ES2848211T3

ES2848211T3 - Procedimiento y sistema para apagar una turbina eólica

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Publication number: ES2848211T3
Application number: ES13197787T
Authority: ES
Inventors: Rogier Sebastiaan Blom; Selga Rosa Castane; Matthijs Leonardus Gerardus Boerlage
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: EP2746576A3; US20140178195A1; EP2746576A2; EP2746576B1; DK2746576T3; US9644608B2

Abstract

Un procedimiento (500) para apagar una turbina eólica (100), comprendiendo el procedimiento: determinar (504) una o más posiciones de pitch para una o más palas de rotor (106) de la turbina eólica (100) de modo que se minimizan una suma de energía potencial y de energía cinética de un rotor (104) y una torre (102) de la turbina eólica (100); determinar una o más trayectorias de referencia de pitch en base a uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento; almacenar una o más trayectorias de referencia de pitch; recuperar una trayectoria de referencia de pitch correspondiente a valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento en base a un comando de apagado recibido; y girar la una o más palas de rotor (106) desde una posición de funcionamiento a las posiciones de pitch determinadas en base a la trayectoria de referencia de pitch recuperada.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistema para apagar una turbina eólica

[0001] Diversos modos de realización de la presente divulgación están relacionados con turbinas eólicas y, más en particular, con procedimientos y sistemas para apagar una turbina eólica.

[0002] Las turbinas eólicas funcionan típicamente en un rango estrecho de velocidades del viento. Además, las turbinas eólicas funcionan de forma óptima en condiciones de viento uniforme. En consecuencia, puede que no sea deseable hacer funcionar una turbina eólica durante turbulencias, velocidades del viento excesivamente altas o velocidades del viento muy bajas. En estas condiciones, la turbina eólica habitualmente está apagada. Las turbinas eólicas también se pueden apagar para un mantenimiento rutinario o excepcional. Típicamente, para apagar la turbina eólica, las palas de rotor de la turbina eólica se llevan a una posición de estacionamiento en bandera desde su posición de funcionamiento. En la posición de estacionamiento en bandera, las palas de rotor se sitúan perpendiculares a la dirección del viento de modo que un borde de las palas de rotor se dirige hacia una torre de la turbina eólica y el otro borde de las palas de rotor se dirige lejos de la torre. En esta posición, las fuerzas aerodinámicas del viento son prácticamente nulas.

[0003] Durante el proceso de apagado, las turbinas eólicas a menudo se enfrentan a problemas debido a los efectos del empuje aerodinámico en la turbina eólica. Véase, por ejemplo, el documento US 2012/139240. Estos problemas pueden surgir porque, durante el funcionamiento normal, el viento a menudo coloca un empuje aerodinámico positivo en la turbina eólica en una dirección que es perpendicular a un plano de la turbina eólica. Posteriormente, cuando se emite un comando de apagado, las palas de rotor comienzan a girarse hacia afuera hacia la posición en bandera. Debido a esta variación en el ángulo de pitch y en la velocidad del rotor de las palas de rotor, el empuje aerodinámico colocado en la turbina eólica puede disminuir, lo que induce a oscilaciones en la turbina eólica. Además, a medida que las palas de rotor continúan inclinándose hacia afuera, las palas de rotor pueden experimentar un empuje aerodinámico negativo. En consecuencia, en lugar de empujar la turbina eólica en dirección a favor del viento, el empuje aerodinámico negativo puede ejercer una tracción sobre la turbina eólica en la dirección contra el viento. En esta situación, si una oscilación contra el viento de la turbina eólica se sincroniza con la tracción contra el viento de la turbina eólica, se pueden agravar las oscilaciones de la turbina eólica. En consecuencia, la turbina eólica puede experimentar grandes cargas estructurales, lo que podría causar desgaste y daños a la turbina eólica.

[0004] Actualmente, se encuentran disponibles diversas técnicas para apagar una turbina eólica, es decir, girar las palas de rotor desde su posición de funcionamiento a la posición de estacionamiento en bandera. Una técnica implica girar las palas de rotor desde la posición de funcionamiento a la posición de estacionamiento en bandera a una velocidad uniforme. Esta técnica, sin embargo, puede dar lugar a grandes vibraciones en la dirección longitudinal. Otra técnica, comúnmente conocida como frenado de triple pitch, se utiliza a menudo para evitar las grandes cargas estructurales asociadas con el apagado de la turbina eólica. En el enfoque de triple pitch, las palas de rotor se giran desde su posición de funcionamiento a la posición de estacionamiento en bandera en tres etapas. En una primera etapa, las palas de rotor se giran a una velocidad rápida durante un intervalo de tiempo particular, por ejemplo, 1,5 segundos. Después de esto, durante una segunda etapa, las palas de rotor se giran a una velocidad más lenta durante un segundo intervalo de tiempo, por ejemplo, 1,5 segundos. Además, en una tercera etapa, se vuelve a aumentar la velocidad de pitcheo, hasta que las palas de rotor alcanzan la posición en bandera. Aunque esta técnica intenta obviar las deficiencias de la técnica de pitch uniforme, el enfoque de triple pitch se basa en un perfil de pitch predefinido y un enfoque controlado de bucle abierto. En particular, la velocidad de pitcheo y el intervalo de tiempo para cada etapa de las tres etapas se determinan en base al comportamiento esperado en el peor de los casos. Por lo tanto, la implementación del enfoque de triple pitch para apagar la turbina eólica también puede dar como resultado un empuje aerodinámico negativo en la turbina eólica y los inconvenientes que lo acompañan.

[0005] Además de estas técnicas, se han empleado diversas técnicas de controlador de bucle cerrado para apagar la turbina eólica. Además, estas técnicas también intentan evitar los problemas asociados con el apagado de la turbina eólica. Una de dichas técnicas de bucle cerrado es conocida comúnmente como enfoque de aceleración cero. En este enfoque, las palas de rotor se giran hacia la posición en bandera hasta que el empuje aerodinámico de la turbina eólica se reduce a cero. Después de esto, el sistema controla el ángulo de pitch de las palas de rotor de modo que el empuje aerodinámico permanece en cero hasta que la torre ha alcanzado una posición de equilibrio. Posteriormente, las palas de rotor se vuelven a girar hacia la posición en bandera. Aunque este enfoque puede ayudar a reducir las oscilaciones excesivas en la torre, este enfoque prolonga el tiempo de apagado.

[0006] Por lo tanto, se proporciona la presente invención, definida por las reivindicaciones adjuntas.

[0007] Diversas características, aspectos y ventajas de la presente divulgación se comprenderán mejor al leer la siguiente descripción detallada con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en los que:

la FIG. 1 es una representación diagramática de una turbina eólica ejemplar de acuerdo con los aspectos de la presente divulgación;

la FIG. 2 es una representación diagramática de un sistema ejemplar para apagar una turbina eólica, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

la FIG. 3 es una ilustración gráfica que representa una trayectoria de referencia de pitch ejemplar y valores de posición de pitch ejemplares, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

la FIG. 4 es una ilustración gráfica que representa una relación entre la velocidad de pitcheo y el trabajo incremental realizado por el empuje aerodinámico sobre una torre de una turbina eólica, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

la FIG. 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento ejemplar para apagar una turbina eólica, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación;

la FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra otro procedimiento ejemplar para apagar una turbina eólica, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación; y

la FIG. 7 es un diagrama de flujo que ilustra otro procedimiento ejemplar más para apagar una turbina eólica, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación.

[0008] Diversos aspectos de la presente divulgación están relacionados con sistemas y procedimientos ejemplares para apagar una turbina eólica. Más en particular, la presente divulgación presenta un sistema controlado de bucle cerrado ejemplar que está configurado para determinar continuamente las posiciones de pitch o determinar una trayectoria de referencia de pitch para una o más palas de rotor de la turbina eólica en tiempo real, de modo que la energía presente en la turbina eólica se minimiza hasta que una o más palas de rotor se sitúan en una posición de estacionamiento en bandera. Como se menciona en la presente divulgación, el término trayectoria de referencia de pitch es representativo de múltiples valores de posición de pitch en un intervalo de tiempo durante el cual las palas de rotor se giran desde una posición inicial a la posición de estacionamiento en bandera. Además, las posiciones de pitch determinadas pueden ayudar a minimizar la flexión excesiva y/o las oscilaciones longitudinales en la turbina eólica durante el proceso de apagado. Con este fin, los modos de realización de la presente divulgación utilizan la interdependencia entre la dinámica del rotor y de la torre. Como se usa en el presente documento, el término dinámica del rotor se usa para referirse a la mecánica relacionada con el movimiento del rotor bajo la acción de diversas fuerzas tales como el viento, el movimiento de la torre, la inercia y similares. Adicionalmente, como se usa en el presente documento, el término dinámica de la torre se usa para referirse a la mecánica relacionada con el movimiento de una torre de la turbina eólica bajo la acción de diversas fuerzas tales como el viento, el movimiento del rotor y similares.

