ES2552691T3 - Turbina eólica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y método para controlar una turbina eólica - Google Patents

Turbina eólica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y método para controlar una turbina eólica Download PDF

Info

Publication number
ES2552691T3
ES2552691T3 ES04822594.0T ES04822594T ES2552691T3 ES 2552691 T3 ES2552691 T3 ES 2552691T3 ES 04822594 T ES04822594 T ES 04822594T ES 2552691 T3 ES2552691 T3 ES 2552691T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
wind turbine
control
control systems
systems
communication
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.)
Active
Application number
ES04822594.0T
Other languages
English (en)
Inventor
Ole Mølgaard JEPPESEN
John Bengtson
Torben Møller HANSEN
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.)
Vestas Wind Systems AS
Original Assignee
Vestas Wind Systems AS
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=34959688&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2552691(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Vestas Wind Systems AS filed Critical Vestas Wind Systems AS
Application granted granted Critical
Publication of ES2552691T3 publication Critical patent/ES2552691T3/es
Active 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
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • 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
    • F03D7/04—Automatic control; Regulation
    • F03D7/042—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller
    • F03D7/047—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the controller architecture, e.g. multiple processors or data communications
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/845—Redundancy
    • 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
    • F05B2270/10—Purpose of the control system
    • F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
    • F05B2270/1074—Purpose of the control system to cope with emergencies by using back-up controls
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Turbina eólica (1) que comprende equipos bajo control (5, 7, 9), y un sistema de control (14, 14A, 14B) para uno o más de dichos equipos bajo control (5, 7, 9) en la que dicho sistema de control (14A) está multiplicado por al menos un sistema de control adicional (14B) para controlar los mismos de dichos equipos bajo control, caracterizada por que dichos sistemas de control (14A, 14B) están conectados mediante un sistema de bus de comunicación para intercambiar comunicación de control, e incluye varios controladores distribuidos.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DESCRIPCION
Turbina eolica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y metodo para controlar una turbina eolica
Antecedentes de la invencion
La invencion se refiere a una turbina eolica, a un metodo para controlar un sistema de control que esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional para controlar los mismos equipos bajo control de una turbina eolica y a usos del mismo.
Descripcion de la tecnica relacionada
Las turbinas eolicas estan disenadas para afrontar condiciones meteorologicas duras y cambiantes durante un largo periodo de anos y todavfa mostrar una alta confiabilidad. Anteriormente, la confiabilidad se ha conseguido disenando turbinas eolicas con un determinado sobredimensionamiento en relacion con un uso por debajo del normal requerido de la turbina eolica.
La torre, las palas de turbina eolica y los sistemas de frenado pueden sobredimensionarse, por ejemplo, con el fin de afrontar una situacion meteorologica extrema o fuerzas excesivas durante un mal funcionamiento tal como perdida de red de distribucion o control del rotor de turbina eolica.
Sin embargo, es un desaffo cada vez mayor transportar y manipular los componentes de turbina eolica de turbinas eolicas modernas grandes. Por consiguiente, los componentes sobredimensionados son un problema significativo en relacion con el tamano y el peso durante el transporte y la manipulacion asf como costoso en cuanto a costes de material.
Anteriormente, tambien se ha conocido disponer mas de un componente de una clase en una turbina eolica. La redundancia se usa especialmente con los componentes que experimentan un esfuerzo mecanico significativo, por ejemplo, un actuador de ajuste de paso hidraulico. El componente anadido puede asumir la carga de trabajo en un corto periodo tras haber fallado un componente principal hasta que el personal de reparacion llegue y, por tanto, mejora la disponibilidad y confiabilidad de la turbina eolica. Sin embargo, los mas de un componente de una clase no cambian ni solucionan el problema mencionado anteriormente relativo al tamano y el peso, asf como los costes de material de componentes de turbina eolica.
La solicitud de patente europea n.° 1 286 048 da a conocer una turbina eolica con dos sistemas de ajuste de paso independientes en redundancia con el fin de reducir las cargas extremas si un sistema de ajuste falla. La solicitud de patente internacional n.° 2004/114493 tambien da a conocer una turbina eolica con sistema en redundancia.
La solicitud de patente estadounidense n.° 2004/151575 y la solicitud de patente internacional n.° 2004/079185 dan a conocer diferentes soluciones de transferencia de datos dentro del area de las turbinas eolicas.
Un objeto de la invencion es establecer una tecnica que permita construir turbinas mas eficientes en cuanto a peso y coste.
La invencion
La invencion se refiere a una turbina eolica que comprende equipos bajo control, y un sistema de control para uno o mas de dichos equipos bajo control en la que dicho sistema de control esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional para controlar los mismos de dichos equipos bajo control y en la que dichos sistemas de control estan conectados por un sistema de bus de comunicacion para intercambiar comunicacion de control, e incluye varios controladores distribuidos.
