ES2865053T3

ES2865053T3 - Procedimiento y aparato para controlar una turbina eólica

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Publication number: ES2865053T3
Application number: ES10190087T
Authority: ES
Inventors: Mark E Cardinal; Anthony Michael Klodowski; Jignesh Govindial Gandhi; Sidney Allen Barker; Hartmut Scholte-Wassink; Till Hoffmann; Gert Torbohm; Christoph Schulten
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-05
Publication date: 2021-10-14
Anticipated expiration: 2030-11-05
Also published as: US20100133831A1; CN102062051B; EP2323251A1; CN102062051A; DK2323251T3; EP2323251B1; US8022565B2

Abstract

Un sistema de control (200) para una turbina eólica, comprendiendo dicho sistema de control: al menos un dispositivo de medición (404) configurado para medir al menos una condición operacional de la turbina eólica (100); y, un primer controlador (202) y un segundo controlador (262); en el que el segundo controlador (262) está configurado para: determinar un componente eléctrico (402) de una pluralidad de componentes eléctricos que tienen una capacidad de potencia más baja; establecer un límite de potencia del convertidor basado en el componente eléctrico que tiene la capacidad de potencia más baja; y transmitir el límite de potencia del convertidor al primer controlador (202); en el que el primer controlador (202) está configurado para: calcular un límite operacional de la turbina eólica basándose en la condición operacional medida; y, ajustar el límite operacional de la turbina eólica basándose en el límite de potencia del convertidor.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y aparato para controlar una turbina eólica

[0001] La materia descrita en el presente documento se refiere, en general, a turbinas eólicas y, más en particular, a un procedimiento y aparato para controlar una turbina eólica.

[0002] En general, una turbina eólica incluye una turbina que tiene un rotor que incluye un conjunto de buje giratorio que tiene múltiples palas. Las palas transforman la energía eólica en un par de rotación mecánico que acciona uno o más generadores por medio del rotor. Los generadores algunas veces, pero no siempre, están acoplados de forma rotativa al rotor a través de una multiplicadora. La multiplicadora aumenta la velocidad de rotación inherentemente baja del rotor para que el generador convierta eficientemente la energía mecánica rotativa en energía eléctrica, que se alimenta a una red de suministro por medio de, al menos, una conexión eléctrica. También existen turbinas eólicas de accionamiento directo sin engranajes. El rotor, el generador, la multiplicadora y otros componentes se montan típicamente dentro de un alojamiento, o góndola, que se sitúa en la parte superior de una base que puede ser una torre tubular o un armazón.

[0003] Algunas configuraciones de turbinas eólicas incluyen generadores de inducción de doble alimentación (DFIG). Dichas configuraciones también pueden incluir convertidores de potencia que se usan para convertir una frecuencia de energía eléctrica generada en una frecuencia sustancialmente similar a la frecuencia de una red de suministro. Además, dichos convertidores, junto con el DFIG, también transmiten energía eléctrica entre la red de suministro y el generador, además de transmitir la energía de excitación del generador a un rotor bobinado del generador desde una de las conexiones a la conexión de red de suministro eléctrico. De forma alternativa, algunas configuraciones de turbina eólica incluyen, sin estar limitados a, tipos alternativos de generadores de inducción, generadores síncronos de imanes permanentes (PM), generadores síncronos excitados eléctricamente y generadores de reluctancia conmutada. Estas configuraciones alternativas también pueden incluir convertidores de potencia que se utilizan para convertir las frecuencias como se describe anteriormente y transmitir energía eléctrica entre la red de suministro y el generador.

[0004] Las turbinas eólicas conocidas tienen una pluralidad de componentes mecánicos y eléctricos. Cada componente eléctrico y/o mecánico puede tener limitaciones operacionales independientes o diferentes, como límites de corriente, voltaje, potencia y/o temperatura, que otros componentes. El documento EP-A-1.939.445 A2 enseña la limitación de una condición operacional de una turbina eólica que depende de la densidad del aire. Además, las turbinas eólicas conocidas se diseñan y/o ensamblan típicamente con límites de potencia nominal predefinidos. Para funcionar dentro de dichos límites de potencia nominal, los componentes eléctricos y/o mecánicos pueden hacerse funcionar con grandes márgenes para las limitaciones operacionales. Tal operación puede dar como resultado una operación ineficiente de la turbina eólica, y la capacidad de generación de energía de la turbina eólica puede estar infrautilizada.

[0005] En un modo de realización de la presente invención, se proporciona un sistema de control para una turbina eólica que incluye al menos un dispositivo de medición configurado para medir al menos una condición operacional de la turbina eólica y un primer controlador. El primer controlador está configurado para calcular un límite operacional de la turbina eólica basándose en la condición operacional medida y para ajustar el límite operacional basándose en una condición límite de un componente de la turbina eólica.

[0006] En otro modo de realización, se proporciona una turbina eólica que incluye un generador, un rotor configurado para impulsar rotativamente el generador y un sistema de control que incluye al menos un dispositivo de medición configurado para medir al menos una condición operacional de la turbina eólica y un primer controlador. El primer controlador está configurado para calcular un límite operacional de la turbina eólica basándose en la condición operacional medida, para ajustar el límite operacional basándose en una condición límite de un componente de la turbina eólica y para ajustar una condición operacional de al menos uno de los siguientes: el generador y el rotor basándose en el límite operacional.

[0007] En otro modo de realización más, se proporciona un procedimiento para controlar una turbina eólica que incluye medir al menos una condición operacional de una turbina eólica, calcular un límite operacional de la turbina eólica basándose en la condición operacional medida, ajustar el límite operacional basándose en un límite. condición de un componente de la turbina eólica, y ajustar de una condición operacional de al menos uno de entre un generador y un rotor basándose en el límite operacional.

[0008] Ahora se describirán diversos aspectos y modos de realización de la presente invención en relación con los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de una parte de una turbina eólica a modo de ejemplo.

La Figura 2 es una vista esquemática de un sistema eléctrico y de control a modo de ejemplo adecuado para el uso con la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 3 es un diagrama de bloques de un sistema de control de límite de potencia a modo de ejemplo adecuado para el uso con el sistema eléctrico y de control mostrado en la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama de bloques de una calculadora de límite de convertidor a modo de ejemplo adecuada para el uso con el sistema de control de límite de potencia mostrado en la Figura 3.

