ES2589597T3 - Sistema de compensación para un rotor - Google Patents

Sistema de compensación para un rotor Download PDF

Info

Publication number
ES2589597T3
ES2589597T3 ES08856521.3T ES08856521T ES2589597T3 ES 2589597 T3 ES2589597 T3 ES 2589597T3 ES 08856521 T ES08856521 T ES 08856521T ES 2589597 T3 ES2589597 T3 ES 2589597T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
rotor blade
blade
rotor
pitch angle
load
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
ES08856521.3T
Other languages
English (en)
Inventor
William E Leithead
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.)
Sgurrcontrol Ltd
Original Assignee
SGURRCONTROL Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SGURRCONTROL Ltd filed Critical SGURRCONTROL Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2589597T3 publication Critical patent/ES2589597T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00—Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • 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
    • F03D7/043—Automatic control; Regulation by means of an electrical or electronic controller characterised by the type of control logic
    • 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
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/14—Rotors having adjustable blades
    • 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
    • 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
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/024—Adjusting aerodynamic properties of the blades of individual blades
    • 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 
    • F03D7/06—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
    • 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
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • 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
    • F05B2270/109—Purpose of the control system to prolong engine life
    • F05B2270/1095—Purpose of the control system to prolong engine life by limiting mechanical stresses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/309—Rate of change of parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/327—Rotor or generator speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/328—Blade pitch angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/331—Mechanical loads
    • 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
    • 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
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

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

Abstract

Un sistema de compensacion (12) para modificar independientemente una senal de angulo de paso de pala de rotor (ßcol) emitida por un controlador centralizado (19) de un sistema de control de pala de rotor para un rotor que tiene una pluralidad de palas de rotor, comprendiendo el sistema de compensacion (12): unos primeros medios de deteccion (8) configurados para medir una carga (μm) sobre una pala de rotor (5) individual; y un medio de control de pala (13) configurado para: recibir una senal de angulo de paso de pala de rotor (ßcol), comun a todas las palas de rotor, desde el controlador centralizado (19) del sistema de control de pala de rotor; y emitir una senal de angulo de paso de pala de rotor compensado (ßdem), basandose en la carga (μm) medida sobre dicha pala de rotor (5) individual y en la senal de angulo de paso de pala de rotor (ßcol) recibida, para contrarrestar la carga de pala, tanto ciclica como no ciclica, debido a la no uniformidad en un campo eolico, incluyendo turbulencias, incidente sobre dicha pala de rotor (5) individual. en el que el medio de control de pala (13) comprende un primer elemento de medio de control (14), determinando el primer elemento de medio de control (14) la senal de angulo de paso de pala de rotor compensado (ßcol) mediante la determinacion de una carga de pala modificada (μmod) sobre la pala de rotor (5) individual, sirviendo las modificaciones de la carga (μm) medida para determinar la carga modificada (μmod) sobre la pala de rotor (5) individual que tiene forma de fuerzas ficticias, compensando la carga modificada (μmod) la diferencia entre un marco de referencia de origen fijo de la pala de rotor (5) que rota con el rotor (6) a velocidad rotacional constante y un marco de referencia no inercial de la pala de rotor (5) individual.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Sistema de compensacion para un rotor Campo de la invencion
Esta invencion se refiere al campo de turbinas eolicas generadoras de energia que comprenden un rotor que tiene una o mas palas, cada una con un accionador para ajustar el angulo de paso alrededor de su eje longitudinal.
En particular, esta invencion se refiere a un sistema de compensacion para modificar independientemente una salida de senal del angulo de paso de una pala de rotor mediante un controlador centralizado de un sistema de control de palas de rotor.
Esta invencion tambien encuentra aplicacion para rotores en el campo de turbinas de fluidos, en particular agua, tales como turbinas marinas.
Antecedentes de la invencion
Las turbinas eolicas son ahora un medio habitual de generacion de electricidad en muchos paises con decenas de gigavatios de capacidad instalados en Europa y en los EE. UU. Desde finales de 1990, la potencia nominal y el tamano de las turbinas eolicas han aumentado rapidamente a aproximadamente 5 MW y 120 m de diametro de rotor, de hoy en dia. Tanto la energia generada por la turbina eolica como la velocidad rotacional del rotor deben regularse para alcanzar un funcionamiento viable de la turbina eolica para evitar una sobreingenieria, ya que la potencia disponible del viento aumenta con el cubo de la velocidad del aire, y para mantener la velocidad rotacional del rotor dentro de un intervalo de funcionamiento seguro. Con velocidades del viento mas altas, la regulacion de la turbina eolica se realiza parcial o completamente mediante el ajuste del angulo de paso de las palas a medida que la velocidad del viento varia para mantener constante la energia generada o la velocidad rotacional del rotor, o para algun otro proposito estrechamente relacionado.
Las palas normalmente se ajustan de forma colectiva, es decir, se hace el mismo ajuste de paso en todas las palas. Al hacerlo, solo se tiene en cuenta la velocidad media del viento sobre todo el rotor. El ajuste del angulo de paso de las palas esta determinado por un controlador centralizado de un sistema de control de palas de rotor de una turbina eolica en respuesta a las mediciones de la energia generada o la velocidad rotacional del rotor constante o alguna otra medicion estrechamente relacionada. Los accionadores ajustan el angulo de paso de las palas segun la cantidad determinada por el controlador centralizado.
Cuando se regula la turbina eolica de la forma anterior, ademas de cargas de gravedad o a la desalineacion de las palas, las cargas en cada pala serian las mismas dado un campo eolico, con el que interactua el rotor, que es uniforme; es decir, simetrico alrededor de un eje a traves de un buje del rotor y perpendicular al rotor. Sin embargo, un campo eolico real no es uniforme. En su lugar, la velocidad del viento aumenta con la altura, se reduce frente a una torre que soporta el rotor y varia turbulentamente sobre un disco barrido por las palas. Por consiguiente, en particular para turbinas eolicas grandes, las cargas en cada pala y la velocidad media del viento representativa de las mismas son diferentes. Esta carga asimetrica sobre el rotor y por lo tanto sobre la estructura de soporte varia continuamente reduciendo la vida util de la turbina eolica.
