ES2879663T3 - Aerogenerador y procedimiento de funcionamiento de aerogenerador con zona de exclusión de velocidad de rotación - Google Patents

Aerogenerador y procedimiento de funcionamiento de aerogenerador con zona de exclusión de velocidad de rotación Download PDF

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Abstract

Procedimiento de control de un aerogenerador (1) para reducir las cargas de fatiga, comprendiendo el aerogenerador (1) una torre del aerogenerador (2), una góndola (3) dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador (2), un rotor giratorio con al menos dos palas del aerogenerador (4) dispuestas respecto a la góndola (3), y un sistema de control del aerogenerador, en el que el sistema de control del aerogenerador comprende un controlador (10) configurado para controlar el funcionamiento del aerogenerador (1) y una unidad de sensor (11) configurada para medir la velocidad de rotación del rotor, en el que el procedimiento comprende las etapas de: - medir una señal de vibración (13) indicativa de las vibraciones en el aerogenerador (1); - medir una velocidad de rotación del aerogenerador (1); y - comparar la velocidad de rotación medida con al menos una zona de exclusión (18, 19) determinada por una anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada, por lo que la al menos una zona de exclusión define una primera velocidad de rotación y al menos una segunda velocidad de rotación, y cuando la velocidad de rotación medida está dentro de la al menos una zona de exclusión (18, 19) realizar una etapa de: - ajustar el funcionamiento del aerogenerador (1) para que la velocidad de rotación se cambie a una velocidad de rotación situada fuera de la al menos una zona de exclusión (18, 19), caracterizado porque el procedimiento comprende además las etapas de: - variar la anchura de la al menos una zona de exclusión (18, 19) como una anchura variable en función de la señal de vibración medida (13), y - aplicar una función de transferencia (16) a la señal de vibración (13), en la que la función de transferencia (16) es indicativa de al menos una fase de transición en la que la anchura variable cambia entre una primera y una segunda anchura.

Description

DESCRIPCIÓN
Aerogenerador y procedimiento de funcionamiento de aerogenerador con zona de exclusión de velocidad de rotación
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aerogenerador y a un procedimiento de funcionamiento de un aerogenerador con una zona de exclusión de la velocidad de rotación, en el que el aerogenerador comprende un sistema de control configurado para controlar la velocidad de rotación del rotor o generador. El sistema de control supervisa la velocidad de rotación y cambia la velocidad de rotación para evitar las velocidades de rotación críticas situadas dentro de una zona de exclusión.
Antecedentes de la invención
Es conocido que el funcionamiento de los aerogeneradores de velocidad variable se controla para maximizar la producción de energía mientras se reducen las cargas en el aerogenerador. Una preocupación especial son los movimientos oscilantes que se producen en la torre de la turbina eólica debido a la resonancia, que a su vez da lugar a un aumento de los momentos de flexión y de las cargas de fatiga. Este aumento de las cargas reduce el tiempo de funcionamiento de la torre del aerogenerador. Las vibraciones del tren motriz también pueden hacer resonar la torre del aerogenerador si la frecuencia del momento de torsión coincide con la frecuencia propia de la torre del aerogenerador. La frecuencia de rotación del rotor o la frecuencia de paso de las palas del aerogenerador también puede coincidir con la frecuencia propia de la torre del aerogenerador provocando su resonancia.
Una forma de resolver este problema es aumentar la resistencia estructural de la torre del aerogenerador, añadiendo material adicional para que la frecuencia propia de la torre del aerogenerador se sitúe lejos de los rangos de frecuencia del rotor y de las palas del aerogenerador que pasan. Sin embargo, esto aumenta el peso y los costes de la torre del aerogenerador.
