ES2340236A1 - Procedimientos y aparato para el suministro de y/o absorcion de energia electrica reactiva. - Google Patents

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Abstract

Procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva.
Una turbina eólica incluye un rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje, y un eje de rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo. La turbina eólica incluye también un generador eléctrico acoplado al eje del rotor, y un convertidor de frecuencia del lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para convertir CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La turbina eólica incluye también un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir CC recibida del convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica.

Description

Procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva.
Objeto de la invención
Esta invención se refiere generalmente a turbinas eólicas y, más concretamente, a procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva con respecto a turbinas eólicas.
Antecedentes de la invención
La energía eólica se usa a veces para generar energía eléctrica usando una turbina eólica, en la que un generador eléctrico es impulsado por la rotación de un rotor que convierte la energía eólica en energía rotatoria. Sin embargo, a veces puede haber una energía eólica inadecuada para impulsar el rotor, de manera tal que la turbina eólica no genera energía eléctrica.
Descripción de la invención
En un aspecto, una turbina eólica incluye un rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje, y un eje del rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo. La turbina eólica incluye también un generador eléctrico acoplado al eje del rotor, y un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para convertir la CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La turbina eólica incluye también un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir la CC recibida del convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para realizar al menos una de las siguientes funciones: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para suministrar energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico, y un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye el suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye la absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una perspectiva de una realización ejemplar de una turbina eólica ejemplar.
La figura 2 es un diagrama esquemático de la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra una realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal como, pero no se limita a, la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
La figura 4 es un diagrama de flujos que ilustra otra realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal como, pero no limitada a, la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
Descripción detallada de la invención
Según su uso en la presente, el término "pala" se pretende que sea representativo de cualquier dispositivo que provea fuerza reactiva cuando está en movimiento relativo respecto de un fluido circundante. Según su uso en la presente, el término "turbina eólica" se pretende que sea representativo de cualquier dispositivo que genere energía rotatoria de la energía eólica y, más concretamente, que convierta la energía cinética del viento en energía mecánica. Según su uso en la presente, el término "generador eólico" se pretende que sea representativo de cualquier turbina eólica que genere energía eléctrica de la energía rotatoria generada de la energía eólica y, más concretamente, que convierta la energía mecánica convertida de la energía cinética del viento en energía eléctrica.
La figura 1 es una perspectiva de una realización ejemplar de una turbina 10 eólica ejemplar. La turbina 10 eólica descrita e ilustrada en la presente es un generador eólico para la generación de energía eléctrica de la energía eólica. La turbina 10 eólica ejemplar descrita e ilustrada en la presente incluye una configuración de eje horizontal. Sin embargo, en algunas realizaciones, la turbina 10 eólica puede incluir, además de o alternativamente a la configuración de eje horizontal, una configuración de eje vertical (no se muestra). La turbina 10 eólica se acopla a una carga eléctrica (no se muestra en la figura 1), tal como, pero no limitada a, una red eléctrica, un dispositivo de almacenamiento de energía, un electrolizador de hidrógeno, y/o un motor eléctrico, para recibir energía eléctrica auxiliar de los mismos y/o para el suministro de la energía eléctrica generada por la turbina 10 eólica al mismo. Aunque solamente está ilustrada una turbina 10 eólica, en algunas realizaciones pueden estar agrupadas entre sí una pluralidad de turbinas 10 eólicas, denominadas a veces colectivamente "parque eólico".
La turbina 10 eólica incluye un cuerpo 12, a veces denominado "góndola", y un rotor (generalmente designado con el numeral 14) acoplado al cuerpo 12 para su rotación respecto del cuerpo 12 alrededor de un eje 16 de rotación. En la realización ejemplar, la góndola 12 está montada sobre una torre 18. Sin embargo, en algunas realizaciones, además de o alternativamente a la góndola 12 montada sobre una torre, la turbina 10 eólica incluye una góndola 12 contigua al suelo y/o a una superficie de agua. La altura de la torre 18 puede ser cualquier altura adecuada que permita a la turbina 10 eólica funcionar como se describe en la presente. El rotor 14 incluye un buje 20 y una pluralidad de palas 22 (a veces denominadas "álabes") que se extienden radialmente hacia fuera desde el buje 20 para convertir la energía eólica en energía rotatoria. Aunque el rotor 14 se describe y se ilustra en la presente con tres palas 22, el rotor 14 puede tener cualquier número de palas 22. Cada una de las palas 22 puede tener cualquier longitud (como se describe en la presente). Por ejemplo, en algunas realizaciones una o más palas 22 del rotor tienen aproximadamente 0,5 metros de longitud, mientras que en algunas realizaciones una o más palas 22 del rotor tienen aproximadamente 50 metros de longitud. Otros ejemplos de longitudes de la pala 22 incluyen 10 metros o menos, aproximadamente 20 metros, aproximadamente 37 metros, y aproximadamente 40 metros. Otros ejemplos incluyen palas 22 de rotor de entre aproximadamente 50 y aproximadamente 100 metros de longitud.
