BRPI1105497A2

BRPI1105497A2 - Método e sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica

Info

Publication number: BRPI1105497A2
Application number: BRPI1105497-2A
Authority: BR
Inventors: Troels Bager; Kaj Skov Nielsen
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2015-07-07
Also published as: DK2458205T3; KR101809514B1; JP5963424B2; CN102545254A; CA2759305C; US20120133133A1; AU2011226934B2; CA2759305A1; KR20120057549A; EP2458205A1; AU2011226934A1; BRPI1105497B1; JP2012112385A; CN102545254B; US8704392B2; EP2458205B1

Abstract

Método e sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica. A presente invenção refere-se a um método para controlar um dispositivo elétrico (117, 121, 123,125,127,129) de uma turbina eólica (100), o método compreendendo: receber um sinal de estado (f) de uma rede de distribuição de energia elétrica (115) eletricamente conectada ao dispositivo elétrico; e controlar uma operação do dispositivo elétrico baseada no sinal de estado. Adicionalmente, um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica e de uma turbina eólica é proporcionado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E

SISTEMA PARA CONTROLAR UM DISPOSITIVO ELÉTRICO DE UMA TURBINA EÓLICA".

Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um método e a um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica e a uma turbina eólica compreendendo o sistema para controlar o dispositivo elétrico. Em particular, a presente invenção refere-se a um método e a um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica, em que o dispositivo elétrico consome energia a partir de uma rede de distribuição de energia elétrica ou transfere energia para a rede de distribuição de energia elétrica ou consome energia a partir da central elétrica eólica.

Antecedente da Técnica Em uma instalação convencional de produção de energia, um grande número de turbinas eólicas pode transferir energia elétrica para uma rede de distribuição de energia elétrica. Consumidores comerciais e/ou pri- vados podem consumir energia obtida a partir da rede de distribuição de e- nergia elétrica. Desse modo, a demanda de energia ou demanda de força dos consumidores pode variar com o tempo.

Em particular, durante grandes alterações na demanda de ener- gia dos consumidores, a demanda de energia ou demanda de força dos consumidores pode não corresponder à energia transferida a partir dos pro- dutores de força (em particular, uma ou mais turbinas eólicas) para a rede de distribuição de energia elétrica. Nesta situação, em uma turbina eólica con- vencional, a saída de força ou saída de energia da turbina eólica, em particu- lar, a saída de força de um conversor da turbina eólica pode ser aumentada durante um curto período de tempo, de modo a melhorar o equilíbrio da quantidade de energia transferida a partir da turbina eólica para a rede de distribuição de energia elétrica e a demanda de energia dos consumidores obtida a partir da rede de distribuição de energia elétrica. Em particular, a frequência da rede de distribuição pode cair, quando a demanda por energia dos consumidores é maior do que a energia transferida a partir dos produto- res de energia (em particular, uma ou mais turbinas eólicas) para a rede de distribuição de energia elétrica. Em contraste, a frequência da rede de distri- buição de energia elétrica pode aumentar, se a energia transferida a partir dos produtores de força (em particular, uma ou mais turbinas eólicas) para a rede de distribuição de energia elétrica for maior do que a energia consumi- da pelos consumidores.

Quando a saída do conversor da turbina eólica é aumentada du- rante um curto período de tempo para recuperar a frequência da rede de distribuição de energia elétrica (tal como 50 Hz para a Europa ou 60 Hz para os Estados Unidos), mais energia cinética é extraída a partir do rotor da tur- bina eólica, resultando em uma diminuição da velocidade rotacional do rotor.

