ES2398027A2 - Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud. - Google Patents

Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud. Download PDF

Info

Publication number
ES2398027A2
ES2398027A2 ES201100577A ES201100577A ES2398027A2 ES 2398027 A2 ES2398027 A2 ES 2398027A2 ES 201100577 A ES201100577 A ES 201100577A ES 201100577 A ES201100577 A ES 201100577A ES 2398027 A2 ES2398027 A2 ES 2398027A2
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
wind turbine
speed
generator
wind
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201100577A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2398027B1 (es
ES2398027R1 (es
Inventor
Ignacio Romero Sanz
Jose Maria LÓPEZ RUBIO
Jesus Javier Guerrero Carrion
Borja Molera LLorente
Felipe Palou Larrañaga
Jose Raúl NOVA RAMOS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation and Technology SL
Original Assignee
Gamesa Innovation and Technology SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gamesa Innovation and Technology SL filed Critical Gamesa Innovation and Technology SL
Priority to ES201100577A priority Critical patent/ES2398027B1/es
Priority to PL12003740T priority patent/PL2527643T3/pl
Priority to EP12003740.3A priority patent/EP2527643B1/en
Priority to ES12003740.3T priority patent/ES2554388T3/es
Priority to US13/473,093 priority patent/US9097235B2/en
Publication of ES2398027A2 publication Critical patent/ES2398027A2/es
Publication of ES2398027R1 publication Critical patent/ES2398027R1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2398027B1 publication Critical patent/ES2398027B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/0276—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor controlling rotor speed, e.g. variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/324—Air pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/325—Air temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frío y baja altitud. Los métodos son métodos de operación de aerogeneradores de velocidad variable que tienen medios de control del ángulo de paso de las palas y del par motor, que incluyen pasos adicionales para proporcionar a los medios de control del par motor, en el supuesto de una situación ambiental en la que la densidad del aire {rh} es mayor que un valor predeterminado {rh}ref, una velocidad nominal reducida del generador {og}nr, en lugar de la velocidad nominal establecida del generador {og}n, que se determina de forma dinámica en función de al menos la presión del aire Pr, la temperatura T y la velocidad del viento V, para disminuir la carga del aerogenerador. Los sistemas de control están dispuestos para llevar a cabo esa regulación.