[0009] Además, los modos de realización de la presente divulgación se describen con referencia a una turbina eólica terrestre de tres palas. Se entenderá, sin embargo, que dicha referencia es meramente ejemplar y que los sistemas y procedimientos descritos aquí se pueden implementar fácilmente en turbinas eólicas flotantes, turbinas eólicas marítimas, turbinas eólicas de 2 palas o turbinas eólicas de n palas sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0010] Además, los modos de realización de la presente divulgación se describen con referencia a una turbina eólica individual. Sin embargo, se entenderá que las enseñanzas de la presente divulgación se pueden utilizar para apagar más de una turbina eólica simultáneamente o para apagar un parque eólico completo, sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0011] La FIG. 1 es una representación diagramática de una turbina eólica 100 ejemplar de acuerdo con los aspectos de la presente divulgación. Además, la FIG. 1 ilustra las fuerzas y movimientos experimentados por la turbina eólica 100. La turbina eólica 100 incluye una torre 102, un rotor 104, una o más palas de rotor 106 y una góndola 108. La torre 102 se puede acoplar al suelo, al fondo del océano o a una base flotante usando cualquier medio de aseguramiento conocido, tal como atornillado, cementado, soldadura, etc.

[0012] Además, en la FIG. 1, el número de referencia 110 es en general representativo del viento. El viento 110 puede tener una velocidad media (v) y una velocidad efectiva del viento (ve). La velocidad efectiva del viento (ve) puede ser representativa de una velocidad efectiva del viento 110 a una altura de buje de la turbina eólica 100. Dado que el viento 110 se distribuye espacial y temporalmente, la velocidad del viento varía significativamente en diferentes puntos sobre el área barrida por las palas de rotor 106. Por lo tanto, diferentes porciones de la turbina eólica 100 pueden experimentar diferentes velocidades del viento. Además, la velocidad efectiva del viento (ue) es representativa de una diferencia entre la velocidad media del viento y la velocidad en la parte superior de la torre. En consecuencia, la velocidad efectiva del viento (ve) se utiliza típicamente en modelos de turbinas eólicas para diversos cálculos.

[0013] Además, cuando el viento 110 sopla en la dirección indicada, el viento 110 impone un par aerodinámico (Mz) y un empuje aerodinámico (Fz) en la turbina eólica 100.

[0014] En particular, el par aerodinámico (Mz) que se impone sobre las palas de rotor 106 puede causar que las palas de rotor 106 roten en una dirección que es sustancialmente perpendicular a la dirección del viento 110. Este movimiento de las palas de rotor 106 se representa en la FIG. 1 por una velocidad angular del rotor (wr) de las palas rotatorias 106. Para aumentar la velocidad del rotor y convertir la rotación de las palas de rotor 106 en electricidad, la góndola 108 puede incluir una caja de engranajes (no mostrada) y un generador (no mostrado). De forma alternativa, la góndola 108 puede incluir un tren de transmisión (no mostrado) para generar electricidad a partir de la rotación de las palas de rotor 106. En dichos casos, se puede eludir la inclusión de la caja de engranajes.

[0015] El viento también impone un empuje aerodinámico (Fz) perpendicular al rotor 104, causando que la torre 102 se flexione en dirección a favor del viento. Además, este empuje aerodinámico (Fz) sobre el rotor 104 puede introducir un momento de flexión en la torre 102 en la dirección a favor del viento. Cabe destacar que, antes del inicio del proceso de apagado, la turbina eólica 100 se desvía típicamente en esta posición a favor del viento. Sin embargo, cuando se inicia el proceso de apagado y las palas de rotor 106 comienzan a girarse hacia afuera, el empuje aerodinámico (Fz) en la turbina eólica 100 se puede reducir de modo que el empuje aerodinámico (Fz) sea sustancialmente cero. Como consecuencia, la aceleración de las palas de rotor 106 se puede reducir correspondientemente. Además, la reducción del empuje aerodinámico (Fz) puede causar que la torre 102 se flexione hacia una posición contra el viento que esté más allá de la posición vertical de la torre 102. Este movimiento de la torre 102 puede continuar en dirección contra el viento hasta que se alcance una posición extrema contra el viento. Después de esto, la torre 102 puede retroceder en la dirección a favor del viento hasta que la torre 102 alcance una posición extrema a favor del viento. Estas oscilaciones de la turbina eólica 100 se denominan a menudo oscilaciones longitudinales y estas oscilaciones se ilustran en la FIG. 1 con la flecha bidireccional 114. Durante estas oscilaciones de la turbina eólica 100, a medida que las palas de rotor 106 continúan inclinándose hacia afuera, las palas de rotor 106 pueden experimentar un empuje aerodinámico negativo (Fz). Dicho empuje aerodinámico negativo puede colocar una fuerza de tracción perpendicular sobre la turbina eólica 100, causando que la torre 102 se flexione en dirección contra el viento. Si, en este momento, las oscilaciones en la torre 102 también están en dirección contra el viento, se pueden agravar las oscilaciones. Como consecuencia, la turbina eólica 100 puede experimentar grandes cargas estructurales, causando potencialmente desgaste y daños a la turbina eólica 100.

[0016] Por consiguiente, se presenta un subsistema de parada 116 ejemplar que se puede configurar para minimizar las fuerzas de flexión excesivas creadas en la turbina eólica 100, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. En particular, el subsistema de parada 116 puede estar configurado para apagar la turbina eólica 100 mientras se evita que el empuje aerodinámico (Fz) se vuelva negativo cuando la torre 102 esté en una posición extrema contra el viento. En un modo de realización, el subsistema de parada 116 se puede configurar para calcular continuamente valores de posición de pitch hasta que una o más palas de rotor 106 estén dispuestas en la posición de estacionamiento en bandera. Se puede apreciar que los valores de posición de pitch son representativos de los ángulos de pitch instantáneos de las palas de rotor 106 en instantes particulares de tiempo. Además, el subsistema de parada 116 se puede configurar para calcular los valores de posición de pitch de manera que cualquier energía potencial y/o energía cinética en el rotor 104 y/o en la torre 102 se reduzcan al máximo durante el proceso de apagado. Estos valores de posición de pitch calculados se pueden comunicar a un accionador de pitch (no mostrado en la FIG. 1) para colocar las palas de rotor 106 en base a los valores de posición de pitch calculados.

[0017] La FIG. 2 es una representación diagramática 200 de un modo de realización del subsistema de parada 116 ejemplar de la FIG. 1, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. En un modo de realización actualmente contemplada, el subsistema de parada 116 puede incluir una unidad de entrada 202, una unidad de modelado 204 y una unidad de cálculo 206. Además, la unidad de entrada 202, la unidad de modelado 204 y la unidad de cálculo 206 se pueden acoplar de forma operativa entre sí. Se pueden emplear medios alámbricos o inalámbricos para dicho acoplamiento. Además, se puede emplear cualquier protocolo o estándar de comunicación conocido para la comunicación entre estas unidades, sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Por ejemplo, se puede emplear una red de acceso local (LAN) alámbrica o inalámbrica.

[0018] En un modo de realización, el subsistema de parada 116 se puede acoplar a un accionador de pitch 208. Más en particular, la unidad de cálculo 206 se puede acoplar al accionador de pitch 208. Los valores de posición de pitch calculados por la unidad de cálculo 206 se pueden comunicar al accionador de pitch 208. Estos valores de posición de pitch calculados se pueden denominar referencias de pitch. A su vez, el accionador de pitch 208 se puede configurar para girar las palas de rotor 106 en base a las referencias de pitch recibidas. Se apreciará que, en algunos casos, debido a las limitaciones del accionador de pitch 208, las palas de rotor 106 se pueden girar a una posición de pitch que se puede desviar de la referencia de pitch recibida. En consecuencia, el accionador de pitch 208 se puede configurar para medir la posición de pitch real de las palas de rotor y comunicar este valor de posición de pitch medido de vuelta a la unidad de entrada 202.

[0019] La unidad de entrada 202 se puede configurar para determinar, en tiempo real, uno o más parámetros asociados con la turbina eólica 100 o el viento 110. Cabe destacar que, como se usa en el presente documento, el término tiempo real también incluye tiempo casi real. Además, el tiempo real también puede incluir retardos que se pueden causar por el tiempo consumido en la detección, comunicación y procesamiento de datos. En un modo de realización, el uno o más parámetros determinados por la unidad de entrada 202 pueden incluir la velocidad efectiva del viento, el ángulo actual de pitch de una o más palas de rotor 106, la velocidad actual del rotor, el coeficiente de velocidad (“tip speed ratio”) efectiva de la punta y la velocidad actual en la parte superior de la torre, por ejemplo. El coeficiente de velocidad en la punta de la pala es típicamente representativa de una relación entre la velocidad del rotor y la velocidad efectiva del viento. Se entenderá que esta lista de parámetros no es exhaustiva y la unidad de entrada 202 se puede configurar para determinar los valores de otros parámetros, tales como la velocidad media del viento, sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0020] En un modo de realización, la unidad de entrada 202 se puede acoplar a uno o más sensores (no mostrados) que miden estos parámetros. A modo de ejemplo, la unidad de entrada 202 se puede acoplar a un anemómetro, un sensor de detección y rango de luz (LIDAR), un acelerómetro, un sensor de ángulo de pitch y/o un sensor de velocidad del rotor. Estos sensores pueden detectar los diversos parámetros y comunicar los valores detectados a la unidad de entrada 202.