Otra solución es diseñar la torre del aerogenerador, de manera que la frecuencia propia de la torre del aerogenerador se encuentre entre los rangos de frecuencia de la frecuencia de rotación y la frecuencia de paso de las palas. Sin embargo, esta solución presenta algunos problemas de diseño, sobre todo si el aerogenerador está destinado a colocarse sobre una cimentación en alta mar. La torre del aerogenerador puede diseñarse de forma que la frecuencia propia de la torre del aerogenerador se sitúe por debajo de la gama de frecuencias de la frecuencia de rotación. Sin embargo, esto plantea un problema de resistencia estructural y hace que la torre del aerogenerador sea sensible a los movimientos del viento y las olas. Otra solución es instalar amortiguadores en el aerogenerador para amortiguar los movimientos causados por las vibraciones. Sin embargo, esto aumenta la complejidad y los costes totales del aerogenerador.
Se ha propuesto por John Licari, et al. implementar una zona de exclusión en la región de velocidad del rotor del sistema de control de la turbina eólica para evitar que la frecuencia de rotación del rotor se acerque a la frecuencia propia de la torre de la turbina eólica. Se propone utilizar una zona de exclusión con una anchura fija relativa a la frecuencia propia de la torre del aerogenerador. Sin embargo, una zona de exclusión amplia provocará una gran pérdida de potencia, mientras que una zona de exclusión estrecha provocará un aumento de las vibraciones y las cargas de fatiga.
El documento WO 2015/085465 A1 divulga un aerogenerador que comprende un sistema de control que supervisa las condiciones de funcionamiento, en el que un sensor mide un parámetro de funcionamiento o un parámetro del viento. A continuación, un controlador analiza la señal medida y determina las condiciones de funcionamiento. El controlador detecta además las oscilaciones con una frecuencia de resonancia como variaciones en las condiciones de funcionamiento y cambia el punto de referencia de funcionamiento de una señal de control en consecuencia. De este modo, la frecuencia de las condiciones de funcionamiento se desplaza fuera de la zona de exclusión situada en torno a la frecuencia de resonancia. La anchura de la zona de exclusión puede determinarse dinámicamente mediante pruebas de perturbación realizadas con los datos recogidos; sin embargo, no se proporcionan más detalles sobre la prueba de perturbación ni sobre cómo analizar los resultados de la prueba para determinar la anchura de la zona de exclusión. Esta prueba de perturbación automatizada y su posterior análisis aumentan aún más la cantidad de procesamiento de datos necesarios.
El documento US 2013/0177418 A1 divulga un procedimiento de funcionamiento de una turbina eólica, en el que el controlador está configurado para variar la velocidad de rotación del rotor dentro de un rango de funcionamiento predeterminado. El rango de funcionamiento está definido por una velocidad de rotación mínima y una velocidad de rotación máxima. El controlador está conectado a un sensor que mide la oscilación del aerogenerador, en el que el controlador aumenta la velocidad mínima de rotación y, por tanto, reduce el rango de funcionamiento, si al menos la amplitud de la oscilación supera un valor umbral. Se afirma que las oscilaciones de resonancia se reducen con este procedimiento de control.
El documento US 2009/0110540 A1 divulga un procedimiento de funcionamiento de una turbina eólica colocada sobre pilares anclados en una capa de permafrost y en una capa activa. Los sensores de temperatura se utilizan para medir la temperatura a profundidades predeterminadas por debajo del nivel de la superficie, en el que el controlador transforma las señales de temperatura medidas al dominio de la frecuencia y determina las frecuencias naturales de la estructura de la turbina eólica. Si el controlador detecta que la frecuencia de funcionamiento está dentro de una zona de exclusión, entonces el controlador adapta el funcionamiento del aerogenerador para mover la frecuencia de funcionamiento fuera de la zona de exclusión. Se indica que la anchura de la zona de exclusión puede modificarse, pero no se dan más detalles.
Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento de control mejorado para prevenir la resonancia en la torre de la turbina eólica y reducir las cargas de fatiga.
Objeto de la invención
Un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento de control que supervise el nivel de vibraciones en la torre de la turbina eólica.
Un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento de control que reduzca la pérdida de potencia y al mismo tiempo reduzca las vibraciones en la torre del aerogenerador.
