ES2491015A2

ES2491015A2 - Método de control de aerogenerador

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Publication number: ES2491015A2
Application number: ES201231508A
Authority: ES
Inventors: José Luis LABORDA RUBIO; Alberto García Barace; Teresa Arlabán Gabeiras; Igor Egaña Santamarina; Alejandro GONZALÉZ MURUA; Jose Miguel GARCÍA SAYES; Miguel Nuñez Polo
Original assignee: Acciona Windpower SA
Current assignee: Acciona Windpower SA
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: TR201818772T4; US20140097619A1; ES2491015R1; ES2491015B1; ES2703114T3; EP2713049A3; EP2713049A2; US9018784B2; EP2713049B1

Abstract

Método de control de aerogenerador. Se describe un método de control de aerogeneradores que está basado en la realización de distintas medidas de oscilaciones de la góndola del aerogenerador para llevar a cabo una serie de cálculos cuyos resultados permiten parametrizar ciertas actuaciones sobre diferentes elementos del aerogenerador para poder amortiguar oscilaciones. De forma breve, se puede decir que el objeto de la invención aquí descrita es un método de control de una turbina eólica mediante el cual se amortiguan las oscilaciones de la góndola del aerogenerador en la presencia de huecos de tensión en particular, y en general, en cualquier evento que sea susceptible de reducir la capacidad de generación de corriente activa.

Description

MÉTODO DE CONTROL DE AEROGENERADOR

D E S C R I P C I Ó N

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OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se enmarca en el campo de la generación de electricidad a partir de energía eólica.

10 El objeto de la invención consiste en un método de control y gestión de un aerogenerador determinado en un estado específico de funcionamiento y de entorno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

15 Gracias a la introducción de nuevas topologías eléctricas en los aerogeneradores conectados a la red eléctrica como por el uso de novedosos métodos de control, es posible aumentar la integración de fuentes de generación eléctrica de origen eólico en la red contribuyendo al buen funcionamiento de la misma. Tanto en el caso de aquellas configuraciones en las que el generador eléctrico se encuentra completamente desacoplado de la red eléctrica gracias al uso de convertidores AC/DC/AC en la conexión a la red del

20 estator de los mismos como en el de los generadores doblemente alimentados (DFIG) cuyo rotor se encuentra alimentado por un convertidor de un porcentaje reducido del total de la potencia del aerogenerador, existen diversas técnicas para cumplir con los requisitos de red, y para garantizar cierta capacidad para soportar perturbaciones eléctricas sin desconectar estos sistemas de la red. Por ejemplo, tanto los generadores DFIG como los full-converter con el par eléctrico controlado por medio de un equipo

25 de electrónica de potencia, permiten controlar independientemente la potencia activa y la potencia reactiva generadas contribuyendo al control de tensión de la red local.

Durante un hueco de tensión en que la tensión de red es inferior en cierto grado a la tensión nominal, un aerogenerador debería aumentar su corriente eléctrica en fase con la disminución de tensión para poder

30 producir la misma potencia. En determinadas ocasiones, como por ejemplo cuando el aerogenerador se encuentra en un nivel de producción cercano al nominal, ante huecos de tensión profundos, la limitación de corriente de los componentes eléctricos hace inviable mantener el mismo nivel de potencia.

Por tanto, la aparición de un hueco de tensión causa la aceleración del rotor. Dicha dinámica produce

35 sobrecarga en distintos componentes del aerogenerador. Así por ejemplo, la repentina disminución del par eléctrico en un hueco de tensión, y la rápida actuación del sistema de control de pitch para frenar la aceleración del rotor, introducen fuertes cargas sobre la torre que pueden reducir la vida del aerogenerador.

No obstante, es preciso señalar que la actuación brusca del sistema de pitch es perjudicial para la torre al

40 reducir bruscamente el empuje causado por el viento sobre el rotor, y al excitar ciertos modos de vibración de la misma. Además, la variación del par causada por la citada reducción de potencia evacuada por el generador también provoca una oscilación lateral de la góndola, correspondiente a modos muy poco amortiguados.

