ES2841729T3 - Método de control de un aerogenerador - Google Patents

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Abstract

Método de control de un aerogenerador, de los que comprenden un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión a la red de parque, que dispone de medios para recibir una consigna de tensión local (VREF) y un regulador (1) que calcula la potencia reactiva a generar (QT) en función del error de tensión (ΔV), estando operativo en todo el rangode tensión. El sistema comprende además : al menos un elemento saturador (2,6,7) en el que se limita la potencia reactiva a generar, donde los limites (Q_MAX,Q_MIN, QC_MAX, QC_MIN, QS_MAX,QS_MIN)son calculados dinámicamente en función de la tensión, obteniéndose a la salida de dicho bloque una potencia reactiva de referencia del aerogenerador (Q_REF, QC_REF,Qs_REF); y un elemento (3) donde se calcula el limite actual de la potencia activa (PMAX) en función de la reactiva previamente limitada (Q_REF, Qs_REF) y la potencia aparente disponible en ese momento.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de control de un aerogenerador
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un método de control de un aerogenerador, por el cual, en un primer objeto de la invención, se trata de generar potencia reactiva en todo el rango de tensión sin necesidad de una acción especial en el evento de un hueco sustancial de red.
En un segundo objeto de la invención, se trata de limitar la potencia extraída del viento en función de la potencia que en cada momento es posible evacuar a la red.
CAMPO DE LA INVENCION
En la presente memoria se describe un método de control, de especial aplicación para su incorporación en aerogeneradores cuya función es mantener estable la tensión de la red de los parques eólicos mediante la generación de potencia reactiva.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Con el aumento en el grado de penetración de la generación eólica en la red eléctrica se les están demandando a este tipo de generadores diversos servicios auxiliares, tales como el control de tensión y frecuencia, para garantizar su correcta integración en la red.
De esta forma, se han desarrollado controles de potencia activa y reactiva para la contribuir a la estabilización de la frecuencia y de la tensión, respectivamente, en operación normal, entendiendo por este rango de trabajo el especificado en el código de red correspondiente. Valores típicos de operación normal vienen dados en la figura 1. Convencionalmente, se han utilizado dos estrategias distintas para el control de tensión en los aerogeneradores en operación normal.
La primera estrategia ha sido incorporar controladores de parque, que a partir de la tensión medida en el punto de conexión del parque envían consignas a los aerogeneradores de potencia reactiva o factor de potencia. Ejemplos de este tipo de control son la solicitud de patente EP1433238 y parte de lo descrito en el documento de patente US7166928B2.
La desventaja de esta solución es que para conseguir una respuesta rápida exige una sofisticada red informática que conecte el controlador de parque con los aerogeneradores.
Otra desventaja de este sistema es que, al no controlarse la tensión en bornes del aerogenerador, la consigna de reactiva demandada al aerogenerador puede modificarla, pudiendo llegar a exceder el rango de tensiones admisible y provocando la desconexión de la máquina.
La segunda estrategia ha sido incorporar en los aerogeneradores controladores de la tensión en bornes del aerogenerador. Un ejemplo de este tipo de control lo constituye el documento de patente US 6965174 B2.
Este tipo de control es de rápida respuesta y no necesita equipos adicionales de control en subestación, ya que, los aerogeneradores siempre incorporan controladores y medidas de tensión en bornes de conexión.
Sin embargo tiene la desventaja de que únicamente se controla la tensión local, cuyo valor no es relevante siempre que se mantenga dentro de los rangos de operación especificados. Por el contrario la tensión en el punto de conexión del parque no es controlada y por lo tanto puede estar sujeta a variaciones.
Soluciones en las que se implementan controles locales integrados con controles centrales a nivel de parque, mejorando por lo tanto la respuesta de los anteriores controles son las siguientes solicitudes de patente EP1512869A1, WO2006037576A1 y WO2006120033A2.
Por otro lado, otro tipo de servicios auxiliares están siendo demandados ante eventos de red en los últimos años, tales como la generación de potencia reactiva en huecos de tensión, cuando anteriormente el único requisito era permanecer conectado a la red durante la falta.
De la misma forma que en operación normal, diversos controles han sido desarrollados para la generación de reactiva en el evento de un hueco de tensión con el fin de contribuir al restablecimiento de la tensión, tal y como aparecen la solicitud de patente US2007/0273155 A1.