Un objeto de la invención es proporcionar un procedimiento de control que detecte la frecuencia propia de la torre del aerogenerador.
Un objeto de la invención es proporcionar una turbina eólica capaz de monitorizar el nivel de vibraciones en la torre de la turbina eólica.
Un objeto de la invención es proporcionar una turbina eólica que tenga un sistema de control de la turbina eólica que minimice la pérdida de potencia mientras reduzca las vibraciones en la torre de la turbina eólica.
Descripción de la invención
Un objeto de la invención se consigue mediante un procedimiento de control de un aerogenerador para reducir las cargas de fatiga, comprendiendo el aerogenerador una torre del aerogenerador, una góndola dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador, un rotor giratorio con al menos dos palas del aerogenerador dispuestas con respecto a la góndola, y un sistema de control del aerogenerador, en el que el sistema de control del aerogenerador comprende un controlador configurado para controlar el funcionamiento del aerogenerador y una unidad de sensor configurada para medir la velocidad de rotación del rotor, en el que el procedimiento comprende las etapas de:
• medir una señal de vibración (13) indicativa de las vibraciones en el aerogenerador, la medición de una velocidad de rotación del aerogenerador, y
• comparar la velocidad de rotación medida con al menos una zona de exclusión determinada por una anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada, en la que la al menos una zona de exclusión define una primera velocidad de rotación y al menos una segunda velocidad de rotación, y cuando la velocidad de rotación medida está dentro de la al menos una zona de exclusión (18, 19) realizar una etapa de:
• ajustar el funcionamiento de la turbina eólica para que la velocidad de rotación se cambie a una velocidad de rotación situada fuera de la al menos una zona de exclusión,
en el que el procedimiento comprende además la etapa de: variar la anchura de la al menos una zona de exclusión como una anchura variable en función de la señal de vibración medida.
Los términos "variado", "variable" y "variante" significan que la anchura de esta zona de exclusión no es fija, sino que cambia en relación con el nivel actual de vibraciones. En los algoritmos de exclusión convencionales, la anchura es fija y, por tanto, no se modifica con independencia del nivel de vibraciones. Los algoritmos de exclusión convencionales no están capacitados para adaptarse a las diferentes condiciones que provocan las vibraciones en la torre del aerogenerador.
El presente procedimiento de control minimiza ventajosamente la pérdida de potencia en el aerogenerador, evitando al mismo tiempo las vibraciones excesivas en el aerogenerador debidas a la resonancia. El presente procedimiento de control también es capaz de adaptarse a las diferentes condiciones que provocan vibraciones en el aerogenerador. Las vibraciones pueden generarse en las palas del aerogenerador y/o en el tren de transmisión y, a continuación, transferirse a la torre del aerogenerador a través de sus elementos estructurales de conexión. Las vibraciones pueden deberse a un desequilibrio aerodinámico o a un desequilibrio de masas en el rotor. Las vibraciones también pueden deberse a un error de guiñada del aerogenerador o a una estela o turbulencia generada por otro aerogenerador situado a barlovento con respecto al aerogenerador. Las vibraciones pueden generarse por resonancia entre las frecuencias armónicas de la velocidad del rotor y la frecuencia propia del aerogenerador.
Las vibraciones se miden a lo largo de uno o más ejes de referencia del aerogenerador, como por ejemplo en una dirección axial paralela a la dirección del viento y/o en una dirección lateral perpendicular a la dirección del viento. Las direcciones axial y lateral pueden definirse, en cambio, en relación con un eje de rotación del rotor/eje de rotación, en el que la dirección axial está definida por el eje de rotación. Preferentemente, las vibraciones se miden en la dirección lateral.
La velocidad de rotación se mide, directa o indirectamente, en torno al eje de rotación del aerogenerador. La velocidad de rotación puede medirse en el tren de transmisión, por ejemplo, en el eje del rotor conectado al mismo o en el eje de rotación conectado al conjunto del rotor en el generador. Alternativamente, la velocidad de rotación puede medirse en el plano del rotor.