45 En el estado de la técnica previa a esta invención, ante un evento como la reducción drástica de la potencia disponible, el sistema de control actúa sobre el pitch hasta que la posición de las palas es tal que la potencia captada por el rotor iguala la potencia evacuable por la red eléctrica. Dicha actuación se realiza al máximo pitch rate permitido por el actuador. Comandar la pala al máximo pitch rate del actuador permite ejercer el máximo poder de frenado del rotor mediante la aerodinámica y evita la parada del aerogenerador,

50 que le llevaría a la desconexión de la red eléctrica. De esta manera, es posible cumplir con la normativa de conexión a la red. Existe también algún precedente, descrito en este mismo informe, de alguna invención que pretende reducir las oscilaciones de la góndola ante el evento de un hueco.

Actualmente se conocen soluciones como la aportada por la patente ES2333393B1 donde se describe un

55 método de control de un aerogenerador según el cual, cuando se detecta el hueco de tensión de la red, se reduce la potencia generada por la turbina mediante la actuación sobre el ángulo de pitch hasta cierto nivel dependiente de la potencia disponible en un hueco de tensión y del viento del momento, y se reduce la potencia generada por el generador eléctrico mediante la reducción del par. Este método de control iguala la potencia generada en condiciones de hueco con la potencia suministrable a la red en esas condiciones.

60 Dicha potencia suministrable a la red depende del nivel de tensión de red, del nivel de corriente reactiva, y de los límites de corriente máximos del sistema.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la invención es un método de control de aerogeneradores que permite solucionar los problemas anteriormente expuestos. Para ello se propone un método de control de una turbina eólica

5 mediante el cual se amortiguan las oscilaciones de la góndola del aerogenerador en la presencia de huecos de tensión en particular, y en general, en cualquier evento que sea susceptible de reducir la capacidad de generación de corriente activa.

Dicho método se aplica en aerogeneradores que comprenden un rotor formado por una pluralidad de palas,

10 un generador eléctrico conectado a la red eléctrica, un tren de potencia, una góndola, una unidad de control y un sistema de paso de pala configurado para controlar el ángulo de paso de cada pala y el método se basa en la toma de datos y cálculo de señales representativas a partir de dichos datos, aunque algunos datos pueden no ser captados de forma directa si no determinados mediante cálculo a partir de otros datos que a su vez puede ser tomados de forma directa o indirecta (tablas o información técnica referida a dichos

15 datos accesible fácilmente cuando se haga necesario usarla).

El método objeto de la invención, entre sus aspectos más relevantes, comprende una fase de cálculo de una señal indicativa de la oscilación adelante-atrás de la góndola (AAA), que se puede tomar mediante diversos medios de captura de datos o sensores como puede ser un acelerómetro. Una vez obtenida dicha 20 señal indicativa de la oscilación adelante-atrás (AAA) de la góndola se calcula una primera señal indicativa del estado de la red eléctrica y una consigna de pitch rate de amortiguación de góndola en función de la señal indicativa de la aceleración adelante-atrás (AAA) de la góndola, calculándose dicha consigna por medio de la aplicación de un control lineal sobre dicha señal de aceleración. Con esos datos se puede proceder a calcular un límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆menor que el límite de pitch rate

25 máximo de diseño ∆∆; en el caso de que la señal indicativa del estado de la red eléctrica indique la presencia de un hueco de tensión, calcular una consigna de pitch rate a partir de la consigna de pitch rate de amortiguación de torre y del límite de pitch rate mínimo en hueco ∆

∆.

El método objeto de la invención se basa en la captura y procesado de diversos datos así como en el

30 cálculo de algunos parámetros, para ello se procede a captar al menos una señal indicativa de estado de red eléctrica donde dicha señal puede ser indicativa de un hueco de tensión, dicha captura se puede llevar a cabo de diversas maneras ya sea mediante sensores haciendo función de medios de captura de datos para obtener los citados datos referidos a tensión de la red eléctrica, corriente activa disponible (diferencia entre la corriente que puede generar el generador eléctrico durante un hueco, establecida en las

35 especificaciones y la corriente reactiva necesaria para el cumplimiento de los requisitos de integración en red), la potencia activa evacuable, etc. siendo la potencia evacuable calculada a partir de una tensión de red medida y de un límite máximo de corriente.