De este modo se establece una turbina eolica sin las desventajas mencionadas anteriormente de la tecnica anterior. La eliminacion de la posibilidad de puntos unicos de fallo en el control de equipos bajo control garantizando la funcionalidad a nivel de sistema es ventajosa. Con la mejora del nivel de seguridad y por tanto la fiabilidad de la turbina eolica, resulta posible disenar los diferentes componentes de turbina eolica para un uso y fatiga normales en lugar de disenarlos para cargas extremas.
La torre de turbina eolica puede disenarse, por ejemplo, con un grosor de material “de tamano normal” ya que el riesgo de un mal funcionamiento tal como el riesgo de un exceso de velocidad peligroso del rotor debido a perdida de control disminuye significativamente. Los materiales ahorrados de una torre “de tamano normal” y otros componentes estructurales de la turbina eolica pueden superar el 25%.
El termino “equipos bajo control” y “componentes principales” deben entenderse especialmente como las palas de turbina eolica, engranaje (si lo hubiera) y generador de la turbina eolica.
El termino “sistema de control” debe entenderse como un sistema que supervisa y controla un componente principal y que incluye los componentes necesarios para hacerlo.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
En un aspecto de la invencion, dichos equipos bajo control son componentes principales de la turbina eolica tal como las palas de turbina eolica.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control funcionan simultanea e independientemente uno de otro. De este modo resulta posible controlar de manera continua el componente principal independientemente de que un sistema de control falle. Por tanto, la turbina eolica puede continuar generando energfa electrica hasta que pueda realizarse la sustitucion del sistema que ha fallado o apagarse de manera controlada.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control funcionan simultaneamente con una supervision dependiente uno de otro. De este modo, se garantiza que los sistemas de control trabajan juntos en un control ventajoso de un componente principal.
En un aspecto de la invencion, dichos equipos bajo control comprenden al menos una pala de turbina eolica de perdida aerodinamica activa o de ajuste de paso. Resulta ventajoso usar la invencion junto con palas de turbina eolica grandes ya que el mecanismo de ajuste de paso de cada pala tambien es el unico sistema de freno del rotor.
En un aspecto de la invencion, dicha al menos una pala de turbina eolica forma parte de una turbina eolica con dos o tres palas. Resulta especialmente ventajoso usar la invencion junto con turbinas eolicas de dos palas ya que la perdida de control en una pala puede dar como resultado la perdida de la capacidad para detener el rotor de turbina eolica como tal.
En un aspecto de la invencion, dicha turbina eolica comprende un mecanismo de balanceo que incluye sensores de angulo de balanceo.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control incluyen los sistemas de supervision para dichas palas de turbina eolica de perdida aerodinamica activa o de ajuste de paso.
En un aspecto de la invencion, uno de dichos sistemas de control comprende componentes de ajuste de paso y/o balanceo, por ejemplo sensores tales como sensores de carga de pala, sensores de posicion de paso, sensores de azimut y/o sensores de angulo de balanceo, actuadores tales como actuadores de ajuste de paso y/o actuadores de balanceo, fuentes de alimentacion incluyendo UPS y/o controladores tales como microordenadores. De este modo se garantiza que cualquier tipo de fallo no sera fatal, ya que los componentes del sistema estan multiplicados y, por consiguiente, que los uno o mas sistemas de control restantes pueden continuar el control normal de la turbina eolica o al menos detener la turbina eolica de manera controlada.
En un aspecto de la invencion, sensores en uno de dichos sistemas de control estan colocados de manera diferente en relacion con las posiciones de los sensores correspondientes en uno adicional de dichos sistemas de control. De este modo se garantiza que el dano a una seccion del componente de turbina eolica tal como una pala de turbina eolica de ajuste de paso, por ejemplo, por el impacto de un rayo en sensores del sistema de control, no afecta automaticamente a los sensores del sistema de control adicional.
En un aspecto de la invencion, la turbina eolica comprende mas de dos sistemas de control, por ejemplo, tres o cuatro sistemas de control. La cantidad de sistemas de control adicionales puede elegirse segun el riesgo de dano al sistema con el fin de conseguir la fiabilidad necesaria de la turbina eolica. La cantidad puede elegirse, por ejemplo, segun el tipo de turbina eolica, de dos o tres palas, el lugar de construccion de la turbina eolica, la frecuencia de tormentas electricas y la accesibilidad de la turbina eolica, por ejemplo, una turbina eolica de alta mar.
En un aspecto de la invencion, la turbina eolica comprende al menos dos sistemas de control en la que uno o mas componentes de dichos sistemas estan multiplicados por al menos dos o tres, tal como mas de dos, componentes de ajuste de paso, componentes de balanceo y/o controladores.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control incluyen varios controladores centrales.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control incluyen varios controladores distribuidos, por ejemplo, controladores distribuidos por el buje de turbina eolica, el arbol principal, la rafz de la pala de turbina eolica y/o el interior de la pala. De este modo, resulta posible mejorar la fiabilidad de los sistemas de control ya que pueden continuar trabajando si los controladores distribuidos de un equipo bajo control fallan. Los controladores distribuidos de otros equipos bajo control pueden tomar el control de los controladores que han fallado, por ejemplo, los controladores de una pala pueden controlar los sistemas de control de dos palas debido a un fallo en los controladores de una pala provocado por el impacto de un rayo en la pala.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control estan conectados por cables tales como cables individuales entre los componentes. De este modo se establecen circuitos de conexion separados entre los diferentes conjuntos y, por tanto, se mejora incluso mas la alta fiabilidad de los sistemas de control.