Description

METODOS Y SISTEMAS DE CONTROL DE AEROGENERADORES EN
CONDICIONES DE CLIMA FRIO Y BAJA ALTITUD
CAMPO DE LA INVENCION
5
La invención se refiere a métodos y sistemas de control de
aerogeneradores y en particular a métodos y sistemas de control de
aerogeneradores en emplazamientos a baja altitud y en condiciones de clima
frío.
10
ANTECEDENTES
Como los sistemas de control de aerogeneradores están inicialmente
diseñados para condiciones ambientales estandarizadas pueden ser mejorados
15
para hacer frente a condiciones no estándar relacionadas, por ejemplo, con la
velocidad del viento y la intensidad de la turbulencia en conexión con una
variedad de objetivos tales como aumentar la producción de energía o evitar
cargas excesivas.
Se sabe al respecto que hay que tener en cuenta otras variables
2 o
meteorológicas en la operación de los aerogeneradores tales como la presión
del aire o la temperatura del aire como se describe, por ejemplo, en US
2010/00320761 yus 2009/0295160.
Sin embargo no se conocen sistemas de control de aerogeneradores
dirigidos específicamente a emplazamientos que combinen baja temperatura y
2 5
baja altura que son susceptibles de tener una mayor densidad del aire de la
habitual y donde, por tanto, cabe esperar un cierto aumento en la carga del
aerogenerador.
Como hay un gran número de aerogeneradores instalados en este tipo
de emplazamientos y un gran número de emplazamientos potenciales de ese
30
tipo para aerogeneradores es deseable disponer de métodos y sistemas de
control de aerogeneradores que soluciones los problemas de cargas planteados
en ellos porque, por un lado, los métodos y sistemas conocidos para controlar
las cargas del aerogenerador no están generalmente bien adaptados a dicho
tipo de emplazamientos y, por otra parte, no son fácilmente aplicables a
aerogeneradores ya instalados sin dispositivos de medición de la carga.
La presente invención está dirigida tanto a la atención de dicha
5
demanda.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es un objeto de la presente invención proporcionar métodos y sistemas
1 o
de control de aerogeneradores adaptados a las necesidades de los
emplazamientos de aerogeneradores que combinan baja temperatura con baja
altura.
En un aspecto este y otros objetos se consiguen con un método para la
operación de un aerogenerador de velocidad variable que tiene medios de
15
control del ángulo de paso de las palas y del par motor, que incluye pasos
adicionales para proporcionar a los medios de control del par motor, en el
supuesto de una situación ambiental en la que la densidad del aire p es mayor
que un valor predeterminado Pref. una velocidad nominal reducida del generador
Dnn en lugar de la velocidad nominal establecida del generador fln, que se
2 o
determina de forma dinámica en función de al menos la presión del aire Pr, la
temperatura T y la velocidad del viento V, para disminuir la carga del
aerogenerador.
En realizaciones de la presente invención, la determinación de dicha
velocidad nominal reducida del generador Dnr comprende pasos de: calcular
2 5
dinámicamente la densidad del aire p; obtener un parámetro de reducción P
dependiente del valor de la densidad del aire p; obtener un factor de reducción
F en función de dicho parámetro de reducción P y de la velocidad del viento V;
aplicar dicho factor de reducción Fa la velocidad nominal del generador fln. Por
tanto, la velocidad nominal reducida del generador Dnr se hace dependiente de
3o
la densidad del aire p y de la velocidad del viento V de manera que tenga en
cuenta su influencia combinada en la carga del aerogenerador.
En realizaciones de la presente invención la velocidad del viento V se
mide en el aerogenerador y la temperatura T y la presión del aire Pr pueden ser
medidas en el aerogenerador y/o fuera del aerogenerador (por ejemplo en el
parque eólico al que pertenece el aerogenerador). Como la presión del aire Pr
5
depende únicamente de la altura su valor puede también estar almacenado
como un dato en los medios de almacenamiento del sistema de control del
aerogenerador. Teniendo disponible más de una fuente para los valores de la
temperatura T y la presión del aire Pr se previenen fallos en cualquiera de ellas.
Por lo tanto la implementación de la regulación adicional según la presente
1o
invención se realiza usando señales disponibles fácilmente en el aerogenerador
lo que permite una implementación sencilla y robusta de dicha regulación
adicional.
En realizaciones de la presente invención dicho valor predeterminado Pref
es 1.225 kg/m3 . La regulación adicional según la invención se implementa por lo
15
tanto cuando la densidad del aire alcanza un valor que sobrecarga una
proporción significativa de modelos de aerogenerador.
En las realizaciones de la presente invención, la velocidad nominal
reducida del generador ilnr está comprendida entre el 70-99.9% de la velocidad
nominal establecida del generador iln. La regulación adicional de acuerdo con la
2 o
invención proporciona por lo tanto la reducción de la carga necesaria en las
condiciones ambientales antes mencionadas con una reducción razonable de la
velocidad nominal del generador.
En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen
con un sistema de control de un aerogenerador conectado a dispositivos de