A pesar de cómo están ilustradas las palas 22 del rotor en la figura 1, el rotor 14 puede tener palas 22 de cualquier forma y puede tener palas 22 de cualquier tipo y/o configuración, esté descrito y/o ilustrado o no en la presente dicha forma, tipo y/o configuración. Un ejemplo de otro tipo, forma y/o configuración de las palas 22 del rotor está en un rotor entubado (no se muestra) que tiene una turbina (no se muestra) contenida dentro de un conducto (no se muestra). Otro ejemplo de otro tipo, forma, y/o configuración de las palas 22 del rotor está en una turbina eólica Darrieus, denominada a veces turbina "batidora de huevos". Otro ejemplo más de otro tipo, forma y/o configuración de las palas 22 de un rotor está en una turbina eólica Savonious. Otro ejemplo aún de otro tipo, forma y/o configuración de palas 22 de rotor está en un molino de viento tradicional de bombeo de agua, tal como, pero no limitado a, rotores de cuatro palas que tienen estructuras de madera y velas de tela. Además, la turbina 10 eólica, en algunas realizaciones, puede ser una turbina eólica en la que el rotor 14 generalmente está orientado contra el viento para captar energía eólica, y/o puede ser una turbina eólica en la que el rotor 14 generalmente está orientado a favor del viento para dirigir la energía. Por supuesto, en toda realización, el rotor 14 puede no estar orientado exactamente contra el viento ni a favor del viento, sino orientado con cualquier ángulo (que puede ser variable) respecto de la dirección del viento para aprovechar la energía del mismo.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, la turbina 10 eólica incluye un generador 24 eléctrico acoplado al rotor 14 para generar energía eléctrica a partir de la energía rotatoria generada por el rotor 14. El generador 24 puede ser cualquier tipo adecuado de generador eléctrico, tal como, pero no limitado a, un generador de inducción de rotor bobinado, un generador de imán permanente, un generador síncrono, y/o un generador de inducción de jaula de ardilla. El generador 24 incluye un estátor (no se muestra) y un rotor (no se muestra). El rotor 14 incluye un eje 26 de rotor acoplado al buje 20 del rotor para su rotación con el mismo. El generador 24 está acoplado al eje 26 del rotor de manera tal que la rotación del eje 26 del rotor impulsa la rotación del rotor del generador y, por consiguiente, la operación del generador 24. En la realización ejemplar, el rotor del generador tiene un eje 28 de rotor acoplado al mismo y acoplado al eje 26 del rotor de manera tal que la rotación del eje 26 del rotor impulsa la rotación del rotor del generador. En otra realización, el rotor del generador está acoplado directamente al eje 26 del rotor, denominada a veces "turbina eólica de impulsión directa". En la realización ejemplar, el eje 28 del rotor del generador está acoplado al eje 26 del rotor a través de una caja de engranajes 30, aunque en otras realizaciones el eje 28 del rotor del generador está acoplado directamente al eje 26 del rotor. Más concretamente, en la realización ejemplar, la caja de engranajes 30 tiene un lado 32 de baja velocidad acoplado al eje 26 del rotor y un lado 34 de alta velocidad acoplado al eje 28 del rotor del generador. El par del rotor 14 impulsa el rotor del generador para de esta manera generar energía eléctrica de CA de frecuencia variable de la rotación del rotor 14.