El procedimiento comprende además la etapa de aplicar una función de transferencia a la señal de vibración, en el que la función de transferencia es indicativa de al menos una fase de transición en la que la anchura variable cambia entre una primera anchura y una segunda anchura.
La señal del sensor de vibración, por ejemplo, la señal de vibración, y del sensor de velocidad de rotación, por ejemplo, la señal de velocidad de rotación, se transmiten a un controlador, por ejemplo, un circuito PLC o un microprocesador, en el sistema de control de la turbina eólica para su posterior procesamiento. Las señales medidas pueden ser filtradas, amplificadas y/o convertidas en A/D antes de ser procesadas en el controlador. Las vibraciones y la velocidad de rotación pueden medirse dentro de una o más ventanas de tiempo, preferentemente ventanas de tiempo individuales. Al menos una de las dos señales medidas, por ejemplo, la señal de vibración, puede transformarse además en el dominio de la frecuencia mediante un algoritmo de transformada rápida de Fourier (FFT) u otro algoritmo de análisis espectral adecuado. La amplitud de esta señal transformada en frecuencia, por ejemplo, la amplitud en la frecuencia propia de la torre del aerogenerador, puede utilizarse para determinar el nivel de vibración del aerogenerador. El controlador puede estar configurado además para analizar la señal transformada en frecuencia para detectar la frecuencia propia de la torre del aerogenerador o para calcular la frecuencia propia de la torre del aerogenerador basándose en uno o más parámetros de control. Esto permite al controlador controlar el nivel de vibración y la velocidad de rotación cuando el aerogenerador funciona a la velocidad de rotación de resonancia. La velocidad de rotación de resonancia se define como cualquier modo de producción de energía o modo de ralentí en el que puede producirse un solapamiento entre un múltiplo de la velocidad de rotación y la frecuencia propia de la torre del aerogenerador. Por ejemplo, el valor de dicho múltiplo puede ser uno, dos, tres, etc. A continuación, el controlador aplica una función de transferencia al nivel de vibración, por ejemplo, la señal de vibración, en la que la señal de salida de esta función se utiliza para determinar la anchura de la zona de exclusión respectiva. La función de transferencia comprende al menos un segmento de línea indicativo de una primera región o fase de transición en la que la anchura pasa de un nivel superior a un nivel inferior, o viceversa. La primera anchura define el nivel inferior, y la segunda anchura define el nivel superior. Esto permite reducir la anchura de la zona de exclusión a medida que el nivel de vibración desciende hacia cero, y viceversa. La anchura de cada zona de exclusión puede definirse mediante cualquier número real positivo, es decir, uno, dos, tres, etc., dependiendo de la señal de salida de la función de transferencia. Esto proporciona una manera simple y fácil de determinar el ancho de la zona de exclusión a diferencia de lo propuesto en el documento WO 2015/085465 A1 que utiliza un ensayo de perturbación y un posterior análisis de los resultados del ensayo para determinar la anchura.
Cuando el nivel de vibración es inferior a un primer valor de vibración definido por la primera anchura, la anchura puede permanecer en el nivel inferior. Esto permite desplegar una zona de exclusión de anchura mínima o sin ella cuando sólo se detectan pequeñas vibraciones. Cuando el nivel de vibración es superior a un segundo valor de vibración definido por la segunda anchura, ésta puede permanecer en el nivel superior. Esto permite desplegar una anchura máxima cuando se detectan vibraciones extremas.
La fase de transición permite introducir gradualmente la zona de exclusión respectiva y crear así una activación uniforme del algoritmo de exclusión. Esto permite que el aerogenerador funcione más cerca de la frecuencia propia de la torre del aerogenerador y, por tanto, más cerca del punto de funcionamiento óptimo para la máxima producción de energía. La frecuencia propia de la torre de la turbina eólica puede asociarse a una velocidad de rotación crítica correspondiente. Esto, a su vez, aumenta las vibraciones en la dirección lateral, pero dentro de un nivel adecuado que no requiere una resistencia estructural adicional en la torre del aerogenerador.
