a um gerador elétrico;
    - um sensor (38) da velocidade do vento na direção do vento configurado para detectar a velocidade do vento a uma distância desejada a partir do gerador a turbina eólica (10) na direção do vento;
    o gerador a turbina eólica (10) sendo caracterizado pelo fato de ainda compreender sistema de controle (46) de alimentação avançada configurada para determinar um sinal de alimentação avançada com base em uma dinâmica da torre da turbina eólica, em resposta à variação na velocidade do vento na direção do vento detectada, e acoplar o sinal de alimentação avançada com o sinal de comando de mudança do passo de uma pá (14, 16, 18) de modo a obter um sinal de comando coletivo de mudança do passo da pá (14, 16, 18); e
    - um sistema de controle da mudança do passo (42) configurado para controlar a mudança no passo de uma pá (14, 16, 18) do gerador a turbina eólica (10) com base na velocidade transiente do vento detectada em antecipação a uma mudança na velocidade do vento no gerador a turbina eólica (10), em que o sistema de controle da mudança do passo (42) é
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    3/3 configurado para controlar o passo das pás (14, 16, 18) com base em uma diferença entre uma velocidade de referência do gerador e uma velocidade atual do gerador.
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Families Citing this family (130)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1429025B1 (en) * 2001-12-28 2013-11-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Up-wind type windmill and operating method therefor
DE10318695B4 (de) * 2003-04-24 2009-09-03 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage
JP4599350B2 (ja) 2004-02-27 2010-12-15 三菱重工業株式会社 風力発電装置およびそのアクティブ制振方法並びに風車タワー
US7317260B2 (en) * 2004-05-11 2008-01-08 Clipper Windpower Technology, Inc. Wind flow estimation and tracking using tower dynamics
JP3918837B2 (ja) 2004-08-06 2007-05-23 株式会社日立製作所 風力発電装置
US7476985B2 (en) * 2005-07-22 2009-01-13 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Method of operating a wind turbine
JP4814644B2 (ja) * 2006-02-01 2011-11-16 富士重工業株式会社 風力発電装置
AU2006339899B2 (en) * 2006-03-16 2010-04-01 Vestas Wind Systems A/S A method and control system for reducing the fatigue loads in the components of a wind turbine subjected to asymmetrical loading of the rotor plane
US7505833B2 (en) * 2006-03-29 2009-03-17 General Electric Company System, method, and article of manufacture for controlling operation of an electrical power generation system
US20090249779A1 (en) * 2006-06-12 2009-10-08 Daw Shien Scientific Research & Development, Inc. Efficient vapor (steam) engine/pump in a closed system used at low temperatures as a better stirling heat engine/refrigerator
US20080296906A1 (en) * 2006-06-12 2008-12-04 Daw Shien Scientific Research And Development, Inc. Power generation system using wind turbines
US20090211223A1 (en) * 2008-02-22 2009-08-27 James Shihfu Shiao High efficient heat engine process using either water or liquefied gases for its working fluid at lower temperatures
US20090044535A1 (en) * 2006-06-12 2009-02-19 Daw Shien Scientific Research And Development, Inc. Efficient vapor (steam) engine/pump in a closed system used at low temperatures as a better stirling heat engine/refrigerator
DE102006040970B4 (de) * 2006-08-19 2009-01-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Windenergieanlage
WO2008119351A2 (en) * 2007-03-30 2008-10-09 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with pitch control arranged to reduce life shortening loads on components thereof
DE602008002924D1 (de) 2007-04-30 2010-11-18 Vestas Wind Sys As Verfahren zum betrieb einer windturbine mit anstellwinkelsteuerung
WO2008131775A2 (en) * 2007-04-30 2008-11-06 Vestas Wind Systems A/S A method of operating a wind turbine with pitch control, a wind turbine and a cluster of wind turbines
ES2701707T3 (es) * 2007-05-03 2019-02-25 Siemens Ag Procedimiento de funcionamiento de un aerogenerador y aerogenerador
JP4501958B2 (ja) * 2007-05-09 2010-07-14 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその制御方法
US20080284171A1 (en) * 2007-05-16 2008-11-20 V3 Technologies, L.L.C. Augmented wind power generation system using an antecedent atmospheric sensor and method of operation
JP5022102B2 (ja) * 2007-05-25 2012-09-12 三菱重工業株式会社 風力発電装置、風力発電システムおよび風力発電装置の発電制御方法
RU2484500C2 (ru) * 2007-10-09 2013-06-10 Данмаркс Текниске Университет Когерентная лидарная система на основе полупроводникового лазера и усилителя
US8235662B2 (en) 2007-10-09 2012-08-07 General Electric Company Wind turbine metrology system
WO2009120693A2 (en) * 2008-03-24 2009-10-01 Nordic Windpower Turbine and system for generating power from fluid flow and method therefor
US8120759B2 (en) 2008-03-31 2012-02-21 Vestas Wind Systems A/S Optical transmission strain sensor for wind turbines
CA2651290C (en) * 2008-06-12 2013-11-05 Ophir Corporation Optical air data systems and methods
GB2461532A (en) 2008-07-01 2010-01-06 Vestas Wind Sys As Sensor system and method for detecting deformation in a wind turbine component
GB2461566A (en) 2008-07-03 2010-01-06 Vestas Wind Sys As Embedded fibre optic sensor for mounting on wind turbine components and method of producing the same.