El inconveniente de los citados antecedentes es que para cumplir con todos los requisitos de la red, disponen de controles específicos para operación normal y otros controles distintos específicos para eventos de red como los citados huecos de tensión, de forma que en el momento de producirse una falta los controles asociados a la operación en régimen normal se desactivan para dar paso al control en falta, produciéndose así discontinuidades en el control.
De la misma manera, al reestablecerse la tensión, el tipo de control ha de cambiar de nuevo y las variables de los distintos controladores han de ser recalculadas y adaptadas a las nuevas condiciones de la red, a través de una serie de cálculos complejos. Esta serie de discontinuidades en el control producen una respuesta del aerogenerador de cara a la red susceptible de mejora y son requeridos complejos algoritmos de inicialización de los controladores para un correcto funcionamiento.
Por otro lado, los aerogeneradores han de permanecer conectados a la red en huecos de tensión durante más o menos tiempo y para distintas profundidades de hueco dependiendo delas normativas de los operadores de red. La potencia eléctrica que es posible evacuar a la red disminuye proporcionalmente a la profundidad de hueco. Si la potencia captada del viento permanece inalterada y la potencia eléctrica que es posible evacuar es menor que la anterior, se produce una aceleración del rotor que puede llevar a la parada de emergencia de la máquina por sobrevelocidad, con lo que se incumplirían las citadas normativas de red.
En el documento de patente U.S. 6,921,985 se describe un control de pitch en respuesta a la transición entre un primer modo de operación y un segundo modo de operación, determinada dicha transición por el evento de un hueco de red. En el citado documento se determinan unos umbrales de profundidad de hueco a partir de los cuales se modifica el modo de operación.
En la solicitud de patente WO2008/031433 se describe un método de control de pitch en la transición entre el hueco y la operación normal, en el que se mide una variable de la red eléctrica (por ejemplo tensión) y se traduce a una variable que toma un valor en situación normal y otro valor distinto en hueco de tensión.
Los citados antecedentes limitan la captura exclusivamente en función de la detección o no de un hueco, lo que puede llevar por un lado a limitar en situaciones en las que no es necesario, o no hacerlo en otras que sí es necesario, dependiendo tanto del rango de tensión en el que detectan "modo de funcionamiento hueco" y de la potencia disponible del viento.
La solicitud de patente US6906431B2 describe un método de control de una central eólica por el cual se genera una potencia aparente constante.
Es conocida la relación entre la potencia aparente (S), tensión (V), corriente (i), potencia activa (P) y potencia reactiva (Q) según la conocida expresión:
S =V*i =^P2 Q2
La solicitud de patente WO2005031160A2 expone el concepto de potencia aparente disponible de un equipo eléctrico, que depende de la tensión de red y la máxima corriente que soporta el equipo. En dicha solicitud se describe un método para huecos de tensión en el que la consigna de corriente reactiva (en cuadratura con la tensión) es limitada en función de la máxima corriente disponible y la corriente activa (en fase con la tensión).
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente memoria divulga un método de control de un aerogenerador, del tipo que comprende un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión a la red de parque, comprendiendo dicho método los pasos de a partir de una consigna de una consigna de tensión local (VREF) y calcular, al menos, una consigna inicial de potencia reactiva (Qt , Qc , Qs) a generar en función del error de tensión (AV), de forma que está operativo en todo el rango de tensión y comprende además los siguientes pasos:
- limitar la consigna inicial de potencia reactiva (Qt , Qc , Qs), aplicándose unos límites (Q_max, Q_min, QC_max, Qc_min, Qs_max, Qs_min) calculados en función de la tensión local medida (Vmed), obteniendo así al menos una consigna final de potencia reactiva (Q_ref, Qc_ref, Qs_ref) ;
- calcular un límite máximo de potencia activa (P_max) en función de la consigna final de potencia reactiva (Q_ref, Qs_ref) y la potencia aparente disponible en ese momento.
Dicho método comprende además el paso de calcular la consigna de tensión local (V_ref) a partir del error existente entre una determinada potencia reactiva de consigna primaria (Qi) y la potencia reactiva generada por el aerogenerador (Qí_med).
En el caso en que el aerogenerador es asíncrono doblemente alimentado, la referencia de potencia reactiva inicial a generar por la turbina (Qt ) se divide en dos consignas, una consigna inicial de potencia referida a la potencia reactiva a generar por el estator del generador (Qs) y una consigna inicial referida a la potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc) , en función de un parámetro de reparto (areparto) que optimiza la temperatura de los componentes del sistema eléctrico.