[0021] De forma alternativa, la unidad de entrada 202 se puede acoplar a uno o más de otros dispositivos o unidades de la turbina eólica 100. La unidad de entrada 202 puede obtener los valores en tiempo real de los parámetros de estos dispositivos o unidades. Por ejemplo, la unidad de entrada 202 se puede acoplar a un controlador de pitch (no mostrado) o a un controlador de generador (no mostrado) para recibir los valores de los parámetros. De acuerdo con otro modo de realización más, la unidad de entrada 202 se puede configurar para estimar los valores de los parámetros o recibir valores estimados de otros modelos presentes en la turbina eólica 100, sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Por ejemplo, la unidad de entrada 202 se puede configurar para estimar la velocidad efectiva del viento en base a la velocidad media del viento y a la velocidad en la parte superior de la torre. Dicha estimación es posible porque la velocidad efectiva del viento es representativa de la diferencia entre la velocidad media del viento y la velocidad en la parte superior de la torre. Además, en base a una entrada a un accionador de pitch 208, la unidad de entrada 202 se puede configurar para estimar el ángulo actual de pitch. De forma similar, la velocidad en la parte superior de la torre se puede estimar en base a uno o más modelos de turbina eólica en combinación con la aceleración superior actual de la torre, la velocidad efectiva actual del viento y el ángulo actual de pitch.

[0022] La unidad de modelado 204 se puede configurar para recibir los valores de los parámetros de la unidad de entrada 202. Además, la unidad de modelado 204 se puede configurar para determinar los valores del par aerodinámico y el empuje aerodinámico. En un modo de realización, la unidad de modelado 204 se puede configurar para determinar los valores de empuje aerodinámico y el par aerodinámico en base a los valores de parámetros obtenidos de la unidad de entrada 202 y a uno o más modelos almacenados en la unidad de modelado 204. Por ejemplo, la unidad de modelado 204 se puede configurar para almacenar una tabla de búsqueda aerodinámica estática que incluya valores para el par aerodinámico en función del ángulo de pitch y del coeficiente de velocidad en la punta de la pala. El ángulo actual de pitch se puede recuperar de la unidad de entrada 202 y el coeficiente de velocidad en la punta de la pala se puede calcular en base a la velocidad efectiva actual del viento y a la velocidad del rotor. En consecuencia, en base al ángulo actual de pitch y a el coeficiente de velocidad en la punta de la pala determinada, la unidad de modelado 204 se puede configurar para recuperar los valores actuales para el par aerodinámico de la tabla de consulta. La ecuación (1) es un modelo simplificado de la dinámica del rotor que ilustra una relación entre el par aerodinámico, el ángulo de pitch, el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y otros factores que afectan el rotor 104.

donde, Jr es un momento de inercia del rotor 104, wr es la velocidad de cambio en la velocidad del rotor, 0 es el ángulo de pitch de las palas de rotor 106, A es el coeficiente de velocidad en la punta de la pala, N es una relación de la caja de engranajes, y Tg es el par de reacción del generador.

[0023] De forma similar, la unidad de modelado 204 también se puede configurar para almacenar otro modelo aerodinámico correspondiente al empuje aerodinámico, donde el empuje aerodinámico también es una función del ángulo de pitch y del coeficiente de velocidad en la punta de la pala. Además, como se describió anteriormente, el ángulo actual de pitch se puede recibir de la unidad de entrada 202 y el coeficiente de velocidad en la punta de la pala se puede calcular en base a la velocidad efectiva actual del viento y a la velocidad del rotor. En base al ángulo actual de pitch y a el coeficiente de velocidad en la punta de la pala determinada, la unidad de modelado 204 se puede configurar para recuperar los valores actuales del empuje aerodinámico del modelo aerodinámico. La ecuación (2) es un modelo simplificado de la dinámica de la torre que ilustra una relación entre el empuje aerodinámico, el ángulo de pitch, el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y otros factores que afectan la torre 102.

donde Xfa es la aceleración superior de la torre, f es la constante de amortiguación de la velocidad de la torre 102, Wfa es la frecuencia de resonancia de la torre del primer modo, Xfa es la velocidad en la parte superior de la torre, Xfa es la desviación de la torre, Kfafz es una constante que refleja el efecto del empuje aerodinámico sobre el movimiento de la parte superior de una torre en la dirección longitudinal, Fz es el empuje aerodinámico, A es el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y G es el ángulo de pitch.

[0024] En un modo de realización, la unidad de modelado 204 también se puede configurar para estimar la energía presente en la turbina eólica 100 en tiempo real. Para determinar la energía en la turbina eólica 100, la unidad de modelado 204 se puede configurar para combinar el modelo de dinámica del rotor y el modelo de dinámica de la torre como se muestra en la ecuación (3).

donde L fa i y 0 es la posición angular del rotor (es decir, wr = 0).

[0025] T ras una mayor simplificación, la ecuación (3) se puede escribir como:

Mx Dx Kx = F(A, 0) (4)

Donde

[0026] La energía en la turbina eólica 100 se puede calcular fuera de línea o en tiempo real, en base a la ecuación (4). Más en particular, la energía en la turbina eólica 100 puede ser una suma de energía potencial y energía cinética. La energía cinética puede estar presente en la turbina eólica 100 debido a las palas de rotor rotativas 106 y a la torre oscilante 102. Además, la energía potencial puede estar presente en la turbina eólica 100 debido a la energía almacenada en la torre 102. El valor de las energías cinética y potencial combinadas se puede utilizar por la unidad de cálculo 206 para determinar los valores de posición de pitch. Además, este valor de energía combinado se puede obtener de la ecuación (5):

donde T indica un operador de transposición vectorial.

[0027] Además, la unidad de cálculo 206 puede estar en comunicación con la unidad de entrada 202 y la unidad de modelado 204 para ayudar en el cálculo de los valores de posición de pitch para apagar la turbina eólica 100. De acuerdo con aspectos de la presente divulgación, los valores de posición de pitch se pueden calcular de modo que la suma de la energía cinética y la energía potencial del rotor 104 y la torre 102 se puede minimizar durante un intervalo de tiempo determinado. El intervalo de tiempo puede ser representativo de un período durante el cual las palas de rotor 106 se giran desde una posición operativa inicial a la posición de estacionamiento en bandera, por ejemplo.

[0028] En consecuencia, en un modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar una derivada de la ecuación (5) durante el intervalo de tiempo determinado. La ecuación (6) representa esta derivación:

V = - x TD x x t F(A , 6) (6)

[0029] Como se describió anteriormente, la unidad de control 206 está configurada para determinar los valores de posición de pitch desde el tiempo t=0 hasta un tiempo AT, de modo que, durante este intervalo de tiempo, la energía potencial y la energía cinética experimentadas por el rotor 104 y la torre 102 se reducen al máximo. Para obtener estos valores de posición de pitch, la unidad de control 206 se puede configurar para integrar la ecuación (6).

argm ingf^7 V d r = argmin0j - x TDx + uMzaero(Á, ff) xraFzaero(Á, 0)dz (7)

donde -x tDx es representativo de la amortiguación interna en la turbina eólica 100, wMz.aero (A,0)dz es representativo del trabajo incremental realizado por el par aerodinámico en el rotor 104, y XfaFz,aero(A,0) dz es representativo del trabajo incremental realizado por el empuje aerodinámico sobre la torre 102.

[0030] Cabe destacar que -x tDx , wMz,ae ^r o(A,Q)dzy XfaFz,aero(A,0) dren general se puede denominar primer término, segundo término y tercer término de la ecuación (7), respectivamente. Además, cabe destacar que los segundo y tercer términos de la ecuación (7) dependen del ángulo de pitch (0). En consecuencia, los valores de posición de pitch correspondientes al intervalo de tiempo se pueden calcular a partir de la ecuación (7), de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. El conjunto de valores de posición de tono calculados durante el intervalo de tiempo determinado se puede denominar trayectoria de referencia de pitch. Además, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular la trayectoria de referencia de pitch de modo que la ecuación (7) se minimice durante el intervalo de tiempo determinado y, en consecuencia, la energía dentro de la turbina eólica 100 se reduzca al máximo durante el intervalo de tiempo determinado. En consecuencia, resolviendo la ecuación (7) para 0, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar una trayectoria de referencia de pitch deseada para alcanzar la posición de estacionamiento en bandera de las palas de rotor 106. La trayectoria de referencia de pitch calculada se puede emplear para girar las palas de rotor 106 de modo que las palas de rotor 106 se sitúan en la posición de estacionamiento en bandera mientras se minimizan las fuerzas de flexión excesivas en la torre 102.

[0031] Se apreciará que un valor positivo del segundo término de la ecuación (7) implique que la energía debida a la rotación de las palas de rotor 106 está aumentando con el tiempo, lo que a su vez implica que la aceleración y/o la velocidad de las palas de rotor 106 están aumentando con el tiempo. Sin embargo, un valor negativo del segundo término en la ecuación (7) implica que la energía debida a la rotación de las palas de rotor 106 se reduce con el tiempo, lo que a su vez implica que la aceleración y/o la velocidad de las palas de rotor 106 se están reduciendo con el tiempo. De forma similar, un valor positivo del tercer término en la ecuación (7) implica que la energía en la torre y, en consecuencia, las oscilaciones en la torre están aumentando, mientras que un valor negativo del tercer término implica que la energía en la torre 102 se está reduciendo con el tiempo, y por lo tanto se están amortiguando las oscilaciones en la torre 102.