Una vez tenemos dicha señal indicativa de estado de red eléctrica se procede a calcular el límite de pitch

40 rate mínimo en hueco ∆∆� siendo éste menor que el límite de pitch rate máximo de diseño ∆∆. La señal indicativa del estado de la red eléctrica, como se ha dicho, se emplea para detectar la presencia de un hueco de tensión. Si se determina a partir de la señal indicativa del estado de la red eléctrica que efectivamente hay presencia de un hueco de tensión se procede a llevar a cabo una serie de cálculos que permiten determinar/calcular al menos tres señales, léase: la señal indicativa de una oscilación adelante

45 atrás de la góndola, la consigna de pitch rate de amortiguación de torre en función de la señal indicativa de la aceleración adelante-atrás de la góndola, y la consigna de pitch rate a partir de la consigna de pitch rate de amortiguación de torre y del pitch rate mínimo en hueco ∆

∆.

Para ello y siguiendo el orden mostrado en el párrafo anterior se procede a calcular el límite de pitch rate

50 mínimo en hueco ∆∆en función de la señal indicativa del estado de la red eléctrica y de una señal indicativa de la aceleración angular del rotor, la señal indicativa de la aceleración angular del rotor a partir de una diferencia entre pares eléctricos, determinado un primer par eléctrico a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante anterior a la detección del hueco de tensión y determinado un segundo par eléctrico a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante posterior a la

55 detección del hueco de tensión aunque también se puede obtener la señal indicativa de la aceleración angular del rotor a partir de al menos dos medidas de la velocidad del rotor en dos instantes distintos de tiempo.

Estas señales son las que se hacen necesarias para poder tomar decisiones que derivan en operaciones o comandos o en otra serie de cálculos para poder obtener más datos que permitan controlar el aerogenerador de una forma más eficaz, así pues se procede a calcular, a partir de la señal de aceleración angular del rotor, el intervalo de tiempo máximo tmax en el cual se alcanzaría una velocidad de giro del 5 rotor de desconexión partiendo de la velocidad en el instante inicial del hueco Ω0(hueco) y el término de corrección de pitch Δβ que iguala una potencia aerodinámica captada del viento a la potencia evacuable por la red eléctrica . Con estos datos se puede obtener el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆el

cual se obtiene como el cociente entre el término de corrección de pitch Δβ y un tiempo que es menor o igual a tmax. Asimismo la consigna de pitch rate se obtiene mediante suma del límite de pitch rate mínimo

10 en hueco ∆∆y la consigna de pitch rate de amortiguación de torre. Con esta serie de cálculos ya se

obtienen todas las consignas necesarias para llevar a cabo el método objeto de la invención, no obstante el método aquí descrito contempla a su vez activar una parada del aerogenerador en función del tiempo de duración del hueco de tensión tal y como se ha indicado anteriormente una vez ha sido detectada la presencia de este último a partir de la señal indicativa del estado de la red eléctrica.

15 También se contempla la posibilidad de calcular al menos una consigna de par (Tref) o potencia para el convertidor; para ello se hace necesario realizar una serie de cálculos para obtener: una señal indicativa de oscilación lateral de la góndola, una consigna inicial de par (Ti) o potencia a partir de un estado operativo de la turbina, un término de ajuste de par (Taj) o potencia para amortiguar la oscilación lateral de la

20 góndola, una consigna final (Tref) de par o potencia mediante la aplicación del término de ajuste a la consigna inicial, una máxima potencia activa evacuable (Pevacuable) a partir de la tensión en la red eléctrica (Vnet), un valor máximo del término de ajuste (Tajmax) valor límite de una consigna inicial de par (Timax) o potencia a partir de la máxima potencia evacuable (Pev) y del valor máximo del término de ajuste (Tajmax), para poder aplicar el valor máximo del término de ajuste (Tajmax) a la consigna inicial de par (Ti)

25 o potencia previamente a la aplicación del término de ajuste (Taj) para el cálculo de la consigna final (Tref), reservándose así un margen de par o potencia para que el término de ajuste amortigüe la oscilación lateral de la góndola, siendo el valor máximo del término de ajuste (Tajmax) el máximo de los valores del término de ajuste de par (Taj) aplicados en anteriores ciclos de cálculo.

30 Los cálculos necesarios para obtener la consigna final (Tref) se basan en una suma del término de ajuste de par (Taj) y la consigna inicial de par (Ti) mientras que el valor límite de una consigna inicial de par (Timax) es la diferencia entre la consigna inicial (Tmax) de par o potencia a la que se generaría una potencia activa substancialmente igual a la máxima potencia activa evacuable (Pev) y el valor máximo del término de ajuste (Tajmax).