Desse modo, uma eficiência da turbina eólica pode ser reduzida. Assim, o aumento da saída do conversor da turbina eólica pode ser seguido por um tempo de recuperação, onde uma menor produção pode ser exportada. A US 2007/0120369 revela um sistema e um método para con- trole de rede de distribuição e de turbina eólica, em que o sistema de turbina eólica inclui um controlador compreendendo: uma quadro de referência inter- na do gerador da turbina eólica acoplado com o conversor e configurado pa- ra modular o fluxo de força através do conversor em resposta às perturba- ções de frequência ou oscilações de força do sistema de utilidade pública em relação ao quadro de referência interna.: De modo a intensificar a saída temporariamente durante um evento de baixa frequência, o conversor da turbina eólica teria que ser sobrecarregado temporariamente. Isto pode não somente aumentar a carga do conversor, mas também pode aumentar a carga no trem de acionamento da turbina. Desse modo, podem ser encon- tradas desvantagens.

Pode existir uma necessidade por um método e por um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica, em que uma estabilidade da rede de distribuição de energia elétrica pode ser mantida ou pelo menos melhorada. Em particular, pode existir uma necessidade por um método e por um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbi- na eólica, os quais não exijam sobrecarregar um conversor da turbina eólica durante uma oscilação de força, assim, evitando as desvantagens corres- pondentes.

Sumário da Invenção Esta necessidade pode ser atendida pelo assunto de acordo com as reivindicações independentes. Concretizações vantajosas da presen- te invenção são descritas pelas reivindicações dependentes.

De acordo com uma modalidade, um método para controlar um dispositivo elétrico (compreendido na turbiha eólica, em particular, sendo interno à turbina eólica ou pelo menos adjacente à turbina eólica) de uma turbina eólica é proporcionado, em que o método compreende receber (o que pode compreender fornecer, acessar, adquirir, medir, determinar e/ou derivar) um sinal de estado (qualquer sinal indicativo de um estado da rede de distribuição de energia elétrica, em particular, um sinal indicativo de um estado elétrico da rede de distribuição de energia elétrica, tal como com res- peito à tensão elétrica, corrente e/ou frequência) de uma rede de distribuição de energia elétrica (proporcionada para fornecer energia elétrica para con- sumidores comerciais e/ou privados) eletricamente conectada (em particular, permitindo ou facilitando o fluxo de força em duas direções opostas) com o dispositivo elétrico; e controlar (tal como, por exemplo, paralisando, isolando, ativando e/ou ajustando) uma operação do!dispositivo elétrico baseado no sinal de estado. Em particular, o controle dai operação do dispositivo elétrico pode depender do sinal de estado. Em particular, de acordo com uma moda- lidade, a turbina eólica pode estar inativa e pode não fornecer energia elétri- ca para a rede de distribuição de energia elétrica, enquanto a operação do dispositivo elétrico é controlada.

Em particular, durante o controle! da operação do dispositivo elé- trico, a sobrecarga do conversor da turbina! eólica pode ser evitada, assim evitando prejudicar a operação da turbina eólica. Assim, a resposta de inér- cia é proporcionada de uma maneira simples. Em particular, o conversor da turbina eólica pode ser projetado para gerenciar a potência nominal da turbi- na eólica mais o consumo interno, para garantir que a saída de força resul- tante medida alcance o nível da curva da potência de venda. Ao invés de sobrecarregar o conversor durante situações transitórias, pelo menos um (em particular, todos) consumo interno não essencial de dispositivos elétri- cos da turbina eólica pode ser removido durante um curto período de tempo.

Desse modo, a necessidade de sobrecarregar o conversor poderia ser redu- 5 zida com impacto limitado sobre a operação da turbina e sem impacto signi- ficativo sobre a expectativa de vida útil da:turbina eólica. O efeito total deste método de controle pode ser ligeiramente estatístico, à medida que qualquer dada turbina pode ter uma habilidade limitada para suportar a função, mas, estatisticamente a característica pode ter um impacto positivo sobre a estabi- ) lidade da rede de distribuição (em particular, com respeito à frequência da rede de distribuição de energia elétrica), quando um grande número de tur- binas eólicas (tal como maior do que 1000) é proporcionado com a função de controle.