En un aspecto de la invencion, los sistemas de control estan conectados por un sistema de bus de comunicacion, por ejemplo, usado cables de cobre y/o cables de comunicacion de fibra optica, conexiones de comunicacion por radio y/o inalambrica tales como conexiones de Bluetooth. El uso de circuitos de conexion separados, cables de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
comunicacion de fibra optica y/o comunicacion inalambrica garantiza especialmente una mayor fiabilidad frente a un mal funcionamiento tras el impacto de un rayo.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control son sistemas parcial o completamente identicos. De este modo, resulta posible mejorar el nivel de seguridad comun de los sistemas de control.
En un aspecto de la invencion, dichos sistemas de control son un sistema de redundancia multiplicado. De este modo se consigue una realizacion ventajosa de la invencion.
Una disposicion de control para un rotor de turbina eolica incluye al menos dos palas de turbina eolica, en la que dicha disposicion comprende una pluralidad de sistemas de control para controlar la misma pala de turbina eolica o la misma parte de la pala de turbina eolica, en la que al menos controladores de dicha pluralidad de sistemas de control estan distribuidos por la pala de turbina eolica o la misma parte de la pala de turbina eolica que esta controlandose, y en la que dichos sistemas de control estan conectados, y en la que dichos sistemas de control estan conectados por un sistema de bus de comunicacion para intercambiar comunicacion de control.
De este modo, resulta posible mejorar la seguridad del control del rotor de turbina eolica ya que la disposicion incluye controladores distribuidos pero conectados mediante los cuales la disposicion de control puede continuar controlando las palas de turbina eolica independientemente de un fallo en uno o mas controladores.
Dichos controladores incluyen uno o mas microprocesadores.
Dichos sistemas de control estan conectados por un sistema de bus de comunicacion, por ejemplo, que usa cables de cobre y/o cables de comunicacion de fibra optica, conexiones de comunicacion por radio y/o comunicacion inalambrica tales como conexiones de Bluetooth. El sistema de bus garantiza que cualquier dato puede compartirse entre los sistemas de control y los controladores. De este modo, se garantiza que cualquier pala en el rotor de turbina eolica puede permanecer bajo control independientemente de un fallo en alguno de los sistemas de control y controladores.
Dichos controladores estan distribuidos por el buje de turbina eolica, el arbol principal, la rafz de la pala de turbina eolica y/o el interior de la pala. Al colocar los controladores localmente en las proximidades de los equipos bajo control se consigue una construccion mas sencilla y fiable de una disposicion de control.
La invencion tambien se refiere a un metodo para controlar un sistema de control que esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional para controlar los mismos equipos bajo control de una turbina eolica, comprendiendo dicho metodo las etapas de:
controlar dichos equipos con los sistemas de control, y
hacer funcionar dicho sistema de control y al menos un sistema de control adicional intercambiando comunicacion de control sobre un sistema de bus de comunicacion que conecta los sistemas de control.
En aspectos de la invencion, dichos sistemas de control se hacen funcionar simultanea e independientemente uno de otro o en dependencia uno de otro intercambiando comunicacion de control. De este modo se consiguen realizaciones ventajosas de la invencion.
En un aspecto de la invencion, se transfiere comunicacion de control sobre un sistema de bus de comunicacion que conecta dichos sistemas de control. En un aspecto adicional de la invencion, dicha comunicacion se transfiere sobre un sistema de bus de comunicacion entre controladores centrales o distribuidos. De este modo se consiguen realizaciones ventajosas de la invencion.
La invencion tambien se refiere a usos de una turbina eolica y a un metodo junto con una parada de emergencia de la turbina eolica durante situaciones extremas tales como situaciones meteorologicas o perdida de una red de distribucion.
Figuras
A continuacion se describira la invencion con referencia a las figuras, en las que
la figura 1 ilustra una turbina eolica moderna grande que incluye tres palas de turbina eolica en el rotor de turbina eolica,
la figura 2 ilustra esquematicamente una seccion de una turbina eolica segun la invencion,
la figura 3 ilustra esquematicamente un sistema de control central de una turbina eolica de tres palas,
la figura 4 ilustra el sistema de control de la figura 3 en mas detalle,
la figura 5 ilustra el sistema de control de la figura 3 en detalle para una turbina eolica de dos palas,
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
la figura 6 ilustra esquematicamente una disposicion de control que incluye sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de tres palas,
la figura 7 ilustra la disposicion de control que incluye sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de dos palas en detalle, y
la figura 8 ilustra otra realizacion de la disposicion de control que incluye sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de dos palas.