35 Si se hace necesario, se puede activar el freno del aerogenerador mediante un cálculo previo de una consigna de par de frenado en función de la señal indicativa de la oscilación lateral de la góndola, y una vez obtenida dicha consigna aplicarla al freno del tren de potencia. De esta manera, a la actuación con el par eléctrico, se le une la actuación con el freno mecánico del tren de potencia, amortiguando la oscilación

40 lateral de la góndola. Es conocido que tal actuación puede ser bien mediante la aplicación de un par de frenado variable en función de la oscilación lateral de la góndola, o bien mediante la aplicación de un par de frenado todo/nada. En este segundo caso además puede modularse dicho par todo/nada consiguiendo una modulación por ancho de pulsos semejante al PWM utilizado en electrónica de potencia, mediante la variación del duty cycle.

45

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

50 Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

55 Figura 1.-Muestra una ilustración donde se aprecia los principales ejes tomados para medir la aceleración adelante-atrás de la góndola, y la aceleración lateral de la góndola. Dichas aceleraciones se podrían estimar a partir de acelerómetros situados en la parte superior de la torre y a partir del ángulo de orientación de la góndola respecto a un sistema absoluto de coordenadas.

60 Figura 2.-Muestra una gráfica donde se aprecia el ángulo de pitch de corrección en función de la diferencia entre la potencia evacuable y la potencia mecánica.

Figura 3.-Muestra una gráfica de una envolvente de un hueco de tensión definido por el operador local de

red eléctrica.

5 Figura 4.-Muestra una ilustración donde se aprecia la detección de un hueco a partir de la señal de tensión de red, la actuación con el ángulo de pitch de acuerdo al método propuesto en la invención, y el efecto sobre la aceleración adelante atrás (AAA) de la góndola

10 La Figura 5.-Muestra un diagrama de bloques de una posible realización de la invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras se describe de forma más detallada el método objeto de esta invención donde, para 15 abreviar, en algunas ocasiones se denomina hueco al citado hueco de tensión.

El método aquí descrito, en cualquiera de las realizaciones que puede adoptar, se basa en una realización previa de cálculos a partir de ciertos datos. Dichos datos pueden ser entre otros, una señal indicativa de la oscilación adelante-atrás (AAA) de la góndola teniendo como adelante-atrás las referencias que se

20 muestran en la figura 1, una señal indicativa del estado de la red eléctrica, mientras que los valores a

calcular comprenden una consigna de pitch rate de amortiguación de torre en función de la señal

indicativa de la aceleración adelante-atrás de la góndola (AAA), y un límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆� menor que un límite de pitch rate máximo de diseño ∆∆. A partir de datos y señales medidas

de la red eléctrica, que pueden incluir medidas de tensión y corriente, entre otras, se calcula una señal

25 indicativa del estado de la red eléctrica la cual se emplea para detectar perturbaciones en la tensión de la red eléctrica. Cuando la tensión desciende por debajo de un determinado porcentaje con respecto a su valor nominal (dicho porcentaje viene especificado en las normativas de conexión eléctrica cada región y suele ser aproximadamente el 80%), se considera que se ha producido un hueco de tensión. Desde el instante en que se produce un hueco de tensión, las normativas especifican un tiempo mínimo durante el

30 cual el aerogenerador debe permanecer conectado a la red eléctrica, dicho tiempo mínimo depende de la tensión medida tal y como se aprecia en la figura 4. destacar que la señal indicativa del estado de la red eléctrica puede ser, entre otras: tensión de la red eléctrica, corriente activa disponible (diferencia entre la corriente que puede generar el generador eléctrico durante un hueco, establecida en las especificaciones y la corriente reactiva necesaria para el cumplimiento de los requisitos de integración en red), la potencia

35 activa evacuable (en adelante potencia evacuable), etc., si bien en realizaciones alternativas del objeto de la invención, la señal indicativa de la red eléctrica es una potencia evacuable calculada a partir de una tensión de red medida y de la corriente activa disponible. Con dichos datos se procede a calcular una

consigna de pitch rate � a partir de una consigna de pitch rate de amortiguación de torre � y del

límite de pitch rate mínimo en hueco∆∆.