Em particular, o sinal de estado pode depender de uma propor- > ção de energia ou força fornecida para a rede de distribuição de energia elé- trica e a energia ou força extraída a partir da rede de distribuição de energia elétrica. Assim, o sinal de estado pode depender de uma proporção de pro- dução e consumo de energia ou força. Por controlar a operação do dispositi- vo elétrico (ou de dois ou mais dispositivos elétricos compreendidos na tur- bina eólica), a estabilidade da rede de distribuição de energia elétrica (em particular, com respeito à frequência da rede de distribuição de energia elé- trica) pode ser melhorada. Ao mesmo tempo, componentes, tais como o conversor, da turbina eólica, podem não ser sobrecarregados.

De acordo com uma modalidade, o controle da operação do dis- positivo elétrico compreende controlar um;consumo de força do dispositivo elétrico (isto é, a força consumida pelo dispositivo elétrico durante a opera- ção) a partir da rede de distribuição de energia elétrica ou uma transferência de força do dispositivo elétrico para a rede de distribuição de energia elétrica (ou seja, a força ou energia fornecida a partir do dispositivo elétrico, tal como uma bateria ou um acumulador, fornecida para a rede de distribuição de e- nergia elétrica). Em particular, se o sinal de estado indicar que a energia ou a força fornecida a partir da turbina eólica ou turbinas eólicas para a rede de distribuição de energia elétrica for menor do que a energia ou força transferi- da a partir da rede de distribuição de energia elétrica para os consumidores comerciais ou privados, o consumo de energia do dispositivo elétrico pode ser reduzido e/ou a transferência de força do dispositivo elétrico para a rede de distribuição de energia elétrica pode ser aumentada. Desse modo, a es- tabilidade da rede de distribuição de energia elétrica pode ser melhorada.

De acordo com uma modalidade, o método para controlar um dispositivo elétrico adicionalmente compreende fornecer para a rede de dis- tribuição de energia elétrica força elétrica a partir de um gerador mecanica- mente conectado a um rotor da turbina eólica. Assim, a turbina eólica trans- fere energia elétrica para a rede de distribuição de energia elétrica que por sua vez está conectada ao dispositivo elétrico. Em particular, o dispositivo elétrico pode não estar internamente eletricamente conectado ao gerador da turbina eólica, mas, exclusivamente com a rede de distribuição de energia elétrica. Desse modo, a energia elétrica também pode ser operada, quando a turbina eólica está inativa (não produzindo energia elétrica). Assim, a ope- ração da turbina eólica pode não depender de se a turbina eólica produz e- nergia ou não produz energia.

De acordo com uma modalidade, o método para controlar um dispositivo elétrico adicionalmente compreende converter a força elétrica a partir do gerador para um sinal de força possuindo uma frequência prede- terminada (tal como, por exemplo, 50 Hz ou 60 Hz). Em particular, a conver- são da força elétrica pode ser executada, utilizando um conversor pleno permitindo o controle da extração de energia a partir do rotor da turbina eóli- ca. Desse modo, o fornecimento de energia ou de força gerada pela turbina eólica para a rede de distribuição de energia elétrica pode ser facilitado. Em particular, o aumento na saída pode contribuir para restaurar o equilíbrio da rede de distribuição e assim, pode restaurar a; frequência da rede de distribu- ição para nominal. Em particular, a frequência predeterminada pode ser a- justada para ficar de acordo com a frequência (nominal) da rede de distribui- ção de energia elétrica.

De acordo com uma modalidade,; uma quantidade de força elé- trica fornecida a partir do gerador para a rede de distribuição de energia elé- trica é mantida (pelo menos aproximadamente) constante quando de uma alteração do sinal de estado da rede de distribuição de energia elétrica. Em particular, esta função pode ser aplicada por ela própria ou aplicada em con- junto com outro tipo de intensificação de força reduzindo a RPM do rotor.

Porém, com a combinação, a carga potencial sobre o conversor ainda pode ser reduzida e o tempo de recuperação pode ser reduzido comparado com um sistema utilizando somente uma regulagem de conversor. Desse modo, a sobrecarga do gerador e/ou do conversor da turbina eólica pode ser evita- da, para melhorar a eficiência e/ou a expectativa de vida útil da turbina eóli- ca.