[0009] Varios modos de realización descritos en el presente documento facilitan la captura de energía adicional de una turbina eólica mediante una operación más eficiente de uno o más componentes de la turbina eólica. Uno o más dispositivos de medición miden una condición operacional de uno o más componentes mecánicos y/o uno o más componentes eléctricos. Un primer controlador calcula un límite de potencia mecánica a partir de una condición ambiental medida. Un segundo controlador compara una condición operacional de una pluralidad de componentes eléctricos con una condición límite para cada componente. El segundo controlador determina qué componente eléctrico es capaz de producir y/o recibir la menor cantidad de energía, y el segundo controlador establece un límite de energía eléctrica a un valor límite del componente eléctrico con la menor capacidad de energía. El primer controlador calcula una diferencia entre el límite de potencia mecánica y el límite de potencia eléctrica, y calcula un límite de potencia de la turbina y/o un límite de velocidad de la turbina a partir de la diferencia calculada. La turbina eólica ajusta una generación de energía y/o una velocidad de rotación de la turbina eólica basándose en el límite de potencia de la turbina calculado y/o el límite de velocidad de la turbina calculado.

[0010] La Figura 1 es una vista en perspectiva de una parte de una turbina eólica a modo de ejemplo 100. La turbina eólica 100 incluye una góndola 102 que aloja un generador (no mostrado en la Figura 1). La góndola 102 está montada en una torre 104 (una parte de la torre 104 se muestra en la Figura 1). La torre 104 puede tener cualquier altura adecuada que facilite la operación de la turbina eólica 100 como se describe en el presente documento. La turbina eólica 100 también incluye un rotor 106 que incluye tres palas 108 unidas a un cubo giratorio 110. De forma alternativa, la turbina eólica 100 incluye cualquier número de palas 108 que faciliten la operación de la turbina eólica 100 como se describe en el presente documento. En el modo de realización a modo de ejemplo, la turbina eólica 100 incluye una multiplicadora (no mostrada en la Figura 1) acoplada de forma operativa al rotor 106 y un generador (no mostrado en la Figura 1).

[0011] La Figura 2 es una vista esquemática de un sistema eléctrico y de control 200 a modo de ejemplo que se puede usar con la turbina eólica 100. El rotor 106 incluye palas 108 acopladas al cubo 110. El rotor 106 también incluye un eje lento 112 acoplado de manera giratoria al cubo 110. El eje lento 112 está acoplado a una multiplicadora elevadora 114 que está configurada para aumentar la velocidad de rotación del eje lento 112 y transferir esa velocidad a un eje rápido 116. En el modo de realización a modo de ejemplo, la multiplicadora 114 tiene una relación de aumento de aproximadamente 70:1. Por ejemplo, el eje lento 112 que gira a aproximadamente 20 revoluciones por minuto (rpm) acoplado a la multiplicadora 114 con una relación de aumento de aproximadamente 70:1 genera una velocidad para el eje rápido 116 de aproximadamente 1400 rpm. De forma alternativa, la multiplicadora 114 tiene cualquier relación de aumento adecuada que facilite la operación de la turbina eólica 100 como se describe en el presente documento. Como otra alternativa, la turbina eólica 100 incluye un generador de accionamiento directo que está acoplado de manera giratoria al rotor 106 sin ninguna multiplicadora intermedia.

[0012] El eje rápido 116 está acoplado de forma giratoria al generador 118. En el modo de realización a modo de ejemplo, el generador 118 es un generador de rotor bobinado, trifásico, de inducción de doble alimentación (asíncrono) (DFIG) que incluye un estator de generador 120 acoplado magnéticamente a un rotor de generador 122. En un modo de realización alternativo, el rotor de generador 122 incluye una pluralidad de imanes permanentes en lugar de devanados de rotor.

[0013] El sistema eléctrico y de control 200 incluye un controlador de turbina 202. El controlador de turbina 202 incluye al menos un procesador y una memoria, al menos un canal de entrada de procesador, al menos un canal de salida de procesador, y puede incluir al menos un ordenador (no se muestra ninguno en la Figura 2). Como se usa en el presente documento, el término "ordenador" no se limita a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como ordenador, sino que se refiere, en términos generales, a un procesador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador lógico programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables (ninguno mostrado en la Figura 2), y estos términos se usan indistintamente en el presente documento. En el modo de realización a modo de ejemplo, la memoria puede incluir, pero no se limita a, un medio legible por ordenador, tal como una memoria de acceso aleatorio (RAM) (no se muestra ninguno en la Figura 2). De forma alternativa, también se pueden utilizar uno o más dispositivos de almacenamiento, tales como un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto (CD-ROM), un disco magneto-óptico (MOD) y/o un disco versátil digital (DVD) (ninguno mostrado en la Figura 2). Además, en el modo de realización a modo de ejemplo, canales de entrada adicionales (no mostrados en la Figura 2) pueden ser, pero no se limitan a, periféricos de ordenador asociados a una interfaz de operador, tal como un ratón y un teclado (no se muestran en la Figura 2). Además, en el modo de realización a modo de ejemplo, canales de salida adicionales pueden incluir, pero no se limitan a, un monitor de interfaz de operador (no mostrado en la Figura 2).

[0014] Los procesadores para el controlador de turbina 202 procesan información transmitida desde una pluralidad de dispositivos eléctricos y electrónicos que pueden incluir, pero no se limitan a, transductores de voltaje y de corriente. La RAM y/o los dispositivos de almacenamiento almacenan y transfieren información e instrucciones para ser ejecutadas por el procesador. También se pueden usar RAM y/o dispositivos de almacenamiento para almacenar y proporcionar variables temporales, información e instrucciones estáticas (es decir, que no cambian) u otra información intermedia a los procesadores durante la ejecución de instrucciones por parte de los procesadores. Las instrucciones que se ejecutan incluyen, pero no se limitan a, algoritmos residentes de conversión y/o de comparación. La ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a ninguna combinación específica de circuitos de hardware e instrucciones de software.

[0015] El estator de generador 120 está acoplado eléctricamente a un conmutador de sincronización de estator 206 por medio de un bus de estator 208. En un modo de realización a modo de ejemplo, para facilitar la configuración DFIG, el rotor de generador 122 está acoplado eléctricamente a un conjunto de conversión de potencia bidireccional 210 por medio de un bus de rotor 212. De forma alternativa, el rotor de generador 122 está acoplado eléctricamente al bus de rotor 212 por medio de cualquier otro dispositivo que facilite la operación del sistema eléctrico y de control 200 como se describe en el presente documento. De forma alternativa adicional, el sistema eléctrico y de control 200 está configurado como un sistema de conversión de potencia total (no se muestra) que incluye un conjunto de conversión de potencia total (no se muestra en la Figura 2) similar en diseño y operación al conjunto de conversión de potencia 210 y acoplado eléctricamente al estator del generador 120. El conjunto de conversión de potencia completa facilita la canalización de la energía eléctrica entre el estator del generador 120 y una red de transmisión y distribución de energía eléctrica (no mostrada). En el modo de realización a modo de ejemplo, el bus de estator 208 transmite potencia trifásica desde el estator de generador 120 al conmutador de sincronización de estator 206. El bus de rotor 212 transmite potencia trifásica desde el rotor de generador 122 al conjunto de conversión de potencia 210. En el modo de realización a modo de ejemplo, el conmutador de sincronización de estator 206 está acoplado eléctricamente a un disyuntor de transformador principal 214 por medio de un bus de sistema 216. En un modo de realización alternativo se usan uno o más fusibles (no mostrados) en lugar del disyuntor de transformador principal 214. En otro modo de realización, no se utilizan ni fusibles ni el disyuntor del circuito de transformador principal 214.