Descripcion detallada
La figura 1 ilustra una turbina eolica moderna 1 con una torre 2 y una gondola de turbina eolica 3 colocada encima de la torre. Las palas 5 del rotor de turbina eolica estan conectadas a la gondola a traves del arbol de baja velocidad que sobresale de la parte frontal de la gondola.
Tal como se ilustra en la figura, el viento por encima de un determinado nivel activara el rotor y permitira que rote en una direccion perpendicular al viento. El movimiento de rotacion se convierte en energfa electrica que habitualmente se suministra a la red de transmision como conocen los expertos en el area.
La figura 2 ilustra esquematicamente los equipos bajo control, es decir las palas de turbina eolica 5, el engranaje 9 y el generador electrico 7. Los equipos bajo control se supervisan y controlan mediante sistemas de control 14 de una turbina eolica segun la invencion. La turbina eolica comprende ademas los arboles de baja y alta velocidad 10, 8 que conectan las palas de turbina eolica 5, el engranaje 9 y el generador electrico 7. El mecanismo de balanceo permite a las palas de turbina eolica inclinarse en relacion con un plano vertical.
Los sistemas de control 14 pueden supervisar y controlar cualquiera de los equipos bajo control, tal como las palas de turbina eolica 5, durante un uso normal y la parada de la turbina eolica.
Segun la invencion, los sistemas de control 14 comprenden un primer sistema de control 14A que esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional 14B para supervisar y controlar los mismos equipos bajo control.
Los sistemas de control 14A, 14B son preferiblemente sistemas identicos en cuanto a construccion y realizan la misma funcion. Pueden funcionar simultanea e independientemente uno de otro a la hora de supervisar y controlar los mismos equipos bajo control.
La figura 3 ilustra esquematicamente un sistema de control central de una turbina eolica de tres palas.
La figura ilustra como se controlan centralmente las palas de turbina eolica desde sistemas de control en los que la comunicacion entre componentes en los sistemas de control y las palas se realiza sobre un bus de comunicacion. El bus de comunicacion pueden ser conexiones por cable, por ejemplo un sistema de bus de comunicacion que usa cables de cobre y/o cables de comunicacion de fibra optica. Ademas, el bus de comunicacion puede incluir conexiones de comunicacion por radio y/o comunicacion inalambrica tales como conexiones de Bluetooth entre los sistemas de control. El bus de comunicacion puede usar, por ejemplo, una tecnica LAN convencional.
La conexion entre los componentes individuales de los sistemas de control y las palas puede establecerse mediante cables separados o comunes, por ejemplo, cables de energfa electrica separados que transfieren energfa electrica a cada componente relevante.
La figura 4 ilustra el sistema de control central de la figura 3 en mas detalle, en el que los sistemas de control 14A, 14B forman parte de una turbina eolica de tres palas.
Cada conjunto de sistemas de control 14A, 14B comprende uno o mas microcontroladores 17, |iCtrl A, |iCtrl B que recopilan, tratan y transmiten datos, tal como recopilar datos procedentes de los sensores de sistema de control en los equipos relevantes bajo control y transmitir datos de control a los componentes de sistema de control que controlan los equipos relevantes bajo control.
Ejemplos de sensores y componentes de sistema de control son sensores de posicion de paso y de carga de pala, asf como actuadores de ajuste de paso en relacion con una pala de turbina eolica 5. La disposicion de pala se repite para todas las palas 5.
Ademas, cada conjunto de sistemas de control 14A, 14B puede comprender un sensor de azimut 15 que transmite datos a los microcontroladores de pala 17.
Los dos microcontroladores 17 de los conjuntos de sistemas de control 14A, 14B estan alimentados desde sus propias fuentes de alimentacion separadas 16 en las que cada fuente de alimentacion incluye una fuente de alimentacion ininterrumpida UPS A, UPS B. Las dos UPS alimentan los sistemas de control y permiten controlar y detener la turbina eolica durante un corte de energfa electrica, provocado por ejemplo por el impacto directo de un rayo sobre una lmea electrica.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Los sensores de sistema de control de diferentes conjuntos pueden colocarse unos en las proximidades de otros, por ejemplo un sensor de carga de pala cerca del siguiente sensor de carga de pala pero preferiblemente no en la misma posicion sobre la pala de turbina eolica 5.
La figura 5 ilustra el sistema de control central de la figura 3 en una turbina eolica de dos palas.
La estructura de los sistemas de control 14A, 14B de la figura 4 corresponde sustancialmente a los sistemas de la figura 4. La situacion de una pala menos puede iniciar el uso de mas de dos sistemas de control identicos, por ejemplo, tres o cuatro sistemas de control con el fin de mejorar el nivel de seguridad frente al dano de la turbina eolica como consecuencia posterior de un mal funcionamiento de mas de un sistema de control.
El sistema de control segun la invencion tambien puede usarse en relacion con otros componentes principales aparte de las palas de turbina eolica. El sistema de control tambien puede usarse, por ejemplo, junto con la supervision y el control del generador electrico y, por tanto, garantizar que el generador no se enfrenta a condiciones de trabajo daninas como consecuencia posterior de un mal funcionamiento de un sistema de control.