US20100045037A1 (en) * 2008-08-21 2010-02-25 Daw Shien Scientific Research And Development, Inc. Power generation system using wind turbines
GB2463696A (en) 2008-09-22 2010-03-24 Vestas Wind Sys As Edge-wise bending insensitive strain sensor system
US8057174B2 (en) * 2008-10-09 2011-11-15 General Electric Company Method for controlling a wind turbine using a wind flow model
US20100092292A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Jacob Johannes Nies Apparatus and method for continuous pitching of a wind turbine
CA2643587A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-10 Organoworld Inc. Turbine annular axial rotor
GB2466433B (en) 2008-12-16 2011-05-25 Vestas Wind Sys As Turbulence sensor and blade condition sensor system
WO2010086688A1 (en) * 2009-01-28 2010-08-05 Clipper Windpower, Inc. Load peak mitigation method and control system for a wind turbine
US20100195089A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-05 General Electric Company Wind velocity measurement system and method
EP2213875A1 (en) * 2009-01-30 2010-08-04 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement to forecast an output-power of at least one wind-turbine
NL2002476C2 (en) * 2009-02-02 2010-08-03 Univ Delft Tech WIND TURBINE.
US8178986B2 (en) * 2009-03-18 2012-05-15 General Electric Company Wind turbine operation system and method
DE102009015679A1 (de) 2009-03-31 2010-10-07 Robert Bosch Gmbh Stationäre Energiegewinnungsanlage mit Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung der Energiegewinnungsanalge
US8222757B2 (en) * 2009-06-05 2012-07-17 General Electric Company Load identification system and method of assembling the same
DE102009030886A1 (de) * 2009-06-29 2010-12-30 Robert Bosch Gmbh Windenergieanlage mit einer Vielzahl von Windenergievorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Windenergieanlage
US8866322B2 (en) * 2009-07-29 2014-10-21 Michigan Aerospace Corporation Atmospheric measurement system
GB2472437A (en) 2009-08-06 2011-02-09 Vestas Wind Sys As Wind turbine rotor blade control based on detecting turbulence
CA2771724A1 (en) * 2009-08-21 2011-02-24 Catch the Wind, Inc. Wind and power forecasting using lidar distance wind sensor
CN104101731B (zh) * 2009-09-28 2017-04-12 喷特路姆科技有限公司 用于远程风感测的方法、装置和系统
US8025476B2 (en) * 2009-09-30 2011-09-27 General Electric Company System and methods for controlling a wind turbine
US8390791B2 (en) * 2009-11-30 2013-03-05 General Electric Company Light detection and ranging system
EP2327876A1 (en) 2009-11-30 2011-06-01 Lm Glasfiber A/S Wind turbine blade provided with optical wind velocity measurement system
GB2476316B (en) * 2009-12-21 2014-07-16 Vestas Wind Sys As A wind turbine having a control method and controller for predictive control of a wind turbine generator
GB2476507A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Vestas Wind Sys As Method And Apparatus For Protecting Wind Turbines From Gust Damage
GB2476506A (en) * 2009-12-23 2011-06-29 Vestas Wind Sys As Method And Apparatus Protecting Wind Turbines From Low Cycle Fatigue Damage
US10137542B2 (en) 2010-01-14 2018-11-27 Senvion Gmbh Wind turbine rotor blade components and machine for making same
DK2752577T3 (da) 2010-01-14 2020-06-08 Senvion Gmbh Vindmøllerotorbladkomponenter og fremgangsmåder til fremstilling heraf
GB2477529A (en) * 2010-02-04 2011-08-10 Vestas Wind Sys As A wind turbine optical wind sensor for determining wind speed and direction
US20110216307A1 (en) * 2010-02-05 2011-09-08 Catch the Wind, Inc. High Density Wind Velocity Data Collection for Wind Turbine