[0016] El conjunto de conversión de potencia 210 incluye un filtro de rotor 218 que está acoplado eléctricamente al rotor de generador 122 por medio del bus de rotor 212. Un bus de filtro de rotor 219 acopla eléctricamente el filtro de rotor 218 a un convertidor de potencia del lado del rotor 220, y el convertidor de potencia del lado del rotor 220 está acoplado eléctricamente a un convertidor de potencia del lado de la línea 222. El convertidor de potencia del lado del rotor 220 y el convertidor de potencia del lado de la línea 222 son puentes de convertidor de potencia que incluyen semiconductores de potencia (no mostrados). En el modo de realización a modo de ejemplo, el convertidor de potencia del lado del rotor 220 y el convertidor de potencia del lado de la línea 222 están configurados en una configuración trifásica de modulación por anchura de impulsos (PWM) que incluye dispositivos de conmutación de transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) (no mostrados en la Figura 2) que funcionan como se conoce en la técnica. De forma alternativa, el convertidor de potencia del lado del rotor 220 y el convertidor de potencia del lado de la línea 222 tienen cualquier configuración que utilice cualquier dispositivo de conmutación que facilite la operación del sistema eléctrico y de control 200 como se describe en el presente documento. El conjunto de conversión de potencia 210 está acoplado en comunicación electrónica de datos con el controlador de turbina 202 para controlar la operación del convertidor de potencia del lado del rotor 220 y del convertidor de potencia del lado de la línea 222.

[0017] En el modo de realización a modo de ejemplo, un bus de convertidor de potencia 223 en el lado de línea acopla eléctricamente el convertidor de potencia del lado de la línea 222 a un filtro de línea 224. Además, un bus de línea 225 acopla eléctricamente el filtro de línea 224 a un contactor de línea 226. Además, el contactor de línea 226 está acoplado eléctricamente a un disyuntor de conversión 228 por medio de un bus de disyuntor de conversión 230. Además, el disyuntor de conversión 228 está acoplado eléctricamente al disyuntor de transformador principal 214 por medio del bus de sistema 216 y un bus de conexión 232. De forma alternativa, el filtro de línea 224 está acoplado eléctricamente al bus de sistema 216 directamente por medio del bus de conexión 232 e incluye cualquier esquema de protección adecuado (no mostrado) configurado para tener en cuenta la eliminación del contactor de línea 226 y el disyuntor de conversión 228 del sistema eléctrico y de control 200. El disyuntor de transformador principal 214 está acoplado eléctricamente a un transformador principal de energía eléctrica 234 a través de un bus 236 en el lado de generador. El transformador principal 234 está acoplado eléctricamente a un disyuntor de red 238 por medio un bus del lado de disyuntor 240. El disyuntor de red 238 está conectado a la red de transmisión y distribución de energía eléctrica por medio de un bus de red 242. En un modo de realización alternativo, el transformador principal 234 está acoplado eléctricamente a uno o más fusibles (no mostrados), en lugar de al disyuntor de red 238, por medio del bus del lado de disyuntor 240. En otro modo de realización, no se utilizan ni fusibles ni el disyuntor de red 238, sino que el transformador principal 234 está acoplado a la red de transmisión y distribución de energía eléctrica por medio del bus del lado de disyuntor 240 y del bus de red 242.

[0018] En el modo de realización a modo de ejemplo, el convertidor de potencia del lado del rotor 220 está acoplado en comunicación eléctrica con el convertidor de potencia del lado de la línea 222 por medio de un único enlace de corriente continua (CC) 244. De forma alternativa, el convertidor de potencia del lado del rotor 220 y el convertidor de potencia del lado de la línea 222 están acoplados eléctricamente por medio de enlaces de CC individuales e independientes (no mostrados en la Figura 2). El enlace de CC 244 incluye un carril positivo 246, un carril negativo 248 y al menos un condensador 250 acoplado entre el carril positivo 246 y el carril negativo 248. De forma alternativa, el condensador 250 incluye uno o más condensadores configurados en serie y/o en paralelo entre el carril positivo 246 y el carril negativo 248.

[0019] El controlador de turbina 202 está configurado para recibir una pluralidad de señales de medición de voltaje y de corriente eléctrica desde un primer conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252. Además, el controlador de turbina 202 está configurado para supervisar y controlar al menos algunas de las variables operativas asociadas a la turbina eólica 100. En el modo de realización a modo de ejemplo, cada uno de los tres sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252 está acoplado eléctricamente a cada una de las tres fases del bus de red 242. De forma alternativa, los sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252 están acoplados eléctricamente al bus de sistema 216. Como otra alternativa, los sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252 están acoplados eléctricamente a cualquier parte del sistema eléctrico y de control 200 que facilite la operación del sistema eléctrico y de control 200 como se describe en el presente documento. Como otra alternativa más, el controlador de turbina 202 está configurado para recibir cualquier número de señales de medición de voltaje y corriente eléctrica desde cualquier número de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252, incluyendo, pero sin limitarse a, una señal de medición de voltaje y corriente eléctrica de un transductor.

[0020] Como se muestra en la Figura 2, el sistema eléctrico y de control 200 también incluye un controlador convertidor 262 que está configurado para recibir una pluralidad de señales de medición de voltaje y corriente eléctrica. Por ejemplo, en un modo de realización, el controlador del convertidor 262 recibe señales de medición de voltaje y corriente eléctrica de un segundo conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 254 acoplados en comunicación de datos electrónicos con el bus 208 del estator. El controlador del convertidor 262 recibe un tercer conjunto de señales de medición de voltaje y corriente eléctrica de un tercer conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 256 acoplados en comunicación de datos electrónicos con el bus 212 del rotor. El controlador del convertidor 262 también recibe un cuarto conjunto de señales de medición de voltaje y corriente eléctrica de un cuarto conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 264 acoplados en comunicación de datos electrónicos con el bus de disyuntor de conversión 230. El segundo conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 254 es sustancialmente similar al primer conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 252, y el cuarto conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 264 es sustancialmente similar al tercer conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 256. El controlador de convertidor 262 es sustancialmente similar al controlador de turbina 202 y está acoplado en comunicación electrónica de datos al controlador de turbina 202. Además, en el modo de realización a modo de ejemplo, el controlador de convertidor 262 está físicamente integrado dentro del conjunto de conversión de potencia 210. De forma alternativa, el controlador de convertidor 262 tiene cualquier configuración que facilite la operación del sistema eléctrico y de control 200 como se describe en el presente documento.