De acordo com uma modalidade, o método para controlar um dispositivo elétrico adicionalmente compreende fornecer para a rede de dis- tribuição de energia elétrica força elétrica a partir de uma reserva de energia (tal como uma bateria ou um acumulador, em particular, um sistema de fonte de energia ininterrupto) da turbina eólica baseado no sinal de estado. Em particular, quando a frequência da rede de distribuição de energia elétrica cai abaixo de um limite (indicando que a demanda por energia dos consumido- res é maior do que a produção de energia da turbina eólica ou das turbinas eólicas), energia ou força adicional pode ser fornecida a partir da reserva de energia para a rede de distribuição de energia elétrica, para pelo menos a- proximadamente restaurar a frequência desejada da rede de distribuição de energia elétrica.

De acordo com uma modalidade, o método para controlar um dispositivo elétrico adicionalmente compreende determinar (em particular, compreendendo, medir, calcular, derivar, acessar, receber, e/ou transformar) o sinal de estado da rede de distribuição de energia elétrica. Em particular, um sistema de medição, um (por exemplo, incorporado no controlador exis- tente da turbina) de cálculo e/ou um sistema de transformação, podem ser utilizados para determinar o sinal de estado. Em particular, a determinação do sinal de estado pode ser executada dentro da turbina eólica ou dentro de um controlador da turbina eólica.

De acordo com uma modalidade, o sinal de estado compreende uma frequência (uma frequência de um sinal de força CA) da rede de distri- buição de energia elétrica. Em particular, uma alteração de frequência da rede de distribuição de energia elétrica pode indicar que existe um desequi- líbrio de produção de força e de consumo de força. Este desequilíbrio de produção de força e de consumo de força é indesejado e pode ser reduzido de acordo com uma concretização. Adicionalmente, uma alteração da fre- quência da rede de distribuição de energia: elétrica é indesejada, desde que vários dispositivos de consumidor requerem um sinal de força CA possuindo uma frequência predeterminada.

Desse modo, um desvio da rede de distribuição de energia elé- trica de uma condição elétrica ideal pode ser facilmente determinado pela medição da frequência da rede de distribuição de energia elétrica.

De acordo com uma modalidade, o controle da operação do dis- positivo elétrico compreende comparar a frequência da rede de distribuição de energia elétrica com um valor de referência, tal como 50 Hz ou 60 Hz.

De acordo com uma modalidade, o consumo de força do disposi- tivo elétrico a partir da rede de distribuição de energia elétrica é reduzido, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica for menor do que o valor de referência. De acordo com outra modalidade, a transferência de for- ça do dispositivo elétrico para a rede de distribuição de energia elétrica é aumentada, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica for menor do que o valor de referência. Desse modo, a frequência predetermi- nada da rede de distribuição de energia elétrica pode pelo menos aproxima- damente (diretamente ou indiretamente) ser restaurada.

De acordo com uma modalidade, o consumo de força do disposi- tivo elétrico a partir da rede de distribuição de energia elétrica é cortado, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica for menor do que o valor de referência por pelo menos um limite predeterminado. O limite prede- terminado pode ser, por exemplo, 0.1 Hz, 0:5 Hz, 0.05 Hz, 0.01 Hz ou outros valores. De acordo com modalidades alternativas, o consumo de força do dispositivo elétrico pode ser gradualmente reduzido, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica for menor do que o valor de referência e a redução gradual do consumo de energia puder ser aumentada quanto maior for o desvio da frequência da rede de distribuição de energia elétrica. Desse modo, a estabilidade da rede de distribuição de energia elétrica (em particu- lar, com respeito a sua frequência) pode ser melhorada.