La figura 6 ilustra esquematicamente una disposicion de control que incluye sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de tres palas.
La figura ilustra como se controla cada pala de turbina eolica desde sistemas de control colocados localmente en cada pala. La comunicacion entre componentes en los sistemas de control y las palas se realiza sobre un bus de comunicacion, por ejemplo, correspondiente al bus de comunicacion mencionado junto con la figura 3.
La figura 7 ilustra una disposicion de control que incluye los sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de dos palas en detalle.
La figura ilustra como esta multiplicado el sistema de control de cada pala, por ejemplo, en relacion con sensores, controladores y fuentes de alimentacion incluyendo UPS. Los controladores estan conectados en una red de area local LAN y asf pueden comunicarse y supervisar la funcionalidad unos de otros.
La figura 8 ilustra otra realizacion de la disposicion de control que incluye sistemas de control distribuidos de una turbina eolica de dos palas.
Los controladores de la figura estan conectados por un bus de comunicacion en una LAN y como tal establecen controladores multiplicados; controlador 1, controlador 2 y controlador de la figura.
La turbina eolica segun la invencion puede formar parte de un parque eolico en el que cada turbina eolica esta conectada a una estacion de control central que responde a mensajes de fallo procedentes de las turbinas eolicas tales como un sistema de control que ha fallado, por ejemplo, enviando personal de mantenimiento o una senal de parada a la turbina eolica.
La invencion se ha ejemplificado anteriormente con referencia a ejemplos espedficos de una turbina eolica con sistemas de control. El sistema puede controlar la turbina eolica en uso o durante un proceso de parada en un mal funcionamiento de un sistema de control, por ejemplo, una parada de emergencia. Sin embargo, ha de entenderse que la invencion no se limita a los ejemplos particulares descritos anteriormente, sino que puede disenarse y alterarse en multitud de variedades dentro del alcance de la invencion tal como se especifica en las reivindicaciones.
Lista
1. Turbina eolica o sistema de turbina eolica
2. Torre de turbina eolica
3. Gondola de turbina eolica
4. Buje de turbina eolica
5. Pala de turbina eolica
6. Rotor
7. Generador electrico
8. Arbol de alta velocidad
9. Engranaje
10. Arbol de baja velocidad
11. Mecanismo de balanceo
12. Mecanismo de ajuste de paso para una pala de turbina eolica
13. Mecanismo de guinada
14. Sistema de control para palas de turbina eolica
14A, 14B. Sistema de control y un sistema de control adicional 5 15. Dos conjuntos de sensores de azimut
16. Dos conjuntos de fuentes de alimentacion incluyendo UPS
17. Dos conjuntos de microcontroladores
18. Dos conjuntos de sensores de angulo de balanceo
10

Claims (23)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Turbina eolica (1) que comprende equipos bajo control (5, 7, 9), y
    un sistema de control (14, 14A, 14B) para uno o mas de dichos equipos bajo control (5, 7, 9) en la que
    dicho sistema de control (14A) esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional (14B) para controlar los mismos de dichos equipos bajo control,
    caracterizada por que
    dichos sistemas de control (14A, 14B) estan conectados mediante un sistema de bus de comunicacion para intercambiar comunicacion de control, e
    incluye varios controladores distribuidos.
  2. 2. Turbina eolica (1) segun la reivindicacion 1, caracterizada por que dichos equipos bajo control son componentes principales (5, 7, 9) de la turbina eolica tal como las palas de turbina eolica.
  3. 3. Turbina eolica (1) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por que dichos equipos bajo control comprenden al menos una pala (5) de turbina eolica de perdida aerodinamica activa o de ajuste de paso.
  4. 4. Turbina eolica (1) segun la reivindicacion 3, caracterizada por que dicha al menos una pala de turbina eolica (5) forma parte de una turbina eolica con dos o tres palas.
  5. 5. Turbina eolica (1) segun la reivindicacion 3 o 4, caracterizada por que dichos sistemas de control (14A, 14B) incluyen sistemas de supervision para dichas palas de turbina eolica de perdida aerodinamica activa o de ajuste de paso (5).
  6. 6. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que dicha turbina eolica (1) comprende un mecanismo de balanceo que incluye sensores de angulo de balanceo (18).
  7. 7. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que uno de dichos sistemas de control (14A, 14B) comprende componentes de ajuste de paso y/o balanceo por ejemplo sensores tales como sensores de carga de pala, sensores de posicion de paso, sensores de azimut y/o sensores de angulo de balanceo (18), actuadores tales como actuadores de ajuste de paso y/o actuadores de balanceo, fuentes de alimentacion (16) incluyendo UPS y/o controladores tales como microordenadores (17).
  8. 8. Turbina eolica (1) segun la reivindicacion 7, caracterizada por que sensores en uno de dichos sistemas de control (14A) estan colocados de manera diferente en relacion con las posiciones de los sensores correspondientes en uno adicional de dichos sistemas de control (14B).