[0032] En un modo de realización, la ecuación (7) se puede resolver fuera de línea para determinar la trayectoria de referencia de pitch deseada. En este modo de realización, la ecuación (7) se puede resolver para diversos parámetros del viento y de la turbina eólica. Además, las trayectorias de referencia de pitch para diferentes parámetros del viento y de la turbina eólica se pueden determinar y almacenar en una tabla de búsqueda. Posteriormente, cuando se recibe un comando de apagado, el sistema de parada 116 puede detectar los parámetros del viento y de la turbina eólica tales como la velocidad efectiva del viento, el ángulo de pitch y el coeficiente de velocidad en la punta de la pala en tiempo real. Además, el subsistema de parada 116 se puede configurar para comparar estos valores de parámetros detectados con los valores almacenados de los parámetros del viento y de la turbina eólica para recuperar las correspondientes trayectorias de referencia de pitch. Además, el sistema de parada 116 se puede configurar para implementar la trayectoria de referencia de pitch recuperada para girar las palas de rotor 106 a la posición de estacionamiento en bandera.

[0033] De forma alternativa, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular los valores de posición de pitch en tiempo real. En un modo de realización, el sistema de parada 116 se puede configurar para utilizar una estrategia de control predictivo por modelo (MPC) con un horizonte en movimiento para determinar la trayectoria de referencia de pitch. El control predictivo por modelo, también conocido como control de horizonte en retroceso, es un mecanismo de retroalimentación en el que se usan modelos para predecir la dinámica del sistema. En general, el problema de control predictivo del modelo se formula como la resolución en tiempo real de un problema de control óptimo de bucle abierto de horizonte finito o infinito sometido a la dinámica del sistema y a las restricciones que implican estados y controles. En base a las mediciones obtenidas en el tiempo t=0, se puede usar un controlador del sistema para predecir el comportamiento dinámico futuro del sistema sobre un horizonte de predicción Tp y determinar una entrada de modo que se optimice una determinada función objetivo de rendimiento en bucle abierto. Si el sistema está desprovisto de perturbaciones o desajuste modelo-sistema y si el problema de optimización se resuelve para horizontes infinitos, entonces la función de entrada calculada en el tiempo t=0 se puede aplicar al sistema para todos los tiempos t>0. Sin embargo, debido a las perturbaciones y al desajuste modelo-sistema, el comportamiento real del sistema suele ser diferente del comportamiento predicho. Además, para incorporar el mecanismo de retroalimentación, la función de entrada optimizada obtenida en t=0 se puede implementar en un primer paso de ciclo del sistema. Un paso de ciclo es representativo de un ciclo o de un bucle de retroalimentación completo del sistema. Posteriormente, en base a los valores de las variables recién detectadas, el sistema se puede configurar para repetir el procedimiento de predicción y optimización para encontrar una nueva función de entrada con los horizontes de control y predicción avanzando.

[0034] De acuerdo con modos de realización de la presente divulgación, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar los valores óptimos de posición de pitch durante el intervalo de tiempo determinado en base a la estrategia MPC. Con este fin, el sistema de parada 116 se puede configurar para calcular una trayectoria de referencia de pitch en base a la ecuación (7) e implementar un primer valor de posición de pitch correspondiente a la trayectoria de referencia de pitch calculada para un paso de ciclo del sistema de parada 116. Además, el valor de posición de pitch implementado se puede comunicar al accionador de pitch 208 como una referencia de pitch para hacer rotar las palas de rotor 106. Posteriormente, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para recuperar los valores medidos en tiempo real para los parámetros del viento y de la turbina eólica de la unidad de entrada 202. En base a estos valores medidos en tiempo real recuperados, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar una vez más la trayectoria de referencia de pitch. Además, el sistema de parada 116 se puede configurar para implementar una vez más un primer valor de posición de pitch correspondiente a esta trayectoria de referencia de pitch calculada para un paso de ciclo posterior del sistema de parada 116. Este proceso se puede repetir hasta que las palas de rotor 106 alcancen la posición de estacionamiento en bandera.

[0035] Además, cabe destacar que la ecuación (5) es representativa de una medida de la energía total en la turbina eólica 100. Esta energía total es representativa de la energía potencial y de la energía cinética del sistema. Además, la energía total también puede ser representativa de la energía en el rotor 104 y en la torre 102 de la turbina eólica 100. La energía total en la turbina eólica 100 se puede reducir al máximo durante el intervalo de tiempo determinado, usando la ecuación (7). Además, cabe destacar que la energía en el rotor 104 se puede reducir disminuyendo la velocidad del rotor a una velocidad elevada y la energía en la torre 102 se puede reducir amortiguando las vibraciones de la torre.

[0036] Por lo tanto, de acuerdo con aspectos de la presente divulgación, en la ecuación (7), puede ser deseable mantener un equilibrio entre la reducción en la velocidad del rotor y la amortiguación de las vibraciones de la torre para lograr la máxima reducción de la energía total sobre el determinado intervalo de tiempo. Sin embargo, en algunas aplicaciones, en lugar de reducir la energía en el rotor 104 y en la torre 102 por igual, puede ser deseable reducir la energía en el rotor 104 en mayor medida, mientras que la energía en la torre 102 se puede reducir a un nivel menor o viceversa. Por consiguiente, en un modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para aplicar diferentes pesos a la energía en la torre 102 y la energía en el rotor 104 como se muestra en la ecuación (8):

V = a ^ x TMx p ^ x TKx (8)

donde a es un peso asociado con la energía en el rotor 104 y es el peso asociado con la energía en la torre 102.

[0037] Además, los pesos se pueden basar en una aplicación deseada. Por ejemplo, en caso de que no existan limitaciones en las vibraciones de la torre, el sistema de parada 116 se puede configurar para girar hacia afuera las palas de rotor 106 a una velocidad máxima de pitcheo hacia afuera. En este caso, se puede aplicar un peso menor a la energía en la torre 102, mientras que se puede aplicar un peso mayor a la energía en el rotor 104. De forma similar, si la torre está experimentando vibraciones excesivas, el sistema de parada 116 se puede configurar para girar las palas de rotor 106 hacia la posición de estacionamiento en bandera a una velocidad más lenta. En este caso, el peso aplicado a la energía en el rotor 104 puede ser sustancialmente menor que el peso aplicado a la energía en la torre 102. Se entenderá que aplicar pesos en la ecuación (5) para obtener la ecuación (8) es una técnica para equilibrar la compensación entre la energía en el rotor 104 y la torre 102 y se puede utilizar cualquier otra técnica para lograr este efecto sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0038] Aunque la solución de la ecuación (7) proporciona valores óptimos de posición de pitch para apagar la turbina eólica 100, resolver esta ecuación puede ser computacionalmente intensivo. En particular, se puede utilizar una gran cantidad de tiempo y potencia de cálculo para resolver la ecuación (7) usando el procedimiento MPC en tiempo real. En consecuencia, para determinar las trayectorias de referencia de pitch usando el enfoque MPC, la unidad de cálculo 206 puede incluir un procesador que se puede configurar para llegar a la solución en un período de tiempo relativamente más corto.

[0039] De acuerdo con aspectos adicionales de la presente divulgación, la unidad de control 206 se puede configurar para relajar el enfoque MPC en un enfoque más simple que determine los valores de posición de pitch en tiempos discretos. En este modo de realización, la velocidad del procesador en la unidad de cálculo 206 puede no ser un factor limitante para determinar los valores de posición de pitch. De acuerdo con esta técnica, el problema de integración continua de la ecuación (7) se puede convertir en un problema discreto. Con ese fin, el intervalo de tiempo (AT) en la ecuación (7) se puede reducir a un paso de ciclo del subsistema de parada 116.

[0040] Además, en cada paso de ciclo, se puede determinar un ángulo posterior de pitch que reduzca al máximo la energía en la turbina eólica 100 durante el ciclo posterior. La reducción máxima de la energía total en la turbina eólica 100 durante el presente paso de ciclo se puede aproximar entonces mediante la minimización de V Por ejemplo, si ATc es representativo del tiempo de ciclo del subsistema de parada 116, entonces durante un paso de ciclo, es decir, un período de tiempo desde el tiempo actual tk hasta el tiempo tk+i ATc, la ecuación (7) se puede expresar como:

a_{cm d.op t} ^{(t) = argm in s f} _t ^* _k ^{k+&TcVdr (9)}

[0041] Si se excluye la dinámica del accionador de pitch 208, la solución al problema de optimización de la ecuación (9) se puede aproximar como:

donde 0cmd,opt(tk) indica el valor de posición de pitch calculado en el tiempo tk, argminAe(wMz,aem(Á,0(tk) + A0) XfaFz,aero(A,9(tk) + A0)) indica valores de incremento o decremento en el valor de posición de pitch para el cual la energía en la turbina eólica 100 se reduce al máximo en el ciclo posterior, y 0(tk) indica el ángulo de pitch medido en el tiempo tk,.