De acordo com uma modalidade, um sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica é proporcionado, em que o sistema compreende o dispositivo elétrico (em particular, um dispositivo elétrico in- terno compreendido dentro ou adjacente à turbina eólica, o dispositivo elétri- co sendo um dispositivo configurado para servir uma função da turbina eóli- ca) eletricamente conectável a uma rede de distribuição de energia elétrica; e um controlador adaptado para receber um sinal de estado da rede de dis- tribuição de energia elétrica e também adaptado para controlar uma opera- ção do dispositivo elétrico baseado no sinal de estado recebido. Em particu- lar, o sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica pode não estar conectado a um sistema central de controle para controlar um grande número de turbinas eólicas, mas pode ser independente de um sistema central de controle. Desse modo, cada turbina eólica de uma insta- lação de produção de força ou fazenda eólica pode ser equipada com um sistema para controlar (pelo menos um, em particular, todos) dispositivos elétricos da turbina eólica correspondente.

De acordo com uma modalidade, o sistema para controlar um dispositivo elétrico adicionalmente compreende um sistema de medição para medir o sinal de estado. Adicionalmente, o sistema para controlar um dispo- sitivo elétrico pode compreende um sistema de cálculo, um sistema de ar- mazenamento, um sistema aritmético / lógico para derivar, calcular e/ou me- dir o sinal de estado. Adicionalmente, o sistema pode compreender um ou mais sensores e/ou dispositivos de detecção para medir o sinal de estado.

De acordo com uma modalidade, o dispositivo elétrico compre- ende pelo menos um dentre motores de guinada para orientar a turbina eóli- ca em relação à direção do vento, sistema hidráulico para moer um compo- nente da turbina eólica, um aquecedor para: aquecer um componente da tur- bina eólica, um dispositivo de resfriamento para resfriar um componente da turbina eólica, as bombas circulando líquidos refrigerantes, um sistema de fonte de energia que não pode ser interrompido, e uma fonte de luz. Alguns destes tipos de dispositivos podem ser temporariamente reduzidos em rela- ção ao consumo de força sem prejudicar a operação da turbina eólica.

De acordo com uma modalidade, uma turbina eólica compreen- dendo um sistema para controlar um dispositivo elétrico da turbina eólica é proporcionado.

Deve ser entendido que os aspectos (individualmente ou em uma combinação) revelados, descritos, explicados ou mencionados com respeito a um método para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica também podem ser aplicados para um sistema para controlar um dis- positivo elétrico de uma turbina eólica e para uma turbina eólica compreen- dendo o sistema para controlar o dispositivo elétrico.

De acordo com uma modalidade, um sistema de turbina eólica compreende uma turbina eólica operãvel para fornecer força eólica para um sistema público de distribuição de energia; um dispositivo de medição de rede de distribuição disposto para detectar alterações de frequência no sis- tema público de distribuição de energia; e um controlador para aumentar ou diminuir o consumo de força de pelo menos um dispositivo elétrico dentro da turbina eólica de acordo com as alterações de frequência detectadas pelo dispositivo de medição de rede de distribuição. Em particular, se a frequên- cia ficar abaixo de certo limite, o consumo de força a partir de um componen- te elétrico dentro da turbina eólica pode ser diminuído, ou desativado. Adi- cionalmente, em particular, se a frequência se elevar acima de certo limite, o consumo de força a partir de um componente elétrico dentro da turbina eóli- ca pode ser aumentado ou ativado. É para ser observado que modalidades da invenção foram des- critas com referência a diferentes assuntos; Em particular, algumas modali- dades foram descritas com referência às reivindicações do tipo de método, ao passo que outras modalidades foram descritas com referência às reivin- dicações de tipo de aparelho. Entretanto, os versados na técnica irão enten- der a partir do dito acima e da descrição seguinte que, a não ser que de ou- tro modo notificado, em adição a qualquer combinação de aspectos perten- cendo a um tipo de assunto, também qualquer combinação entre aspectos se relacionado com diferentes assuntos, em particular, entre aspectos das reivindicações do tipo de método e aspectos das reivindicações do tipo de aparelho, é considerada como sendo revelada com este documento.