  9. 9. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la turbina eolica comprende mas de dos sistemas de control (14A, 14B) por ejemplo tres o cuatro sistemas de control.
  10. 10. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que la turbina eolica comprende al menos dos sistemas de control (14A, 14B) en la que uno o mas componentes de dichos sistemas estan multiplicados por al menos dos o tres tal como mas de dos componentes de ajuste de paso, componentes de balanceo y/o controladores.
  11. 11. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque dichos sistemas de control (14A, 14B) incluyen varios controladores centrales.
  12. 12. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que dichos sistemas de control (14A, 14B) incluyen controladores distribuidos por el buje de turbina eolica, el arbol principal, la rafz de la pala de turbina eolica y/o el interior de la pala.
  13. 13. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizada porque dichos sistemas de control (14A, 14B) estan conectados por cables tales como cables individuales entre los componentes.
  14. 14. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque dichos sistemas de control (14A, 14B) estan conectados por un sistema de bus de comunicacion que usa cables de cobre y/o cables de comunicacion de fibra optica, conexiones de comunicacion por radio y/o comunicacion inalambrica tales como conexiones de Bluetooth.
    10
    15
    20
    25
  15. 15. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada por que dichos sistemas de control (14A, 14B) son sistemas parcial o completamente identicos.
  16. 16. Turbina eolica (1) segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada por que dichos sistemas de control (14A, 14B) son un sistema de redundancia multiplicado.
  17. 17. Metodo para controlar un sistema de control que esta multiplicado por al menos un sistema de control adicional para controlar los mismos equipos bajo control de una turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, comprendiendo dicho metodo las etapas de:
    controlar dichos equipos con los sistemas de control, y
    hacer funcionar dicho sistema de control y al menos un sistema de control adicional mediante el intercambio de comunicacion de control sobre un sistema de bus de comunicacion que conecta los sistemas de control.
  18. 18. Metodo segun la reivindicacion 17, en el que dichos sistemas de control se hacen funcionar simultanea e independientemente uno de otro.
  19. 19. Metodo segun la reivindicacion 17 o 18, en el que dichos sistemas de control se hacen funcionar simultaneamente y en dependencia uno de otro intercambiando comunicacion de control.
  20. 20. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en el que se transfiere comunicacion de control sobre un sistema de bus de comunicacion que conecta dichos sistemas de control.
  21. 21. Metodo segun la reivindicacion 20, en el que dicha comunicacion se transfiere sobre un sistema de bus de comunicacion entre controladores centrales o distribuidos.
  22. 22. Uso de una turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, junto con una parada de emergencia de la turbina eolica (1) durante situaciones extremas tales como situaciones meteorologicas o perdida de una red de distribucion.
  23. 23. Uso de un metodo segun la reivindicacion 17 o 21, junto con una parada de emergencia de una turbina eolica (1) durante situaciones extremas tales como situaciones meteorologicas o perdida de una red de distribucion.
ES04822594.0T 2004-12-30 2004-12-30 Turbina eólica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y método para controlar una turbina eólica Active ES2552691T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DK2004/000931 WO2006069573A1 (en) 2004-12-30 2004-12-30 Wind turbine comprising a multiplied redundancy control system and method of controlling a wind turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2552691T3 true ES2552691T3 (es) 2015-12-01

Family

ID=34959688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES04822594.0T Active ES2552691T3 (es) 2004-12-30 2004-12-30 Turbina eólica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y método para controlar una turbina eólica

Country Status (10)

Country Link
US (1) US8585363B2 (es)
EP (1) EP1831545B1 (es)
JP (1) JP2008527226A (es)
CN (1) CN101091056B (es)
AU (1) AU2004326158B2 (es)
CA (1) CA2592298C (es)
DK (1) DK1831545T3 (es)
ES (1) ES2552691T3 (es)
MX (1) MX2007007417A (es)
WO (1) WO2006069573A1 (es)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005034899A1 (de) * 2005-07-26 2007-02-01 Repower Systems Ag Windenergieanlage mit Einzelpitcheinrichtungen
EP2044326B1 (en) * 2006-07-06 2018-08-22 Acciona Windpower, S.A. Systems, methods and apparatuses for a wind turbine controller
JP2008128139A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Toko Electric Corp 雷撃電流監視制御システム
EP2191131B1 (en) * 2007-08-31 2017-12-20 Vestas Wind Systems A/S Method for controlling at least one adjustment mechanism of a wind turbine, a wind turbine and a wind park
DE102007049313A1 (de) * 2007-10-15 2009-04-16 Kenersys Gmbh Rotorblattverstellsystem
US8805595B2 (en) * 2008-01-17 2014-08-12 General Electric Company Wind turbine arranged for independent operation of its components and related method and computer program
DK2080903T4 (da) 2008-01-21 2020-04-20 Siemens Gamesa Renewable Energy As Driftssikkert system til styring af vindmøller
DE102008009740A1 (de) * 2008-02-18 2009-08-20 Imo Holding Gmbh Windkraftanlage sowie Verfahren zum Betrieb derselben
WO2009109467A2 (en) * 2008-03-07 2009-09-11 Vestas Wind Systems A/S A control system and a method for redundant control of a wind turbine
US20090250939A1 (en) * 2008-04-08 2009-10-08 Curme Oliver D Wind-driven generation of power
ES2345645B1 (es) * 2008-06-09 2011-07-13 GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L. Instalacion de energia eolica y procedimiento de modificacion del paso de pala en una instalacion de energia eolica.