[0021] Durante la operación, el viento incide en las palas 108 y las palas 108 transforman la energía eólica en un par de rotación mecánico que acciona de manera giratoria el eje lento 112 por medio del cubo 110. El eje lento 112 acciona la multiplicadora 114 que, posteriormente, aumenta la baja velocidad de rotación del eje lento 112 para accionar el eje rápido 116 con una mayor velocidad de rotación. El eje rápido 116 acciona de manera giratoria el rotor de generador 122. El rotor de generador 122 induce un campo magnético giratorio y se induce un voltaje dentro del estator de generador 120 que está acoplado magnéticamente al rotor de generador 122. El generador 118 convierte la energía mecánica rotativa en una señal de energía eléctrica de corriente alterna (CA) trifásica sinusoidal en el estator de generador 120. La energía eléctrica asociada se transmite al transformador principal 234 por medio del bus de estator 208, el conmutador de sincronización de estator 206, el bus de sistema 216, el disyuntor de transformador principal 214 y el bus 236 en el lado de generador. El transformador principal 234 aumenta la amplitud de voltaje de la energía eléctrica y la energía eléctrica transformada se transmite además a una red por medio del bus del lado de disyuntor 240, el conmutador de red 238 y el bus de red 242.

[0022] En el modo de realización a modo de ejemplo, se proporciona una segunda vía de transmisión de energía eléctrica. La energía de CA eléctrica, trifásica, sinusoidal, se genera en el rotor de generador 122 y se transmite al conjunto de conversión de potencia 210 por medio del bus de rotor 212. Dentro del conjunto de conversión de potencia 210, la potencia eléctrica se transmite al filtro de rotor 218 y la potencia eléctrica se modifica para la tasa de cambio de las señales PWM asociadas con el convertidor de potencia del lado del rotor 220. El convertidor de potencia del lado del rotor 220 actúa como un rectificador y rectifica la potencia de CA trifásica sinusoidal en potencia de CC. La potencia de CC se transmite al enlace de CC 244. El condensador 250 facilita la mitigación de las variaciones de amplitud de voltaje del enlace de CC 244 al facilitar la mitigación de una ondulación de CC asociada a la rectificación de CA.

[0023] La potencia de CC se transmite posteriormente desde el enlace de CC 244 al convertidor de potencia del lado de la línea 222, donde el convertidor de potencia del lado de la línea 222 actúa como un inversor configurado para convertir la potencia eléctrica de CC del enlace de CC 244 en potencia eléctrica de CA trifásica sinusoidal con voltajes, corrientes y frecuencias predeterminadas. Esta conversión se supervisa y controla por medio del controlador de convertidor 262. La potencia de CA convertida se transmite desde el convertidor de potencia del lado de la línea 222 al bus de sistema 216 por medio del bus de convertidor de potencia 223 en el lado de línea y el bus de línea 225, el contactor de línea 226, el bus de disyuntor de conversión 230, el disyuntor de conversión 228 y el bus de conexión 232. El filtro de línea 224 compensa o ajusta las corrientes armónicas en la potencia eléctrica transmitida desde el convertidor de potencia del lado de la línea 222. El conmutador de sincronización de estator 206 está configurado para cerrarse para facilitar la conexión de la potencia trifásica del estator de generador 120 con la potencia trifásica del conjunto de conversión de potencia 210.

[0024] El disyuntor de conversión 228, el disyuntor de transformador principal 214 y el disyuntor de red 238 están configurados para desconectar buses correspondientes, por ejemplo, cuando el flujo de corriente excesivo puede dañar los componentes del sistema eléctrico y de control 200. También se proporcionan componentes de protección adicionales, incluido el contactor de línea 226, que pueden controlarse para formar una desconexión abriendo un conmutador (no mostrado en la Figura 2) correspondiente a cada una de las líneas del bus de línea 225.

[0025] El conjunto de conversión de potencia 210 compensa o ajusta la frecuencia de la potencia trifásica del rotor de generador 122 para cambios, por ejemplo, en la velocidad del viento en el cubo 110 y las palas 108. Por lo tanto, de esta manera, la frecuencia mecánica y la frecuencia eléctrica del rotor se desacoplan de la frecuencia del estator.

[0026] En algunas condiciones, las características bidireccionales del conjunto de conversión de potencia 210, y específicamente, las características bidireccionales del convertidor de potencia del lado del rotor 220 y del convertidor de potencia del lado de la línea 222, facilitan la realimentación de al menos parte de la potencia eléctrica generada en rotor de generador 122. Más específicamente, la energía eléctrica se transmite desde el bus de sistema 216 al bus de conexión 232 y, posteriormente, a través del disyuntor de conversión 228 y el bus de disyuntor de conversión 230 al conjunto de conversión de potencia 210. En el conjunto de conversión de potencia 210, la potencia eléctrica se transmite a través del contactor de línea 226, el bus de línea 225 y el bus de convertidor de potencia 223 en el lado de línea al convertidor de potencia del lado de la línea 222. El convertidor de potencia del lado de la línea 222 actúa como un rectificador y rectifica la potencia de CA trifásica sinusoidal en potencia de CC. La potencia de CC se transmite al enlace de CC 244. El condensador 250 facilita la mitigación de las variaciones de amplitud de voltaje del enlace de CC 244 al facilitar la mitigación de una ondulación de CC asociada, en ocasiones, a la rectificación de CA trifásica.

[0027] La potencia de CC se transmite posteriormente desde el enlace de CC 244 al convertidor de potencia del lado del rotor 220 y el convertidor de potencia del lado del rotor 220 actúa como un inversor configurado para convertir la potencia eléctrica de CC transmitida desde el enlace de CC 244 en una potencia eléctrica de CA trifásica sinusoidal con voltajes, corrientes y frecuencias predeterminadas. Esta conversión se supervisa y controla por medio del controlador de convertidor 262. La potencia de CA convertida se transmite desde el convertidor de potencia del lado del rotor 220 al filtro de rotor 218 por medio del bus de filtro de rotor 219 y, posteriormente, se transmite al rotor de generador 122 por medio del bus de rotor 212, facilitando así una operación subsíncrono.