As modalidades da presente invenção são agora descritas com referência aos desenhos acompanhantes.: Os aspectos definidos acima e aspectos adicionais da presente invenção são aparentes a partir dos exem- plos de modalidades a serem descritos daqui para frente e são explicados com referência aos exemplos de modalidade. A invenção será descrita em maiores detalhes daqui para frente com referência aos exemplos de modali- dade , mas pelos quais a invenção não está limitada.

Breve Descrição dos Desenhos A figura ilustra esquematicamente uma parte de uma turbina eó- lica de acordo com uma modalidade.

Descrição Detalhada A figura ilustra esquematicamente uma turbina eólica 100 de a- cordo com uma modalidade e um transformador do tipo pedestal conectado à rede de distribuição de energia elétrica. A turbina eólica 100 compreende um rotor compreendendo um eixo do rotor 105 junto ao qual várias pás do rotor 107 estão conectadas. O eixo do rotor está mecanicamente conectado a um gerador 109 que gera energia elétrica quando da rotação do eixo do rotor 105. A energia elétrica gerada pelo gerador 109 é fornecida para um conversor AC-DC de frequência variável 111 que converte o sinal de força AC de frequência variável para um sinal de! força DC. O sinal de força DC é fornecido para um conversor de frequência DC-AC 113 que converte o sinal de força DC para um sinal de frequência AC possuindo uma frequência no- minal predeterminada, tal como 50 Hz ou 60 Hz. O sinal de força AC é for- necido para a rede de distribuição de energia elétrica 115. A rede de distribu- ição de energia elétrica ou alternativamente a turbina eólica 100 compreende um transformador do tipo pedestal 103 para transformar a saída de sinal de força AC a partir do conversor 113 para um sinal de força AC possuindo uma tensão elétrica predeterminada (ou tensão elétrica máxima ou mínima prede- terminada). A turbina eólica 100 adicionalmente compreende um sistema 101 para controlar um dispositivo elétrico da turbina eólica 100. O sistema 101 compreende vários dispositivos elétricos da turbina eólica 100, tal como um dispositivo de guinada 117 para orientar a turbina eólica 100 em relação à direção do vento 119; componentes hidráulicos 121 para mover um ou mais componentes da turbina eólica 100; um aquecedor 123 para aquecer um componente da turbina eólica 100; um dispositivo de resfriamento 125 para resfriar um componente da turbina eólica 100; um sistema de fonte de energia que não pode ser interrompido (UPS) 127 para proporcionar energia elétrica no caso de nenhuma energia elétrica poder ser extraída a partir do sistema de utilidade pública 115; e uma fonte de luz 129 para iluminar o inte- rior da turbina eólica 100 ou para iluminar o exterior da turbina eólica 100 ou para iluminar outros componentes da turbina eólica 100.

Adicionalmente, o sistema 101 para controlar um dispositivo elé- trico da turbina eólica 100 compreende um sistema de medição de rede de distribuição 131 que é adaptado para medir uma frequência da rede de dis- tribuição de energia elétrica 115. Adicionalmente, o sistema 101 compreende um controlador 133 que recebe a frequência f da rede de distribuição de e- nergia elétrica medida pelo sistema de medição de rede de distribuição 131. O controlador 133 compara a frequência medida f da rede de distribuição com pelo menos um valor de referência (tal como 50 Hz ou 60 Hz) e deter- mina um desvio da frequência da rede de; distribuição a partir do valor de referência. Em particular, a frequência medida pelo sistema de medição de rede de distribuição 131 representa um sinal de estado da rede de distribui- ção de energia elétrica indicativo de uma ipropriedade elétrica ou de uma condição elétrica da rede de distribuição de energia elétrica 115. Baseado no sinal de estado medido ou determinado pelo sistema de medição de rede de distribuição 131, o controlador 133 controla a operação do pelo menos um dispositivo elétrico 117, 121, 123, 125, 127, e/ou 129 da turbina eólica 100.