US20110204638A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-25 Stuart Lahtinen Wind turbine with integrated rotor and generator assembly
ES2381094B1 (es) * 2010-04-13 2013-04-23 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Metodos de monitorizacion de aerogeneradores
GB2480701A (en) * 2010-05-29 2011-11-30 Vestas Wind Sys As Method and apparatus for optically measuring wind velocity
US8115333B2 (en) * 2010-06-23 2012-02-14 Harris Corporation Wind turbine providing reduced radio frequency interaction and related methods
GB2481789A (en) * 2010-06-30 2012-01-11 Vestas Wind Sys As Reducing yaw error in wind turbines
BR112013002727B1 (pt) * 2010-08-02 2020-01-14 Ge Renewable Technologies Wind B.V. método de regulação de potência reativa em um parque eólico conectado a uma rede elétrica, método de regulação de potência reativa em uma turbina eólica e parque eólico conectado a uma rede elétrica
US8202049B2 (en) * 2010-08-31 2012-06-19 Catch the Wind, Inc. Independent blade pitch control
ES2401857B1 (es) 2011-01-31 2014-03-10 Gamesa Innovation & Technology S.L. Métodos y sistemas de control de aerogeneradores mejorados.
ES2934673T3 (es) 2011-01-31 2023-02-23 Gen Electric Sistemas y procedimiento para controlar una turbina eólica
CN103717886B (zh) 2011-06-30 2016-08-24 维斯塔斯风力系统集团公司 用于控制从风力涡轮机或风力发电厂输出的功率的系统和方法
EP2729700A1 (en) * 2011-07-08 2014-05-14 Vestas Wind Systems A/S Improving power production of wind turbines
US9234506B2 (en) * 2011-10-14 2016-01-12 Vestas Wind Systems A/S Estimation of wind properties using a light detection and ranging device
US9217415B2 (en) * 2011-10-14 2015-12-22 Vestas Wind Systems A/S Estimation of wind properties using a light detection and ranging device
US8622698B2 (en) 2011-12-22 2014-01-07 Vestas Wind Systems A/S Rotor-sector based control of wind turbines
DE102012000716B3 (de) 2012-01-14 2012-12-27 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Windturbine mit Fernwindmesser
US20130202434A1 (en) * 2012-02-06 2013-08-08 General Electric Company Methods and Apparatuses for Non-Model Based Control for Counter-Rotating Open-Rotor Gas Turbine Engine
DE102012210150A1 (de) * 2012-06-15 2013-12-19 Wobben Properties Gmbh Windenergieanlage und Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage oder eines Windparks
CN102797629B (zh) * 2012-08-03 2014-05-14 国电联合动力技术有限公司 一种风电机组的控制方法、控制器及其控制系统
EP2904264B1 (en) * 2012-10-02 2018-02-28 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine control
CN102865192B (zh) * 2012-10-24 2016-02-03 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种削减风电机组尖峰载荷的变桨控制方法
US8987929B2 (en) 2012-11-01 2015-03-24 General Electric Company System and method for operating wind farm
US9435320B2 (en) 2012-11-19 2016-09-06 Elwha Llc Mitigating wind turbine blade noise generation in view of a minimum power generation requirement
US9759196B2 (en) * 2012-11-19 2017-09-12 Elwha Llc Mitigating wind turbine blade noise generation in response to an atmospheric variation
CN103061980A (zh) * 2012-12-28 2013-04-24 东方电气集团东方汽轮机有限公司 基于激光测风雷达的风力发电机组的前馈控制系统及其控制方法
DE102013100515A1 (de) 2013-01-18 2014-07-24 Christoph Lucks Verfahren zum Steuern einer Windenergieanlage oder eines Windparks
US9341159B2 (en) 2013-04-05 2016-05-17 General Electric Company Methods for controlling wind turbine loading
US20140312620A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 General Electric Company Method and apparatus for improving grid stability in a wind farm
CN105408764B (zh) * 2013-05-06 2019-08-09 丹麦科技大学 同轴直接检测lidar系统
US8803352B1 (en) 2013-05-14 2014-08-12 General Electric Compay Wind turbines and methods for controlling wind turbine loading