[0028] El conjunto de conversión de potencia 210 está configurado para recibir señales de control desde el controlador de turbina 202. Las señales de control se basan en condiciones detectadas o características operativas de la turbina eólica 100 y el sistema eléctrico y de control 200. Las señales de control son recibidas por el controlador de turbina 202 y utilizadas para controlar la operación del conjunto de conversión de potencia 210. La realimentación de uno o más sensores puede ser utilizada por el sistema eléctrico y de control 200 para controlar el conjunto de conversión de potencia 210 por medio del controlador de convertidor 262, incluyendo, por ejemplo, voltajes o realimentaciones de corriente del bus de disyuntor de conversión 230, el bus del estator y el bus del rotor por medio del segundo conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 254, el tercer conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 256 y el cuarto conjunto de sensores de voltaje y de corriente eléctrica 264. Usando esta información de realimentación y, por ejemplo, señales de control de conmutación, pueden generarse de cualquier manera conocida señales de control de conmutador de sincronización de estator y señales de control (disparo) de disyuntor de sistema. Por ejemplo, en lo que respecta a un transitorio de voltaje de red con características predeterminadas, el controlador de convertidor 262 impedirá sustancialmente, al menos de manera temporal, que los IGBT sean conductores en el convertidor de potencia del lado de la línea 222. Tal suspensión de la operación del convertidor de potencia del lado de la línea 222 mitigará sustancialmente la energía eléctrica que se canaliza a través del conjunto de conversión de potencia 210 hasta aproximadamente cero.

[0029] La Figura 3 es una vista esquemática de un sistema de control de límite de potencia 300 a modo de ejemplo adecuado para el uso con un sistema eléctrico y de control 200 (mostrado en la Figura 2). El sistema de control de límite de potencia 300 calcula un límite de potencia (también conocido como consigna de potencia) y/o un límite de velocidad de rotación (también conocido como consigna de velocidad) para la turbina eólica 100 (mostrado en la Figura 1). Como se usa en el presente documento, el término "límite" se refiere a un valor de estado estable máximo para una condición operacional asociada de uno o más componentes de la turbina eólica 100. Cabe señalar que una condición operacional puede exceder un límite definido períodos cortos y puede ser mayor que un límite nominal de la turbina eólica 100 y/o de uno o más componentes de la turbina eólica 100. En el modo de realización a modo de ejemplo, el sistema de control de límite de potencia 300 está implementado al menos parcialmente por un primer controlador, tal como el controlador de turbina 202 (mostrado en la Figura 2). De forma alternativa, el sistema de control de límite de potencia 300 se implementa mediante cualquier controlador y/o sistema de control adecuado.

[0030] En el modo de realización a modo de ejemplo, el sistema de control de límite de potencia 300 incluye una calculadora de límite mecánico 302 que recibe una o más condiciones ambientales medidas 304. En el modo de realización a modo de ejemplo, la condición ambiental 304 medida puede ser cualquiera de una densidad de aire medida, una altitud medida, una velocidad del viento medida, una temperatura ambiente medida y/o cualquier condición ambiental medida adecuada en o cerca de la turbina eólica 100. La calculadora de límite mecánico 302 utiliza la condición ambiental medida 304 para calcular un límite de potencia máxima en el que uno o más componentes mecánicos de la turbina eólica 100 pueden funcionar con un nivel de fatiga predefinido como aceptable (en adelante denominado "límite de potencia mecánica"). En un modo de realización, la calculadora de límite mecánico 302 hace referencia a una tabla de consulta para correlacionar la densidad del aire medida, u otra condición ambiental medida 304, con el límite de potencia mecánica. De forma alternativa, la calculadora de límite mecánico 302 usa una ecuación predefinida, o cualquier procedimiento adecuado, para calcular el límite de potencia mecánica. En un modo de realización, la calculadora de límite mecánico 302 compara la condición ambiental medida 304 con una o más condiciones límite de uno o más componentes mecánicos. En tal modo de realización, la calculadora de límite mecánico 302 compara las condiciones límite de los componentes mecánicos y establece un valor límite de potencia mecánica calculado 306 a la condición más limitada (es decir, el valor más bajo de una diferencia entre una condición límite y la condición ambiental medida correspondiente 304). En otras palabras, la calculadora de límite mecánico 302 calcula un límite máximo de potencia de uno o más componentes mecánicos y establece el valor límite de potencia mecánica calculado 306 al nivel máximo de potencia al que pueden hacer funcionar todos los componentes mecánicos. El límite de potencia máxima puede ser mayor que el límite de potencia nominal de la turbina eólica 100. La calculadora de límite mecánico 302 transmite el valor de límite de potencia mecánico calculado 306 a un selector de límite de potencia 308. Como se usa en el presente documento, el valor 306 de límite de potencia mecánica calculado es una señal que representa un límite de potencia mecánica, y la señal se transmite a través de uno o más conductores dentro del sistema de control de límite de potencia 300. Un experto en la técnica reconocerá que, como se usa en el presente documento, un "valor" transmitido de un componente a otro se transmite en una señal, y la señal incluye un componente que representa el valor.

[0031] El selector de límite de potencia 308 recibe una señal de habilitación de límite de potencia dinámica 310 procedente del controlador de turbina 202 o de cualquier componente adecuado de la turbina eólica 100. La señal de habilitación del límite de potencia dinámica 310 indica si la turbina eólica 100 está configurada para cambiar dinámicamente el límite de potencia mecánica, o si la turbina 100 debe utilizar un valor límite de potencia predeterminado. Más específicamente, si la turbina eólica 100 está configurada para cambiar dinámicamente el límite de potencia (es decir, si la señal de habilitación del límite de potencia dinámica 310 se establece en un valor "verdadero" u otro valor adecuado), el selector de límite de potencia 308 transmite el valor de límite de potencia mecánico calculado 306 a un primer filtro 312. De forma alternativa, si la turbina eólica 100 no está configurada para cambiar dinámicamente el límite de potencia (es decir, si la señal de habilitación del límite de potencia dinámica 310 se establece en un valor "falso" u otro valor adecuado), el selector de límite de potencia 308 transmite el valor de límite de potencia predeterminado al primer filtro 312. En el modo de realización a modo de ejemplo, el valor límite de potencia predeterminado corresponde a un límite de potencia nominal de la turbina eólica 100. Después de seleccionar el valor de límite de potencia mecánico calculado 306 o el valor de límite de potencia predeterminado, el selector de límite de potencia 308 transmite un valor de límite de potencia seleccionado 314 al primer filtro 312.