[0042] Cabe destacar que el segundo término de la ecuación (10), argminhe(wMz,aero(Á,Q(tk) + A0) XfaFz,aero(Á,0(tk) + A0)), incluye además dos términos: un término de par, (wMz,aero(Á, 0(tk) + A0) que es indicativo del trabajo realizado por el par aerodinámico en el rotor 104 y un término de empuje (xfaFz,aero(A,0(tk) + A0) que es indicativo del trabajo realizado por el empuje aerodinámico sobre la torre 102. En un modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular los valores de posición de pitch en base a la ecuación (10) que puede dar como resultado un término de par positivo. Se entiende que un término de par positivo implica que la energía en las palas de rotor 106 está aumentando y, en consecuencia, están aumentando la aceleración y/o la velocidad de las palas de rotor 106. Además, se sabe que, mientras se apaga la turbina eólica 100, dicho valor positivo del término de par no es deseable. Sin embargo, si una solución de la ecuación (10) da como resultado un término de par positivo, se puede permitir dicho término de par positivo si un término de empuje aerodinámico resultante tiene un valor máximo negativo.

[0043] De forma alternativa, para obtener valores de posición de pitch que den como resultado una energía mínima en el rotor 104 y en la torre 102, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores de posición de pitch que minimicen el valor de los términos de par y empuje en la ecuación (10). Además, cabe destacar, durante el proceso de apagado, que la velocidad del rotor puede tener típicamente un valor positivo. En consecuencia, el signo del término de par en la ecuación (10) depende del signo del par aerodinámico. Por lo tanto, el término de par, es decir, el trabajo realizado por el par en el rotor 104, se puede minimizar intentando reducir el par aerodinámico a un valor negativo. Además, como el par aerodinámico depende del ángulo actual de pitch y del coeficiente de velocidad en la punta de la pala, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores de posición de pitch de manera que se minimice el par aerodinámico. Por lo tanto, durante el apagado, el sistema de parada 116 se puede configurar para calcular el valor posterior de posición de pitch de manera que el término de par de la ecuación (10) se pueda minimizar durante el ciclo posterior.

[0044] Además, el término de empuje de la ecuación (10), que es representativo del trabajo realizado por el empuje aerodinámico en la torre 102 en un paso de ciclo del sistema de parada 116, es un producto de superior de la torre y del empuje aerodinámico. Cabe destacar que los valores de la velocidad en la parte superior de la torre y del par aerodinámico pueden cambiar durante el proceso de apagado. Por ejemplo, cuando la torre 102 oscila entre la posición contra el viento y la posición a favor del viento, el valor de la velocidad en la parte superior de la torre puede variar entre un valor negativo y un valor positivo. Además, cuando las palas de rotor 106 se giran hacia la posición de estacionamiento en bandera y se reduce el par aerodinámico, el valor del empuje aerodinámico puede cambiar de un valor positivo a un valor negativo. En consecuencia, en base a la posición de oscilación de la torre 102 y al par aerodinámico, el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico puede cambiar de un valor positivo a un valor negativo o viceversa. Además, para mantener el trabajo realizado por el empuje aerodinámico en un valor negativo, puede ser deseable mantener la velocidad en la parte superior de la torre o el empuje aerodinámico en un valor negativo y el otro parámetro en un valor positivo. Con este fin, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un valor de posición de pitch para el ciclo posterior de modo que el trabajo realizado por el empuje aerodinámico sea menor que un valor determinado, tal como cero, en el ciclo posterior.

[0045] Como se indicó anteriormente en el presente documento, la unidad de cálculo 206 está configurada para reducir la energía tanto en el rotor 104 como en la torre 102 de la turbina eólica 100. Sin embargo, la energía en el rotor 104 y la torre 102 dependen de diferentes parámetros. Por ejemplo, la energía en el rotor 104 depende del par aerodinámico y de la velocidad del rotor, mientras que la energía en la torre 102 depende del empuje aerodinámico y de la desviación superior de la torre. Para calcular un valor de posición de pitch de modo que se optimice la reducción de energía tanto en el rotor 104 como en la torre 102, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para utilizar una estrategia de control de bucle cerrado.

[0046] En un modo de realización, la estrategia de control de circuito cerrado puede depender del valor del par aerodinámico y del trabajo realizado por el empuje aerodinámico. Con ese fin, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar el valor del par aerodinámico. Si se determina que el par aerodinámico tiene un valor que es mayor que un valor determinado, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores consecutivos de posición de pitch de modo que las palas de rotor 106 se giran en una primera dirección a una velocidad de pitcheo máxima hacia afuera determinada. En un ejemplo, el valor determinado puede tener un valor de cero. Sin embargo, cabe destacar que el valor determinado puede tener cualquier otro valor sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Además, también se puede observar que la velocidad máxima de pitcheo hacia afuera es representativa de una velocidad de pitcheo máxima permisible en la dirección de la posición de estacionamiento en bandera en base a las limitaciones del accionador de pitch 208. En un modo de realización, la primera dirección puede ser una dirección hacia la posición de estacionamiento en bandera (es decir, a 90° de la dirección del viento). Además, la pitch de las palas de rotor 106 en la primera dirección también se puede denominar "pitch hacia afuera" de las palas de rotor 106.

[0047] Sin embargo, si se determina que el par aerodinámico tiene un valor menor que cero y que el trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch de modo que las palas de rotor 106 se lanzan en una segunda dirección a una determinada velocidad máxima de pitcheo hacia adentro. Cabe destacar que la velocidad máxima de pitcheo hacia adentro es representativa de una velocidad máxima de pitcheo permisible en la dirección de la posición de funcionamiento en base a las limitaciones del accionador de pitch 208. En un ejemplo, la segunda dirección puede ser representativa de una dirección que es sustancialmente opuesta a la posición de estacionamiento en bandera (es decir, hacia la dirección del viento). Además, la pitch de las palas de rotor 106 en la segunda dirección también se puede denominar "pitch hacia adentro" de las palas de rotor 106.

[0048] Además, la unidad de control 206 también se puede configurar para calcular valores de posición de "pitch hacia adentro" de forma continua hasta que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico se reduzca a un valor por debajo de cero. Después de esto, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar los valores de posición de pitch de modo que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera hacia la posición de estacionamiento en bandera. En consecuencia, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular continuamente el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico para determinar si el trabajo realizado por el empuje aerodinámico tiene un valor por encima o por debajo de cero.

[0049] La FIG. 3 es una ilustración gráfica 300 que representa una trayectoria de referencia de pitch ejemplar y valores de posición de pitch ejemplares. Más en particular, el número de referencia 302 es representativo de la trayectoria de referencia de pitch desde una posición de funcionamiento a la posición de estacionamiento en bandera. El número de referencia 304 es representativo de los valores de posición de pitch desde la posición de funcionamiento hasta la posición de estacionamiento en bandera de las palas de rotor 106 que se calculan por el sistema de parada 116. Además, los valores de posición de pitch 304 se pueden calcular en pasos de ciclo discretos, como se muestra en la FIG. 3. Cabe destacar que la trayectoria de referencia de pitch 302 se puede calcular en base a la ecuación (7) y los valores de posición de pitch 304 se pueden calcular en base a la ecuación (10). Además, cabe destacar que los valores de posición de pitch son representativos de los valores de la trayectoria de referencia de pitch que se calculan en pasos de ciclo discretos. Además, la trayectoria de referencia de pitch 302 y los valores de posición de pitch 304 dependen de varios parámetros tales como la velocidad efectiva del viento, el ángulo actual de pitch, el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y similares.

[0050] En otro modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para introducir una zona de transición entre los valores de posición de pitch hacia adentro y de pitch hacia afuera. Por ejemplo, un primer valor umbral determinado y un segundo valor umbral se pueden almacenar en la unidad de cálculo 206. Los primer y segundo valores umbrales pueden ser representativos de los límites superior e inferior de los valores umbrales. Por ejemplo, el valor umbral inferior puede ser un valor por debajo de cero, mientras que el valor umbral superior puede ser cero. La FIG. 4 es una representación gráfica 400 que ilustra la zona de transición. En particular, la zona de transición se basa en una relación entre la velocidad de pitcheo de las palas de rotor 106 y el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico sobre la torre 102. La velocidad de pitcheo se representa en el eje Y y el trabajo realizado por el empuje se representa en el eje X. Además, el valor umbral inferior y el valor umbral superior se representan como dWith y dWhth en el eje X.