CN101660493B (zh) † 2008-08-29 2014-10-01 维斯塔斯风力系统有限公司 用于测试桨距系统故障的桨距控制系统
DE102008057934C5 (de) * 2008-11-19 2020-09-17 Nordex Energy Gmbh Windenergieanlage mit einer zentralen Steuerungseinrichtung und einer Steuerungseinheit im Rotor sowie Verfahren zum Betreiben einer derartigen Windenergieanlage
DE102009025747B4 (de) * 2009-05-05 2011-03-03 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Notstromversorgungseinrichtung
DE102009039340A1 (de) * 2009-08-29 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Betriebsführungssystem einer Windenergieanlage und Verfahren unter Verwendung des Betriebsführungssystems
EP2545275B1 (de) 2010-03-10 2016-08-17 SSB Wind Systems GmbH & Co. KG Redundantes pitchsystem
DE102010023053A1 (de) * 2010-06-08 2011-12-08 Robert Bosch Gmbh System und Verfahren zur Veränderung der Winkelstellung von Rotorblättern einer Windenergieanlage
US20120020786A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Clipper Windpower, Inc. Method and system for redundant turbine control
WO2012025348A2 (de) * 2010-08-26 2012-03-01 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Pitchsystem für eine windenergieanlage
US20120070285A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Clipper Windpower, Inc. independent, distributed protection and safety system with fiber optic communication for wind turbines
US20120080881A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-05 Vaibhav Srivastava System, device, and method for automated monitoring and operation of wind turbines
WO2012076012A1 (en) * 2010-12-08 2012-06-14 Vestas Wind Systems A/S Method of managing computing tasks in a wind farm
US8631275B2 (en) * 2010-12-28 2014-01-14 Vestas Wind Systems A/S Controller arrangement of an electrical power transfer system of a wind turbine
ITVI20110015U1 (it) * 2011-02-28 2012-08-29 Autec S R L Un dispositivo per il controllo a distanza di un apparato per la generazione di energia elettrica e generatore comprendente il dispositivo
EP2691044A2 (en) * 2011-03-30 2014-02-05 Vestas Wind Systems A/S Fault-tolerant fire protection system
DK201170325A (en) * 2011-06-24 2012-12-25 Vestas Wind Sys As Wind turbine with decentralized voting
WO2012130241A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Vestas Wind Systems A/S Wind power plant with highly reliable real-time power control
ES2613701T3 (es) * 2011-03-30 2017-05-25 Vestas Wind Systems A/S Sistema de control y protección distribuido tolerante a fallos
ES2398027B1 (es) * 2011-05-24 2014-09-05 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Métodos y sistemas de control de aerogeneradores en condiciones de clima frio y baja altitud.
EP2729700A1 (en) * 2011-07-08 2014-05-14 Vestas Wind Systems A/S Improving power production of wind turbines
US8434996B2 (en) 2011-12-06 2013-05-07 General Electric Company System and method for detecting and/or controlling loads in a wind turbine
US9201410B2 (en) 2011-12-23 2015-12-01 General Electric Company Methods and systems for optimizing farm-level metrics in a wind farm
EP2807372A1 (en) * 2012-01-27 2014-12-03 KK-Electronic A/S Modular control system for a wind turbine or a wind power park and wind turbine or wind power park with such control system
US9828970B2 (en) 2012-03-30 2017-11-28 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine with a reflective memory system
WO2013182197A1 (en) * 2012-06-04 2013-12-12 Vestas Wind Systems A/S Control system for a wind turbine
CN102769333B (zh) * 2012-07-24 2014-12-10 上海交通大学 一种风力发电电动变桨备用电源系统
CN104968931B (zh) * 2013-02-07 2018-01-19 Kk风能解决方案公司 用于控制风力涡轮机的方法、系统和控制器
JP6247957B2 (ja) 2014-02-26 2017-12-13 三菱重工業株式会社 風力発電装置のヨー制御システム及びヨー制御方法
CN104265567B (zh) * 2014-09-26 2016-09-28 沈阳华创风能有限公司 带自动偏离风向保护的偏航系统及其控制方法
JP6405324B2 (ja) * 2016-01-29 2018-10-17 三菱重工業株式会社 風力発電装置及びその運転方法
EP3417168B1 (en) * 2016-02-16 2021-12-08 Vestas Wind Systems A/S Control system for a wind turbine comprising a blade controller for each blade of the wind turbine
DE102016124840A1 (de) 2016-12-19 2018-06-21 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Steuern eines Netzwiederaufbaus
US20190072072A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Envision Energy Usa Ltd. Variable speed control of wind turbine generator based on estimated torque