[0032] El primer filtro 312 facilita la determinación de un límite de potencia mecánica de estado estable para el sistema de control de límite de potencia 300. En el modo de realización a modo de ejemplo, el primer filtro 312 incluye un filtro de paso bajo con una constante de tiempo de aproximadamente 20 segundos. De forma alternativa, el primer filtro 312 puede ser cualquier filtro adecuado y puede tener cualquier constante de tiempo adecuada. El primer filtro 312 facilita el filtrado de fluctuaciones rápidas del valor límite de potencia seleccionado 314. Como tal, el primer filtro 312 facilita la reducción del efecto de las condiciones operacionales transitorias de los componentes mecánicos de la turbina eólica 100, incluyendo, sin limitación, un cambio rápido en la velocidad del rotor 106 (mostrado en la Figura 1) debido a ráfagas de viento. El primer filtro 312 transmite un valor 316 de límite de potencia mecánica a una primera unión sumadora 318 ya una segunda unión sumadora 320.

[0033] La primera unión sumadora 318 recibe un valor de límite de potencia del convertidor 322 que se transmite desde una calculadora de límite de convertidor 324 (explicada con mayor detalle a continuación con respecto a la Figura 4). La primera unión sumadora 318 resta el valor de límite de potencia del convertidor 322 del valor de límite de potencia mecánica 316, y transmite una diferencia de límite de potencia resultante 326 a una función de límite 328. La diferencia de límite de potencia 326 representa una cantidad de reducción de potencia requerida debido a limitaciones dentro del conjunto de conversión de potencia 210 (mostrado en la Figura 2). En otras palabras, la diferencia de límite de potencia 326 representa una reducción en el valor de límite de potencia mecánica 316 para preservar márgenes operativos suficientes para el conjunto de conversión de potencia 210. En un modo de realización, el conjunto de conversión de potencia 210 conserva márgenes operativos suficientes de uno o más componentes del conjunto de conversión de potencia 210 para funcionar con fluctuaciones de voltaje de entre aproximadamente 0 % y aproximadamente 5 %, fluctuaciones de potencia reactiva de entre aproximadamente 5 % y aproximadamente 20 %, y variaciones de par de entre aproximadamente el 0 % y aproximadamente el 5 %, y todos los subrangos incluidos. En otro modo de realización, el conjunto de conversión de potencia 210 conserva márgenes operativos suficientes de uno o más componentes del conjunto de conversión de potencia 210 para funcionar con fluctuaciones de voltaje de aproximadamente 2 %, fluctuaciones de potencia reactiva de aproximadamente 10 % y variaciones de par de aproximadamente 2 %. De forma alternativa, el conjunto de conversión de potencia 210 puede configurarse para mantener otros márgenes adecuados según se desee. El conjunto de conversión de potencia 210 y/o los componentes dentro del conjunto de conversión de potencia 210 pueden estar menos restringidos que los componentes mecánicos de la turbina eólica 100. En tal situación, el valor de límite de potencia del convertidor 322 será mayor que el valor de límite de potencia mecánica 316, dando como resultado un valor negativo para la diferencia de límite de potencia 326.

[0034] La función de límite 328 fuerza la diferencia de límite de potencia 326 a un valor no negativo. Si la diferencia de límite de potencia 326 tiene un valor negativo, la función de límite 328 envía un valor sustancialmente cero a un segundo filtro 330. Si la diferencia de límite de potencia 326 tiene un valor que es mayor o igual a cero, la función de límite 328 envía el valor de la diferencia de límite de potencia 326 al segundo filtro 330. Como tal, la función de límite 328 evita que el valor de límite de potencia del convertidor 322 aumente el límite de potencia de la turbina eólica 100 por encima de un límite que los componentes mecánicos están equipados para manejar (es decir, por encima del valor de límite de potencia mecánica 316). La función de límite 328 transmite un límite de potencia ajustado 332 al segundo filtro 330.

[0035] El segundo filtro 330 facilita la determinación de una reducción del límite de potencia de estado estable requerida por el conjunto de conversión de potencia 210. En el modo de realización a modo de ejemplo, el segundo filtro 330 incluye un filtro de paso bajo con una constante de tiempo de aproximadamente 4 segundos. De forma alternativa, el segundo filtro 330 puede ser cualquier filtro adecuado y puede tener cualquier constante de tiempo adecuada. El segundo filtro 330 facilita el filtrado de las fluctuaciones rápidas del límite 332 de potencia ajustado. Como tal, el segundo filtro 330 facilita la reducción del efecto de las condiciones operacionales transitorias de los componentes eléctricos de la turbina eólica 100, incluyendo, sin limitación, un rápido aumento de un voltaje, una corriente y/o una frecuencia dentro del conjunto de conversión de potencia 210. El segundo filtro 330 transmite un valor de reducción de potencia mecánica 334 a la segunda unión sumadora 320. El valor de reducción de potencia mecánica 334 representa una cantidad de potencia que el valor límite de potencia mecánica 316 necesita reducirse como resultado de las limitaciones dentro del conjunto de conversión de potencia 210.

[0036] La segunda unión sumadora 320 resta el valor de reducción de potencia mecánica 334 del valor de límite de potencia mecánica 316 y transmite un valor de ajuste de potencia neta resultante 336 a un primer multiplicador 338 y un segundo multiplicador 340. El primer multiplicador 338 recibe un valor de referencia de velocidad 342 y multiplica el valor de referencia de velocidad 342 por el valor de ajuste de potencia neta 336 para obtener un límite de velocidad de la turbina 344. El segundo multiplicador 340 recibe un valor de referencia de potencia 346 y multiplica el valor de referencia de potencia 346 por el valor de ajuste de potencia neta 336 para obtener un límite de potencia de la turbina 348. En el modo de realización a modo de ejemplo, la turbina eólica 100 y/o el controlador de turbina 202 ajustan una salida de potencia del generador 118, un par del generador 118 y/o una velocidad de rotación del rotor 106 (mostrado en la Figura 1) basándose en el límite de velocidad de la turbina 344 y/o límite de potencia de la turbina 348.

