ES2573326T3 - Sistema y procedimiento para la reducción de las cargas en una turbina eólica de eje horizontal que utiliza barlovento - Google Patents

Sistema y procedimiento para la reducción de las cargas en una turbina eólica de eje horizontal que utiliza barlovento Download PDF

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Abstract

Una turbina (10) eólica, que comprende: una pluralidad de palas (14, 16, 18) montadas en un rotor (12); al menos un sensor (38) de dinámicas de viento a barlovento configurado para detectar una pluralidad de dinámicas de viento transitorias a barlovento a una distancia deseada desde el generador (10) de turbina eólica en una dirección del viento que se mueve hacia el generador (10) de turbina eólica, en la que al menos una dinámica de viento transitoria a barlovento es distinta de la velocidad del viento e incluye el gradiente transversal y/o turbulencia del viento; un sistema (46) de control de alimentación directa configurado para determinar una señal de alimentación directa en respuesta a un cambio en las dinámicas de viento transitorias a barlovento detectadas y el acoplamiento de la señal de alimentación directa a la señal del comando de la inclinación de la pala para obtener preventiva y asimétricamente señales de comando de la inclinación individual de la pala; y un sistema (42) de control de inclinación, configurado para controlar de forma asimétrica la inclinación de una pluralidad de palas (14, 16, 18) del generador (10) de turbina eólica basándose en la velocidad del viento a barlovento y un cambio en la pluralidad de dinámicas de viento transitorias detectadas antes de un cambio en las dinámicas de viento transitorias en la pluralidad de palas (14, 16, 18) utilizando la señal de alimentación directa para determinar una señal del comando de la inclinación de la pala preventiva para controlar asimétricamente la inclinación de la pluralidad de palas (14, 16, 18) de turbina eólica antes de un cambio en las dinámicas de viento transitorias en las palas (14, 16, 18) de turbina eólica, de manera que el desequilibrio del rotor debido a gradiente transversal y/o turbulencia del viento se reduce a través del rotor (12).

Description

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DESCRIPCION
Sistema y procedimiento para la reduccion de las cargas en una turbina eolica de eje horizontal que utiliza barlovento
La invencion se refiere en general a turbinas eolicas, y, en particular, a un sistema y procedimiento para reducir el desequilibrio de las carga observado por los componentes de la turbina (rotor, tren de accionamiento, torre) durante el funcionamiento normal.
Las turbinas eolicas se consideran fuentes alternativas de energfa, respetuosas con el medio ambiente y relativamente baratas. Un generador de turbina eolica incluye, en general, un rotor de viento que tiene una pluralidad de palas que transforman la energfa eolica en un movimiento de rotacion de un arbol de accionamiento, que a su vez se utiliza para accionar un rotor de un generador electrico para producir energfa electrica. En los modernos sistemas de generacion de energfa eolica, la produccion de energfa a partir de una pluralidad de generadores de turbinas eolicas, que comprende un "parque eolico", se combina normalmente para su transmision hasta una red.
La produccion de energfa de un generador de una turbina eolica aumenta generalmente con la velocidad del viento hasta que se alcanza una produccion de energfa nominal. A partir de entonces, la produccion de energfa se mantiene, habitualmente, constante en el valor nominal incluso con un aumento en la velocidad del viento. Esto se consigue, en general, mediante la regulacion de la accion de la inclinacion de las palas en respuesta a un aumento en la velocidad del viento. Con el aumento en la velocidad del viento mas alla de la produccion de energfa nominal, las palas son inclinadas, en general, hacia la pluma (es decir, torcidas para que se alineen mas estrechamente con la direccion del viento), controlando de ese modo la velocidad angular del rotor. Como resultado, la velocidad del generador y, en consecuencia, la produccion del generador se puede mantener relativamente constante con el aumento de las velocidades del viento.