2 5
medida de al menos la velocidad del generador Q, el ángulo de paso de las
palas e, la temperatura T y la velocidad del viento V y a al menos los
actuadores de control del ángulo de paso de las palas y del par motor, estando
dispuesto el sistema de control para llevar a cabo una regulación del
aerogenerador según una curva Potencia vs. Velocidad del generador con una
3o
velocidad nominal del generador iln; estando dispuesto también el sistema de
control para llevar a cabo una regulación adicional cuando la densidad del aire p
es mayor que un valor predeterminado Pref según una curva Potencia vs.
Velocidad del generador con un velocidad nominal reducida del generador .Onr,
que está determinada dinámicamente como una función de al menos la presión
del aire Pr, la temperatura T y la velocidad del viento V, para disminuir la carga
5
del aerogenerador.
En realizaciones de la presente invención, la disposición para llevar a
cabo dicha regulación adicional comprende un módulo para obtener dicha
velocidad nominal reducida del generador .Onr, comprendiendo el módulo: un
primer sub-módulo para calcular dinámicamente la densidad del aire p como
1 o
una función de la presión del aire Pr y de la temperatura T; y un segundo sub
módulo para obtener la velocidad nominal reducida del generador .Onr aplicando
un factor de reducción F a la velocidad nominal del generador .On, calculándose
dicho factor de reducción F en función de un parámetro de reducción P,
dependiente del valor de la densidad del aire p, y de la velocidad del viento V.
15
Por lo tanto la regulación adicional puede ser implementada fácilmente en el
sistema de control del aerogenerador.
En realizaciones de la presente invención, el sistema de control del
aerogenerador también está conectado a un dispositivo de medición de la
presión del aire Pr. Por otra parte los dispositivos de medición de la presión del
2 o
aire Pr y la temperatura T pueden estar situados en el aerogenerador o fuera de
él (por ejemplo en el parque eólico al que pertenece el aerogenerador). Por lo
tanto el sistema de control del aerogenerador tiene medios redundantes para
proporcionar los datos de entrada a la regulación adicional.
Un aerogenerador comprendiendo el sistema de control mencionado
2 5
también está cubierto por el alcance de la presente invención.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán
de la siguiente descripción detallada en relación con las figuras que se
acompañan.
3 o
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista esquemática en alzado de un aerogenerador.
La Figura 2 muestra una curva Potencia vs. Velocidad del generador
conocida en la técnica que se usa para controlar un aerogenerador de velocidad
variable.
5
La Figura 3 muestra una típica de curva de potencia de un aerogenerador.
La Figura 4 muestra conjuntamente la curva Potencia vs. Velocidad del
generador conocida en la técnica de la Figura 2 y la curva Potencia vs. Velocidad
del generador que se usa en la regulación adicional según la presente invención.
La Figura 5 muestra curvas Empuje vs. Velocidad del viento
1o
correspondientes, respectivamente, a una regulación convencional de una
aerogenerador y a la regulación adicional según la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama de bloques esquemático de la regulación
adicional según la presente invención
Las Figuras 7-8 son diagramas de bloques detallados de una realización
15
de la regulación adicional según la presente invención
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
PREFERENTES
2 o
Un aerogenerador 11 convencional comprende una torre 13 soportando
una góndola 21 que alberga un generador 19 para convertir la energía rotacional
del rotor del aerogenerador en energía eléctrica. El rotor del aerogenerador
comprende un buje de rotor 15 y, normalmente, tres palas 17. El buje del rotor
15 está conectado, bien directamente o a través de una multiplicadora, al
2 5
generador 19 del aerogenerador para transferir el par generado por el rotor 15 al
generador 19 incrementando la velocidad del eje a fin de alcanzar una velocidad
rotacional apropiada del rotor del generador.
La energía producida por un aerogenerador moderno está controlada
normalmente por medio de un sistema de control para regular el ángulo de paso
3 o
de las palas del rotor y el par motor del generador. La velocidad rotacional del
rotor y la producción de energía de un aerogenerador pueden ser pues
controladas inicialmente, es decir, antes de una transferencia de energía a una
red de distribución eléctrica a través de un convertidor.
El objetivo básico de los métodos de operación de un aerogenerador de
velocidad variable es alcanzar una operación con la producción
5
aerodinámicamente ideal el mayor tiempo posible.
Como es sabido, la energía cinética asociada con el viento incidente
depende del área barrida por las palas del rotor, de la densidad del aire y del
cubo de la velocidad del viento y se considera que los aerogeneradores pueden
extraer hasta el 59% de dicha energía. Por ello, se representa la capacidad de
1o
cada aerogenerador para aproximarse a dicho límite por el llamado coeficiente
de potencia Cp que está determinado por sus características aerodinámicas,
particularmente por el ratio 'A de su velocidad en la punta que se define como la