Para eliminar las cargas asimetricas, el angulo de paso de cada pala puede ajustarse separadamente. Al hacerlo, se tiene en cuenta la velocidad media del viento sobre la pala.
El documento US 4.297.076 divulga una turbina eolica en la que solo las partes de punta de las palas son tienen un paso variable. Se miden los momentos de flexion de cada pala y los ajustes ciclicos del angulo de paso de las puntas, que difieren solo en fase, se derivan de la asimetria de los momentos de flexion. El ajuste de paso ciclico conlleva una reduccion de carga ciclica asimetrica sobre el rotor.
El documento US 6.361.275 divulga una turbina eolica que incluye un dispositivo de ajuste para ajustar el paso de cada pala de rotor. Las cargas sobre cada pala se miden usando galgas extensiometricas y/o las velocidades del viento para cada pala se miden usando anemometros montados sobre las palas. Todas las mediciones se comunican a un dispositivo de control central que determina los ajustes individuales de los angulos de paso de las palas necesarios para alcanzar cargas reducidas. Los ajustes de los angulos de paso se ejecutan entonces mediante accionadores conectados a las respectivas palas. Este ajuste individual del paso de las palas conlleva una reduccion de carga asimetrica sobre el rotor. Se conoce otro controlador de paso del documento EP 1 666 723.
El documento WO 2005/010358 divulga una turbina eolica que incluye un dispositivo de ajuste para justar el paso de cada pala similar al documento US 6.361.275. Desplazamientos radiales desde la posicion de reposo del eje principal se miden usando sensores de proximidad. Todas las mediciones se comunican a un dispositivo de control central que determina la magnitud y/o la orientacion de la carga asimetrica sobre el rotor y por lo tanto los ajustes individuales de los angulos de paso de las palas necesarios para alcanzar cargas reducidas. Los ajustes de los
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
angulos de paso se ejecutan entonces mediante accionadores conectados a las respectivas palas. Este ajuste individual de paso de las palas conlleva una reduccion de la carga asimetrica sobre el rotor.
El documento WO 2007/104306 divulga un metodo para determinar los ajustes individuales de los angulos de paso de las palas en el dispositivo de ajuste divulgado en el documento US 6.361.275. En el documento US 6.361.275 se miden las cargas sobre cada pala, de determinan los ajustes necesarios para alcanzar cargas reducidas y entonces se ejecutan. Las cargas se recogen, se almacenan y se determina una funcion de distribucion de carga. Una pluralidad de funciones periodicas se determina a partir de la distribucion y entonces se usan para determinar el ajuste de los angulos de paso de las palas.
Las soluciones al problema de carga asimetrica sobre palas de turbina eolica del estado de la tecnica anteriormente mencionado estan limitadas o son dificiles de afinar y se trata de turbinas eolicas de diseno especifico. En el documento US 4.297.076 solo se reducen las cargas sobre el rotor ciclicas asimetricas. En el documento US 6.361.275 se reducen las cargas sobre el rotor ciclicas y no ciclicas asimetricas, pero se necesita un analisis dinamico al completo de la turbina eolica que depende de muchos atributos y parametros fisicos de la turbina eolica y de dispositivos de control complejos.
El documento WO 2005/010358 se diferencia del documento US 6.361.275 solo en las mediciones realizadas. En el documento WO 2007/104306 solo se reduce esa parte de las cargas sobre el rotor no ciclicas asimetricas de un conjunto finito de sinusoides. Las frecuencias de las sinusoides son multiplos enteros de la frecuencia nominal ciclica del rotor y los ajustes hechos en cada pala son los mismos excepto por el desplazamiento de fase. Cuando el rotor tiene tres palas, los desplazamientos de fase son de 120 grados y 240 grados.
Una caracteristica comun del estado de la tecnica anterior es la comunicacion de todas las mediciones de carga a un dispositivo de control central. Los momentos de carga sobre las palas del rotor son coordenadas transformadas en un sistema de coordenadas definido por la inclinacion y guinada, el ajuste necesario para reducir las cargas asimetricas sobre el rotor se determina en este sistema de coordenadas transformado y entonces las coordenadas inversas transformadas para determinar los ajustes de paso de cada pala. Para una turbina eolica de tres palas, el procedimiento es muy similar a la transformada de Park usada para derivar la representation d-q de un modelo dinamico de maquina electrica a partir de su representacion trifasica. En el documento WO 2007/10436, la transformada de coordenadas, T, y la transformada inversa de coordenadas, T-1, se muestran claramente en la Figura 7. En el documento WO 2005/010358, la medicion de los desplazamientos radiales desde la position de reposo del eje principal elimina la necesidad de la transformada de coordenadas de carga en un sistema de coordenadas definido por la inclinacion y guinada. Sin embargo, todavia es necesario determinar los ajustes del paso de cada pala usando la transformada inversa de coordenadas o mediante algun otro medio. Aunque su ausencia no indica otra cosa, el uso de o bien la transformada de coordenadas o la transformada inversa de coordenadas o el uso de medios equivalentes es una indication definitiva de que un dispositivo de ajuste para ajustar el paso de cada pala de rotor es un dispositivo de control central.
Esta invention tiene como objetivo proporcionar una solution alternativa al problema de reducir cargas asimetricas sobre el rotor, que sea mas simple que las soluciones del estado de la tecnica anterior y mas sencilla de readaptar a instalaciones existentes.
Sumario de la invencion
Segun un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un sistema de compensation segun la reivindicacion 1.