40 En un aspecto de la invención, la señal indicativa de aceleración adelante-atrás (AAA) se calcula por aplicación de un control lineal (5) sobre dicha señal de aceleración. Por otra parte, el citado límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆� es un valor calculado en función de la señal indicativa del estado de la red

eléctrica y de una señal indicativa de la aceleración angular del rotor.

45 En particular, el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆, que es la velocidad de pitch mínima a la que

se ha de mover el pitch para conseguir frenar el rotor y que no se supere la velocidad máxima de giro a la cual se activa una maniobra de parada, se calcula a partir de un término de corrección de pitch Δβ y un tiempo máximo. El término de corrección de pitch Δβ es calculado a su vez en el instante inicial del hueco

50 de tensión, de manera que iguala la potencia aerodinámica (captada del viento) a la potencia evacuable calculada a partir de la tensión medida y de la corriente activa disponible, y que supone la potencia máxima que puede ser evacuada a la red eléctrica. Dicho cálculo de la potencia evacuable puede realizarse en cada instante de tiempo o alternativamente, una única vez en toda la duración del hueco de tensión, en el primer ciclo de control desde el instante en que se produce el hueco de tensión.

55 En la figura 2 se muestra una realización preferente del término de corrección de pitch Δβ, para distintas posiciones del ángulo de pala (β1, β2, β3, β4) calculado a partir de la diferencia ΔP entre la potencia

aerodinámica captada del viento y la potencia evacuable a la red eléctrica.

El tiempo máximo en que se ha de alcanzar el término de corrección de pitch Δβ, se calcula a partir de una señal indicativa de la aceleración angular del rotor. En una realización, para la obtención de la señal 5 indicativa de la aceleración angular del rotor se realiza un cálculo a partir de señales de par y en otra realización alternativa se puede emplear una aceleración medida. Por ejemplo, el cálculo de la señal indicativa de la aceleración angular del rotor se realiza a partir de una diferencia entre un primer par eléctrico en el instante anterior al hueco de tensión indicativo del par aerodinámico en el instante inicial de un hueco de tensión Taer(0), y un segundo par eléctrico Telec(hueco) en el instante en que se detecta hueco 10 de tensión. El par eléctrico en el instante en que detecta el hueco de tensión Telec(hueco) se calcula a partir de la potencia evacuable y de la velocidad de generador medida (Ω m). Dado que en un hueco de tensión se produce una disminución del par eléctrico evacuable, la diferencia entre un par aerodinámico Taer y un par eléctrico evacuable por el generador eléctrico en el momento del hueco Telec(hueco), dará como consecuencia una aceleración del rotor � que depende de la inercia Jr del mismo. Por tanto, se puede

15 escribir,

Taer(0)-Telec(hueco)=Jr· �

A partir de esta ecuación se puede expresar la aceleración angular del rotor como ,

20 =(Taer(0)-Telec(hueco))/Jr

Dicha aceleración angular calculada de la manera anteriormente explicada, se emplea como señal de aceleración.

25 Alternativamente, la señal indicativa de la aceleración angular del rotor se puede calcular a partir de dos medidas de la velocidad de rotor en dos instantes distintos de tiempo, estando al menos una de las medidas determinada a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante posterior a la detección del hueco de tensión. En el caso particular de que ambas medidas estén tomadas en el hueco,

30 =(Ω1(hueco)-Ω0(hueco))/(t1(hueco)-t0(hueco)

Asimismo, a partir de la señal indicativa de la aceleración angular del rotor � se calcula un tiempo máximo tmax desde el inicio del hueco t0(hueco) en que se alcanzaría la velocidad de giro del rotor de desconexión (velocidad del rotor que activa una maniobra de parada Ωmax) partiendo de la velocidad en el instante inicial

35 del hueco Ω0(hueco) y coherentemente con la notación anterior, siendo Ω0(hueco) la velocidad en el instante inicial t0(hueco) del hueco se cumple que:

=(Ωmax-Ω0(hueco))/tmax

40 En otra posible realización de la invención se calcula el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆� como

el cociente entre el término de corrección de pitch Δβ y un tiempo Δt que es menor o igual que tmax. De esta forma, se cumple que

Δt ≤ tmax∆∆≤ � ∆

∆=∆

45 En una realización preferente de la invención, la consigna de pitch rate � se obtiene a partir de una

suma del límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆y la consigna de pitch rate de amortiguación de torre

.