En caso de rafagas turbulentas repentinas, la velocidad del viento, la turbulencia del viento y el gradiente transversal pueden cambiar drasticamente en un intervalo de tiempo relativamente pequeno. Reducir el desequilibrio del rotor mientras se mantiene constante la produccion de energfa del generador de turbina eolica durante este tipo de rafagas turbulentas repentinas exige cambios relativamente rapidos del angulo de la inclinacion de las palas. Sin embargo, hay normalmente un lapso de tiempo entre la aparicion de una rafaga turbulenta y la inclinacion real de las palas basado en la dinamica del actuador del control de inclinacion y la inercia de los componentes mecanicos. Como resultado, los desequilibrios de las cargas y la velocidad del generador y, por consiguiente las oscilaciones en los componentes de la turbina asf como la potencia, pueden aumentar considerablemente durante tales rafagas turbulentas, y pueden reducir la vida de la maquina y exceder el maximo nivel prescrito de produccion de energfa (tambien conocido como lfmite de velocidad excesiva) haciendo que el generador se active y, en ciertos casos, la turbina eolica se detenga. El lfmite de velocidad excesiva tiene, en general, una funcion protectora para el generador de turbina eolica particular y se basa en consideraciones sobre la fatiga de los componentes mecanicos, tales como la torre, el tren de accionamiento y otros. Por otro lado, las rafagas turbulentas repentinas pueden tambien aumentar considerablemente los momentos de pandeo de proa a popa y de lado a lado en la torre debido al aumento en el efecto de gradiente transversal.
La reduccion de la carga, hasta el momento, se ha abordado hasta ahora solo inclinando las palas de la turbina eolica mientras se tiene en cuenta la medicion de la velocidad del viento a barlovento, para aliviar el impacto de los vientos en rafagas turbulentas sobre la turbina. En consecuencia, el desequilibrio del rotor debido al gradiente transversal y turbulencia del viento solo se ha abordado a traves de la inclinacion de las palas de la turbina eolica de una manera reactiva, basandose en la carga sobre la torre debido a la entrada turbina eolica.
Por ejemplo, varias tecnicas y dispositivos convencionales se describen en los documentos GB 2398841, US 6.320.272, US 7.025.567 y EP 1460266.
Por consiguiente, existe la necesidad de un mecanismo proactivo para controlar la inclinacion de las palas de una turbina eolica para compensar el desequilibrio del rotor durante el funcionamiento normal mediante la inclinacion de las palas de forma individual o de forma asimetrica, basado no solo en la velocidad del viento, sino tambien en la dinamica de la turbulencia del viento y de el gradiente transversal delante del rotor, determinada antes de que llegue al rotor.
Asf, se proporcionan varios aspectos y realizaciones de la presente invencion definidos por las reivindicaciones adjuntas.
Varias caractensticas, aspectos y ventajas de la presente invencion llegaran a entenderse mejor cuando se lea la siguiente descripcion detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los que caracteres similares representan partes similares a lo largo de los dibujos, en los que:
La FIG. 1 ilustra un generador de turbina eolica de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
La FIG. 2 ilustra un dispositivo de deteccion y localizacion por la luz (LIDAR) y sus componentes de la velocidad del viento asociados medidos;
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La FIG. 3 ilustra un LIDAR montado en un buje de turbina eolica y configurado para medir una parte predeterminada de un campo plano delante del buje;
La FIG. 4 ilustra una vista frontal del LIDAR representado en la FIG. 3;
La FIG. 5 ilustra los elementos funcionales del generador de turbina eolica de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;
La FIG. 6 es un diagrama de control del sistema que ilustra una estrategia de control para aplicar el control de inclinacion de la pala individual de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; y
La FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de control de inclinacion individual de las palas de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
Aunque las figuras de los dibujos identificados anteriormente establecen realizaciones alternativas, tambien se contemplan otras realizaciones de la presente invencion, como se indica en el analisis. En todos los casos, esta divulgacion presenta realizaciones ilustradas de la presente invencion a modo de representacion y no de limitacion. Otras numerosas modificaciones y realizaciones pueden ser ideadas por los expertos en la tecnica que caen dentro del alcance y el esprntu de los principios de esta invencion.