Segun un segundo aspecto de la presente invencion, se proporciona una turbina eolica segun la reivindicacion 11.
Segun un tercer aspecto de la presente invencion, se proporciona un metodo segun la revindication 15.
Una instalacion de turbinas eolicas tipica, o similar, incluye un rotor que tiene un numero de palas, cada una con un accionador para ajustar el angulo de paso alrededor de su eje longitudinal. La instalacion incluye un sistema de control de la pala de rotor que tiene un controlador central para controlar colectivamente el paso de cada una de las palas mediante la emision de una senal colectiva del angulo de paso de pala de rotor hacia cada accionador.
El sistema de compensacion de la presente invencion esta adaptado para modificar la senal del angulo de paso de pala de rotor recibida desde el controlador central y emitir una senal del angulo de paso de pala de rotor compensado al accionador para cada pala de forma independiente con el fin de contrarrestar las cargas de las palas causadas por la no uniformidad del campo eolico, con la ventaja de reducir las cargas asimetricas del rotor.
El primer medio de detection esta adaptado para medir la carga en una pala de rotor respectiva. Basado en la carga de la pala debido a la no uniformidad del campo eolico, el sistema de compensacion esta adaptado para emitir una senal de paso de pala de rotor compensado de manera que el accionador conectado al mismo no ajusta el paso de la pala segun la senal recibida del controlador central, como en los sistemas del estado de la tecnica anterior, sino
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
que en su lugar ajusta el paso de la pala segun la senal compensada recibida del sistema de compensacion. De este modo, el paso de la pala respectiva se ajusta conforme al control de paso solicitado por el controlador central pero tambien para contrarrestar la carga en esa pala debida a la no uniformidad del campo eolico.
El sistema de compensacion de la presente invention es por tanto un sistema reactivo y puede reducir las cargas asimetricas del rotor debidas a la no uniformidad del campo eolico, lo que aumenta considerablemente la vida util de la instalacion.
El sistema de compensacion individual para cada angulo de paso de pala de rotor no depende ni de las mediciones de carga para cualquier otra pala ni del angulo compensado de paso de pala de rotor de cualquier otra pala que no sea a traves de la senal comun colectiva del angulo de paso de pala de rotor proporcionada por el controlador central.
Las cargas de las palas podran medirse mediante una o mas galgas extensiometricas o sensores de fibra optica, u otro equivalente. Los medios de control de las palas podran implementarse en hardware, software integrado en una plataforma digital dedicada a esa tarea o software integrado en una plataforma digital compartida con el accionador, medios de detection o controlador centralizado o cualquier equivalente. El accionador podra ser electromecanico o hidraulico, o cualquier equivalente.
El medio de control de las palas, que usa las mediciones de carga, determina el ajuste correcto del angulo de paso para contrarrestar las cargas causadas por la no uniformidad del campo eolico. Este ajuste se hace continuamente o en intervalos de tiempo suficientemente cortos para no perjudicar la funcionalidad del sistema de compensacion.
No es necesaria ninguna modification del controlador centralizado del sistema de control de palas del rotor ya que la emision de la senal del angulo de paso de pala de rotor se sigue utilizando por el sistema de compensacion, y el rendimiento del controlador centralizado no se ve afectado. En otras palabras, el controlador centralizado no necesita volver a afinarse cuando se instala el sistema de compensacion. El sistema de compensacion segun la presente invencion es por lo tanto particularmente ventajoso en que es sencillo de readaptar a instalaciones existentes. En algunas circunstancias es posible instalar el sistema de compensacion conectado entre el controlador centralizado y un accionador estandar. En otras circunstancias, el sistema de compensacion se puede suministrar integramente con un accionador mejorado y se puede conectar directamente al controlador centralizado. Por razones de interfaz, el accionador mejorado necesitaria tener el mismo ancho de banda que el accionador estandar al que sustituye.
Como el medio de control de las palas no es una instalacion especifica, en una realization preferente se disena para un rotor con velocidad rotacional constante y estructura de soporte infinitamente rigida; es decir, no hay aceleracion hacia delante o hacia atras, o lateral, del buje del rotor al que la pala esta unida. El diseno del medio de control de las palas depende de un analisis dinamico del sistema de compensacion en un marco de referencia con un origen fijo y que rota con el rotor a velocidad rotacional constante. No depende del resto de la instalacion. El diseno esta asi mucho mas simplificado dependiendo solo de los atributos de la pala, del accionador y de los medios de deteccion. Como es practicamente siempre el caso, cuando la velocidad rotacional del rotor no es constante y la estructura de soporte no es infinitamente rigida, el marco de referencia tiene un origen no fijo y rota con el rotor a una velocidad rotacional no constante; es decir, el marco de referencia es no inercial.
Para compensar la diferencia entre el marco de referencia con origen fijo y el marco de referencia no inercial, el sistema de compensacion segun la realizacion preferente incluye segundos medios de deteccion para medir la aceleracion de la pala de rotor. El medio de control de pala determina una carga modificada en la pala de rotor, basandose en la carga y aceleracion medidas, usando metodos estandares para la conversion entre los marcos de referencia, de manera que la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado se basa en la carga de la pala modificada. Estas modificaciones de la carga tienen forma de fuerzas ficticias: por ejemplo, la fuerza ficticia correspondiente a la pala en el momento de flexion fuera de piano es mKlzR* JnyR, donde mb es la masa de la pala, / es la distancia al centra de masa de la pala desde el eje de rotacion del rotor, zr es la aceleracion lineal del centra de rotacion del rotor perpendicular al rotor, J es la inercia de la pala alrededor del eje de rotacion del rotor y ®yR es la aceleracion angular fuera de plano de la pala alrededor de su centro de rotacion.