relación entre la velocidad tangencial de la punta de la pala y la velocidad del
viento incidente. Si se puede mantener ese ratio en su valor óptimo, de manera
15
que la velocidad del rotor siga la velocidad del viento, se obtiene el máximo
coeficiente de potencia Cp del aerogenerador, alcanzando una conversión de
energía muy eficiente.
La estrategia de control seguida generalmente en los aerogeneradores
de velocidad variable está basada en ajustar eléctricamente el par del
2o
generador para alcanzar la máxima producción lo que se lleva a cabo usando
un controlador que recibe señales indicado la velocidad del generador y la
potencia producida por el generador y que proporciona una señal de referencia
del par al convertidor para obtener la potencia requerida.
Consecuentemente, el controlador del aerogenerador usa una curva que
2 5
define la relación funcional deseable entre potencia y velocidad para alcanzar la
producción ideal.
Para una mejor comprensión de la presente invención, se hace
seguidamente una breve descripción de una típica curva Potencia vs. Velocidad
del generador 21, mostrada en la Figura 2 y de la curva resultante Potencia vs.
3 o
Velocidad del viento mostrada en la Figura 3.
La curva Potencia vs. Velocidad del generador 21 comprende una
primera zona sub-nominal 23 en la que la velocidad del viento alcanza el nivel
mínimo para comenzar la operación del aerogenerador. En esta zona, el control
del aerogenerador es muy limitado ya que el aerogenerador no puede capturar
la máxima energía. La segunda zona sub-nominal 25 corresponde a bajas
velocidades del viento en la que la velocidad del generador se incrementa y el
5
aerogenerador funciona con un óptimo coeficiente de potencia Cp. La tercera
zona sub-nominal 27 corresponde a velocidades del viento en un cierto rango
en el que se mantiene constante la velocidad del generador a la velocidad
nominal .Qn mientras la potencia se incrementa hasta la potencia nominal Pwn.
En esta zona el ángulo de paso de las palas es fijo y la velocidad del generador
1 o
se controla a través del par. En la zona nominal 29, tiene lugar la operación del
aerogenerador a plena carga a la potencia nominal Pwn bajo el control del
ángulo de paso de las palas para evitar sobrecargas.
En condiciones ideales la curva de potencia promedio resultante sería la
curva 22 de la Figura 3 que muestra que la producción de energía P se
15
incrementa desde una mínima velocidad del viento V2 hasta la velocidad
nominal del viento Vn y entonces permanece constante en el valor nominal de
producción de energía Pwn hasta la velocidad de corte del viento. Esta curva
define la deseada relación funcional entre potencia y velocidad para alcanzar la
producción ideal y por tanto el sistema de control del aerogenerador debe estar
2 o
dispuesto en consonancia.
Para implementar esa regulación una unidad de control recibe datos de
entrada tales como la velocidad del viento V, la velocidad del generador .Q, el
ángulo de paso de las palas e, la potencia Pw desde bien conocidos dispositivos
de medida y envía datos de salida Bref. Tret a, respectivamente, el sistema
2 5
actuador del ángulo de paso de las palas para cambiar la posición angular de
las palas 17 y a una unidad de comando del generador para cambiar la
referencia para la producción de energía.
De acuerdo con la presente invención del sistema de control está
también dispuesto para llevar a cabo una regulación adicional cuando el
3 o
aerogenerador está sometido una situación de "clima frío" siguiendo una curva
Potencia vs. Velocidad del generador tal como la curva 31 de la Figura 4
superpuesta a la anteriormente mencionada curva Potencia vs. Velocidad del
generador 21. Dicha modificación implica básicamente una reducción de la velocidad nominal del generador .On para reducir las cargas extra del aerogenerador en una situación de "clima frío" como se muestra en las curvas Empuje vs. Velocidad del viento 24, 34 de la Figura 5 que corresponden,
5 respectivamente, a un sistema de control de un aerogenerador sin y con dicha regulación adicional.
Como indica la flecha F el aerogenerador puede estar controlado en un punto en la zona 27 de la curva 21 cuando se debe iniciar la regulación adicional.
10 En el sentido de esta invención una situación de "clima frío" es una combinación de condiciones de temperatura y altura en el emplazamiento del
aerogenerador que implica una densidad del aire p mayor que un valor
predeterminado Pref para cada modelo de aerogenerador.
Se considera que un valor de referencia de 1.225 kg/m3 cubre las 15 necesidades de una parte importante de los modelos de aerogeneradores conocidos. La Tabla 1 muestra varias combinaciones de altura y temperatura
donde p > 1.225 kg/m3.
Tabla 1
H(m)/T(°C) -30°C -25 oc -20°C -15°C ' -10°C -5°C 0°C 5°C 10°C 15°C
o 1.452 1.422 1.394 1.367. 1.341 1.316 1.292 1.269 1.247: 1.225 100 1.431 1.403 1.376 1.349 1.324 1.300 1.276 1.254 ! 1.232 200 1.412 1.384 1.357 1.332 1.307 1.283 1.260 1.238 i 300 1.392 1.365 1.339 1.314' 1.290 1.267 1.245 400 1.373 1.347 1.321 1.297' 1.274 1.251 1.230 500 1.354 1.328 1.304 1.280 1.258 1.236
'
600 1.335 1.311 1.287 1.264 1.242 700 1.317 1.293 1.270 1.247 1.226 800 1.299 1.276 1.253 1.231 ' 900 1.281 1.259 1.237
1000 1.264 1.242 1100 1.247 1200 1.230