La siguiente descripcion presenta un sistema y procedimiento de acuerdo con una realizacion, para generar la informacion a barlovento proporcionada por un sensor de medicion del viento directo y utilizar esta informacion para determinar la carga que experimental el rotor de un generador turbina eolica, cuando la parte turbina eolica golpea la turbina. Basado en el desequilibrio estimado en el rotor, el angulo de la pala cambia de manera que el rotor ve la misma carga uniforme en todo el rotor. El sistema y el procedimiento tambien pueden emplearse para controlar la produccion de energfa de un generador de turbina eolica durante los cambios repentinos en velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento tales como durante una rafaga turbulenta manteniendo la velocidad del generador dentro del lfmite de velocidad excesiva (o umbral de proteccion) durante tales rafagas turbulentas, evitando asf la activacion o parada del generador de turbina eolica durante las rafagas turbina eolica turbulentas. Las realizaciones de la presente tecnica proporcionan una metodologfa de deteccion orientada al control para obtener informacion de velocidad del viento, turbulencia del viento y gradiente transversal utilizando sensores de medida del viento a barlovento y un conjunto de algoritmos de control que procesan la informacion de velocidad, turbulencia y gradiente transversal a barlovento para generar comandos individuales de inclinacion de la pala para inclinar de forma individual las palas de la turbina eolica antes de que se produzca una rafaga turbina eolica turbulento, dando como resultado de ese modo un aumento de la captacion de energfa eolica y cargas dinamicas reducidas en la estructura de la turbina eolica (rotor, tren de accionamiento, torre, etc.). Las realizaciones del sistema y el procedimiento se describen en detalle a continuacion refiriendose en general a las FIG. 1-7.
La rafaga (o rafagas) turbulenta, como se usa en el presente documento, significa un regimen turbina eolica complejo que incluye no solo la velocidad del viento, sino otras dinamicas de viento tales como pero sin limitarse a la turbulencia del viento, el gradiente transversal y similares. Los modelos conocidos para rafaga de viento solo han considerado la velocidad del viento y no incluyen otras dinamicas de viento.
Volviendo ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra un generador 10 de turbina eolica de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El generador 10 de turbina eolica comprende un rotor 12 que tiene una pluralidad de palas 14, 16, 18 de turbina eolica montadas en un buje 20. El generador 10 de turbina eolica tambien comprende una gondola 22 que esta montada en la parte superior de una torre 24. El rotor 12 se acopla con accionamiento a un generador 32 electrico como se representa en la FIG. 5, a traves de un tren de accionamiento alojado dentro de la gondola 22. La torre 24 expone las palas 14, 16, 18 al viento (direccionalmente representado por las flechas 26), lo que hace que las palas 14, 16, 18 giren alrededor de un eje 28. Las palas 14, 16 y 18 transforman la energfa cinetica del viento en un par de rotacion, que se transforma adicionalmente en energfa electrica a traves del generador electrico alojado dentro de la gondola 22.
La FIG. 2 es una imagen simplificada que ilustra un LIDAR 38 y sus componentes de la velocidad del viento asociados medidos que se miden dentro de un angulo (0) de cono y recorrido (R) predeterminados que se pueden seleccionar adecuadamente para proporcionar una precision deseada de la medida, asf como una aceptable sensibilidad. El LIDAR 38 se describe con mas detalle en este documento en adelante.
La FIG. 3 ilustra un LIDAR 38 montado en un buje 20 de turbina eolica y configurado para medir los componentes de la velocidad del viento dentro de una parte 44 predeterminada de un campo 40 plano delante del buje 20.
La FIG. 4 ilustra una vista frontal del LIDAR 38 montado en un buje 20 de turbina eolica representado en la FIG. 3. El angulo (0) de cono se muestra en el plano x-y, donde el eje z representa el eje de rotacion de las palas 14, 16 y 18 mostradas en la FIG. 1.