Las cargas en la pala causadas por la no uniformidad del campo eolico y, por lo tanto, el ajuste en el angulo de paso de la pala son en parte casi periodicas, es decir, fuertemente dependientes del azimut del rotor y casi repetitivas con cada rotacion de la pala. Durante una rotacion instantanea, este ajuste casi periodico del angulo de paso es similar a los ajustes realizados durante las rotaciones anteriores. En una realizacion preferente, el medio de control de la pala determina la parte casi periodica del ajuste del angulo de paso desde los ajustes durante las rotaciones anteriores para hacer un mejor uso de las capacidades del accionador. Los metodos estandares para el control de procesos repetitivos se pueden adaptar a este contexto. La parte no periodica del ajuste esta todavia determinada por el medio de control de la pala a partir de las mediciones de las cargas de la pala y, preferentemente, de las aceleraciones.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En una realizacion preferente de la invencion, se miden el momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala y la aceleracion hacia delante y hacia atras del buje. El sistema de compensacion ajusta preferentemente el angulo de paso de la pala de manera que el momento de flexion en la base de la pala tiene un valor espedfico derivado del angulo de paso determinado por el control centralizado. No se hace ningun ajuste al angulo de paso cuando el momento de flexion en la base de la pala se encuentra en su valor de referencia. El mismo valor espedfico para el momento de flexion en la base de la pala se usa para todas las palas en el rotor. Todas las palas, por lo tanto, tienen el mismo momento de flexion en la base y, salvo en el plano del rotor, las cargas del rotor se equilibran.
A medida que la pala barre el campo eolico, tanto la magnitud como el angulo de ataque de la velocidad del viento relativa a la pala varian. Las cargas causadas por la no uniformidad del campo eolico son mas dependientes de los cambios en el angulo de ataque de la velocidad del viento media de la pala que surgen de la no uniformidad del campo eolico que de los cambios en la magnitud. Los ajustes del angulo de paso de la pala realizados mediante el sistema de compensacion reducen mucho estos cambios en el angulo de ataque. Consecuentemente, todas las cargas en la pala causadas por la no uniformidad del campo eolico se pueden reducir. Tambien se reducen las cargas asimetricas sobre el rotor, causadas por la desalineacion de la pala, es decir, no estando las palas unidas al buje con el paso previsto exactamente sino con pequenos errores.
Breve descripcion de los dibujos
Las realizaciones preferentes de la presente invencion se describen con detalle a continuacion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una turbina eolica;
la Figura 2 muestra una pala de rotor que incluye el sistema de compensacion segun la presente invencion y un accionador;
la Figura 3 muestra una primera realizacion preferente del sistema de compensacion; la figura 4 muestra una segunda realizacion preferente del sistema de compensacion; y
la Figura 5 muestra un elemento cuasi-periodico para el medio de control de la pala del sistema de compensacion.
Descripcion detallada
La Figura 1 representa una turbina eolica 1. Esta consiste en una torre 2, una gondola 3 soportada por la torre 2, y un rotor 6 con tres palas 5 unidas a un buje 4. Cada pala 5 esta unida radialmente al buje 4 mediante un cojinete l0 y es capaz de inclinarse sobre su eje 7 longitudinal. El rotor 6 rota en un plano casi vertical. Un generador (no mostrado) y un sistema de transmision (no mostrado) que lo conectan al buje 4 se encuentran alojados en la gondola 3. Un controlador centralizado 19 de un sistema de control de pala de rotor tambien se encuentra alojado en la gondola 3.
La Figura 2 representa una pala 5, un accionador 11 y el sistema de compensacion 12 para la turbina eolica 1. La pala 5 esta soportada por el cojinete 10 y se inclina sobre su eje 7 longitudinal mediante el accionador 11. El sistema de compensacion 12 incluye fibra optica, u otros sensores 8 adecuados para medir los momentos de flexion en la base de la pala; sensores 9 para medir la aceleracion del centro de rotacion del rotor 6; y un medio de control de la pala 13. El sistema de compensacion 12 se conecta al accionador 11 y al controlador centralizado 19.
El momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala 5, |jm, y la aceleracion de la rotacion del centro del rotor perpendicular al plano de rotacion del rotor, am, se determinan a partir de las mediciones realizadas por los sensores 8 y 9 se comunican al medio de control de la pala 13.
La figura 3 representa una primera realizacion preferente del medio de control de pala 13. Comprende un primer elemento de medio de control de pala 14, un segundo elemento de medio de control de pala 15, un tercer elemento de medio de control de pala 17, un cuarto elemento de medio de control de pala 18 y un elemento aditivo 16. En la primera realizacion preferente las fluctuaciones en el momento de flexion de lavase, causadas por la no uniformidad del campo eolico, se tratan como alteraciones que hay que contrarrestar mediante el medio de control de pala 13. Las fluctuaciones incluyen un numero de componentes y el medio de control de pala 13 concentra su esfuerzo en contrarrestar los mas significativos a frecuencias mas bajas; por ejemplo, los centrados en una o dos veces la frecuencia rotacional del rotor 6 con la variation estocastica de la amplitud y la fase.
El valor medido del momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala, jm, obtenido mediante los sensores de fibra optica 8, y el valor medido de la aceleracion hacia delante y hacia atras del buje, am, obtenido mediante el sensor 9, se comunican al primer elemento de medio de control de pala 14. El primer elemento de medio de control de pala 14 modifica jm para compensar la aceleracion hacia delante y hacia atras del buje 4; es decir, compensa que el centro de rotacion de las palas no sea fijo y la velocidad rotacional no sea constante.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
El momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala corregido, |Jmod, se comunica al segundo elemento de medio de control de pala 15 que determina el ajuste del angulo de paso, pb, necesario para contrarrestar las fluctuaciones en el momento de flexion en la base, causado por la uniformidad del campo eolico. El segundo elemento de medio de control de pala 15 incluye filtros (no mostrados) para elegir, para el contrarresto, los componentes mas importantes en las fluctuaciones en el Jmod. Los expertos en la materia apreciaran que los filtros disponibles son bien conocidos. El segundo elemento de medio de control de pala 15 tambien incluye un filtro paso banda (no mostrado) con un filtro Wash-out de baja frecuencia para evitar anular el ajuste colectivo, pcoi, que realiza el controlador centralizado 19 en el angulo de paso de la pala 5, y con una atenuacion de alta frecuencia para mitigar los efectos del ruido de alta frecuencia y dinamicas parasitas.