Los procedimientos de control convencionales utilizan un umbral de activación para activar el algoritmo de exclusión y así, hasta cierto punto, proporcionar una introducción uniforme de su zona de exclusión. Sin embargo, las zonas de exclusión utilizadas en estos procedimientos de control convencionales tendrán una anchura innecesaria a bajos niveles de vibración, lo que conlleva una mayor pérdida de potencia. En la presente invención, la anchura de la zona de exclusión respectiva es completamente variable y puede ajustarse con el tiempo. Esto permite al controlador ajustar la anchura cada vez que se activa el algoritmo de exclusión o cuando se considera necesario, por ejemplo, cuando el nivel de vibración cambia de un nivel a otro.
En una realización preferente, la anchura se mantiene en la primera anchura en vibraciones por debajo de la fase de transición y se mantiene en la segunda anchura en vibraciones por encima de la fase de transición.
La función de transferencia comprende preferentemente un segundo segmento de línea y al menos un tercer segmento de línea. El segundo segmento de línea es indicativo de una segunda región en la que la anchura se mantiene en la primera anchura. El tercer segmento de línea es indicativo de una tercera región en la que la anchura se mantiene en la segunda anchura. La primera anchura puede tener un valor entre cero y ±5%, preferentemente entre cero y ±2,5%, de la velocidad de rotación crítica. Esto permite que la velocidad de rotación del aerogenerador siga el nivel normal de funcionamiento en todo momento. La segunda anchura puede tener un valor entre ±5% y 15%, preferentemente entre ±7,5% y ±12,5%, de la velocidad de rotación crítica. Esto permite ajustar la velocidad de rotación del aerogenerador alejada de la velocidad de rotación crítica para evitar la resonancia y, por tanto, grandes vibraciones en el aerogenerador.
Según una realización especial, la función de transferencia es al menos una función lineal, una función escalonada, una función S, una función exponencial o una función logarítmica.
La función de transferencia puede seleccionarse en función de la configuración deseada del aerogenerador, del lugar de instalación y de los cimientos del mismo, o de otro criterio. La función de transferencia, por ejemplo el segmento de línea que describe la fase de transición, puede ser una función lineal, una función escalonada, una función S, una función exponencial o una función logarítmica. La función de transferencia describe preferentemente una transición uniforme en torno a la primera y la segunda anchura, de modo que la función de transferencia describe una función uniforme de forma continua. Esto permite ajustar uniformemente la velocidad de rotación del aerogenerador sin introducir vibraciones y cargas innecesarias en el mismo.
Según una realización, la etapa de ajuste del funcionamiento de la turbina eólica comprende el cambio de un valor de al menos una señal de control, por ejemplo una señal de control de par, en relación con un nivel de funcionamiento normal, y el mantenimiento de la velocidad de rotación a la primera o segunda velocidad de rotación. La zona de exclusión respectiva divide el rango de funcionamiento normal de la velocidad de rotación en una zona inferior y una zona superior. A medida que la velocidad del viento aumenta a partir de la velocidad de corte, la velocidad de rotación sigue el nivel normal de funcionamiento en la zona inferior. El nivel de funcionamiento normal puede ser determinado por el controlador como el punto de referencia óptimo para la respectiva señal de control para la máxima producción de energía. A medida que la velocidad del viento sigue aumentando, el controlador puede mantener la señal de control de la velocidad de rotación en la primera velocidad de rotación. A continuación, el controlador ajusta el valor de al menos otra señal de control en relación con el nivel de funcionamiento normal de esa señal de control. La otra señal de control puede seleccionarse entre la señal de control de par, la señal de control de paso, la señal de control de potencia u otra señal de control adecuada. Alternativa o adicionalmente, el controlador activa un sistema de frenado dispuesto en relación con el rotor o el eje del rotor para reducir la velocidad de rotación del aerogenerador. Esto permite que el aerogenerador acumule un exceso de energía antes de cruzar la zona de exclusión.