50 Además, las normativas de conexión a la red eléctrica suelen incluir envolventes de tensión que muestran los niveles de tensión y los tiempos en los cuales el aerogenerador debe seguir conectado a la red eléctrica. Para un nivel de tensión determinado, dichas normativas establecen un tiempo de conexión predeterminado tras el cual el aerogenerador puede desconectarse de la red eléctrica produciéndose una parada del aerogenerador.

6

En la figura 3 se muestra una envolvente de un hueco de tensión definido por el operador local de red eléctrica. Dicho operador requiere que un aerogenerador permanezca conectado a la red en tanto en cuanto el hueco permanece en el interior de la envolvente, y permite la desconexión en caso de superarse los límites, por ejemplo por una excesiva duración del hueco para una caída de tensión determinada. En 5 dicha figura V es la tensión de parque, que cae en un instante t0. Por ejemplo, para un hueco de tensión en que V=0.2 pu, pasado un tiempo t4 desde el inicio el aerogenerador puede desconectarse de la red para proteger sus equipos de las corrientes, pero para un tiempo menor que t4 debe permanecer acoplado a la red eléctrica. La definición de dicha envolvente varía de un país a otro según normativa. Dicha reducción de tensión impone una reducción de la potencia que es posible evacuar a la red considerando las limitaciones

10 de corriente existentes, y las condiciones de tensión de parque. Por tanto, en el ejemplo anterior, el tiempo máximo tmax desde el inicio del hueco t0(hueco) en que se alcanzaría la velocidad de giro del rotor de desconexión (velocidad del rotor que activa una maniobra de parada Ωmax) debe ser mayor que t4.

En la figura 4 se muestra la detección de un hueco a partir de la señal de tensión de red V, disparándose

15 una actuación de pitch rate que da lugar a cierto ángulo de pitch β. En dicha figura se muestra el máximo pitch rate disponible por el actuador ∆∆, el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆� necesario

para modificar el término de corrección de pitch Δβ que iguale el par aerodinámico Taer con el par eléctrico evacuable por el generador eléctrico en el momento del hueco Telec(hueco) y el pitch alcanzado tras la aplicación del método de control propuesto que se aprecia en una gráfica (1) de la figura 4, resultado de

20 superponer al pitch rate mínimo en hueco ∆∆una señal de amortiguación de torre obtenida a partir de

la señal indicativa de la aceleración adelante atrás (AAA). Gracias a la actuación conjunta, la aceleración de la góndola adelante-atrás (AAA) aplicando el método de control se aprecia en una gráfica (2) de la figura 4, es menor que la que se mediría sin ninguna amortiguación, gráfica (3) que se aprecia en la figura 4. La estrategia de actuación es equivalente en el momento de recuperación del hueco.

25 La duración del hueco de tensión depende de las características de la red eléctrica y del fallo que lo provocó. Es perfectamente posible que en un parque eólico la duración en el tiempo de un hueco de tensión supere el valor establecido por la envolvente mostrada en la figura 4. En dichas circunstancias, mediante la detección de huecos de tensión que exceden los límites definidos por la envolvente se permite

30 el disparo de maniobras de parada del aerogenerador. El sobrepasamiento de la envolvente se realiza en función del tiempo de duración del hueco de tensión y del nivel de tensión medida.

La figura 5 ilustra una posible realización del diagrama de bloques de la invención. En dicha realización, en

un bloque de regulación de velocidad (4) se calcula un pitch rate � resultante que continuación se pasa

35 por un bloque de saturación (5). Los límites del bloque de saturación (5) varían en función de la detección del hueco de tensión. En concreto, el límite mínimo βmin del bloque de saturación (5) se hace igual al límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆, garantizando así que la velocidad mínima de consigna del sistema

de pitch conlleve un frenado suficiente para evitar la desconexión del aerogenerador por sobrevelocidad. Además, el límite máximo βmax del bloque de saturación (5) se selecciona de entre dos valores posibles

40 en un conmutador (6), siendo uno de los valores, el máximo pitch rate disponible por el actuador ∆

∆y el otro de los valores, el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆. Así, cuando la señal indicativa del

estado de la red eléctrica indica la presencia de un hueco de tensión, el conmutador (6) selecciona el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆de manera que siendo éste inferior al el máximo pitch rate