El medio de control de pala 13 asegura la estabilidad del sistema de compensacion 12 a traves del diseno del segundo elemento de medio de control de pala 15, es decir, a traves del diseno de los filtros (no mostrados). Las dinamicas, de las que depende el diseno del segundo elemento de medio de control de pala 15, son las dinamicas de la pala 5, el accionador 11 y los sensores 8 y 9. Debido a la modificacion realizada en jm por el primero elemento de medio de control de pala 14, el diseno del segundo elemento de medio de control de pala 15 no depende de ningun otro aspecto de las dinamicas de la turbina eolica.
Un elemento aditivo 16 suma pb y un ajuste colectivo modificado, pcoimod, (descrito detalladamente a continuation) para determinar el ajuste total del angulo de paso, pt, que se comunica al tercer elemento de medio de control de pala 17. El tercer elemento de medio de control de pala 17 compensa pt para el aspecto no lineal de la aerodinamica de la pala y proporciona una conexion y desconexion suaves del sistema de compensacion. La senal del angulo de paso de la pala de rotor compensado, pdem, se comunica al accionador 11.
El ajuste colectivo del angulo de paso, pcoi, obtenido del controlador centralizado 19 se comunica al cuarto elemento de medio de control de pala 18. El sistema de compensacion 12 introduce dinamicas adicionales entre el controlador centralizado 19 y el accionador 11. El cuarto elemento de medio de control 18 modifica las dinamicas de baja frecuencia entre el controlador centralizado 19 y el angulo de paso para que sean las mismas que las dinamicas de un accionador de paso estandar con algun ancho de banda especifico. No se necesita entonces la modificacion del controlador centralizado 19 y su rendimiento no se ve afectado. La solicitud de paso colectiva modificada por el cuarto elemento de medio de control de pala 18, pcoimed, se comunica al elemento aditivo 16. Se puede hacer un mejor uso de las capacidades del accionador al incluir un elemento en el medio de control de pala para que sirva durante la parte casi periodica de pdem. Este elemento 15 periodico de medio de control de pala (Descrito detalladamente a continuacion) se situaria entre el segundo elemento de medio de control de pala 15 y el elemento aditivo 16, actuando sobre pb.
La Figura 4 representa una segunda realization preferente del medio de control de pala 13'. Consiste en el primer elemento de medio de control de pala 14, un quinto elemento de medio de control de pala 23, el tercer elemento de medio de control de pala 17, un sexto elemento de medio de control de pala 24 y un elemento comparador 22.
El accionador 11 es un accionador de paso; es decir, provoca que el angulo de paso actual de la pala siga un angulo de paso solicitado. En la segunda realizacion preferente, el accionador 11 se convierte, en efecto, a un accionador de momento; es decir, provoca que el momento de flexion actual en la base de la pala 5 siga un momento de flexion solicitado en la base. El angulo de paso de la pala 5 se ajusta para contrarrestar, dentro del ancho de banda del accionador de momento, las fluctuaciones del momento de flexion en la base causadas por la no uniformidad del campo eolico.
El valor medido del momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala, jm, obtenido mediante los sensores de fibra optica 8, y los valores medidos de las aceleraciones y la aceleracion hacia delante y hacia atras del buje 4, am, obtenidos mediante el sensor 9, se comunican al primer elemento de medio de control de pala 14. El primer elemento de medio de control de pala 14 modifica a jm para compensar la aceleracion hacia adelante y hacia atras del buje 4; es decir, compensa que el centro de rotation de la pala 5 no sea fijo y que la velocidad rotacional no sea constante. El momento de flexion fuera de plano del rotor en la base de la pala, corregido, jmod, se comunica al elemento comparador 22. El elemento comparador 22 sustrae jmod, del momento de flexion en la base solicitado, jdem, para determinar el error del momento de flexion en la base, je, que se comunica a quinto elemento de medio de control de pala 23. El quinto elemento de medio de control de pala 23 es el controlador accionador de momento que actua para llevar je a cero. Esto lo hace requiriendo que la pala 5 se incline en el angulo apropiado, pm. El quinto elemento de medio de control de pala 23 consiste en un controlador PI (no mostrado) junto con filtros (no mostrados) con una atenuacion de alta frecuencia para mitigar los efectos de los ruidos de alta frecuencia y las dinamicas parasitas.
El medio de control de pala 13' asegura la estabilidad del sistema de actuation de pala 12 mejorado a traves del diseno del quinto elemento de medio de control de pala 23, es decir, a traves del diseno del controlador PI y los filtros. El diseno del quinto elemento de control de pala 23 tambien determina el ancho de banda del accionador de momento. Las dinamicas, de las que depende el diseno del quinto elemento de medio de control de pala 23, son las dinamicas de la pala 5, el accionador 11 y los sensores 8 y 9. Debido a la modificacion realizada en jm por el primer elemento de medio de control de pala 14, el diseno del quinto elemento de medio de control de pala 23 no depende
5
10
15
20
25
30
de ningun otro aspecto de las dinamicas de la turbina eolica.
El angulo de paso requerido, pm, se comunica al tercer elemento de medio de control 17. El tercer elemento de medio de control 17 compensa pm para el aspecto no lineal de la aerodinamica de la pala y proporciona una conexion y una desconexion suaves del sistema de accionador mejorado. El ajuste compensado del angulo de paso, pdem, se comunica al accionador 11.