CN108252863B (zh) * 2018-01-23 2019-12-31 焦作大学 一种新型自动化风力发电装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348155A (en) * 1980-03-17 1982-09-07 United Technologies Corporation Wind turbine blade pitch control system
US4462753A (en) * 1982-06-22 1984-07-31 United Technologies Corporation Blade feathering system for wind turbines
US5278773A (en) 1990-09-10 1994-01-11 Zond Systems Inc. Control systems for controlling a wind turbine
JPH08123503A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Toshiba Corp プラント制御装置
US5584655A (en) * 1994-12-21 1996-12-17 The Wind Turbine Company Rotor device and control for wind turbine
US20020084655A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-04 Abb Research Ltd. System, method and computer program product for enhancing commercial value of electrical power produced from a renewable energy power production facility
DE10140793A1 (de) 2001-08-20 2003-03-06 Gen Electric Einrichtung zum Verstellen des Rotorblattes eines Rotors einer Windkraftanlage
DE10141098A1 (de) * 2001-08-22 2003-03-06 Gen Electric Windkraftanlage
JP2003113769A (ja) 2001-10-03 2003-04-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブレードピッチ角度制御装置および風力発電装置
EP1340910A1 (en) 2002-02-28 2003-09-03 Enel Green Power S.p.A. Aerogenerator with axial flux permanent magnets and regulation thereof
US7004724B2 (en) * 2003-02-03 2006-02-28 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine rotor load control based on shaft radial displacement
US20070132247A1 (en) 2003-03-03 2007-06-14 Stephen Galayda Electric power generation system
US7042110B2 (en) * 2003-05-07 2006-05-09 Clipper Windpower Technology, Inc. Variable speed distributed drive train wind turbine system
DE10327344A1 (de) * 2003-06-16 2005-01-27 Repower Systems Ag Windenergieanlage
CN100350154C (zh) 2003-09-03 2007-11-21 通用电气公司 风力涡轮机的冗余叶片节距控制系统和控制风力涡轮机的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101091056A (zh) 2007-12-19
MX2007007417A (es) 2007-09-27
EP1831545B1 (en) 2015-10-14
EP1831545A1 (en) 2007-09-12
JP2008527226A (ja) 2008-07-24
US20080118354A1 (en) 2008-05-22
AU2004326158B2 (en) 2009-10-08
US8585363B2 (en) 2013-11-19
CA2592298C (en) 2014-05-13
CA2592298A1 (en) 2006-07-06
WO2006069573A1 (en) 2006-07-06
AU2004326158A1 (en) 2006-07-06
DK1831545T3 (en) 2015-11-23
CN101091056B (zh) 2012-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2552691T3 (es) Turbina eólica que comprende un sistema de control de redundancia multiplicada y método para controlar una turbina eólica
ES2401140T3 (es) Instalación de energía eólica
ES2280770T3 (es) Sistema de control redundante de paso de pala para turbina de viento.
ES2756576T3 (es) Sistema de control para turbina eólica con múltiples rotores dispuestos para controlar la orientación del brazo de soporte
ES2708766T3 (es) Método de control de la generación de potencia activa de una planta de generación eólica, y planta de generación eólica
EP2670978B1 (en) A wind turbine arrangement with a main wind turbine and at least one secondary wind turbine
EP3462017B1 (en) Contingency autonomous yaw control for a wind turbine
ES2863648T3 (es) Procedimiento y sistema para hacer funcionar una turbina eólica durante una avería
CA2428501C (en) Wind energy turbine
EP2725222B1 (en) Systems and methods for use in operating power generation systems
EP3696403A1 (en) System and method for protecting wind turbines from flutter during high wind speeds
US20200124022A1 (en) Mobile control unit for a wind turbine
CN102128133A (zh) 兆瓦级风力发电机组变桨控制装置
CN102235303A (zh) 具有低电压穿越功能的液压驱动独立变桨冗余控制系统
EP2691648B1 (en) Redundant power supply architecture
CN202031775U (zh) 兆瓦级风力发电机组变桨控制装置
ES2956321T3 (es) Priorización de unidades de generación de energía de una planta de energía que comprende uno o más generadores de aerogenerador
AT500843A4 (de) Verfahren und vorrichtung zum abbremsen des rotors einer windkraftanlage
NZ556642A (en) Wind turbine comprising a multiplied redundancy control system and method of controlling a wind turbine
CN113454336A (zh) 变桨安装调试系统及其操作方法
CN105156266A (zh) 风电机组叶片及风电机组
KR20070099627A (ko) 다중화된 여분의 제어 시스템을 포함하는 풍력 터빈과 풍력터빈을 제어하는 방법
US20230304471A1 (en) Electric energy providing system with centralized controller
US20230243334A1 (en) Toe angle control for multirotor wind turbines
WO2021170317A1 (en) Wind turbine operable in a reverse mode of operation and corresponding method of operating a wind turbine