[0051] La unidad de cálculo 206 se puede configurar para comparar el valor calculado del trabajo realizado por el empuje aerodinámico con los valores umbrales inferior y superior. Si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es menor que el valor umbral inferior (dWith), la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores consecutivos de posición de pitch de modo que las palas de rotor 106 se inclinen en una primera clase. Esta velocidad de pitcheo hacia afuera se ilustra en la representación gráfica 400 mediante el número de referencia 402. Sin embargo, si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico se encuentra entre el valor umbral más bajo (dWith) y el valor umbral más alto (dWhth), la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores de posición de pitch de modo que las palas de rotor 106 se giran hacia afuera a una segunda velocidad. En un ejemplo, la segunda velocidad puede disminuir gradualmente desde la primera velocidad hasta una tercera velocidad entre el valor umbral más bajo (dWith) y el valor umbral más alto (dWhth). La línea inclinada 404 en la representación gráfica 400 representa esta segunda velocidad variable de pitch hacia afuera. Además, si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es más alto que el valor umbral más alto (dWhth), la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch en la segunda dirección de manera que las palas de rotor 106 se giran hacia la posición de funcionamiento a la tercera velocidad. La línea 406 es representativa de esta velocidad de pitcheo hacia adentro.

[0052] Además, como se describió anteriormente, el subsistema de parada 116 puede incluir un mecanismo de retroalimentación. En consecuencia, la salida de la unidad de cálculo 206 se puede utilizar como entrada a la unidad de entrada 202 para determinar una salida posterior de la unidad de cálculo 206. Más en particular, el valor de posición actual de pitch se puede utilizar como entrada para determinar el valor posterior de posición de pitch. De esta manera, el subsistema de parada 116 se puede configurar para determinar valores de posición de pitch en cada ciclo para mantener la energía en la turbina eólica 100 a un valor por debajo de cero y, como consecuencia, evitar que la torre 102 se flexione excesivamente.

[0053] La FIG. 5 es un diagrama de flujo 500 que ilustra un procedimiento ejemplar para apagar una turbina eólica, tal como la turbina eólica 100 de la FIG. 1. Específicamente, el procedimiento ejemplar puede determinar una trayectoria de referencia de pitch durante un intervalo de tiempo determinado para apagar eficazmente la turbina eólica 100. Se entenderá que el procedimiento se puede realizar fuera de línea o utilizando un enfoque MPC para determinar la trayectoria de referencia de pitch. En el enfoque fuera de línea, los pasos del procedimiento 500 se pueden realizar fuera de línea para todas las posibles condiciones del viento y parámetros iniciales de la turbina eólica. En consecuencia, cuando se reciba un comando de apagado, se puede recuperar e implementar una trayectoria de referencia de pitch apropiada. En la solución en tiempo real, se puede utilizar un enfoque MPC para determinar los valores de posición de pitch en base a las trayectorias de referencia de pitch calculadas. El procedimiento se describirá con referencia a las FIGS. 1-3. Como se indicó anteriormente, la turbina eólica 100 puede incluir el subsistema de parada 116, que a su vez incluye la unidad de entrada 202, la unidad de modelado 204 y la unidad de cálculo 206.

[0054] El procedimiento 500 comienza en el paso 502 cuando el subsistema de parada 116 recibe un comando de apagado. En un modo de realización, el comando de apagado se puede iniciar automáticamente cuando se detecten condiciones del viento adversas o si se detecta un mal funcionamiento del dispositivo. De forma alternativa, al detectar una condición de fallo, un operador puede transmitir manualmente el comando de apagado. Por ejemplo, un operario puede emitir el comando de apagado para un mantenimiento programado.

[0055] Posteriormente, en el paso 504, se pueden determinar valores para uno o más parámetros asociados con el viento y/o la turbina eólica 100. En un ejemplo, los parámetros pueden incluir la velocidad efectiva del viento, la velocidad actual del rotor, el ángulo actual de pitch y la velocidad actual en la parte superior de la torre. Se entenderá que estos parámetros son meramente ejemplares, y los valores de cualquier otro parámetro asociado con la turbina eólica 100 también se pueden determinar en este paso sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Por ejemplo, también se puede determinar el coeficiente de velocidad en la punta de la pala.

[0056] En un modo de realización, la unidad de entrada 202 se puede emplear para determinar los valores de estos parámetros en tiempo real. Se pueden utilizar numerosas técnicas para esta determinación. Por ejemplo, la unidad de entrada 202 se puede acoplar a uno o más sensores que están configurados para detectar los valores de los parámetros. De forma alternativa, uno o más de estos valores de parámetros se pueden estimar usando uno o más modelos almacenados en la turbina eólica 100. Por ejemplo, la velocidad en la parte superior de la torre se puede estimar a partir de uno o más modelos, tal como la dinámica de la torre, en combinación con la aceleración superior actual de la torre, la velocidad efectiva actual del viento y el ángulo actual de pitch. En otro modo de realización más, el uno o más modelos para estimar los valores de los parámetros se pueden almacenar en la unidad de entrada 202. Además, la unidad de modelado 204 también puede determinar un valor actual de par aerodinámico y un valor actual de empuje aerodinámico. En particular, estos valores se pueden estimar a partir de la tabla de búsqueda aerodinámica y de los modelos aerodinámicos almacenados en la unidad de modelado 204.

[0057] Además, en el paso 506, se puede calcular la energía presente en la turbina eólica 100. En un modo de realización, la unidad de modelado 204 o la unidad de cálculo 206 se pueden usar para determinar la energía presente en la turbina eólica 100. La energía puede incluir energía cinética y energía potencial. Por ejemplo, la energía cinética puede estar presente en la turbina eólica 100 debido al movimiento de rotación de la una o más palas de rotor 106 y a las oscilaciones inducidas por la torre 102. Además, la energía potencial puede estar presente en la turbina eólica 100 debido a la energía almacenada en la torre 102. El modelo para calcular la energía cinética y la energía potencial en la turbina eólica 100 se puede proporcionar mediante la ecuación (5) o la ecuación (8).

[0058] Posteriormente, como se representa en la etapa 508, se puede calcular una trayectoria de referencia de pitch. Más en particular, la trayectoria de referencia de pitch se puede calcular de modo que la energía en la turbina eólica 100 se minimice durante un intervalo de tiempo determinado. El período durante el cual se minimiza la energía en la turbina eólica 100 puede ser representativo del tiempo necesario para apagar la turbina eólica 100 e girar las palas de rotor a la posición de estacionamiento en bandera. En un modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede usar para calcular la trayectoria de referencia de pitch. Específicamente, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular la trayectoria de referencia de pitch en base a la ecuación (7). Además, la trayectoria de referencia de pitch se puede calcular durante el intervalo de tiempo 0 a AT para ayudar a llevar las palas de rotor 106 a la posición en bandera. Mientras tanto, la trayectoria de referencia de pitch calculada puede causar que las palas de rotor 106 se inclinen hacia adentro o se inclinen hacia afuera.

[0059] Además, en el caso de una aproximación fuera de línea, las trayectorias de referencia de pitch se pueden calcular de antemano para todos los posibles parámetros del viento y de la turbina eólica y almacenarse en una tabla de búsqueda en el subsistema de parada 116. En base a los parámetros del viento y de la turbina eólica detectados actualmente determinados en el paso 504, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para recuperar una trayectoria de referencia de pitch de la tabla de búsqueda e implementar esa trayectoria de referencia de pitch.

[0060] En el caso del enfoque MPC, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar la trayectoria de referencia de pitch en tiempo real en base a la ecuación (7). Además, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para implementar un primer valor de posición de pitch de la trayectoria de referencia de pitch. Después de esto, los pasos del proceso 504-508 se pueden repetir para determinar la trayectoria de referencia de pitch. De nuevo, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para implementar el primer valor de posición de pitch correspondiente a la trayectoria de referencia de pitch calculada. En consecuencia, este procedimiento 500 se puede repetir de tal manera hasta que las palas de rotor 106 alcancen la posición en bandera.

[0061] En consecuencia, en el paso 510, se puede realizar una verificación para determinar si las palas de rotor 106 están situadas en la posición de estacionamiento en bandera. Si se determina que las palas de rotor 106 están situadas en la posición de estacionamiento en bandera, el procedimiento se puede detener. Sin embargo, si se determina que las palas de rotor 106 no están situadas en la posición de estacionamiento en bandera, el procedimiento 500 puede continuar determinando las trayectorias de referencia de pitch y los pasos 504-508 se pueden repetir para implementar el primer valor de posición de pitch de la trayectoria de referencia de pitch calculada.

[0062] Cabe destacar que, además del subsistema de parada 116, también se puede utilizar el frenado mecánico y/o el frenado del generador para apagar la turbina eólica 100. Además, el frenado mecánico y/o el frenado del generador se pueden aplicar durante el proceso de apagado, después de que las palas de rotor 106 hayan alcanzado la posición en bandera o antes de que comience el proceso de apagado sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Además, el frenado mecánico o del generador se puede aplicar periódicamente, de forma intermitente (por ejemplo, pasos de encendido/apagado) o continuamente (por ejemplo, frenado lineal suave o proporcional) sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0063] De acuerdo con aspectos adicionales de la presente divulgación, se puede utilizar un procedimiento computacionalmente más simple para determinar los valores de posición de pitch que den como resultado una energía reducida al máximo en la turbina eólica 100. En consecuencia, el intervalo de tiempo utilizado en la ecuación (7) se puede reducir a un paso de ciclo del sistema de parada 116.