20 Como se muestra en la Figura 6 las entradas básicas a la unidad de control 41 que implementa dicha regulación adicional son las siguientes:
-La presión de aire Pr en el emplazamiento del aerogenerador que
puede estar almacenada como un dato en los medios de almacenamiento del
sistema de control del aerogenerador, calculado a partir de la altura del buje del
aerogenerador y de una tabla Altura vs. Presión del aire almacenada en los
5
medios de almacenamiento del sistema de control del aerogenerador, o
proporcionada por un dispositivo de medición adecuado ubicado en el
aerogenerador o fuera del aerogenerador (típicamente en el parque eólico al
que pertenece el aerogenerador).
-La temperatura T en el emplazamiento del aerogenerador que puede
1o
ser proporcionada al sistema de control del aerogenerador por un dispositivo de
medición adecuado ubicado en el aerogenerador o fuera del aerogenerador.
-La velocidad nominal del generador fln.
La salida es la velocidad nominal reducida del generador Dnr que debe
aplicarse en una situación de "clima frío".
15
Dicha unidad de control 31 comprende un módulo que implementa un
algoritmo apropiado para determinar la velocidad nominal reducida del
generador Dnr para disminuir la carga del aerogenerador a niveles aceptables.
En una realización preferente, dicho algoritmo se implementa por medio
de los sub-módulos que se muestran en las Figuras 7 y 8.
2o
En el primer sub-módulo 43 mostrado en la Figura 7 la densidad del aire
p se calcula dinámicamente como una función de la presión del aire y de la
temperatura T.
En el segundo sub-modulo (bloques 45, 47, 49 mostrados en la Figura 8) el
factor de reducción F a ser aplicado a la velocidad nominal del generador fln
2 5
para obtener la velocidad nominal reducida del generador Dnr en el bloque 49,
se obtiene en el bloque 47 como una función de un parámetro de reducción P
dependiente de la densidad del aire p (de acuerdo con una tabla de interpolación
predeterminada), que se obtiene en el bloque 45, y de la velocidad del viento
medida V.
30
En el bloque 47 el factor de reducción F se calcula usando una tabla de
interpolación dinámica para aplicar de una manera progresiva el parámetro P
entre dos velocidades de viento predeterminadas, es decir cuando mayor sea la
densidad del aire mayor es la reducción consiguiente debida a la velocidad del
viento.
En las condiciones ambientales definidas en la Tabla 1 y de acuerdo con
5
las simulaciones realizadas por los inventores para diferentes modelos de
aerogeneradores la velocidad nominal reducida del generador ilnr necesaria
para disminuir la carga del aerogenerador al nivel de unas condiciones
ambientales estándar está comprendida entre el 70-99.9% de la velocidad
nominal establecida del generador iln.
10
Las principales ventajas de la regulación de "clima frío" de acuerdo con la
presente invención son las siguientes:
-Proporciona una reducción de los efectos perjudiciales de las cargas en
dicha situación a un bajo costo, ya que no requiere ninguna modificación de
hardware.
15
-Puede ser implementada fácilmente en los aerogeneradores que ya
están en funcionamiento.
-Permite que los medios de control puedan reaccionar rápidamente a
situaciones de "clima frío" y mantener al aerogenerador produciendo energía de
modo seguro.
2 o
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión
con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas
modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por
las anteriores realizaciones, sino por las reivindicaciones siguientes.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    5 1o
    1.-Un método para la operación de un aerogenerador de velocidad variable que tiene medios de control del ángulo de paso de las palas y del par motor, caracterizado porque incluye pasos adicionales para proporcionar a los medios de control del par motor, en el supuesto de una situación ambiental en la que la densidad del aire p es mayor que un valor predeterminado Pref, una velocidad nominal reducida del generador t2nn en lugar de la velocidad nominal establecida del generador t2n, que se determina de forma dinámica en función de al menos la presión del aire Pr, la temperatura T y la velocidad del viento V, para disminuir la carga del aerogenerador.
    15 2o
    2.-Un método según la reivindicación 1, en el que la determinación de dicha velocidad nominal reducida del generador t2nr comprende pasos de: -calcular dinámicamente la densidad del aire p; -obtener un parámetro de reducción P dependiente del valor de la densidad del aire p; -obtener un factor de reducción F en función de dicho parámetro de reducción P y de la velocidad del viento V; -aplicar dicho factor de reducción Fa la velocidad nominal del generador .Qn·
    25
    3.-Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que los valores de la presión del aire Pr y la temperatura T se obtienen de una o más fuentes.