La FIG. 5 es un diagrama de bloques de los elementos funcionales principales del generador 10 de turbina eolica de acuerdo con una realizacion. Como se ilustra, las palas 14, 16, 18 del generador 10 de turbina eolica accionan un generador 32 electrico que esta alojado dentro de la gondola 22 representada en la FIG. 1. El generador 10 de
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turbina eolica comprende ademas un controlador 30 configurado para controlar la produccion de energfa electrica del generador 32 basandose en la velocidad del viento detectada y al menos otras dinamicas como el gradiente transversal o la turbulencia del viento. La produccion de energfa del generador 32 electrico puede ser controlada a traves de controlar preventivamente e individualmente la inclinacion de las palas 14,16 y 18 a traves de los motores 34 de la inclinacion de la pala. Controlando el par del entrehierro del generador 32 a traves de uno o mas transformadores 36 de potencia tambien puede controlarse simultaneamente la produccion de energfa del generador 32.
Para bajas velocidades del viento, un aumento en la velocidad del viento en ciertas condiciones de turbulencia del viento y de gradiente transversal puede causar un aumento en la velocidad de rotacion de las palas 14, 16 y 18, y, como consecuencia, la produccion de energfa electrica del generador 32. En ciertas realizaciones, se permite que la produccion de energfa electrica aumente con la velocidad del viento hasta que se alcanza un nivel nominal de produccion de energfa. Con aumentos adicionales en la velocidad del viento, la produccion de energfa del generador 32 se mantiene sustancialmente constante. Esto se logra inclinando una o mas de las palas 14, 16, 18 hacia la pluma. En este analisis, la inclinacion se refiere a la torsion de la pala de la turbina eolica para cambiar el angulo de ataque del viento sobre la pala. La inclinacion hacia la pluma implica la torsion de la pala de manera que la superficie de la pala esta alineada a lo largo de la direccion de la velocidad 26 del viento (es decir, reduciendo el angulo de ataque). La inclinacion de una pala hacia la pluma conduce a una disminucion de la captacion de energfa eolica por la pala. Por consiguiente, con ciertos aumentos de la velocidad del viento, las palas se inclinan progresivamente hacia la pluma, para mantener una velocidad del generador sustancialmente constante y, como consecuencia, una produccion constante de energfa por el generador.
Como se ha indicado anteriormente en el presente documento, en el caso de rafagas repentinas turbulentas, pueden aumentar o incluso disminuir la velocidad del viento, la turbulencia y/o el gradiente transversal en un intervalo relativamente pequeno de tiempo. Con el fin de compensar el lapso de tiempo de los motores 34 de la inclinacion de la pala y mantener una carga uniforme en todo el rotor 20, y mantener tambien una produccion constante de energfa del generador 10 de turbina eolica durante tales rafagas repentinas turbulentas, o al menos un cambio relativamente suave o controlado en la produccion, las palas 14, 16 y 18 pueden ser inclinadas de forma preventiva y de forma individual antes de que una rafaga turbulenta golpee la turbina, evitando de ese modo que el generador 10 de turbina eolica alcance su lfmite de velocidad excesiva (o de baja velocidad) ante la aparicion de una rafaga. Para aplicar esta inclinacion preventiva, dinamicas de viento que incluyen pero que no se limitan a velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento son detectadas a barlovento de las palas 14, 16 y 18 a traves de uno o mas sensores 38 de medicion del viento a barlovento. La informacion de el gradiente transversal y de la turbulencia del viento se determina a partir de la informacion de la velocidad del viento para proporcionar un perfil de las dinamicas de viento mas completo y preciso para su uso por el mecanismo proactivo de control de inclinacion.