En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica incluye un convertidor 36 de frecuencia en el lado del generador y un convertidor 38 de frecuencia en el lado de la red, denominada a veces generador de turbina eólica de doble conversión. Más concretamente, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente al generador 24 y convierte la CA de frecuencia variable recibida del generador 24 en CC. El convertidor 38 de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente al convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y convierte la CC recibida del convertidor 36 de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor 38 de frecuencia del lado de la red también está acoplado eléctricamente a una carga 40 eléctrica, tal como, pero no limitada a, una red de potencia, un dispositivo de almacenamiento energético, un electrolizador de hidrógeno, y/o un motor eléctrico. Durante condiciones en las que la energía eólica es suficiente para impulsar la rotación del rotor 14 y de esta manera generar energía eléctrica de la operación del generador 24, el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red suministra CA de frecuencia fija a la carga 40. El convertidor 38 de frecuencia del lado de la red puede también absorber y/o suministrar energía eléctrica reactiva de la carga 40. Cada uno de entre convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y convertidor 38 de frecuencia del lado de la red puede estar situado en cualquier sitio dentro o lejos de la turbina 10 eólica. Por ejemplo, en la realización ejemplar, cada uno de entre convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y convertidor 38 de frecuencia del lado de la red está situado dentro de una base (no se muestra) de la torre 18.
Como se expuso anteriormente, el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga 40 eléctrica para suministrar energía eléctrica reactiva a la misma y para absorber energía eléctrica reactiva de la misma. Además, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a la carga 40 eléctrica para suministrar energía eléctrica reactiva a la misma y para absorber energía eléctrica reactiva de la misma. En sí, tanto el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red como el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador están configurados para suministrar energía eléctrica reactiva a la carga 40 eléctrica y para absorber energía eléctrica reactiva de la carga 40 eléctrica cuando la energía eólica está por debajo de un umbral predeterminado, o cuando se desea complementar el suministro o absorción energía eléctrica reactiva mediante el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red durante la operación del generador 24 usando el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. El umbral predeterminado puede tener cualquier valor. Por ejemplo, el umbral predeterminado de la energía eólica puede ser de un valor umbral cuando la energía eólica no es suficiente para impulsar la rotación del rotor 14 y, por consiguiente, no es suficiente para operar el generador 24 eléctrico y generar energía eléctrica. Consecuentemente, tanto el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red como el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador se pueden usar para suministrar energía eléctrica reactiva a, y/o absorber energía eléctrica reactiva de, la carga 40 eléctrica cuando la energía eólica es insuficiente para generar energía eléctrica usando el generador 24 eléctrico. Por ejemplo, se puede suministrar energía eléctrica reactiva a, y/o absorber de, la carga 40 eléctrica para facilitar la regulación de un voltaje de la carga 40 eléctrica. En otras realizaciones, el umbral predeterminado se puede seleccionar como un valor al que la energía eólica es suficiente para impulsar la rotación del rotor 14 y, por lo tanto, para generar energía eléctrica usando el generador 24, pero al que es deseable complementar la energía eléctrica reactiva generada por el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red con la energía eléctrica reactiva generada por el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador.
El convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red pueden estar acoplados eléctricamente a la carga eléctrica de cualquier manera, forma, configuración, y/o disposición, y/o usando cualquier estructura, y/o medio que les permita funcionar como se describió y/o ilustró en la presente. Por ejemplo, en la realización ejemplar, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red están acoplados a la carga 40 eléctrica en paralelo, como se muestra en la figura 2. Además, en la realización ejemplar, un conmutador 42 está acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre el generador 24 y el convertidor de frecuencia del lado del generador, y un conmutador 46 está acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre el convertidor 36 del lado del generador y la carga 40 eléctrica. El conmutador 42 puede estar abierto para aislar eléctricamente el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y, consecuentemente, el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red, del generador 24. Cuando el conmutador 42 está cerrado, la energía eléctrica puede fluir entre el generador 24 y el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. En algunas realizaciones, un conmutador 44 está acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red y la carga 40 eléctrica. El conmutador 44 puede estar abierto para aislar eléctricamente el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red y, consecuentemente, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador, de la carga 40 eléctrica. Cuando el conmutador 44 está cerrado, la energía eléctrica puede fluir entre la carga 40 eléctrica y el convertidor 38 del lado de la red. En otras realizaciones, no se incluye el conmutador 44. El conmutador 46 puede estar abierto para aislar eléctricamente el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador de la carga 40 eléctrica. Cuando el conmutador 46 está cerrado (y el conmutador 44, cuando está incluido, está cerrado), la energía eléctrica puede fluir entre la carga 40 eléctrica y el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. Cuando la energía eólica está por debajo del umbral predeterminado, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red se pueden usar para suministrar energía eléctrica reactiva a, y/o absorber energía eléctrica reactiva de, la carga 40 eléctrica abriendo, o manteniendo abierto, el conmutador 42 y cerrando, o manteniendo cerrado, el conmutador 46 (y el conmutador 44, cuando está incluido). Los conmutadores 42 y 46 (y 44, cuando está incluido), pueden ser cualquier conmutador adecuado, tal como, pero no limitados a, un dispositivo electrónico de potencia, un contactor, un interruptor, y/o un ruptor de circuito.