[0037] La Figura 4 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de calculadora de límite de convertidor 324 adecuada para su uso con el sistema de control de límite de potencia 300 (mostrado en la Figura 3). En el modo de realización a modo de ejemplo, la calculadora de límite de convertidor 324 se implementa mediante un segundo controlador, tal como el controlador del convertidor 262 (mostrado en la Figura 2). De forma alternativa, la calculadora de límite de convertidor 324 está dentro del sistema de control de límite de potencia 300 y/o es implementado por el controlador de turbina 202 (mostrado en la Figura 2) o cualquier controlador y/o sistema de control adecuado. La calculadora de límite de convertidor 324 incluye una pluralidad de componentes 402 de la turbina eólica 100 (mostrada en la Figura 1). En el modo de realización a modo de ejemplo, los componentes 402 son componentes eléctricos dentro del conjunto de conversión de potencia 210 y/o la turbina eólica 100. De forma alternativa, los componentes 402 son componentes electromecánicos, componentes mecánicos y/o cualquier componente adecuado del conjunto de conversión de potencia 210 y/o turbina eólica 100. Mientras que la Figura 4 muestra la calculadora de límite de convertidor 324 que incluye cuatro componentes 402, la calculadora de límite de convertidor 324 puede incluir cualquier número de componentes 402. En un modo de realización, los componentes 402 incluyen, sin limitación, caja de cambios 114, convertidor de potencia del lado del rotor 220, convertidor de potencia del lado de la línea 222, estator del generador 120, rotor del generador 122 (todos mostrados en la Figura 2) y/o cualquier componente adecuado. En el modo de realización a modo de ejemplo, cada componente 402 dentro de la calculadora de límite de convertidor 324 está acoplado comunicativamente a al menos un dispositivo 404 de medición que mide una o más condiciones operativas del componente 402. En un modo de realización, los dispositivos de medición 404 incluyen uno o más sensores que pueden incluir, por ejemplo, uno o más de los siguientes: primer conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 252, segundo conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 254, tercer conjunto de voltaje y sensores de corriente eléctrica 256, cuarto conjunto de sensores de voltaje y corriente eléctrica 264 (todos mostrados en la Figura 2), y cualquier sensor adecuado. De forma alternativa, los dispositivos de medición 404 incluyen o son reemplazados por un controlador de turbina 202, un controlador de convertidor 262 y/o cualquier dispositivo o modelo adecuado que pueda proporcionar una o más mediciones y/o valores calculados de una condición operacional del componente 402.

[0038] En el modo de realización a modo de ejemplo, cada dispositivo 404 de medición está acoplado comunicativamente a una unión 406 sumadora. Cada dispositivo de medición 404 transmite a la unión sumadora 406 uno o más valores de componentes 408 que representan una o más condiciones operacionales medidas o calculadas del componente 402. Tales condiciones operativas pueden incluir, sin limitación, una corriente, un voltaje, una potencia y/o una temperatura en o dentro del componente 402. La unión sumadora 406 recibe uno o más valores límite de componentes 410 que representan uno o más límites operacionales máximos para cada componente 402. Dichos valores límite pueden incluir, sin limitación, una corriente, voltaje, potencia y/o temperatura máximos de estado estacionario o instantáneo dentro de los cuales el componente 402 está configurado para funcionar. En el modo de realización a modo de ejemplo, los valores límite de los componentes 410 son restricciones operativas predeterminadas o predefinidas que se establecen durante la instalación de los componentes 402, durante la puesta en servicio de la turbina eólica 100 y/o durante la puesta en marcha de un parque eólico (no mostrado). Los valores límite de los componentes 410 se almacenan en una memoria (no mostrada) del controlador de turbina 202, controlador del convertidor 262 y/o cualquier otro dispositivo adecuado. De forma alternativa, los valores límite 410 de los componentes se establecen durante cualquier tiempo adecuado y/o se establecen dinámicamente de manera que los valores límite 410 de los componentes se pueden cambiar durante la operación de la turbina eólica 100. Los valores límite de los componentes 410 se transmiten a la unión sumadora 406 desde el controlador de turbina 202, desde el controlador del convertidor 262 y/o desde cualquier dispositivo adecuado. En un modo de realización, los valores límite de los componentes 410 se transmiten a la unión sumadora 406 desde un controlador de parque eólico (no mostrado).

[0039] La suma de la unión 406 resta el valor del componente 408 del valor límite del componente 410 y emite un valor de diferencia 412 que representa el resultado de la comparación. En un modo de realización, el valor de diferencia 412 está configurado para representar una diferencia entre el valor de componente 408 y el valor de límite de componente 410. En otro modo de realización, el valor de diferencia 412 está configurado para representar un valor sustancialmente 0 si el valor del componente 408 es menor o igual al valor límite del componente 410, y una diferencia entre el valor del componente 408 y el valor límite del componente 410 si el valor del componente 408 es mayor que el del componente. valor límite 410. De forma alternativa, la unión 406 sumadora genera un valor 412 de diferencia que representa cualquier expresión adecuada del resultado de la comparación. En el modo de realización a modo de ejemplo, cada valor de diferencia 412 representa una cantidad en la que cada condición operacional de cada componente 402 está por encima o por debajo de cada valor límite respectivo de cada valor límite 410 de componente. Más específicamente, cada valor de diferencia 412 representa una cantidad de potencia por encima o por debajo del valor límite respectivo que cada componente 402 es capaz de producir y/o recibir.

[0040] En el modo de realización a modo de ejemplo, el valor de diferencia 412 se transmite a un módulo de ganancia 414 que multiplica el valor de diferencia 412 por un valor de ganancia. En un modo de realización, el módulo de ganancia 414 incluye o está acoplado operativamente a un módulo de integración 415 que facilita la reducción de un error, tal como un error de seguimiento de uno o más componentes de la calculadora de límite de convertidor 324. De forma alternativa, el módulo de ganancia 414 incluye cualquier función de compensación adecuada que opere sobre el valor de diferencia 412. En el modo de realización a modo de ejemplo, cada valor de diferencia 412 se multiplica por un valor de ganancia separado, y los valores de ganancia se seleccionan para normalizar sustancialmente cada valor de diferencia 412 para facilitar una comparación entre los valores de diferencia 412. Los valores de ganancia están predeterminados o predefinidos y se establecen durante la instalación de los componentes 402, durante la puesta en servicio de la turbina eólica 100 y/o durante la puesta en marcha de un parque eólico (no mostrado). Los valores de ganancia se almacenan en una memoria (no mostrada) del controlador de turbina 202, controlador del convertidor 262 y/o cualquier otro dispositivo adecuado. De forma alternativa, los valores de ganancia se establecen durante cualquier tiempo adecuado y/o se establecen dinámicamente de manera que los valores de ganancia se pueden cambiar durante la operación de la turbina eólica 100. El módulo de ganancia 414 aplica el valor de ganancia al valor de diferencia 412 y transmite un valor de límite normalizado resultante 416 a un módulo de comparación de límites 418. En el modo de realización a modo de ejemplo, cada valor límite normalizado 416 representa una cantidad normalizada de energía que cada componente es capaz de producir y/o recibir.