En la realizacion ilustrada, un sensor 38 incluye un dispositivo de deteccion y localizacion por la luz, tambien denominado LIDAR. Refiriendose de nuevo a la FIG. 1, el LIDAR 38 es un radar de medicion que esta configurado para explorar una zona anular alrededor del generador 10 de turbina eolica y medir la velocidad del viento basandose en la reflexion y/o dispersion de la luz transmitida por el LIDAR de aerosol. El angulo (0) de cono y el recorrido (R) del LIDAR 38 pueden seleccionarse adecuadamente para proporcionar una precision deseada de la medida asf como una sensibilidad aceptable. En la realizacion ilustrada, el LIDAR 38 se situa en el buje 20 despues de lo cual se montan las palas 14, 16 y 18. En ciertas realizaciones alternativas, el LIDAR 38 se puede tambien situar alrededor de la base de la torre 24 de la turbina eolica.
De acuerdo con aspectos de la presente tecnica, el LIDAR 38 esta configurado para medir la velocidad del viento por delante de al menos una parte espedfica, normalmente las secciones mas importantes de las palas 14, 16 y 18 en cuanto a la contribucion de esas secciones al par aerodinamico en las palas. Estas secciones pueden incluir, por ejemplo, secciones cercanas al extremo de la pala. La FIG. 3 ilustra un campo 44 de medicion de este tipo. Los puntos por delante de las palas 14, 16 y 18 en los que se mide la velocidad del viento mediante el LIDAR 38 estan representados por un plano 40 en la FIG. 3.
De acuerdo con una realizacion, la carga potencial vista por la turbina 10 eolica cuando lee la informacion del viento delante de la estructura va a correlacionar la informacion a barlovento, que puede incluir, sin limitacion, la informacion de velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento, con la medicion de la carga proporcionada por sensores de la brida principal, sensores de la rafz de la pala o sensores del arbol principal, y estimar el momento en el que tiene que producirse el nuevo ajuste de la inclinacion de la pala para compensar este desequilibrio de la distancia por delante de la turbina 10 eolica, donde se han registrado la velocidad y turbulencia del viento y el gradiente transversal.
Como se ilustra en la FIG. 5, la velocidad del viento, el gradiente transversal y la turbulencia del viento a barlovento detectadas por el LIDAR 38 se utiliza por el controlador 30 para determinar los comandos (Cp ) individuales de
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inclinacion de la pala, donde n es el numero de palas de la turbina eolica, y en donde los comandos individuales de inclinacion de pala se transmiten a cada motor individual de la inclinacion de la pala dentro de una pluralidad de motores 34 de inclinacion de pala para aplicar el cambio real en la inclinacion de cada pala 14, 16 y 18 mediante los
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motores 34 de inclinacion de la pala. El mecanismo de control aplicado por el controlador 30 se describe con mayor detalle en adelante con referencia a la FIG. 6.
La FIG. 6 es un diagrama esquematico que ilustra un mecanismo 42 de control a modo de ejemplo para aplicar el control de inclinacion de la pala preventivo y/o individual de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El mecanismo 42 de control incorpora un sistema 45 de control de retroalimentacion y un sistema 46 de control directo de alimentacion. El sistema 45 de control de retroalimentacion esta configurado para determinar y retroalimentar los valores de carga corregidos de forma secuencial para cada pala 14, 16 y 18 en el punto 47 de suma, basado en la velocidad C de rotacion de las palas 14, 16 y 18 de la turbina eolica y tambien en los componentes F medidos de la velocidad del viento generada por el LIDAR 38 descrito anteriormente en el presente documento. Los datos del sensor de carga medidos localmente se ajustan entonces para aplicar asimetricamente un cambio deseado en la velocidad de rotacion de cada pala 14, 16 y 18 en el bloque 50 y generar una salida 48 correspondiente indicativa de
un cambio requerido en el angulo (Cp)de la inclinacion de las palas para lograr la velocidad requerida y la
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reduccion en el desequilibrio del rotor. En el bloque 52, el efecto de cambiar la inclinacion de las palas basandose en una pluralidad de dinamicas de la velocidad del viento y del rotor estan separados para determinar los cambios reales en los dispositivos activos de modificacion del flujo empleados para alterar la aerodinamica de las palas 14,16 y 18, y los valores de carga, respectivamente. La ganancia Gb se basa en dinamicas de viento turbulento que incluyen sin limitacion velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento, mientras que la ganancia Gl se basa en dinamicas de la velocidad del rotor. Como se comprendera, la salida 48 del sistema 45 de control de retroalimentacion esta configurado para causar una disminucion en el angulo de la inclinacion de las palas cuando la velocidad de las palas del generador excede una velocidad de referencia y un aumento en el angulo de la inclinacion de las palas cuando la velocidad de las palas del generador es menor que la velocidad de referencia. Asf, bajo el funcionamiento normal del generador 10 de turbina eolica, la salida 48 actua preventivamente e individualmente sobre cada uno de los motores 34 de la inclinacion de la pala de manera que el desequilibrio del rotor se reduce al mmimo y la velocidad total del generador de viento se mantiene a un nivel de referencia constante deseado.