  2. 4.-Un método según la reivindicación 3, en el que la presión del aire Pr se obtiene a partir de la altitud del buje del aerogenerador.
  3. 5.-Un método según la reivindicación 3, en el que los valores de la presión del aire Pr y la temperatura T se obtienen mediante dispositivos de medida situados en el aerogenerador y/o fuera del aerogenerador.
    5
    6.-Un método según cualquiera de las reivindicaciones 3-5, en el que, cuando los valores de la presión del aire Pr y la temperatura T se obtienen de más de una fuente, incluye pasos adicionales para elegir el valor obtenido de la fuente predeterminada a menos que se detecte en ella un fallo.
    10
    7.-Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, dicho valor predeterminado Pret es 1.225 kg/m3 . en el que
    15
    8.-Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que la velocidad nominal reducida del generador t2nr está comprendida entre el 7099.9% de la velocidad nominal establecida del generador t2n.
    2 o 2 5
    9.-Un sistema de control de un aerogenerador conectado a dispositivos de medida de al menos la velocidad del generador Q, el ángulo de paso de las palas B, la temperatura T y la velocidad del viento V y a al menos los actuadores de control del ángulo de paso de las palas y del par motor, estando dispuesto el sistema de control para llevar a cabo una regulación del aerogenerador según una curva Potencia vs. Velocidad del generador (21) con una velocidad nominal del generador t2n; estando dispuesto también el sistema de control para llevar a cabo una regulación adicional cuando la densidad del aire p es mayor que un valor predeterminado Pret según una curva Potencia vs. Velocidad del generador (31) con un velocidad nominal reducida del generador t2nr, que está determinada dinámicamente como una función de al menos la presión del aire Pr, la temperatura T y la velocidad del viento V, para disminuir la carga del aerogenerador.
    5 1o
    10.-Un sistema de control de un aerogenerador según la reivindicación 9, en el que la disposición para llevar a cabo dicha regulación adicional comprende un módulo (41) para obtener dicha velocidad nominal reducida del generador .Onr, comprendiendo el módulo (41 ): -un primer sub-módulo (43) para calcular dinámicamente la densidad del aire p como una función de la presión del aire Pry de la temperatura T; -un segundo sub-módulo (45, 47, 49) para obtener la velocidad nominal reducida del generador .Onr aplicando un factor de reducción F a la velocidad nominal del generador .On, calculándose dicho factor de reducción F en función de un parámetro de reducción P, dependiente del valor de la densidad del aire p, y de la velocidad del viento V.
    15
    11.-Un sistema de control de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el sistema de control del aerogenerador también está conectado a un dispositivo de medición de la presión del aire Pr.
    2 o
    12.-Un sistema de control de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que los dispositivos de medición de la presión del aire Pr y la temperatura T están situados en el aerogenerador y/o en un parque eólico si el aerogenerador pertenece a un parque eólico.
  4. 13.-Un sistema de control de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el que dicho valor predeterminado Pref es 1.225 kg/m3 .
    25
    14.-Un sistema de control de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en el que la velocidad nominal reducida del generador .Onr está comprendida entre el 70-99.9% de la velocidad nominal establecida del generador .On. -
    3o
    15.Aerogenerador comprendiendo cualquiera de las reivindicaciones 9-14. un sistema de control según
ES201100577A 2011-05-24 2011-05-24 Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud. Expired - Fee Related ES2398027B1 (es)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201100577A ES2398027B1 (es) 2011-05-24 2011-05-24 Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud.
PL12003740T PL2527643T3 (pl) 2011-05-24 2012-05-10 Sposoby sterowania turbiną wiatrową oraz układy przeznaczone do chłodnego klimatu i niskich wysokości
EP12003740.3A EP2527643B1 (en) 2011-05-24 2012-05-10 Wind turbine control methods and systems for cold climate and low altitude conditions
ES12003740.3T ES2554388T3 (es) 2011-05-24 2012-05-10 Métodos y sistemas de control de aerogenerador en condiciones de clima frío y baja altitud
US13/473,093 US9097235B2 (en) 2011-05-24 2012-05-16 Wind turbine control methods and systems for cold climate and low altitude conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201100577A ES2398027B1 (es) 2011-05-24 2011-05-24 Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
ES2398027A2 true ES2398027A2 (es) 2013-03-13
ES2398027R1 ES2398027R1 (es) 2013-11-11
ES2398027B1 ES2398027B1 (es) 2014-09-05