El ajuste colectivo del angulo de paso, pcoi, obtenido del controlador centralizado 19 se comunica al sexto elemento de medio de control de pala 24. El sexto elemento de medio de control de pala 24 convierte pcoi en el momento de flexion en la base de pala equivalente, |Jdem. El sistema de compensacion introduce dinamicas adicionales entre el controlador centralizado 19 y el accionador 11. El sexto elemento de medio de control 24 tambien modifica las dinamicas entre el controlador centralizado 19 y el angulo de paso para que sean las mismas que las dinamicas de un accionador de paso estandar con algun ancho de banda especifico. No se necesita entonces ninguna modification del controlador centralizado 19 y su rendimiento no se ve afectado. La solicitud de paso colectica modificada por el sexto elemento de medio de control 24, Jm, se comunica al elemento comparador 22. Se puede hacer un mejor uso de las capacidades del accionador al incluir un elemento en el medio de control de pala 13' para que sirva durante la parte casi periodica de pdem. Este elemento periodico del medio de control de pala 25 (descrito detalladamente a continuation) se situaria entre el quinto elemento de medio de control de pala 23 y el tercer elemento de medio de control de pala 17, actuando sobre pm.
La Figura 5 representa un elemento periodico de medio de control de pala 25. Consiste en un septimo elemento de medio de control de pala 26 y un elemento 27 aditivo. Una medicion del angulo azimut, 0a, y pi se comunican al septimo elemento de medio de control de pala 26. En la primera realization preferente, pi es pb, y en la segunda realization preferente pi es pm. Usando el pi de los ciclos precedentes, el septimo elemento de medio de control 26 determina pc, el ajuste casi periodico del angulo de paso de la pala. El elemento 27 aditivo suma pi y pc para obtener po. En la primera realizacion preferente po se comunica al elemento aditivo 16, y en la segunda realizacion preferente po se comunica al elemento de medio de control de pala 17.
Si bien la description y los dibujos anteriores representan las realizaciones preferentes de la presente invention, sera evidente para los expertos en la materia que varios cambios y modificaciones se pueden realizar en la misma sin desviarse del alcance de la presente invencion, que se define en las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, se apreciara que la medicion de aceleracion puede derivarse de una medicion de velocidad diferente.

Claims (19)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema de compensacion (12) para modificar independientemente una senal de angulo de paso de pala de rotor (pool) emitida por un controlador centralizado (19) de un sistema de control de pala de rotor para un rotor que tiene una pluralidad de palas de rotor, comprendiendo el sistema de compensacion (12):
    unos primeros medios de deteccion (8) configurados para medir una carga (|Jm) sobre una pala de rotor (5) individual; y un medio de control de pala (13) configurado para:
    recibir una senal de angulo de paso de pala de rotor (pool), comun a todas las palas de rotor, desde el controlador centralizado (19) del sistema de control de pala de rotor; y
    emitir una senal de angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem), basandose en la carga (jm) medida sobre dicha pala de rotor (5) individual y en la senal de angulo de paso de pala de rotor (pool) recibida, para contrarrestar la carga de pala, tanto dclica como no dclica, debido a la no uniformidad en un campo eolico, incluyendo turbulencias, incidente sobre dicha pala de rotor (5) individual.
    en el que el medio de control de pala (13) comprende un primer elemento de medio de control (14), determinando el primer elemento de medio de control (14) la senal de angulo de paso de pala de rotor compensado (pool) mediante la determinacion de una carga de pala modificada (jmod) sobre la pala de rotor (5) individual, sirviendo las modificaciones de la carga (jm) medida para determinar la carga modificada (jmod) sobre la pala de rotor (5) individual que tiene forma de fuerzas ficticias, compensando la carga modificada (jmod) la diferencia entre un marco de referencia de origen fijo de la pala de rotor (5) que rota con el rotor (6) a velocidad rotacional constante y un marco de referencia no inercial de la pala de rotor (5) individual.
  2. 2. Un sistema de compensacion (12) segun la reivindicacion 1, que comprende ademas un segundo medio de deteccion (9) para medir la aceleracion (am) de dicha pala de rotor, y en el que el medio de control de pala (13) esta ademas adaptado para determinar la carga modificada (jmod) sobre dicha pala de rotor (5), basandose en la carga (jm) medida y en la aceleracion, de manera que la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) se basa en la carga de pala modificada para compensar la diferencia entre el marco de referencia de origen fijo y el marco de referencia no inercial de dicha pala de rotor.
  3. 3. Un sistema de compensacion (12) segun las reivindicaciones 1 o 2, en el que el medio de control de pala (13) esta adaptado para determinar la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) basandose en un ajuste en el angulo de paso de pala (pb) necesario para compensar las fluctuaciones, debidas a la no uniformidad del campo eolico, en la carga de pala modificada (jmod) y en la senal del angulo de paso de pala de rotor (pool) recibida desde el controlador centralizado (19).
  4. 4. Un sistema de compensacion (12) segun las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el que el medio de control de pala (13) esta adaptado para determinar la senal (pdem) del angulo de paso de pala de rotor compensado basandose en el error (je) de carga de la pala, que es la diferencia entre la carga (jdem) de pala solicitado por el controlador centralizado (19) determinada a partir de la senal del angulo de paso de pala de rotor (pool) recibida y la carga de pala modificada (jmod) determinada.
  5. 5. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) se basa ademas en la compensacion de aspectos no lineales de la aerodinamica de dicha la pala de rotor (5).
  6. 6. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) se basa ademas en ajustes del angulo de paso casi periodicos derivados de una o mas rotaciones anteriores de dicha pala de rotor (5).