El sistema 46 de alimentacion directa utiliza la informacion de la velocidad del viento (Vw) a barlovento desde el LIDAR 38 y genera una salida 54 que esta configurada en combinacion con otras dinamicas de viento turbulento tal como, pero no limitado a, gradiente transversal y turbulencia del viento, para hacer que, asimetricamente, las palas se inclinen antes de un cambio repentino en la turbulencia del viento, siendo la cantidad de la inclinacion determinada individualmente para cada una de las palas 14,16 y 18. El sistema 46 de alimentacion directa incorpora una ganancia F en los datos de velocidad del viento (Vw) en el bloque 56 para producir la salida 54. La salida 54 del sistema de control de alimentacion directa se resume en el nudo 58 con la salida 48 del sistema 45 de control de
retroalimentacion para producir los comandos individuales de inclinacion de la pala, (Cp). En una realizacion,
1
esta ganancia F es directamente proporcional a la expresion Gb Gl-1, donde GB se basa en la influencia de la velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento sobre las dinamicas de la pala, como se ha indicado anteriormente en el presente documento. Asf, durante una rafaga turbulenta, el cambio repentino de la velocidad del viento se detecta a barlovento de las palas 14, 16 y 18, provocando un aumento en la salida 54 del sistema 46 de alimentacion directa y, por consiguiente, un cambio en cada comando (Cp) de inclinacion de la pala. Esto a su vez hace que los motores 34 de la inclinacion de la pala inclinen, asimetricamente, las palas antes de que la rafaga turbulenta alcance realmente el generador 10 de turbina eolica. Asf, la tecnica asegura que el desequilibrio del rotor causado por el gradiente transversal y la turbulencia del viento se reduzca y que la produccion de energfa del generador 10 eolico se reduzca gradualmente y que la velocidad del generador no exceda el lfmite de velocidad excesiva que podna causar que se activara. En ciertas realizaciones, la ganancia F puede ser ademas proporcional a la velocidad del viento detectada, de tal manera que cuanto mas fuerte es la rafaga turbulenta, mas rapida es la respuesta del sistema 46 de alimentacion directa para modificar los comandos de la inclinacion de las palas,
(Cp).
Una ganancia 68 de la inclinacion a escala puede anadirse ademas a las dinamicas de viento en la salida
62 para proporcionar modificaciones de los comandos para activar los dispositivos de modificacion de flujo asociados con cada una de las palas 14, 16 y 18.
La FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento 80 a modo de ejemplo para la compensacion del desequilibrio del rotor a traves de una turbina eolica debido a la turbulencia del viento y al gradiente transversal y tambien para controlar la produccion de energfa de un generador 10 de turbina eolica de acuerdo con aspectos de la presente tecnica. El procedimiento 80 comienza mediante la exploracion del campo de viento a barlovento delante del rotor representado en el bloque 82. El bloque 82 puede incorporar el uso de un LIDAR 38 para explorar el campo de viento por delante de las secciones mas importantes de las palas 14, 16 y 18 en cuanto al par aerodinamico para determinar cambios repentinos, por ejemplo, en velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento.
En el bloque 83, velocidad del viento, turbulencia del viento y gradiente transversal se determinan a partir de la informacion de campo de viento explorado.