Family

ID=46147251

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201100577A Expired - Fee Related ES2398027B1 (es) 2011-05-24 2011-05-24 Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud.
ES12003740.3T Active ES2554388T3 (es) 2011-05-24 2012-05-10 Métodos y sistemas de control de aerogenerador en condiciones de clima frío y baja altitud

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES12003740.3T Active ES2554388T3 (es) 2011-05-24 2012-05-10 Métodos y sistemas de control de aerogenerador en condiciones de clima frío y baja altitud

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9097235B2 (es)
EP (1) EP2527643B1 (es)
ES (2) ES2398027B1 (es)
PL (1) PL2527643T3 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2392226B1 (es) * 2009-12-16 2013-10-10 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía.
CN103133242B (zh) * 2013-02-25 2016-02-10 中船重工(重庆)海装风电设备有限公司 一种转速转矩参数控制方法、装置和系统
DE102018113531A1 (de) * 2018-06-06 2019-12-12 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage sowie Einrichtung zum Steuern und/oder Regeln einer Windenergieanlage und Windenergieanlage mit einem Rotor und einem über den Rotor angetriebenen Generator
CN110134015B (zh) * 2019-05-17 2021-07-20 河海大学 一种风电机组液压变桨距系统的h∞鲁棒控制方法
CN113931792B (zh) * 2020-06-29 2022-11-29 新疆金风科技股份有限公司 风力发电机组变桨控制方法、装置、控制器及介质