En algunas realizaciones, la turbina 10 eólica puede incluir uno o más sistemas 48 de control acoplados a uno o más componentes de la turbina 10 eólica para controlar generalmente la operación de la turbina 10 eólica y/o todos o algunos de los componentes de la misma si dichos componentes están descritos y/o ilustrados en la presente memoria. En la realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control está(n) montado(s) dentro de la góndola 12. Sin embargo, además o alternativamente, uno o más de los sistemas 48 de control pueden estar alejados de la góndola 12 y/o de otros componentes de la turbina 10 eólica. El/los sistema(s) 48 de control se pueden usar para, pero no limitados a, monitorización y control del sistema en general incluyendo, por ejemplo, pero no limitados a, regulación de la orientación y de la velocidad, aplicación del freno del eje de alta velocidad y guiñada, aplicación del motor de guiñada y bomba, y/o monitorización de fallos. En algunas realizaciones se pueden usar arquitecturas de control distribuida o centralizada, alternativamente.
Como se muestra en la figura 2, en la realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control incluyen un colector 50 u otro dispositivo de comunicación para comunicar información. Uno o más procesadores 52 están acoplados al colector 50 para procesar información. El/los sistema(s) 48 de control pueden incluir también una o más memorias de acceso aleatorio (RAM) 54 y/o otro(s) dispositivo(s) 56 de almacenamiento. La(s) RAM(s) 54 y el/los disposi-
tivo(s) 56 de almacenamiento están acoplados al colector 50 para almacenar y transferir información e instrucciones a ejecutar por el/los procesador(es) 52. La(s) RAM(s) 54 (y/o también el/los dispositivo(s) 56 de almacenamiento, si están incluidos) se pueden usar también para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el/los procesadores) 52. El/los sistema(s) 48 de control pueden incluir también una o dos memorias de solo lectura (ROM) 58 y/o otros dispositivos de almacenamiento estáticos acoplados al colector 50 para almacenar y proporcionar información estática (es decir, no cambiante) e instrucciones al/a los procesador(es) 52. El/los dispositivos 60 de entra/salida pueden incluir cualquier dispositivo conocido en la técnica para permitir la introducción de datos al/a los sistema(s) 48 de control, tales como, pero no limitados a, introducción de datos relativos a la carga 40 eléctrica, y/o para permitir salidas, tales como, pero no limitadas a, salidas de control de guiñadas, salidas de control de la inclinación, y/o salidas de control de la conmutación para controlar la operación de los conmutadores 42, 44, y/o 46. Las instrucciones pueden ser facilitadas a la memoria desde un dispositivo de almacenamiento, tales como, pero no limitados a, un disco magnético, un circuito integrado de memoria de solo lectura (ROM), CD-ROM, y/o DVD, por medio de una conexión remota que es bien cableada o sin cables que permite acceder a uno o más medios accesibles electrónicamente, etc. En algunas realizaciones se puede usar circuitería cableada en vez de o en combinación con instrucciones software. De esta manera, la ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a cualquier combinación específica de circuitería hardware e instrucciones software, ya sea descrito y/o ilustrado en la presente.