En el bloque 84, el desequilibrio del rotor inducido por el campo de viento que alcanza al rotor se determina con
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base en la informacion anterior de velocidad del viento, turbulencia del viento y gradiente transversal.
En una realizacion, el sensor 38 a barlovento determina la velocidad del viento por delante de la turbina y determina lo que sena la carga visto por los componentes de la turbina, en particular el rotor, cuando el viento alcanza la turbina. El bloque 82 puede incorporar un sistema de control de retroalimentacion como se ilustra en la FIG. 3 anterior. Un algoritmo de control, tal como se ha descrito anteriormente con referencia a la FIG. 6, determina a priori el angulo de la pala al que cada pala 14, 16 y 18 se debe fijar para cuando el viento alcance el rotor, para compensar cualquier desequilibrio del rotor, representado en el bloque 84. Se genera una senal de alimentacion directa basandose en la dinamica de las palas y los cambios en velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento a barlovento. La senal de la inclinacion de las palas y la senal de alimentacion directa se suman entonces para determinar de forma preventiva e individualmente los comandos de la inclinacion de la pala como se ha indicado anteriormente en el presente documento con referencia a la FIG. 6. Los motores de la inclinacion de las palas son accionados en respuesta a los comandos individuales de la inclinacion de la pala, para efectuar la inclinacion preventiva de las palas individuales antes de un cambio repentino en las dinamicas de velocidad del viento, gradiente transversal y/o turbulencia del viento.
Una manera de entender la carga potencial vista por la turbina 10 eolica cuando la lectura de la informacion del viento delante de la estructura va a correlacionar la informacion a barlovento con la medicion de la carga proporcionada por sensores de la brida principal, sensores de la rafz de la pala o sensores del arbol principal, y estimar el momento en que tiene que producirse el nuevo ajuste de la inclinacion de la pala para compensar este desequilibrio de la distancia por delante de la turbina donde se ha registrado la velocidad del viento.
Asf, las tecnicas descritas anteriormente facilitan el uso optimo de la informacion de las dinamicas de viento a barlovento para compensar el desequilibrio del rotor y controlar las fluctuaciones de la produccion de energfa del generador de turbina eolica durante los cambios repentinos en velocidad del viento, gradiente transversal y turbulencia del viento, al tiempo que reduce las cargas dinamicas en la estructura de la torre. Como se comprendera tambien, las tecnicas descritas anteriormente pueden adoptar la forma de los procesos y aparatos aplicados por ordenador o controlador para poner en practica esos procesos. Los aspectos de la presente tecnica pueden tambien realizarse en forma de instrucciones que contienen codigos de programas informaticos recogidas en soportes tangibles, tal como disquetes, CD-ROM, discos duros, o cualquier otro medio de almacenamiento legible por ordenador, en el que, cuando el codigo del programa informatico es cargado y ejecutado por un ordenador o controlador, el ordenador se convierte en un aparato para poner en practica la invencion. Las tecnicas descritas pueden ademas ser realizadas en la forma de codigo o senal de programa informatico, por ejemplo, si es almacenado en un medio de almacenamiento, es cargado y/o ejecutado por un ordenador o controlador, o se transmite a traves de algun medio de transmision, tal como hilos o cableado electrico, a traves de fibra optica, o por medio de radiacion electromagnetica, en el que, cuando el codigo de programa informatico es cargado y ejecutado por un ordenador, el ordenador se convierte en un aparato para poner en practica la invencion. Cuando se aplica en un microprocesador de uso general, los segmentos de codigos de programa informatico configuran el microprocesador para crear circuitos logicos espedficos.
Aunque solo ciertas caractensticas de la invencion se han ilustrado y descrito en el presente documento, a los expertos en la tecnica se les ocurriran muchas modificaciones y cambios. Debe entenderse, por lo tanto, que las reivindicaciones adjuntas estan destinadas a cubrir todas las modificaciones y cambios que caigan dentro del alcance de la invencion.