Em particular, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica 115 estiver abaixo da frequência de referência ou do valor de refe- rência, o controlador 133 pode desativar um ou mais dentre os dispositivos elétricos 117, 121, 123, 125, 127 e/ou 129 ou pode pelo menos reduzir seu consumo de energia. Desse modo, a frequência da rede de distribuição de energia elétrica pode pelo menos aproximadamente ser restaurada para ser a frequência de referência. Adicionalmente, neste caso, o sistema de energia que não pode ser interrompido 127 pode fornecer energia elétrica para a rede de distribuição de energia elétrica 115.

Se, em contraste, o sistema de medição da rede de distribuição medir a frequência da rede de distribuição como estando acima da frequên- cia de referência, o controlador 133 pode ativar a operação do pelo menos um dentre os dispositivos elétricos 117, 121, 123, 125, 127 e/ou 129 ou pode pelo menos aumentar seu consumo de energia, de modo a reduzir a fre- quência da rede de distribuição e para pelo menos aproximadamente restau- rar a frequência de referência. O dispositivo de guinada 117 pode ser crítico durante condições de vento forte, de modo que a turbina fique apontando para a direção apro- priada do vento. Entretanto, durante condições de vento fraco, a orientação da turbina eólica pode ser muito menos crítica (assim, não requerendo o dis- positivo de guinada) e o impacto sobre a saída de força a partir de uma tur- bina pode não ser significativamente prejudicado pela postergação da ativa- ção do dispositivo de guinada durante alguns segundos. Se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica 115 estiver em um nível baixo. Limi- tes e condições específicas da postergação da ativação do dispositivo de guinada podem ser dependentes da aplicação particular e da performance requerida.

Os componentes hidráulicos 121 podem ser requeridos para to- dos os tipos de movimentos de componentes da turbina eólica, tal como o sistema de freio, o dispositivo de guinada, o;ângulo de passo e outros. Entre- tanto, alguns destes movimentos podem não ser requeridos sob certas con- dições, de modo que estes componentes hidráulicos possam ser desativa- dos ou possaem ter pelo menos seu consumo de energia reduzido.

Os aquecedores 123 podem ser adaptados para aquecerem um ou mais mancais, o óleo nos mancais, os componentes eletrônicos, tais co- mo painéis e também podem ser adaptados para aquecerem o gerador. Pa- ra a maior parte das situações ou condições de funcionamento da turbina eólica, pode não existir impacto significativo a partir da desativação da maior parte dos aquecedores durante pequenas durações de tempo. Os aquecedo- res nas caixas de engrenagens, controladores e geradores podem represen- tar algum consumo, mas as turbinas com; pacotes de tempo frio poderíam contribuir de uma maneira significativa. Desse modo, desativar os aquecedo- res ou pelo alguns dos aquecedores pode ser possível durante curtas dura- ções.

Os dispositivos de resfriamento 125 podem ser proporcionados para resfriarem os conversores 111, 113, para resfriarem o óleo hidráulico, para resfriarem os painéis, e para resfriarem outros componentes elétricos ou eletrônicos. Para a maior parte das situações, pode não existir impacto significativo desativar a maior parte da refrigeração durante curtas durações. O sistema de força que não pode ser interrompido 127, quando totalmente carregado, poderia ativamente contribuir para a estabilidade da rede de distribuição por não ser carregado durante eventos de baixa fre- quência. Ao invés de ser um componente de consumo, ele pode ser utilizado em situações tais para suportar a operação dos controles permitindo que a turbina temporariamente exporte ligeíramente mais força.

Uma ou mais fontes de luz podem receber força por baterias e/ou pela rede de distribuição de energia elétrica. Podem existir questões significativas de segurança para o trabalhador em possivelmente diminuir as luzes temporariamente, mesmo se existir reserva de bateria em relação às luzes em todas as partes da turbina, de modo que aqui, qualquer etapa teria que ser considerada muito cuidadosamente. Porém, de forma similar ao UPS, estes sistemas de bateria poderíam;contribuir para a estabilidade da rede de distribuição de um modo muito reduzido. A quantidade da bateria individual pode parecer insignificante, mas o efeito combinado destas bateri- as, quando as turbinas alcançam uma alta penetração, ainda poderia pro- porcionar uma pequena quantidade de suporte para a rede de distribuição.