El/los sistema(s) 48 de control también pueden incluir una interfaz 62 de sensores que permite que el/los sistema(s)
48 de control comuniquen con cualquier sensor. La interfaz 62 de sensores puede ser o puede incluir, por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital que convierten señales analógicas en señales digitales que pueden ser usadas por el/los procesador(es) 52. El/los sistema(s) 48 de control se pueden acoplar, tal como, pero no limitados a, eléctricamente y/o ópticamente, tanto al convertidor 36 de frecuencia del lado del generador como al convertidor 38 de frecuencia del lado de la red para controlar la operación de los mismos en el suministro eléctrico, tal como, pero no limitado a, reactivo a la carga 40 eléctrica, y/o absorción de energía eléctrica, tal como, pero no limitada a, reactiva de la carga 40 eléctrica. En la realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control está(n) acoplado(s) eléctricamente a los convertidores 36 y 38 así como a los conmutadores 42 y 46 (y 44, cuando está incluido) para controlar la operación de los mismos. En algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control está acoplado, tal como, pero no limitado a, eléctricamente y/o ópticamente a la carga 40 eléctrica para recibir información relativa a la carga 40, tal como, pero no limitada a, parámetros operacionales y/o condiciones de la carga 40, y/o para controlar la operación de la carga 40. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control recibe información del voltaje u otra información relativa a la carga 40 para regular un voltaje de la carga 40 que usan los convertidores 36 y/o 38, recibiéndose dicha información de una conexión directa entre el/los sistema(s) 48 de control y la carga 40, como en la realización ejemplar, y/o de un sensor (no se muestra) a través de la interfaz 62 de sensores.
Además de o alternativamente al/a los sistema(s) 48 de control, se pueden usar otro(s) sistema(s) (no se muestra) de control para controlar la operación de la carga 40 y/o para controlar la operación de los convertidores 36 y/o 38 en el suministro de energía eléctrica, tal como, pero no limitado a, reactiva a la carga 40 eléctrica, y/o absorber energía eléctrica, tal como, pero no limitada a, reactiva de la carga 40 eléctrica. Dicho(s) otro(s) sistema(s) de control incluyen, pero no se limitan a, uno o varios sistemas de control asociados con otras turbinas eólicas (no se muestran), uno o más sistemas de control centralizados para un parque eólico, y/o uno o más sistemas de control asociados con la carga 40.
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra una realización ejemplar de un procedimiento 100 para el suministro de energía eléctrica reactiva respecto de una turbina eólica, tal como, pero no limitada a, la turbina 10 eólica (mostrada en las figuras 1 y 2). Aunque el procedimiento 100 se va a describir e ilustrar en la presente con respecto a la turbina 10 eólica, el procedimiento 100 es aplicable a cualquier generador eólico. El procedimiento 100 incluye simultáneamente el suministro 102 de energía eléctrica reactiva a la carga 40 eléctrica (mostrada en la figura 2) usando el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador (mostrado en la figura 2) y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red (mostrado en la figura 2) cuando la energía eólica está por debajo del umbral predeterminado expuesto anteriormente con respecto a la figura 2, o cuando se desea complementar el suministro de energía eléctrica reactiva a través del convertidor 38 de frecuencia del lado de la red durante la operación del generador 24 usando energía eléctrica reactiva del convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. En algunas realizaciones, se pueden usar el/los sistema(s) 48 de control (mostrado en la figura 2) y/o otros sistemas de control, tales como, pero no limitados a, uno o más sistemas de control asociados con otras turbinas eólicas (no se muestran), uno o más sistemas de control centralizados para un parque eólico, y/o uno o más sistemas de control asociados con la carga 40 para facilitar el suministro 102 de energía eléctrica reactiva a la carga 40.
Aunque el procedimiento 100 puede suministrar energía eléctrica reactiva 102 a la carga 40 de cualquier manera, modo, configuración y/o disposición, y/o usando cualquier procedimiento, proceso, estructura y/o medio, en la realización ejemplar, el procedimiento 100 incluye el aislamiento eléctrico del convertidor 36 de frecuencia del lado del generador del generador 24 (mostrado en la figura 2) abriendo o manteniendo abierto el conmutador 42 (mostrado en al figura 2). El conmutador 46 (mostrado en la figura 2), y el conmutador 44 (mostrado en la figura 2) si está incluido, se cierran o se mantienen cerrados para suministrar energía eléctrica reactiva a la carga 40. En algunas realizaciones, la energía eléctrica reactiva suministrada a la carga 40 eléctrica se usa para facilitar la regulación 104 de un voltaje de la carga 40 eléctrica.