Claims (6)

  1. 5
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    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una turbina (10) eolica, que comprende:
    una pluralidad de palas (14, 16, 18) montadas en un rotor (12);
    al menos un sensor (38) de dinamicas de viento a barlovento configurado para detectar una pluralidad de dinamicas de viento transitorias a barlovento a una distancia deseada desde el generador (10) de turbina eolica en una direccion del viento que se mueve hacia el generador (10) de turbina eolica, en la que al menos una dinamica de viento transitoria a barlovento es distinta de la velocidad del viento e incluye el gradiente transversal y/o turbulencia del viento;
    un sistema (46) de control de alimentacion directa configurado para determinar una senal de alimentacion directa en respuesta a un cambio en las dinamicas de viento transitorias a barlovento detectadas y el acoplamiento de la senal de alimentacion directa a la senal del comando de la inclinacion de la pala para obtener preventiva y asimetricamente senales de comando de la inclinacion individual de la pala; y
    un sistema (42) de control de inclinacion, configurado para controlar de forma asimetrica la inclinacion de una pluralidad de palas (14, 16, 18) del generador (10) de turbina eolica basandose en la velocidad del viento a barlovento y un cambio en la pluralidad de dinamicas de viento transitorias detectadas antes de un cambio en las dinamicas de viento transitorias en la pluralidad de palas (14, 16, 18) utilizando la senal de alimentacion directa para determinar una senal del comando de la inclinacion de la pala preventiva para controlar asimetricamente la inclinacion de la pluralidad de palas (14, 16, 18) de turbina eolica antes de un cambio en las dinamicas de viento transitorias en las palas (14, 16, 18) de turbina eolica, de manera que el desequilibrio del rotor debido a gradiente transversal y/o turbulencia del viento se reduce a traves del rotor (12).
  2. 2. La turbina (10) eolica de la reivindicacion 1, en la que el al menos un sensor (38) de dinamica de viento a barlovento comprende un dispositivo de deteccion y localizacion por la luz.
  3. 3. La turbina (10) eolica de cualquier reivindicacion precedente, que comprende ademas un sistema (45) de control de retroalimentacion configurado para determinar una senal del comando de la inclinacion de la pala basandose en una diferencia entre una senal de sensor de carga local y un valor de carga corregido.
  4. 4. La turbina (10) eolica de cualquier reivindicacion precedente, en la que el sistema (42) de control de inclinacion comprende medios para controlar el muestreo de la dinamica de viento transitoria a barlovento a una distancia deseada del generador (10) de turbina eolica en una direccion del viento.
  5. 5. La turbina (10) eolica de cualquier reivindicacion precedente, en la que el sistema (42) de control de inclinacion comprende ademas medios configurados para utilizar la senal de alimentacion directa para determinar una senal de comando de inclinacion de la pala preventiva para controlar la inclinacion de no mas de una pala (14, 16, 18) de turbina eolica individual antes de un cambio en la dinamica de viento transitoria en la pala (14, 16, 18) de turbina eolica.
  6. 6. Un procedimiento para controlar el desequilibrio del rotor (12) del generador (10) de turbina eolica de cualquier reivindicacion precedente en respuesta a un cambio previsto en la dinamica de viento, que comprende:
    detectar una pluralidad de dinamicas de viento a barlovento a una distancia deseada desde al menos una pala (14, 16, 18) de turbina eolica en una direccion del viento que va hacia el generador (10) de turbina eolica, en el que al menos una dinamica de viento es distinta de la velocidad del viento e incluye el gradiente transversal y/o la turbulencia del viento; y
    controlar asimetricamente la inclinacion de al menos una pala (14, 16, 18) del generador (10) de turbina eolica basandose en la velocidad del viento a barlovento y un cambio en la pluralidad de las dinamicas de viento detectadas antes de un cambio en la dinamica de viento en al menos una pala (14, 16, 18), tal que el desequilibrio del rotor (12) debido al gradiente transversal y/o a la turbulencia del viento se reduce a traves del rotor (12).
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