[0064] La FIG. 6 es un diagrama de flujo 600 que ilustra otro procedimiento ejemplar para apagar una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente divulgación. Este procedimiento se describirá con referencia a las FIGS. 1 -5. En el paso 602, se pueden determinar uno o más parámetros asociados con una turbina eólica, tal como la turbina eólica 100. Además, en este paso también se pueden determinar uno o más valores de parámetros asociados con el viento 110. Como se describió anteriormente, la unidad de entrada 202 se puede configurar para recibir estos valores de sensores y/o estimar estos valores de modelos integrados. Los parámetros pueden incluir uno o más de la velocidad actual del rotor, el coeficiente de velocidad en la punta de la pala, el ángulo actual de pitch, el coeficiente de velocidad actual de la punta, la velocidad actual en la parte superior de la torre y la velocidad efectiva del viento.

[0065] Además, se pueden determinar los valores del par aerodinámico y empuje aerodinámico que afectan la turbina eólica 100, como se indica en el paso 604. Este paso es similar al paso 504 de la FIG. 5. Los valores del par aerodinámico y del empuje aerodinámico se pueden determinar a partir de la tabla de búsqueda aerodinámica y del modelo aerodinámico almacenado en la unidad de modelado 204. En un modo de realización, los valores del par aerodinámico y del empuje aerodinámico se pueden obtener en base a el coeficiente de velocidad en la punta de la pala detectada y al ángulo actual de pitch.

[0066] Posteriormente, la energía en la turbina eólica 100 se puede determinar en base a los valores de los parámetros determinados y al par aerodinámico y/o al empuje aerodinámico. En un modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar la energía presente en las palas de rotor 106 y en la torre 102 en un instante de tiempo dado. Como se indicó anteriormente, de acuerdo con la ecuación (10), la energía en el rotor 104 depende del par aerodinámico y de la velocidad del rotor. Además, el valor de la energía en el rotor 104 depende del valor del par aerodinámico. En consecuencia, para minimizar la energía en el rotor 104, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un ángulo posterior de pitch de modo que se minimice el par aerodinámico. Además, el par aerodinámico se puede reducir aumentando el ángulo de pitch hacia la posición de estacionamiento en bandera. En consecuencia, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un valor de posición de pitch que pueda reducir al máximo el par aerodinámico y, por lo tanto, la energía en el rotor 104.

[0067] Además, el trabajo realizado por el empuje aerodinámico en la torre 102 puede depender del empuje aerodinámico y de la velocidad en la parte superior de la torre. Por consiguiente, en la etapa 606, el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico sobre la torre se puede determinar en base al empuje aerodinámico y a la velocidad en la parte superior de la torre. Cabe destacar que el valor de la velocidad en la parte superior de la torre puede ser un valor positivo o negativo. Por ejemplo, cuando la torre 102 oscila entre las direcciones contra el viento y a favor del viento, el valor de la velocidad en la parte superior de la torre puede variar de un valor positivo a un valor negativo. Además, dependiendo del ángulo actual de pitch y de la velocidad efectiva del viento, el valor del empuje aerodinámico puede ser un valor positivo o un valor negativo. Por ejemplo, el empuje aerodinámico puede tener un valor positivo siempre que las palas de rotor 106 estén acelerando. Sin embargo, cuando se reduzca la velocidad de las palas de rotor 106, el valor del empuje aerodinámico se puede volver negativo, lo que puede causar que se tire de la torre 102 en dirección contra el viento. Por lo tanto, puede ser deseable reducir la energía en la torre 102 para mantener el trabajo realizado por el empuje aerodinámico en un valor por debajo de cero. Con ese fin, si el valor de la velocidad en la parte superior de la torre se vuelve negativo, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch de modo que el valor del empuje aerodinámico permanezca positivo. Además, cuando la velocidad en la parte superior de la torre se vuelve positiva, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un valor de posición de pitch de modo que el valor del empuje aerodinámico se vuelva negativo.

[0068] Además, en el paso 608, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar si el valor actual del par aerodinámico es mayor que cero. Si se determina que el valor del par aerodinámico es mayor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un valor de posición de pitch en una primera dirección que cause que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera a una velocidad máxima de pitcheo hacia afuera, como se indica en el paso 610. Sin embargo, en el paso 608, si se determina que el valor del par aerodinámico es menor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que cero, como se indica por el paso 612. Si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch en una segunda dirección de modo que una o más palas de rotor 106 se inclinen hacia adentro hacia el posición de funcionamiento a una velocidad máxima de pitcheo hacia adentro, como se indica en el paso 614. Sin embargo, en el paso 612, si la unidad de cálculo 206 determina que el valor del trabajo realizado por el empuje es menor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para continuar determinando un valor de posición de pitch en la primera dirección de modo que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera hacia la posición de estacionamiento en bandera a una velocidad máxima de pitcheo hacia afuera.

[0069] En consecuencia, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular valores de posición de pitch que puedan causar que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera siempre que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico sea menor que cero. Cuando el trabajo realizado por el empuje aerodinámico aumenta por encima de cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular los valores de posición de pitch en la segunda dirección de manera que las palas de rotor 106 se inclinen hacia adentro hacia la posición de funcionamiento.

[0070] En otro modo de realización, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para introducir una zona de transición entre los valores de posición de pitch hacia adentro y de pitch hacia afuera. Por ejemplo, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para introducir una zona de transición en la cual las palas de rotor 106 se giran hacia afuera a una velocidad diferente. Dentro de la zona de transición, si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico continúa aumentando con el tiempo, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular los valores de posición de pitch que causen que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera a una velocidad más lenta hasta que el trabajo realizado por el empuje aerodinámico se reduzca a un valor por debajo de cero.

[0071] La FIG. 7 es un diagrama de flujo 700 que ilustra un procedimiento ejemplar para apagar la turbina eólica 100 con una zona de transición. Los pasos 702-708 son sustancialmente similares a los pasos del procedimiento 602-608 de la FIG. 6. En particular, en el paso 702, la unidad de entrada 202 puede determinar valores en tiempo real de los parámetros del viento y de la turbina eólica. Posteriormente, se pueden determinar los valores del par aerodinámico y del empuje aerodinámico, como se indica en el paso 704. Además, en el paso 706, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico sobre la torre 104.

[0072] En el ejemplo de la FIG. 7, en el paso 708, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar si un valor del par aerodinámico es mayor que cero. En el paso 708, si el valor del par aerodinámico es mayor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch en una primera dirección que cause que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera a una primera velocidad, como se indica por 710. Sin embargo, en el paso 708, si se determina que el valor del par aerodinámico es menor que cero, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es menor que un primer valor umbral, como se indica en el paso 712. El primer valor umbral puede ser representativo de un valor umbral inferior del trabajo realizado por el empuje aerodinámico, en un modo de realización.

[0073] Para determinar si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es menor que el primer valor umbral, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para comparar un valor del trabajo actual realizado por el empuje aerodinámico (véase el paso 706) con el primer valor umbral que se pueda almacenar en la unidad de cálculo 206. Si el valor del trabajo realizado por el empuje es menor que el primer valor umbral, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch en la primera dirección que cause que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera a la primera velocidad, como se indica por el paso 710. Sin embargo, si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que el primer valor umbral, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar si el valor del trabajo realizado por el empuje es mayor que un segundo valor umbral, como se muestra en el paso 714. En un ejemplo, el segundo valor umbral puede ser representativo de un valor umbral superior.

[0074] Posteriormente, como se indica en el paso 714, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para comparar el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico con un segundo valor umbral. Si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es menor que el segundo valor umbral, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para calcular un valor de posición de pitch en la primera dirección que cause que las palas de rotor 106 se inclinen hacia afuera a una segunda velocidad, como se indica en el paso 716. En un modo de realización, la segunda velocidad puede ser menor que la primera. Además, la segunda velocidad puede ser una velocidad variable que disminuya a medida que aumenta el valor del trabajo realizado por el par aerodinámico de un paso de ciclo al paso de ciclo posterior.

[0075] Sin embargo, en el paso 714, si se determina que el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que el segundo valor umbral, la unidad de cálculo 206 se puede configurar para determinar un valor de posición de pitch en la segunda dirección de modo que las palas de rotor 106 se inclinen hacia adentro a la primera o tercera velocidad, como se indica en el paso 718. En un modo de realización, la tercera velocidad puede ser más rápida que la primera o más lenta que la primera pero más rápida que la segunda.

[0076] En consecuencia, si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico está por debajo del segundo valor umbral, las palas de rotor 106 se pueden girar hacia afuera a la primera velocidad. De forma alternativa, si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico está entre el primer valor umbral y el segundo valor umbral, las palas de rotor 106 se pueden girar hacia afuera a la segunda velocidad. Además, si el valor del trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que el segundo valor umbral, las palas de rotor 106 se pueden girar a la primera velocidad o a la tercera velocidad.