US9605558B2 (en) * 2013-08-20 2017-03-28 General Electric Company System and method for preventing excessive loading on a wind turbine
US9624905B2 (en) 2013-09-20 2017-04-18 General Electric Company System and method for preventing excessive loading on a wind turbine
US9606234B2 (en) 2013-10-18 2017-03-28 Tramontane Technologies, Inc. Amplified optical circuit
FR3013777B1 (fr) * 2013-11-25 2015-11-13 IFP Energies Nouvelles Procede de controle et de surveillance d'une eolienne au moyen d'une estimation de la vitesse du vent au moyen d'un capteur lidar
CN105874196B (zh) * 2013-11-29 2020-11-24 维斯塔斯风力系统集团公司 风力涡轮机系统及其桨距控制器和稳定功率输出的方法
US10107261B2 (en) 2013-12-09 2018-10-23 General Electric Company System and method for reducing oscillation loads of wind turbine
US9631606B2 (en) 2014-04-14 2017-04-25 General Electric Company System and method for thrust-speed control of a wind turbine
WO2015197071A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine controller with pitch feedback control loop in partial load
US9587629B2 (en) * 2014-06-30 2017-03-07 General Electric Company Methods and systems to operate a wind turbine system using a non-linear damping model
US11035340B2 (en) * 2014-08-05 2021-06-15 Biomerenewables Inc. Fluidic turbine structure
CN104653410A (zh) * 2014-09-10 2015-05-27 国家电网公司 基于激光雷达测风仪的风电机组运行功率特性测试系统及方法
US10036692B2 (en) 2014-11-13 2018-07-31 General Electric Company System and method for estimating rotor blade loads of a wind turbine
WO2016119791A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 Vestas Wind Systems A/S Partial and full load controllers of a wind turbine
US9863402B2 (en) 2015-02-13 2018-01-09 General Electric Company System and method for operating a wind turbine based on rotor blade margin
JP6276223B2 (ja) * 2015-07-16 2018-02-07 株式会社日本製鋼所 風力発電装置、風力発電制御装置および風力発電制御プログラム
EP3377757B1 (en) * 2015-11-18 2020-07-15 Vestas Wind Systems A/S Control system and method for wind turbine having multiple rotors
CN105508146B (zh) * 2015-12-22 2018-07-31 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航测试系统
CN105530044B (zh) * 2015-12-25 2018-03-02 武汉大学 一种星地链路激光湍流传输模拟与通信性能检测装置
CN105569923B (zh) * 2016-01-13 2019-01-15 湖南世优电气股份有限公司 一种大型风电机组的雷达辅助载荷优化控制方法
ES2870074T3 (es) * 2016-03-30 2021-10-26 Vestas Wind Sys As Control de una turbina eólica usando cálculo de ganancia en tiempo real
DE102016212362A1 (de) * 2016-07-06 2018-01-11 Universität Stuttgart Lidar-basierte multivariable Feedforwardregelung von Windturbinen
US10539116B2 (en) 2016-07-13 2020-01-21 General Electric Company Systems and methods to correct induction for LIDAR-assisted wind turbine control
US9926912B2 (en) 2016-08-30 2018-03-27 General Electric Company System and method for estimating wind coherence and controlling wind turbine based on same
EP3339640A1 (en) * 2016-12-21 2018-06-27 Vestas Wind Systems A/S Control system for a wind turbine
US10451036B2 (en) 2017-05-05 2019-10-22 General Electric Company Adjustment factor for aerodynamic performance map
US10634121B2 (en) 2017-06-15 2020-04-28 General Electric Company Variable rated speed control in partial load operation of a wind turbine
US11428209B2 (en) * 2017-07-14 2022-08-30 General Electric Company System and method for operating a wind farm for fast connection after farm shutdown
US10451045B2 (en) 2017-07-27 2019-10-22 General Electric Company Wind turbine including sensor assembly and method of operating such
US11319925B2 (en) * 2017-12-14 2022-05-03 Vestas Wind Systems A/S Tower damping in wind turbine power production
US10808681B2 (en) 2018-01-23 2020-10-20 General Electric Company Twist correction factor for aerodynamic performance map used in wind turbine control