Uma ou mais bombas 126 circulam líquidos refrigerantes para auxiliar a resfriar vários componentes da turbina eólica. A turbina 100 é adaptada para iexecutar um método para contro- lar um dispositivo elétrico da turbina eólica 100, como explicado acima.

Deve ser observado que o termo "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas e "um" ou "uma" não exclui vários. Além disso, os elementos descritos em associação com diferentes concretizações po- dem ser combinados. Também deve ser observado que os sinais de refe- rência nas reivindicações não devem ser construídos como limitando o es- copo das reivindicações.

Claims

1. Método para controlar um dispositivo elétrico (117, 121, 123, 125, 127, 129) de uma turbina eólica (100),;o método compreendendo: receber um sinal de estado (f) de uma rede de distribuição de energia elétrica (115) eletricamente conectada ao dispositivo elétrico; e controlar uma operação do dispositivo elétrico baseada no sinal de estado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que controlar a operação do dispositivo elétrico compreende controlar um consumo de força do dispositivo elétrico a partir da rede de distribuição de energia elétrica ou uma transferência de força do dispositivo elétrico para a rede de distribuição de energia elétrica.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, adicionalmente compreendendo: fornecer para a rede de distribuição de energia elétrica força elé- trica a partir de um gerador mecanicamente conectado a um rotor da turbina eólica.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, adicionalmente compreendendo: converter a força elétrica a partir do gerador para um sinal de força possuindo uma frequência nominal.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, em que uma quantidade de força elétrica fornecida a partir do gerador para a rede de dis- tribuição de energia elétrica é mantida constante quando de uma alteração do sinal de estado da rede de distribuição de energia elétrica.

6. Método, de acordo com uma das reivindicações precedentes, adicionalmente compreendendo: fornecer para a rede de distribujção de energia elétrica força elé- trica a partir de uma reserva de energia da turbina eólica baseada no sinal de estado.

7. Método, de acordo com uma; das reivindicações precedentes, adicionalmente compreendendo: determinar o sinal de estado da rede de distribuição de energia elétrica.

8. Método, de acordo com uma: das reivindicações precedentes, em que o sinal de estado compreende uma frequência da rede de distribui- ção de energia elétrica.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que o controle da operação do dispositivo elétrico compreende comparar a frequência da rede de distribuição de energia elétrica com :um valor de referência.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o consu- mo de força do dispositivo elétrico a partir da rede de distribuição de energia elétrica é reduzido, se a frequência da rede de distribuição de energia elétri- ca for menor do que o valor de referência.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que o consumo de força do dispositivo elétrico a partir da rede de distribuição de energia elétrica é cortado, se a frequência da rede de distribuição de energia elétrica for menor do que o valor de referência por pelo menos um limite pre- determinado.

12. Sistema para controlar um dispositivo elétrico de uma turbina eólica, o sistema compreendendo: o dispositivo elétrico (117, 121, 123, 125, 127, 129) eletricamen- te conectável a uma rede de distribuição de energia elétrica (115); e um controlador (133) adaptado para receber um sinal de estado (f) da rede de distribuição de energia elétrica e para controlar uma operação do dispositivo elétrico baseada no sinal de estado.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, adicionalmente compreendendo: um sistema de medição (131) para medir o sinal de estado.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, em que o dispositivo elétrico compreende pelo menos um dentre motores de guinada (117) para orientar a turbina eólica em relação à direção do vento, sistema hidráulico (121) para mover um componente da turbina eólica, um aquecedor (123) para aquecer um componente da turbina eólica, um dispositivo de res- fríamento (125) para resfriar um componente da turbina eólica, um sistema de fonte de energia que não pode ser interrompido (127), uma fonte de luz (129), e uma bomba (126) para circular líquidos refrigerantes.

15. Turbina eólica compreendendo um sistema como definido em uma das reivindicações 12 a 14.