[0077] Además, los valores de posición de pitch calculados se pueden comunicar al accionador de pitch 208 (véase la FIG. 2) como comandos de pitch de modo que las palas de rotor 106 se puedan girar físicamente a los valores de posición de pitch calculados. Se entenderá que ambos procedimientos de las FIGS. 6 y 7 se repiten continuamente desde los pasos 602-614 y 702-718 hasta que las palas de rotor 106 estén estacionadas en la posición en bandera y/o la energía en la turbina eólica sea cero. En consecuencia, en ciclos determinados, se pueden repetir los pasos del procedimiento. Además, los ciclos determinados pueden ser configurables. Por ejemplo, el subsistema de parada 116 puede realizar los procedimientos de las FIGS. 6 o 7 cada ciclo, cada 5 ciclos, cada 10 ciclos, y así sucesivamente sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0078] Los ejemplos, demostraciones y pasos del proceso anteriores, tales como los que puede realizar el sistema, se pueden implementar mediante un código adecuado en un sistema basado en procesador, tal como un ordenador de uso general o de uso especial. También cabría destacar que diferentes implementaciones de la presente técnica pueden realizar algunos o todos los pasos descritos en el presente documento en diferentes órdenes o sustancialmente de forma concurrente, es decir, en paralelo. Además, las funciones se pueden implementar en una variedad de lenguajes de programación, incluidos, entre otros, C++ o Java. Dicho código se puede almacenar o adaptar para su almacenamiento en uno o más medios tangibles legibles por máquina, tales como en chips de depósito de datos, discos duros locales o remotos, discos ópticos (es decir, CD o DVD), memoria u otros medios, a los que se puede acceder mediante un sistema basado en procesador para ejecutar el código almacenado. Tenga en cuenta que los medios tangibles pueden comprender papel u otro medio adecuado sobre el que se imprimen las instrucciones. Por ejemplo, las instrucciones se pueden capturar electrónicamente por medio de escaneo óptico del papel u otro medio, luego compilarse, interpretarse o procesarse de otra manera de una manera adecuada si es necesario, y luego almacenarse en un depósito o memoria de datos.

[0079] Además, los diversos modelos y valores estáticos se pueden incorporar en cualquier sistema de repositorio de datos. Por ejemplo, estos modelos se pueden implementar en una memoria de solo lectura, en una memoria de acceso aleatorio, en una memoria flash, en bases de datos relacionales o en cualquier otra forma de memoria sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Además, estos modelos se pueden almacenar en un único repositorio de datos o en repositorios de datos individuales sin apartarse del alcance de la presente divulgación.

[0080] Los sistemas y procedimientos ejemplares para apagar la turbina eólica se pueden configurar para apagar una turbina eólica mientras se evita que las fuerzas de flexión excesivas causen el desgaste de la turbina eólica. Además, el subsistema de parada ejemplar se puede configurar para determinar valores de posición de pitch o trayectorias de referencia de pitch para situar las palas de rotor de la turbina eólica en una posición de estacionamiento en bandera. Además, los valores de posición de pitch se calculan de manera que la suma de la energía potencial o de la energía cinética en la turbina eólica se reduzca al máximo durante el proceso de apagado. Dicha reducción en la energía potencial y en la energía cinética permite al subsistema de parada controlar la rotación de las palas de rotor y reducir las oscilaciones en la torre.

[0081] Aunque solo se han ilustrado y descrito determinadas características de la invención, los expertos en la técnica podrán producir muchas modificaciones y cambios. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones adjuntas están destinadas a cubrir la totalidad de dichas modificaciones y cambios que se hallan dentro del alcance de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un procedimiento (500) para apagar una turbina eólica (100), comprendiendo el procedimiento:

determinar (504) una o más posiciones de pitch para una o más palas de rotor (106) de la turbina eólica (100) de modo que se minimizan una suma de energía potencial y de energía cinética de un rotor (104) y una torre (102) de la turbina eólica (100);

determinar una o más trayectorias de referencia de pitch en base a uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento;

almacenar una o más trayectorias de referencia de pitch;

recuperar una trayectoria de referencia de pitch correspondiente a valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento en base a un comando de apagado recibido; y

girar la una o más palas de rotor (106) desde una posición de funcionamiento a las posiciones de pitch determinadas en base a la trayectoria de referencia de pitch recuperada.
2. El procedimiento (500) de la reivindicación 1, que comprende además determinar valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento, en el que el uno o más parámetros comprenden uno o más de los ángulos actuales de pitch de la una o más palas de rotor (106), un coeficiente de velocidad en la punta de la pala (“tip speed ratio”), una velocidad efectiva del viento, una velocidad actual del rotor y una velocidad en la parte superior de la torre.
3. El procedimiento (500) de cualquier reivindicación anterior, en el que determinar (504) la una o más posiciones de pitch comprende determinar una trayectoria de referencia de pitch durante un intervalo de tiempo determinado hasta que la una o más palas de rotor estén dispuestas en una posición de estacionamiento en bandera.
4. El procedimiento (500) de cualquier reivindicación anterior, que comprende además:

determinar la trayectoria de referencia de pitch durante un intervalo de tiempo determinado en base a los valores en tiempo real del uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento; y implementar un valor de posición de pitch a partir de la trayectoria de referencia de pitch para situar la una o más palas de rotor (106) de acuerdo con el valor de posición de pitch.
5. El procedimiento (500) de cualquier reivindicación anterior, en el que la determinación de la una o más posiciones de pitch comprende:

recibir los valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento en pasos de ciclo discretos; y

calcular la una o más posiciones de pitch en lo pasos de ciclo discretos en base a los valores en tiempo real del uno o más parámetros hasta que la una o más palas de rotor (106) estén dispuestas en una posición de estacionamiento en bandera de modo que la energía potencial y la energía cinética en la turbina eólica (100) se reduzcan al máximo en los pasos posteriores del ciclo.
6. El procedimiento (500) de cualquier reivindicación anterior, que comprende además:

determinar (704) un par aerodinámico que actúa sobre un rotor de la turbina eólica (100) en base a al menos el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y al ángulo actual de pitch de la una o más palas de rotor (106); y

determinar un empuje aerodinámico que actúa sobre una torre (102) de la turbina eólica (100) en base al menos a el coeficiente de velocidad en la punta de la pala y al ángulo actual de pitch de la una o más palas de rotor (106).
7. El procedimiento (500) de la reivindicación 6, en el que la determinación de la una o más posiciones de pitch comprende calcular una posición de pitch en una primera dirección si el par aerodinámico es mayor que un valor determinado.
8. El procedimiento (500) de la reivindicación 6 o 7, que comprende además determinar un valor de trabajo realizado por el empuje aerodinámico en un paso de ciclo discreto, en el que el trabajo realizado por el empuje aerodinámico se basa en el empuje aerodinámico y en la velocidad en la parte superior de la torre.
9. El procedimiento (500) de cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la determinación de la una o más posiciones de pitch comprende calcular una posición de pitch en una segunda dirección si el par aerodinámico es menor que un valor determinado y el trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que el valor determinado.
10. El procedimiento (500) de las reivindicaciones 6 a 9, en el que girar la una o más palas de rotor (106) comprende girar la una o más palas de rotor (106) a la posición de pitch determinada a una primera velocidad si el par aerodinámico es menor que un valor determinado y el trabajo realizado por el empuje aerodinámico está entre un primer valor umbral y un segundo valor umbral, y en el que la posición de pitch determinada está en una primera dirección.
11. El procedimiento (500) de las reivindicaciones 6 a 10, en el que girar la una o más palas de rotor (106) comprende girar la una o más palas de rotor a la posición de pitch determinada a una segunda velocidad si el par aerodinámico es menor que un valor determinado y el trabajo realizado por el empuje aerodinámico es mayor que un segundo valor umbral, y en el que la posición de pitch determinada está en una segunda dirección.
12. Un sistema (200) para apagar una turbina eólica (100), comprendiendo el sistema:

una unidad de cálculo (206) configurada para determinar una posición de pitch y una trayectoria de referencia de pitch para una o más palas de rotor (106) de la turbina eólica (100) de modo que una suma de energía potencial y de energía cinética de un rotor (104) y se minimiza una torre (102) de la turbina eólica (100);

recuperar una trayectoria de referencia de pitch correspondiente a valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica (100) o el viento en base a un comando de apagado recibido; y

un accionador de pitch (208) configurado para girar la una o más palas de rotor (106) desde una posición de funcionamiento a la posición de pitch determinada en base a la trayectoria de referencia de pitch recuperada.
13. El sistema (200) de la reivindicación 12, que comprende, además:

una unidad de entrada (200) configurada para determinar valores en tiempo real de uno o más parámetros asociados con la turbina eólica o el viento, en el que el uno o más parámetros comprenden al menos uno de entre una velocidad efectiva del viento, una velocidad en la parte superior de la torre, un ángulo actual de pitch, un coeficiente de velocidad en la punta de la pala y una velocidad actual del rotor; y

una unidad de modelado (204) configurada para determinar un par aerodinámico que actúa sobre un rotor (104) de la turbina eólica (100) y un empuje aerodinámico que actúa sobre una torre (102) de la turbina eólica (100).
14. El sistema (200) de la reivindicación 12 o la reivindicación 13, en el que la unidad de cálculo (206) está configurada para determinar la trayectoria de referencia de pitch que comprende una pluralidad de posiciones de pitch durante un intervalo de tiempo determinado hasta que se dispongan una o más palas de rotor (106) en una posición de estacionamiento en bandera.