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001066940A1 (en) * 2000-03-08 2001-09-13 Forskningscenter Risø A method of operating a turbine
DE10109553B4 (de) * 2001-02-28 2006-03-30 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Luftdichteabhängige Leistungsregelung
CA2426711C (en) * 2002-05-02 2009-11-17 General Electric Company Wind power plant, control arrangement for a wind power plant, and method for operating a wind power plant
EP1831545B1 (en) * 2004-12-30 2015-10-14 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine comprising a multiplied redundancy control system and method of controlling a wind turbine
JP4738206B2 (ja) * 2006-02-28 2011-08-03 三菱重工業株式会社 風力発電システム、及びその制御方法
WO2008016584A2 (en) * 2006-08-01 2008-02-07 Ghosh Dwipen N Wind turbine
US20080112807A1 (en) * 2006-10-23 2008-05-15 Ulrich Uphues Methods and apparatus for operating a wind turbine
US7420289B2 (en) * 2006-12-06 2008-09-02 General Electric Company Method for predicting a power curve for a wind turbine
US7883317B2 (en) * 2007-02-02 2011-02-08 General Electric Company Method for optimizing the operation of a wind turbine
US8546967B2 (en) * 2008-03-07 2013-10-01 Vestas Wind Systems A/S Control system and a method for controlling a wind turbine
US8093737B2 (en) 2008-05-29 2012-01-10 General Electric Company Method for increasing energy capture in a wind turbine
DE102009025445B3 (de) 2009-06-18 2010-09-23 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage und Windenergieanlage zur Ausführung des Verfahrens
ES2382631B1 (es) * 2009-09-03 2013-05-03 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Metodos y sistemas de control de aerogeneradores
ES2358140B1 (es) * 2009-10-23 2012-04-12 Gamesa Innovation & Technology S.L Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energ�?a.
US8120194B2 (en) * 2010-03-05 2012-02-21 General Electric Company System, device, and method for wind turbine load reduction in a cold weather environment
DE102010054014A1 (de) * 2010-12-10 2012-06-14 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betrieb einer pitchgeregelten Windenergieanlage
US20120271593A1 (en) * 2011-04-21 2012-10-25 Honeywell International Inc. Monitoring wind turbine performance
DE102011101897A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Nordex Energy Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage

Also Published As

Publication number Publication date
PL2527643T3 (pl) 2016-03-31
ES2554388T3 (es) 2015-12-18
EP2527643A3 (en) 2014-08-13
US9097235B2 (en) 2015-08-04
US20120299298A1 (en) 2012-11-29
EP2527643A2 (en) 2012-11-28
ES2398027B1 (es) 2014-09-05
EP2527643B1 (en) 2015-09-09
ES2398027R1 (es) 2013-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2687784T3 (es) Control de palas de rotor para vientos intensos
US8441138B2 (en) Wind turbine
ES2643162T3 (es) Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía recuperando pérdidas de energía
ES2714085T3 (es) Método de control de aerogeneador
DK2829724T3 (en) Wind turbines and methods for controlling wind turbine load
US8957537B2 (en) Method of operating a variable speed wind turbine
ES2551896T5 (es) Procedimiento de operación de una planta de turbina eólica en condiciones de vientos fuertes
ES2765633T3 (es) Compensación de potencia reactiva en base a la capacidad de potencia reactiva de un sistema de energía renovable
ES2398027B1 (es) Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud.
ES2899983T3 (es) Método para la monitorización de aerogeneradores
ES2663715T3 (es) Turbina eólica
ES2931179T3 (es) Procedimientos y sistemas de control predictivo de turbinas eólicas
EP2757252B1 (en) Method of operating a wind turbine
ES2358140A1 (es) Métodos de control de aerogeneradores para mejorar la producción de energía.
US20150354534A1 (en) Method of starting a wind turbine
US11261845B2 (en) System and method for protecting wind turbines during extreme wind direction change
EP3412909A1 (en) System and method for reducing wind turbine noise during high wind speed conditions
ES2538261T3 (es) Instalación de energía eólica con dispositivo de calentamiento de las palas
US20180347543A1 (en) System and method for optimizing power output of a wind turbine during an operational constraint
ES2884120T3 (es) Sistema y procedimiento para microemplazar un parque eólico para optimización de cargas
US20140154075A1 (en) Power production of wind turbines
US10451036B2 (en) Adjustment factor for aerodynamic performance map
US10451035B2 (en) System and method for reducing wind turbine rotor blade loads
ES2950363T3 (es) Procedimiento y dispositivo para el funcionamiento de una turbina eólica
ES2867877T3 (es) Control de una turbina eólica durante recuperación después de un fallo de red

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2398027

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20140905

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20210915