  7. 7. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la carga medida por el primer medio de deteccion (8) es el momento de flexion fuera de plano del rotor en la base (jm) de dicha pala de rotor.
  8. 8. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el primer medio de deteccion es un sensor de fibra optica (8) o una galga extensiometrica.
  9. 9. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que la aceleracion medida por el segundo medio de deteccion (9) es una aceleracion axial (am) a lo largo de un eje (7) de rotacion perpendicular a un plano o una rotacion de dicha pala de rotor (5).
  10. 10. Un sistema de compensacion (12) segun una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el segundo medio de deteccion (9) es un acelerometro.
  11. 11. Una turbina eolica (1) que comprende una pluralidad de sistemas de compensacion (12, 12,...) segun una
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y un rotor (6) que tiene una pluralidad de palas (5), estando cada sistema de compensacion:
    asociado a una pala (5) respectiva del rotor;
    adaptado para recibir la senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi) prevista para un control de paso colectivo de la pluralidad de palas del rotor, desde el controlador centralizado (19); y
    adaptado para emitir una senal respectiva del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) para el control de paso independiente de su pala de rotor (5) respectiva.
  12. 12. Una turbina eolica (1) segun la reivindicacion 11, cuando depende de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en la que el primer medio de deteccion (8) esta situado en la base de cada pala de rotor (5) y el segundo medio de deteccion (9) esta situado en el centro de rotacion de las palas del rotor.
  13. 13. Una turbina eolica (1) segun las reivindicaciones 11 o 12, que comprende ademas un sistema de control de pala de rotor que tiene un controlador centralizado (19) para emitir la senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi).
  14. 14. Una turbina eolica (1) segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en la que cada pala (5) esta conectada a un accionador (11) respectivo conectado al sistema de compensacion (12) respectivo asociado para controlar el paso de la pala basandose en la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem).
  15. 15. Un metodo para modificar independientemente una senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi) emitida por un controlador centralizado (19) de un sistema de control de pala de rotor para un rotor que tiene una pluralidad de palas de rotor, que comprende las etapas de:
    medir una carga (|Jm) en una pala de rotor (5) individual;
    recibir una senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi), comun a todas las palas, desde el controlador centralizado (19) del sistema de control de pala de rotor; y
    emitir una senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem), basandose en la carga medida en dicha pala de rotor (5) individual y en la senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi) recibida, para contrarrestar la carga de la pala, tanto ciclica como no ciclica, debida a la no uniformidad de un campo eolico, incluyendo turbulencias, incidente sobre dicha pala de rotor,
    en el que la senal del angulo de paso de pala de rotor (p) se determina mediante la determinacion de la carga modificada (jmod) sobre la pala de rotor (5) individual, teniendo las modificaciones en la carga (jm) medida la forma de fuerzas ficticias, compensando la carga modificada (jmod) la diferencia entre un marco de referencia de origen fijo de la pala de rotor (5) individual que rota con el rotor (6) a velocidad rotacional constante y un marco de referencia no inercial de la pala de rotor (5) individual.
  16. 16. Un metodo segun la reivindicacion 15, que comprende ademas las etapas de: medir la aceleracion (am) de dicha pala de rotor; y
    determinar la carga modificada (jmod) sobre dicha pala de rotor (5), basandose en la carga aceleracion, de manera que la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) de pala modificada para compensar la diferencia entre los marcos de referencia de origen dicha pala de rotor.
  17. 17. Un metodo segun las reivindicaciones 15 o 16, que ademas comprende la etapa de:
    determinar la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) basandose en el ajuste del angulo de paso de pala (pb) necesario para compensar fluctuaciones, debidas a la no uniformidad en el campo eolico, en la carga de pala modificada (jmod) y en la senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi) recibida desde el controlador centralizado (19).
  18. 18. Un metodo segun las reivindicaciones 15, 16 o 17, que comprende ademas la etapa de:
    determinar la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem), basandose en el error de carga de la pala (je) que es la diferencia entre la carga de la pala (jdem) solicitada por el controlador centralizado (19), determinada a partir de la senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi) recibida, y la carga de pala modificada (jmod) determinada.
  19. 19. Un medio de control de pala (13) para usar en el sistema de compensacion (12) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, el medio de control de pala (13) configurado para:
    recibir una senal del angulo de paso de pala de rotor (pcoi), comun a todas las palas de rotor (5), desde el controlador centralizado (19) del sistema de control de pala de rotor; y
    emitir una senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem), basandose en una carga (jm) medida
    (jm) medida y en la se basa en la carga fijo y no inercial de
    en dicha pala de rotor (5) individual y en la senal del angulo de paso de pala de rotor (pdem) recibida, para contrarrestar la carga de la pala, tanto dclica como no dclica, debido a la no uniformidad de un campo eolico, incluyendo turbulencias, incidente sobre dicha pala de rotor (5),
    5 en el que el medio de control de pala (13) comprende un primer elemento de medio de control (14), determinando el primer elemento de medio de control (14) la senal del angulo de paso de pala de rotor compensado (pdem) mediante la determinacion de una carga de pala modificada (|Jmod) sobre la pala de rotor (5) individual, teniendo las modificaciones en la carga medida la forma de fuerzas ficticias, compensando la carga modificada (jmod) la diferencia entre un marco de referencia de origen fijo de la pala de rotor (5) individual que rota con el rotor (6) a 10 velocidad rotacional constante, y un marco de referencia no inercial de la pala de rotor (5) individual.