En el citado caso en que el aerogenerador es doblemente alimentado y según otro aspecto de la invención, se limita la consigna inicial de potencia reactiva a generar por el estator (Qs) y la consigna inicial de potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc), obteniéndose de este modo una consigna final de potencia reactiva a generar por el estator (Qs_ref) y una consigna final de potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc_ref).
En una primera ejecución de la invención, la consigna primaria de potencia reactiva (Qi) se calcula a partir del error entre la tensión en el punto de conexión del parque (Vpcc) y una consigna de tensión en el punto de conexión (Vpcc_ref) y porque se recibe la tensión en el punto de conexión (Vpcc) a través de la red de parque.
Según la citada primera ejecución de la invención y en otro aspecto de la invención, la potencia reactiva de consigna (Qref) se corrige en función del error entre la potencia reactiva total demandada al parque eólico y la potencia reactiva medida generada por el conjunto de aerogeneradores operativos de parque eólico (Qglobal_med) en un lazo de seguimiento de referencia, añadiéndosele un término (AQref) que compense dicho error.
En una segunda ejecución de la invención, la consigna primaria de potencia reactiva (Qi) del lazo de control de potencia reactiva es generada a partir de un control de la tensión en el punto de conexión del parque eólico (Vpcc) realizado a nivel de máquina.
Según la mencionada segunda ejecución de la invención y en otro aspecto de la invención, se recibe a través de la red de comunicación de parque una referencia de tensión del punto de conexión del parque eólico a la red (Vpcc_ref).
Por otra parte, en el caso de que la turbina esté conectada a la red de parque a través de un transformador y en un primer aspecto de la invención, se calcula la consigna de potencia reactiva (Qref) a partir de la tensión de bus del parque (Vbus) mediante un regulador incorporado a nivel de máquina.
Asimismo, en el caso de que la turbina esté conectada a través de un transformador a la red de parque y en un segundo aspecto de la invención, el valor de referencia de la tensión de potencia local (Vref) corresponde a una referencia de tensión de bus de parque, calculándose el error de tensión (AV) como la diferencia entre la consigna de tensión local (Vref) y la tensión estimada del bus (Vref_est).
En el citado caso de que la turbina esté conectada a través de un transformador a la red de parque y en un tercer aspecto de la invención, la consigna inicial de potencia reactiva (Qt) se limita aplicándose unos límites calculados a partir del modelo del transformador y de las medidas de tensión, corriente y factor de potencia, de manera que no se superen los límites de tensión en bornes de la máquina o aerogenerador.
En otro aspecto de la invención, se limita la potencia extraída del viento en función del límite máximo de potencia activa (P_max) que es posible evacuar a la red. Para ello se calcula un término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) en función de la diferencia entre el límite máximo de potencia activa que es posible evacuar a la red (P_max) y un valor indicativo de la potencia mecánica disponible (P_mec).
Como valor indicativo de la potencia mecánica disponible (P_mec) se calcula en función de la potencia generada en el instante anterior a una disminución abrupta del límite máximo de potencia activa (Pmax) .
La consigna de par o potencia es calculada en función de la corrección del ángulo de paso de pala (Ap).
El citado cálculo del término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) se realiza, además, en función de la posición actual de la pala (p).
Asimismo, es objeto de la invención un aerogenerador que comprende un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión a la red de parque, de forma que dicha unidad de control está ajustada para realizar un método según lo descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
Igualmente, es objeto de la invención un método de control de un parque eólico compuesto por al menos dos aerogeneradores como los descritos y una red de comunicaciones de parque, caracterizado por comprender los siguientes pasos:
- Medir la tensión en el punto de conexión de parque (Vpcc)
- Calcular la consigna primaria de potencia reactiva (Qi) en función de la diferencia entre la tensión en el punto de conexión y una consigna de tensión (Vpcc_ref)
- Enviar a los aerogeneradores la consigna de potencia reactiva (Qi) a través de la red de parque.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria: descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS
Figura 1. Muestra un esquema del método de control núcleo de la invención.
Figura 2. Muestra una gráfica de las características del control de tensión de acuerdo a una realización preferente de la invención.
Figura 3. Muestra un esquema del método de control de una realización preferente en el que el aerogenerador es doblemente alimentado.
Figura 4. Muestra un esquema de configuración de un parque eólico de acuerdo a una realización preferente de la invención.