La figura 4 es un diagrama de flujos que ilustra otra realización ejemplar de un procedimiento 200 para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal como, pero no limitada a, la turbina 10 eólica (mostrada en las figuras 1 y 2). Aunque el procedimiento 200 se va a describir e ilustrar con respecto a la turbina 10 eólica, el procedimiento 200 es aplicable a cualquier generador eólico. El procedimiento 200 incluye simultáneamente la absorción 202 de energía eléctrica reactiva de la carga 40 eléctrica (mostrada en la figura 2) usando el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador (mostrado en la figura 2) y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red (mostrado en la figura 2) cuando la energía eólica está por debajo del umbral predeterminado expuesto anteriormente con respecto a la figura 2, o cuando se desea complementar la absorción de energía eléctrica reactiva por el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red durante la operación del generador 24 usando el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. En algunas realizaciones, se pueden usar el/los sistema(s) 48 de control (mostrado en la figura 2) y/o otros sistemas de control, tal como, pero no limitados a, uno o más sistemas de control asociados con otras turbinas eólicas (no se muestran), uno o más sistemas de control centralizados para un parque eólico, y/o uno o más sistemas de control asociados con la carga 40 para facilitar la absorción 202 de energía eléctrica reactiva de la carga 40.
Aunque el procedimiento 200 puede absorber 202 energía eléctrica reactiva de la carga 40 de cualquier manera, modo, configuración y/o disposición, y/o usando cualquier procedimiento, proceso, estructura, y/o medio, en la realización ejemplar, el procedimiento 200 incluye el aislamiento eléctrico del convertidor 36 de frecuencia del lado del generador del generador 24 (mostrado en la figura 2) abriendo o manteniendo abierto el conmutador 42 (mostrado en la figura 2). El conmutador 46 (mostrado en la figura 2), y el conmutador 44 (mostrado en la figura 2) cuando está incluido, se cierran o se mantienen cerrados para absorber energía eléctrica reactiva de la carga 40. En algunas realizaciones se usa la energía eléctrica reactiva absorbida de la carga 40 eléctrica para facilitar la regulación 204 de un voltaje de la carga 40 eléctrica.
En la presente, se describen y/o se ilustran detalladamente realizaciones ejemplares. Las realizaciones no se limitan a las realizaciones concretas descritas en la presente, sino que, por el contrario, los componentes y etapas de cada realización pueden ser utilizados independientemente y separadamente de los demás componentes y etapas descritos en la presente. Cada componente, y cada etapa, se pueden usar también con otros componentes y/o etapas del procedimiento.
Al introducir elementos/componentes descritos y/o ilustrados en la presente, los artículos "un", "una", "el/la", "dicho/dicha", y "al menos uno" se quiere indicar que hay uno o más de lo(s) elemento(s)/componente(s)/etc. Los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" son indicativos de inclusión y significan que puede haber elemento(s)/componente(s)/etc. adicionales además del o de los elemento(s)/componente(s)/etc. relacionados.
Aunque la invención ha sido descrita respecto de diversas realizaciones concretas, los expertos en la técnica reconocerán que la invención se puede practicar con modificaciones dentro del espíritu y ámbito de las reivindicaciones.
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Lista de partes
1

Claims (9)

1. Una turbina (10) eólica caracterizada porque comprende:
un rotor (14) que comprende un buje (20), al menos una pala (22) de rotor acoplada a dicho buje, y un eje (26, 28) de rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo;
un generador (24) eléctrico acoplado a dicho eje del rotor;
un convertidor (36) de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente a dicho generador eléctrico para convertir la CA de frecuencia variable recibida de dicho generador eléctrico en CC, dicho convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga (40) eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de dicha carga eléctrica; y
un convertidor (38) de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente a dicho convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir la CC recibida de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija, dicho convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica.
2. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red están acoplados eléctricamente a la carga (40) eléctrica en paralelo.
3. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un conmutador (42) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre dicho generador (24) eléctrico y dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y selectivamente dicho generador eléctrico de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador.
4. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un conmutador (46) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre la carga (40) eléctrica y dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y selectivamente la carga eléctrica de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador.
5. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un procesador (52) acoplado a dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y a dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
6. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52) es operable para causar que dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red, simultáneamente suministren energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica (40).
7. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52) es operable para causar que dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red, simultáneamente absorban energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica (40).
8. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52) está acoplado a la carga (40) eléctrica y es operable para regular un voltaje de la carga eléctrica usando dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
9. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque la carga (40) eléctrica es una red de potencia.
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