[0041] El módulo de comparación de límites 418 recibe cada valor límite normalizado 416 y compara los valores límite normalizados 416 entre sí. En el modo de realización a modo de ejemplo, el módulo de comparación de límites 418 determina qué valor límite normalizado 416 contiene el valor más pequeño, y establece el valor límite de potencia del convertidor 322 al valor del valor límite normalizado más pequeño 416. El módulo de comparación de límites 418 transmite el valor límite de potencia del convertidor 322 al sistema de control de límite de potencia 300. En otras palabras, el módulo de comparación de límites 418 determina qué componente 402 tiene la capacidad de potencia más baja y establece el valor de límite de potencia del convertidor 322 en un valor que representa la capacidad de potencia más baja. El sistema de control de límite de potencia 300 reduce un límite operacional, como el valor límite de potencia mecánica 316, el límite de velocidad de la turbina 344 y/o el límite de potencia de la turbina 348 (mostrado en la Figura 3) basándose en el valor límite de potencia del convertidor 322.

[0042] Los modos de realización descritos en el presente documento calculan un límite de potencia máxima para uno o más componentes mecánicos de la turbina eólica 100, y reducen el límite de potencia máxima basándose en un límite o una restricción de uno o más componentes eléctricos de la turbina eólica 100 y/o el conjunto de conversión de potencia 210. Sin embargo, se pueden invertir uno o más pasos del cálculo, de modo que se puede calcular un límite de potencia máxima para uno o más componentes eléctricos, y el límite de potencia máxima se puede reducir mediante un límite o una restricción de uno o más componentes mecánicos.

[0043] Diversos de los efectos técnicos de ciertos sistemas y procedimientos descritos en el presente documento incluyen al menos uno de: (a) medir al menos una condición operacional de la turbina eólica; (b) calcular un límite operacional de una turbina eólica basándose en una condición operacional medida; (c) ajustar un límite operacional basado en una condición de limitación de un componente de una turbina eólica; y (d) ajustar una condición operacional de al menos uno de entre un generador y un rotor basándose en un límite operacional.

[0044] Los modos de realización descritos anteriormente facilitan proporcionar un sistema de control eficiente y rentable para una turbina eólica. El sistema de control de límite de potencia calcula un límite operacional, como un límite de potencia, de una pluralidad de componentes de la turbina eólica y establece un límite de potencia total de la turbina a un valor que es sustancialmente igual al límite de potencia del componente con la menor capacidad de potencia. El sistema de control de límite de potencia puede aumentar la potencia de salida de una turbina eólica hasta un nivel superior al nivel de potencia nominal de la turbina eólica, al tiempo que facilita el mantenimiento de cada componente de la turbina eólica dentro de los límites operacionales predefinidos. Como tal, se puede capturar energía adicional usando el sistema de control de límite de energía.

[0045] Los modos de realización a modo de ejemplo de una turbina eólica, un sistema de control para una turbina eólica, y procedimientos de control de una turbina eólica se han descrito anteriormente en detalle. Los procedimientos, la turbina eólica y el sistema de control no se limitan a los modos de realización específicos descritos en el presente documento, sino que, en lugar de eso, como se define en las reivindicaciones, los componentes de la turbina eólica y/o del sistema de control y/o los pasos de los procedimientos se pueden utilizar independientemente y por separado de otros componentes y/o pasos descritos en el presente documento. Por ejemplo, el sistema y los procedimientos de control también se pueden usar en combinación con otros procedimientos y sistemas de energía de turbina eólica, y no se limitan a llevarse a la práctica solo con el sistema de energía descrito en el presente documento. Más bien, el modo de realización a modo de ejemplo se puede implementar y utilizar en relación con muchas otras aplicaciones de turbina eólica o sistema energético.

[0046] Aunque características específicas de diversos modos de realización de la invención se pueden mostrar en algunos dibujos y no en otros, esto es solo por comodidad. De acuerdo con los principios de la invención, como se define mediante las reivindicaciones, cualquier característica de un dibujo se puede mencionar y/o reivindicar en combinación con cualquier característica de cualquier otro dibujo.

[0047] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para permitir que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y el modo de realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se produzcan por los expertos en la técnica. Dichos otros ejemplos están previstos para estar dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de control (200) para una turbina eólica, comprendiendo dicho sistema de control:

al menos un dispositivo de medición (404) configurado para medir al menos una condición operacional de la turbina eólica (100); y,

un primer controlador (202) y un segundo controlador (262);

en el que el segundo controlador (262) está configurado para:

determinar un componente eléctrico (402) de una pluralidad de componentes eléctricos que tienen una capacidad de potencia más baja;

establecer un límite de potencia del convertidor basado en el componente eléctrico que tiene la capacidad de potencia más baja; y

transmitir el límite de potencia del convertidor al primer controlador (202);

en el que el primer controlador (202) está configurado para:

calcular un límite operacional de la turbina eólica basándose en la condición operacional medida; y, ajustar el límite operacional de la turbina eólica basándose en el límite de potencia del convertidor.

2. Un sistema de control (200) según la reivindicación 1, en el que el primer controlador (202) está configurado para reducir el límite operacional de la turbina eólica basándose en el límite de potencia del convertidor.

3. Un sistema de control (200) según la reivindicación 1, en el que dicho primer controlador (202) está configurado para calcular un límite operacional que incluye un límite de potencia de la turbina eólica (100) que es mayor que un límite de potencia nominal de la turbina eólica.

4. Un sistema de control (200) según la reivindicación 1, en el que la capacidad de potencia de cada componente eléctrico (402) se normaliza antes de que se determine la capacidad de potencia más baja.

5. Un sistema de control (200) según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho primer controlador está configurado además para:

calcular un límite de potencia basado en la capacidad de potencia máxima de una pluralidad de componentes mecánicos (402) de la turbina eólica (100); y,

reducir el límite de potencia basándose en una condición de limitación de una pluralidad de componentes eléctricos de la turbina eólica.

6. Un sistema de control (200) según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un filtro (224) configurado para reducir una fluctuación del límite operacional.

7. Una turbina eólica (100), que comprende:

un generador (118);

un rotor (106) configurado para accionar rotativamente dicho generador;

un sistema de control (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el primer controlador está configurado además para: ajustar una condición operacional de al menos uno de dicho generador y dicho rotor basándose en el límite operacional.

8. Una turbina eólica (100) según la reivindicación 7, en la que dicho primer controlador (202) está configurado para calcular un límite operacional que incluye un límite de potencia de dicha turbina eólica que es mayor que un límite de potencia nominal de dicha turbina eólica.