Figura 5. Muestra un esquema de configuración de un parque eólico de acuerdo a una realización preferente de la invención.
Figura 6. Muestra un esquema de un lazo de seguimiento de referencia de reactiva global de acuerdo a una realización preferente de la invención.
Figura 7. Muestra un esquema del método de control de una realización preferente en el que el aerogenerador está conectado a la red de parque a través de un transformador.
Figura 8. Muestra una realización preferente del cálculo del término de corrección del ángulo de paso de pala en función del déficit de potencia activa y la posición actual de la pala.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada se puede observar en la figura 1 una realización preferente del método descrito en la presente invención.
Así, a partir de la diferencia entre la consigna de tensión de referencia local (Vref) del aerogenerador y la tensión local medida (Vmed), se calcula el error de tensión (AV), que es la señal de entrada al regulador 1 de potencia reactiva.
La salida de dicho bloque es la consigna inicial de potencia reactiva a generar por la turbina (Qt ). Dicha consigna se limita en un elemento de saturación 2, en el cual los límites máximos y mínimos de potencia reactiva (Q_max_v , y Q_min_v) son calculados dinámicamente en función de la tensión local medida (Vmed). La salida de dicho elemento de saturación 2 es la consigna final de potencia reactiva de referencia (Qref). En un elemento 3 se calcula el límite máximo de potencia activa (P_max) a partir de la consigna final de potencia reactiva de referencia (Qref) y la potencia aparente disponible en ese momento.
Dicho límite máximo de potencia activa (P_max) específica el valor máximo de potencia activa permitido para que el aerogenerador mantenga en todo momento la capacidad de corriente necesaria para generar la potencia reactiva adecuada al nivel de tensión.
De este modo no hay discontinuidades en el control de tensión al no cambiar el modo de operación dependiendo de la magnitud de la desviación de tensión.
Según una realización preferente el aerogenerador dispone de medios para determinar la potencia reactiva que está generando (Qí_med), y la consigna de tensión de referencia local (Vref) se calcula en un segundo regulador 4 a partir del error existente entre una determinada consigna de potencia reactiva (Qi) y dicha potencia reactiva generada (Qí_med) por el aerogenerador.
En la figura 2 puede verse la relación entre el límite máximo de potencia reactiva (Q_max_v) y el error de tensión (AV) en una realización preferente. Según dicha realización, para diferencias de tensión inferiores al 50% del límite de potencia reactiva máxima (Q_max_v) es creciente y sigue una relación del siguiente tipo:
QMAx_v=ki * AV2+k2* AV
donde (K1) y (K2) son constantes- Para diferencias de tensión superiores al 50% del límite máximo de potencia reactiva (Q_max_v) decrece linealmente y para diferencias inferiores al 0% es constante e igual a cero con el fin de que no contribuya a un incremento del error de tensión (AV).
También se puede ver en dicha figura 2 el límite mínimo de potencia reactiva en función de la desviación de tensión (AV). En este caso para desviaciones de tensión positivas, el límite inferior de potencia reactiva (Q_min_v) marca la potencia reactiva mínima que se puede generar de tal forma que no se contribuya a un aumento de la desviación de tensión (AV). Sin embargo, para desviaciones negativas sigue la siguiente relación:
QMiN_v=ki * AV2+k2* AV
En la figura 2 también puede verse como el límite de potencia máximo de potencia activa (P_max) (en el caso particular en que Qref = Qmax) decrece con la desviación de tensión (AV) hasta hacerse nula con desviaciones de tensión (AV) superiores al 50%.
En la figura 3 se puede ver el esquema de una realización preferente de la invención en el caso particular en que el aerogenerador es asíncrono doblemente alimentado. En este caso, el bloque correspondiente al sistema de control de la presente invención incorpora un bloque de reparto 5 que divide la consigna inicial de potencia reactiva para la turbina (Qt ) en dos consignas, una consigna inicial de potencia reactiva a generar por el estator del generador (Qs) y una consigna inicial de potencia reactiva a generar por el convertidor del lado de la máquina (Qc), en función de un parámetro de reparto (areparto).
Dicho parámetro de reparto (areparto) está basado en la temperatura de los componentes eléctricos del aerogenerador (estator, rotor, convertidor lado máquina y lado red, transformador, etc.) y tiene como objetivo optimizar el estado térmico de los componentes del sistema.