A medida que la velocidad del viento disminuye desde la velocidad de corte en la zona superior, la velocidad de rotación sigue el nivel normal de funcionamiento en esta zona superior. A medida que la velocidad del viento sigue disminuyendo, el controlador puede mantener la señal de control de la velocidad de rotación en la segunda velocidad de rotación. A continuación, el regulador ajusta el valor de la otra señal de control en relación con su nivel de funcionamiento normal. Alternativa o adicionalmente, el controlador activa un sistema de frenado dispuesto en relación con el rotor o el eje del rotor para reducir la velocidad de rotación del aerogenerador. Esto permite a la turbina eólica reducir la cantidad de energía generada antes de cruzar la zona de exclusión.
Según una realización, la etapa de ajustar el funcionamiento de la turbina eólica comprende cambiar el valor de al menos una señal de control, por ejemplo una señal de control de par, en relación con un nivel de funcionamiento normal, cuando la velocidad de rotación medida está entre una tercera velocidad de rotación y la primera o segunda velocidad de rotación.
Esta configuración difiere de la configuración descrita anteriormente por la supervisión de la velocidad de rotación creciente en el controlador para detectar cuando pasa una tercera velocidad de rotación antes de alcanzar la primera velocidad de rotación. Una vez que la velocidad de rotación supera la tercera velocidad de rotación, el controlador ajusta la señal de control de la velocidad de rotación y el valor de la otra señal de control en relación con sus niveles de funcionamiento normales. Esto permite que el aerogenerador acumule el exceso de energía dentro de una zona previa situada junto a esa zona de exclusión respectiva.
En esta configuración, el controlador supervisa además la velocidad de rotación decreciente para detectar cuándo pasa una cuarta velocidad de rotación antes de alcanzar la segunda velocidad de rotación. A continuación, el controlador ajusta la señal de control de la velocidad de rotación y el valor de la otra señal de control en relación con sus niveles normales de funcionamiento. Alternativa o adicionalmente, el controlador activa un sistema de frenado dispuesto en relación con el rotor o el eje del rotor para reducir la velocidad de rotación de la turbina eólica. Esto permite a la turbina eólica reducir la cantidad de energía generada antes de cruzar la zona de exclusión.
Según una realización especial, la velocidad de rotación se cambia de una de las primeras y segundas velocidades de rotación a la otra de las primeras y segundas velocidades de rotación cuando el valor de dicho al menos un parámetro de control supera un valor umbral predeterminado.
El controlador puede, en cualquiera de las configuraciones descritas anteriormente, monitorizar la señal de control para detectar cuándo pasa un valor de umbral superior. Una vez que la señal de control supera el valor del umbral superior, el controlador aumenta el valor de la señal de control de la velocidad de rotación hasta un valor superior, por ejemplo, la segunda velocidad de rotación. El controlador mantiene opcionalmente una o más de las otras señales de control en sus respectivos niveles de funcionamiento. Alternativa o adicionalmente, el controlador puede enviar una señal de control al sistema de frenado que, a su vez, libera el rotor para que sea capaz de recuperar la velocidad. El controlador continúa monitoreando la velocidad de rotación para detectar cuando pasa la segunda velocidad de rotación. Una vez que la velocidad de rotación pasa la segunda velocidad de rotación, el controlador ajusta la señal de control de la velocidad de rotación y las otras señales de control a sus niveles normales de funcionamiento. A medida que la velocidad del viento sigue aumentando hacia la velocidad de corte, el aerogenerador vuelve al modo normal de producción de energía y la velocidad de rotación sigue el nivel normal de funcionamiento de la zona superior. Esto permite que el aerogenerador atraviese la zona de exclusión correspondiente utilizando este exceso de energía acumulada.