∆,∆

disponible por el actuador ∆, se le pueda sumar el pitch rate de amortiguación de torre �

45 obtenido a partir de la aceleración adelante-atrás (AAA) de la góndola que contribuye a reducir las oscilaciones de la misma. Por tanto, a la actuación del pitch rate obtenida de la propia regulación de la velocidad del rotor una vez limitada adecuadamente en función de la presencia o no de un hueco de

tensión , se le suma el pitch rate de amortiguación de torre , obtenido a partir de la aceleración

adelante-atrás (AAA) de la góndola en un bloque regulador (7) sintonizado para amortiguar a la frecuencia

50 de resonancia de la torre. La consigna de pitch rate total así obtenida , se integra en un bloque

integrador (8) para dar como resultado la referencia de pitch final βref que será enviada al actuador de pitch (no mostrado), el cual originará un movimiento de la pala hacia un ángulo de pitch aproximadamente igual al ángulo de pitch de referencia total βref.

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Claims

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5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

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R E I V I N D I C A C I O N E S

1.-Método de control de un aerogenerador que comprende:

-un rotor formado que a su vez comprende una pluralidad de palas,

-un generador eléctrico conectado a la red eléctrica,

-un tren de potencia,

-una góndola,

-al menos una unidad de control, y

-un sistema de paso de pala configurado para controlar el ángulo de paso de cada pala, donde el método comprende captar al menos una señal indicativa de estado de red eléctrica para la detección de un hueco de tensión, estando el método caracterizado porque comprende:

-calcular un límite de pitch rate mínimo para hueco ∆∆siendo éste menor que un límite de

pitch rate máximo de diseño ∆

∆, y porque una vez detectada la presencia de un hueco de tensión realiza las etapas de: -calcular al menos una señal indicativa de una oscilación adelante-atrás de la góndola, -calcular una consigna de pitch rate de amortiguación de torre en función de la señal indicativa de la aceleración adelante-atrás de la góndola, y -calcular una consigna de pitch rate a partir de la consigna de pitch rate de amortiguación de torre y del pitch rate mínimo en hueco ∆

∆.
2.-Método de control de un aerogenerador según la reivindicación 1 caracterizado porque el límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆es un valor calculado en función de la señal indicativa del estado de la red

eléctrica y de una señal indicativa de la aceleración angular del rotor.
3.-Método de control de un aerogenerador según la reivindicación 2 caracterizado porque la señal indicativa de la aceleración angular del rotor se calcula a partir de una diferencia entre pares eléctricos, determinado un primer par eléctrico a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante anterior a la detección del hueco de tensión y determinado un segundo par eléctrico a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante posterior a la detección del hueco de tensión.
4.-Método de control de un aerogenerador según la reivindicación 2 caracterizado porque la señal indicativa de la aceleración angular del rotor se calcula a partir de al menos dos medidas de la velocidad del rotor en dos instantes distintos de tiempo, estando al menos una de las medidas determinada a partir de la señal indicativa de estado de red eléctrica en un instante posterior a la detección del hueco de tensión.
5.-Método de control de un aerogenerador según la reivindicación 3 ó 4 caracterizado porque comprende calcular, a partir de la señal de aceleración angular del rotor, un intervalo de tiempo máximo tmax en que se alcanza una velocidad de giro del rotor de desconexión partiendo de una velocidad en el instante inicial del hueco Ω0(hueco).
6.-Método de control de un aerogenerador según la reivindicación 5 caracterizado porque comprende calcular un término de corrección de pitch Δβ que iguala una potencia aerodinámica captada del viento Pmec a una potencia evacuable por la red eléctrica Pevacuable.
7.-Método de control según la reivindicación 6 caracterizado porque comprende calcular un límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆calculado como el cociente entre el término de corrección de pitch Δβ y un

tiempo menor o igual a tmax.
8.-Método de control según reivindicación 7 caracterizado porque la consigna de pitch rate se obtiene mediante suma del límite de pitch rate mínimo en hueco ∆∆y la consigna de pitch rate de

amortiguación de torre.
9.-Método de control según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la señal indicativa de la red eléctrica es potencia evacuable calculada a partir de una tensión de red medida y de un límite máximo de corriente.

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10.-Método de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque comprende activar, a partir de la señal indicativa del estado de la red eléctrica, una parada del aerogenerador en función del tiempo de duración del hueco de tensión.

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