El reparto es realizado de tal forma que a la salida, las cantidades de consigna inicial de potencia reactiva a generar por el estator del generador (Qs) y la consigna inicial de potencia reactiva a generar por el convertidor lado red (Qc) son las adecuadas para un correcto control de tensión y optimizan la evolución de la temperatura de todos los componentes del sistema eléctrico.
Dichas cantidades son limitadas en sendos elementos de saturación 6 y 7 cuyos límites de potencia reactiva del convertidor y del estator del generador (Qc_max, Qc_min, Qs_max y Qs_min) respectivamente, son calculados en función de la tensión y de la potencia activa y la temperatura dando a la salida las referencias de potencia reactiva para el estator y el convertidor (Qs_ref, Qc_ref) respectivamente.
De la misma manera en un elemento 3 se calcula el límite máximo de potencia activa (P_max) en función de la consigna final de la potencia reactiva (Qs_ref) y la potencia aparente disponible en ese momento. Dicho límite máximo de potencia activa (P_max) especifica el valor máximo de potencia activa permitido para que la máquina mantenga en todo momento la capacidad de corriente necesaria para generar la potencia reactiva adecuada al nivel de tensión.
Éstas consignas finales de potencia reactiva del estator del generador y del convertidor y el límite máximo de potencia activa (Qs_ref, Qc_ref, P_max) son empleados por el controlador del convertidor de potencia 10 para controlar el convertidor de potencia de manera adecuada, tanto el convertidor del lado de la máquina 12 al cual se conecta el rotor del generador eléctrico 11 como del lado de la red 13 el cual se conecta a la red a través de un transformador 14 en una realización permanente.
Según una realización preferente, en la figura 4 se puede ver el esquema de un parque eólico conectado a la red eléctrica a través de un transformador 50, en el cual el sistema de control de parque 20 recibe medidas realizadas en el punto de conexión del parque eólico de tensión y potencia reactiva (Qglobal_med, Vpcc) y envía a cada aerogenerador 30 unas consignas de potencia reactiva (Qi) a través de la red SCADA de parque eólico 40 derivadas de un control de tensión implementado en dicho sistema de control de parque 20.
En la figura 5 se puede ver el control de tensión implementado en el sistema de control de parque 20 de una realización preferente. Éste recibe medidas de la potencia reactiva generada por el parque eólico (Q_global_med) e información del número de aerogeneradores o máquinas operativas del parque eólico (N_maq_on). Dicho sistema de control de parque incorpora un primer regulador de tensión 200 el cual, a partir del error existente entre la tensión medida (Vpcc) en el punto de conexión y la consigna de tensión de referencia (Vref), calcula una primera consigna de potencia reactiva para cada máquina (Qref).
A partir de la información de la potencia reactiva generada por el parque eólico (Q_global_med) y del número de máquinas operativas (N_maq_on) del parque eólico, en elemento de cálculo 202 calcula la potencia reactiva que está generado cada máquina y a partir del error entre ésta y la potencia reactiva de referencia (Qref) un segundo regulador 201 calcula el aporte extra de potencia reactiva (AQref) que cada máquina debe realizar para garantizar el de seguimiento de la referencia de la potencia reactiva del parque eólico.
De esta forma, si hay alguna máquina que está sufriendo limitaciones y por lo tanto a la salida del parque la potencia reactiva medida global (Q_global_med) no se corresponde con la potencia reactiva de consigna y mientras el resto de las máquinas tengan capacidad suficiente, éstas compensarán los eventuales errores debidos a las limitaciones en alguna máquina.
En una realización preferente, tal y como se muestra en la figura 6, las máquinas reciben a través de la red SCADA de comunicación de parque 40 información de medidas realizadas en el punto de conexión del parque eólico a la red (Qqglobal_med y Vpcc) y datos recibidos desde un punto remoto como telemando 60 del número de máquinas operativas (N_maq_on) del parque eólico, de manera que cada una de ellas sea capaz de integrar en sus unidades de control local el control de la tensión de parque eólico en el punto de conexión (Vpcc).
De esta manera se consigue un control de similares características que un control central de la tensión aún sin disponer de una unidad de control de parque.
La figura 7 muestra un esquema del sistema de control de la presente invención de una realización preferente en el caso particular en que el aerogenerador se encuentra conectado a la red a través de un transformador 3, caracterizado porque comprende un bloque de cálculo 8 de la tensión de bus de parque (Vbus).