ES08856521.3T 2007-12-03 2008-12-01 Sistema de compensación para un rotor Active ES2589597T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0723620A GB2455296A (en) 2007-12-03 2007-12-03 Compensation system for a rotor
GB0723620 2007-12-03
PCT/GB2008/003988 WO2009071882A2 (en) 2007-12-03 2008-12-01 Compensation system for a rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2589597T3 true ES2589597T3 (es) 2016-11-15

Family

ID=38962528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES08856521.3T Active ES2589597T3 (es) 2007-12-03 2008-12-01 Sistema de compensación para un rotor

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP2229530B1 (es)
JP (1) JP2011505516A (es)
KR (1) KR20100136959A (es)
CN (1) CN101925741A (es)
BR (1) BRPI0819996A8 (es)
CA (1) CA2707472C (es)
DK (1) DK2229530T3 (es)
ES (1) ES2589597T3 (es)
GB (1) GB2455296A (es)
MX (1) MX2010006064A (es)
WO (1) WO2009071882A2 (es)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009039030A1 (de) * 2009-08-28 2011-03-03 Prüftechnik Dieter Busch AG Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Belastung drehbar gelagerter Rotorblätter
WO2012136279A2 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Method of controlling pitch systems of a wind turbine
FR2983535B1 (fr) * 2011-12-01 2018-10-19 Alstom Renewable Technologies Hydrolienne
JP5881631B2 (ja) * 2013-02-26 2016-03-09 三菱重工業株式会社 風力発電装置、風力発電装置の制御装置及び制御方法
DE102013004446A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Abb Ag Verfahren zur Abschätzung von Windgeschwindigkeitsverteilungsprofilen bei Windkraftanlagen
US10378512B2 (en) 2013-07-30 2019-08-13 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine operating method and device based on load and acceleration measurements in the blade
US10151298B2 (en) 2014-06-20 2018-12-11 Mita-Teknik A/S System for dynamic pitch control
JP6457783B2 (ja) * 2014-11-06 2019-01-23 株式会社日立製作所 風力発電装置
US10156224B2 (en) * 2015-03-13 2018-12-18 General Electric Company System and method for controlling a wind turbine
US9926910B2 (en) * 2015-03-13 2018-03-27 General Electric Company Wind turbine setpoint control
US10167849B2 (en) 2015-07-29 2019-01-01 General Electric Company Wind turbine control using secondary controller to adjust wind speed and/or direction input values
DE102018113706A1 (de) * 2018-06-08 2019-12-12 Wobben Properties Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenergieanlage, Windenergieanlage und Windpark

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19731918B4 (de) * 1997-07-25 2005-12-22 Wobben, Aloys, Dipl.-Ing. Windenergieanlage
EP0995904A3 (de) * 1998-10-20 2002-02-06 Tacke Windenergie GmbH Windkraftanlage
AU768212B2 (en) * 1999-11-03 2003-12-04 Vestas Wind Systems A/S Method of controlling the operation of a wind turbine and wind turbine for use in said method
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
JP2005325742A (ja) * 2004-05-13 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ブレードピッチ角度制御装置及び風力発電装置
US7452185B2 (en) * 2003-09-10 2008-11-18 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd Blade-pitch-angle control device and wind power generator
AT504818A1 (de) * 2004-07-30 2008-08-15 Windtec Consulting Gmbh Triebstrang einer windkraftanlage
US7488155B2 (en) * 2005-11-18 2009-02-10 General Electric Company Method and apparatus for wind turbine braking
JP4885570B2 (ja) * 2006-03-03 2012-02-29 ナブテスコ株式会社 風車用センサ機構及び風車の減振方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2229530A2 (en) 2010-09-22
BRPI0819996A8 (pt) 2016-02-16
EP2229530B1 (en) 2016-06-08
JP2011505516A (ja) 2011-02-24
CA2707472C (en) 2017-02-07
MX2010006064A (es) 2011-03-02
GB0723620D0 (en) 2008-01-09
CA2707472A1 (en) 2009-06-11
DK2229530T3 (en) 2016-09-12
WO2009071882A2 (en) 2009-06-11
GB2455296A (en) 2009-06-10
KR20100136959A (ko) 2010-12-29
BRPI0819996A2 (pt) 2015-05-12
CN101925741A (zh) 2010-12-22
WO2009071882A3 (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2589597T3 (es) Sistema de compensación para un rotor
DK1646786T3 (en) Method and apparatus for wind turbine rotor load control based on radial shaft displacement
FI77091B (fi) Vindturbinsystem foer alstring av elektriskt energi.
US7160083B2 (en) Method and apparatus for wind turbine rotor load control
ES2756024T3 (es) Sistema y procedimiento para control adaptativo de desequilibrio de rotor
ES2552162T5 (es) Método de amortiguación de vibraciones de torre de una turbina eólica y sistema de control de inclinación
ES2717654T3 (es) Sistemas y procedimientos y para controlar una turbina eólica
EP2306007B1 (en) Method and system for controlling a wind turbine
ES2734275T3 (es) Procedimiento para controlar la relación de velocidad en el extremo de las palas de un aerogenerador
DK2617993T3 (en) Wind turbine generator and method for operating it
ES2909661T3 (es) Procedimientos y sistemas para apagar una turbina eólica
ES2556432T3 (es) Procedimientos y aparato para controlar el empuje de una turbina eólica
ES2892527T3 (es) Sistema y procedimiento para el control de la velocidad específica variable de una turbina eólica
US20090039651A1 (en) Method for wind turbine yaw control
WO2011134473A1 (en) A method and system for detecting angular deflection in a wind turbine blade or component
CA2714852A1 (en) Load measuring apparatus, method, and program
US4353681A (en) Wind turbine with yaw trimming
ES2763074T3 (es) Control para una turbina eólica
DK201770330A1 (en) Individual pitch control with hub sensor
KR20140033582A (ko) 풍력발전기 및 풍력발전기의 운용방법
ES2870537T3 (es) Corrección de errores sistemáticos en la alineación de aerogeneradores
ES2763907T3 (es) Calibración de sensor de turbina eólica
BR102014001384A2 (pt) método para ajustar um ângulo de passo de uma pá de rotor em uma turbina eólica e turbina eólica