DE102018001172A1 (de) * 2018-02-15 2019-08-22 Universität Stuttgart Regelungssystem zur Regelung einer Turbine, Verfahren zur Regelung einer Turbine und Windturbine
US10778112B2 (en) 2018-04-04 2020-09-15 General Electric Company DFIG converter with active filter
US10774811B2 (en) * 2018-05-01 2020-09-15 General Electric Company Induction controlled wind turbine
US11319926B2 (en) 2018-10-22 2022-05-03 General Electric Company System and method for protecting wind turbines from extreme and fatigue loads
DE102018129622A1 (de) 2018-11-23 2020-05-28 Wobben Properties Gmbh Reglerstruktur und Regelverfahren für eine Windenergieanlage
WO2020209279A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 三菱電機株式会社 風計測ライダ装置
EP3966449B1 (en) 2019-05-09 2023-12-06 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine control using predicted steady-state deflection
US11736056B2 (en) 2019-05-30 2023-08-22 General Electric Company System and method for controlling harmonics in a renewable energy power system
CN112012882B (zh) * 2019-05-30 2022-08-02 北京金风科创风电设备有限公司 风电机组的前馈控制方法、装置以及控制系统
DE102019116753A1 (de) * 2019-06-20 2020-12-24 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Durchführen einer Energieertragsprognose und Windpark
CN111997833B (zh) * 2020-08-14 2021-11-19 山西大学 基于激光测风前馈的风电机组复合智能变桨控制方法
FR3115115B1 (fr) * 2020-10-14 2022-10-14 Ifp Energies Now Procédé de détermination d’un facteur d’induction entre un plan de mesure et le plan du rotor d’une éolienne
US11408396B2 (en) * 2021-01-08 2022-08-09 General Electric Renovables Espana, S.L. Thrust control for wind turbines using active sensing of wind turbulence
CN112881857B (zh) * 2021-01-11 2023-05-05 华翔翔能科技股份有限公司 一种实时感知的电网故障预防系统及方法
CN113309663B (zh) * 2021-03-08 2022-11-15 新疆金风科技股份有限公司 用于风力发电机组的控制方法及控制装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189648A (en) * 1978-06-15 1980-02-19 United Technologies Corporation Wind turbine generator acceleration control
US4193005A (en) * 1978-08-17 1980-03-11 United Technologies Corporation Multi-mode control system for wind turbines
US4435647A (en) * 1982-04-02 1984-03-06 United Technologies Corporation Predicted motion wind turbine tower damping
US4420692A (en) * 1982-04-02 1983-12-13 United Technologies Corporation Motion responsive wind turbine tower damping
US4695736A (en) * 1985-11-18 1987-09-22 United Technologies Corporation Variable speed wind turbine
US4792281A (en) * 1986-11-03 1988-12-20 Northern Power Systems, Inc. Wind turbine pitch control hub
US5155375A (en) * 1991-09-19 1992-10-13 U.S. Windpower, Inc. Speed control system for a variable speed wind turbine
AU6393198A (en) * 1997-03-26 1998-10-20 Forskningscenter Riso A wind turbine with a wind velocity measurement system
US6137187A (en) * 1997-08-08 2000-10-24 Zond Energy Systems, Inc. Variable speed wind turbine generator
US6420795B1 (en) * 1998-08-08 2002-07-16 Zond Energy Systems, Inc. Variable speed wind turbine generator
US7246991B2 (en) * 2002-09-23 2007-07-24 John Vanden Bosche Wind turbine blade deflection control system
GB2398841A (en) * 2003-02-28 2004-09-01 Qinetiq Ltd Wind turbine control having a Lidar wind speed measurement apparatus
JP4102278B2 (ja) * 2003-03-19 2008-06-18 三菱電機株式会社 風力発電システム
US7086834B2 (en) * 2004-06-10 2006-08-08 General Electric Company Methods and apparatus for rotor blade ice detection
US7309930B2 (en) * 2004-09-30 2007-12-18 General Electric Company Vibration damping system and method for variable speed wind turbines

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Lyons et al. USC 154 (b) by 63 days.

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