Dicho bloque de cálculo 8 está basado en un modelo del transformador y calcula, a partir de medidas de tensión, corriente y factor de potencia (V, I, cos9 en bornes de la máquina), la tensión estimada (Vbus_est) en el bus de parque al cual se conecta el aerogenerador.
A partir de dicha tensión estimada (Vbus_est) y de la referencia de tensión de bus de parque (Vbus_ref) se calcula el error de tensión que constituye la señal de entrada al bloque de regulación de reactiva 11, a la salida del cual se obtiene la consigna de potencia reactiva para la turbina (Qt).
De este modo, el control de tensión se realiza sobre una variable más representativa de la tensión en el punto de conexión del parque a la red (Vpcc) que la tensión en bornes dela máquina (V), y mucho menos variable que ésta. Así, con la agilidad típica de un control local cada máquina regula la potencia reactiva que genera en función de una tensión más parecida para todas ellas, obteniéndose un control de tensión de mejores prestaciones de cara a la red. Con el fin de que no se superen los límites de tensión en bornes de máquina, el sistema de control de la presente invención incorpora un elemento saturador 9 al cual llegan como entradas la consigna de potencia reactiva máxima (Qmax) y mínima (Qmin) para que no se sobrepasen los límites de tensión admisibles.
Dichos valores son calculados en el bloque de cálculo 8 a partir del modelo del transformador y de medidas de tensión, corriente y factor de potencia (V, I, cos9) en bornes de la máquina.
Esta realización preferente permite un control de tensión de características similares a las de un control en dos niveles (subestación y máquina), con la ventaja de que se realiza de manera local en cada aerogenerador. En una realización preferente se dispone de un control de subestación desde el que se envían consignas a cada máquina. En esta situación, si se produce un fallo en las comunicaciones con alguno de los aerogeneradores, éstos pueden seguir contribuyendo a un correcto control de la tensión.
En una realización preferente y en otro aspecto de la invención, tal y como se muestra en la figura 1, se calcula un término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) en un elemento 15 en función de la potencia activa máxima que se puede evacuar a la red (P_max) y la potencia mecánica disponible (P_mec), la cual depende de la velocidad de viento, de la velocidad de giro y del ángulo de paso de pala.
Además, se toma como valor indicativo de la potencia mecánica disponible la potencia eléctrica que se estaba generando en el instante anterior a una reducción abrupta en la potencia activa máxima que se puede evacuar a la red (Pmax).
En una realización preferente, para evitar un exceso de frenado por la acción combinada de la corrección del ángulo de paso de pala (Ap) y el par eléctrico de la máquina, en el control de par del generador se tiene en cuenta la mencionada corrección del ángulo de paso de pala.
Para el cálculo de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) se tiene en cuenta la posición actual del ángulo de pala (P).
En la figura 8 se muestra una realización preferente del ángulo de corrección (Ap), para distintas posiciones del ángulo de paso de pala, calculado a partir del error entre la potencia mecánica disponible (P_mec) y la potencia máxima (Pmax) que es posible evacuar a la red.
Asimismo, es objeto de la invención un aerogenerador que comprende un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión a la red de parque, de forma que dicha unidad de control está ajustada para realizar un método según lo descrito en cualquier de las reivindicaciones anteriores.
Igualmente, es objeto de la invención un método de control de un parque eólico compuesto pon al menos dos aerogeneradores como los descritos y una red de comunicaciones de parque, caracterizado por comprender los siguientes pasos:
- medir la tensión en el punto de conexión de parque (Vpcc)
- calcular la consigna primaria de potencia reactiva (Qi) en función de la diferencia entre la tensión en el punto de conexión y una consigna de tensión (Vp c c _ re f)
- enviar a los aerogeneradores la consigna de potencia reactiva (Qi) a través de la red de parque.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, donde el aerogenerador es del tipo que comprende un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión un parque eólico, comprendiendo dicho método los pasos:
- a partir de una consigna de tensión de referencia local (Vref) y una tensión local medida (Vmed), calcular un error de tensión (AV),
- calcular al menos una consigna inicial de potencia reactiva (Qt , Qc , Qs) a generar en función del error de tensión (AV),
caracterizado porque está operativo en todo el rango de tensión y comprende además los siguientes pasos:
- limitar la consigna inicial de potencia reactiva (Qt , Qc , Qs), aplicándose unos límites (Q_max, Q_min, Qc_max, Qc_min, Qs_max, Qs_min) calculados en función de la tensión local medida (Vmed), obteniendo así al menos una consigna final de potencia reactiva (Q_ref, Qc_ref, Qs_ref);
- calcular un límite máximo de potencia activa (P_max) en función de la consigna final de potencia reactiva (Q_ref, Qs_ref) y la potencia aparente disponible en ese momento.
- calcular un término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) en función de la diferencia entre el límite máximo de potencia activa (P_max) que es posible evacuar a la red y un valor indicativo de la potencia mecánica disponible (P_mec); y
- aplicar el término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) al aerogenerador.
2. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de generar el valor de consigna de tensión local (V_ref) a partir del error existente entre una determinada potencia reactiva de consigna primaria (Qi) y la potencia reactiva generada por el aerogenerador (Qí_med).
3. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 2, caracterizado porque el aerogenerador es asíncrono doblemente alimentado y la consigna inicial de potencia reactiva a generar por la turbina (Qt) se divide en dos consignas, una consigna inicial de potencia reactiva a generar por el estator del generador (Qs) y una consigna inicial de potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc), siendo distribuida en función de un parámetro de reparto (areparto) que optimiza la temperatura de los componentes del sistema eléctrico.
4. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 3, caracterizado porque los límites (Q_max, Q_min, Qc_max, Qc_min, Qs_max, Qs_min) calculados en función de la tensión local medida (Vmed) se aplican a la consigna inicial de potencia reactiva a generar por el estator del generador (Qs) y a la consigna inicial de potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc), obteniendo un valore de consigna final de potencia reactiva a generar por el estator (Qs_ref) y una consigna final de potencia reactiva a generar por el convertidor (Qc_ref).
5. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según las reivindicaciones 2 ó 4, caracterizado porque el valor de consigna inicial de potencia reactiva (Qi) se suministra por un controlador de parque eólico a través de una red de parque eólico (40).
6. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según las reivindicaciones 2 ó 4, caracterizado porque el valor de consigna inicial de potencia reactiva (Qi) se calcula en función del error entre la tensión en el punto de conexión (Vpcc) del parque eólico y una consigna de tensión en el punto de conexión (Vpcc_ref), y porque la tensión se recibe en el punto de conexión (Vpcc) a través de la red de parque (40).
7. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según las reivindicaciones 2 ó 4, caracterizado porque el aerogenerador se conecta al parque eólico a través de un transformador, y porque la consigna de tensión local (Vref) corresponde a una consigna de la tensión de bus del parque eólico, donde el error de tensión (AV) se calcula como la diferencia entre la consigna de tensión local (Vref) y la tensión de bus estimada (Vbus_est), donde la tensión de bus estimada (Vbus_est) se calcula a partir del modelo del transformador y de las medidas de tensión, corriente y factor de potencia en bornes del aerogenerador.
8. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 7, caracterizado porque la consigna inicial de potencia reactiva (Qt ) se limita aplicando los límites calculados sobre la base del modelo del transformador y de las medidas de tensión, corriente y factor de potencia y dichos límites siendo tales que los límites de tensión en bornes del aerogenerador no se excedan.
9. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho valor indicativo de la potencia mecánica disponible (P_mec) se calcula de acuerdo a la potencia generada en el momento antes de una disminución abrupta del límite máximo de potencia activa (Pmax).
10. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 9, caracterizado porque la consigna de par o potencia se calcula en función de la corrección del ángulo de paso de pala (Ap).
11. MÉTODO DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR, según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho cálculo del término de corrección del ángulo de paso de pala (Ap) se lleva además a cabo dependiendo de la posición actual de la pala (p).
12. AEROGENERADOR que comprende un rotor, un generador, un convertidor de frecuencia, una unidad de control y medios de conexión a la red de parque caracterizado porque dicha unidad de control se ajusta para implementar un método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
13. MÉTODO DE CONTROL DE UN PARQUE EÓLICO compuesto por al menos dos aerogeneradores de acuerdo a la reivindicación 12 y una red de comunicaciones de parque, caracterizado por comprender los siguientes pasos:
- medir la tensión en el punto de conexión de parque (Vpcc)
- calcular una consigna primaria de potencia reactiva (Qi) en función de la diferencia entre la tensión en el punto de conexión y una consigna de tensión (Vp c c _ re f)
- enviar la consigna de potencia reactiva (Qi) a al menos dos aerogeneradores a través de la red de comunicaciones del parque.
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