De forma similar, el controlador puede, en cualquiera de las configuraciones descritas anteriormente, monitorizar la señal de control para detectar cuándo pasa un valor de umbral inferior. Una vez que la señal de control pasa el valor de umbral inferior, el controlador disminuye el valor de la señal de control de la velocidad de rotación a un valor inferior, por ejemplo, la primera velocidad de rotación. El controlador mantiene opcionalmente una o más de las otras señales de control en sus respectivos niveles de funcionamiento. Alternativa o adicionalmente, el controlador puede enviar una señal de control al sistema de frenado que a su vez reduce la velocidad de rotación del rotor. El controlador sigue vigilando la velocidad de rotación para detectar cuándo pasa la primera velocidad de rotación. Una vez que la velocidad de rotación supera la primera velocidad de rotación, el controlador ajusta la señal de control de la velocidad de rotación y las otras señales de control a sus niveles normales de funcionamiento. A medida que la velocidad del viento sigue disminuyendo hacia la velocidad de corte, el aerogenerador vuelve al modo normal de producción de energía y la velocidad de rotación sigue el nivel normal de funcionamiento de la zona inferior. Esto permite que el aerogenerador atraviese la zona de exclusión correspondiente sin acumular demasiado exceso de energía.
Según una realización, el procedimiento comprende además el paso de medir al menos un tercer parámetro de la turbina eólica y en el que la anchura variable se determina basándose en la señal de vibración y el al menos tercer parámetro.
Se puede medir la velocidad del viento, la velocidad de las olas u otro tercer parámetro, y esta tercera señal se puede procesar posteriormente en el controlador. La tercera señal puede combinarse con el nivel de vibración para determinar la anchura de la zona de exclusión. Alternativamente, la tercera señal puede combinarse con la otra señal de control descrita anteriormente para determinar cuándo es seguro que el aerogenerador cruce la zona de exclusión.
Según una realización especial, la al menos una zona de exclusión incluye una primera zona de exclusión definida por la primera y la segunda velocidad de rotación y al menos una segunda zona de exclusión definida por una tercera velocidad de rotación y al menos una cuarta velocidad de rotación.
El control convencional sólo enseña el uso de una única zona de exclusión relacionada con la frecuencia propia de la torre del aerogenerador. La presente invención permite que el algoritmo de exclusión comprenda una pluralidad de zonas de exclusión, cada una dedicada a una frecuencia predeterminada. El algoritmo de exclusión puede comprender además una pluralidad de funciones de transferencia utilizadas para determinar la anchura de estas zonas de exclusión.
Por ejemplo, la primera y la segunda velocidad de rotación pueden definir una primera zona de exclusión que se encuentra en torno a la velocidad de rotación crítica asociada a la frecuencia propia de la torre de la turbina eólica, como se ha descrito anteriormente. Una tercera y una cuarta velocidad de rotación pueden definir una segunda zona de exclusión asociada a la frecuencia de paso de las palas del aerogenerador, por ejemplo la frecuencia 2P o la frecuencia 3P. La segunda zona de exclusión puede tener una anchura fija o una anchura variable, como se ha descrito anteriormente. Alternativamente, una tercera zona de exclusión asociada a otra frecuencia crítica o velocidad de rotación puede aplicarse al rango de velocidad de rotación. Esto permite reducir las cargas de resonancia que se producen a distintas frecuencias y minimizar la pérdida de potencia a bajos niveles de vibración. El controlador puede aplicar una segunda función de transferencia al nivel de vibración medido para determinar la anchura de la segunda zona de exclusión. Esta segunda función de transferencia puede tener la misma configuración que la función de transferencia de la primera zona de exclusión descrita anteriormente o una configuración diferente. Por ejemplo, la segunda función de transferencia puede comprender también un primer segmento de línea que define una fase de transición en la que el controlador varía la segunda zona de exclusión de una tercera anchura a una cuarta anchura a medida que las vibraciones medidas aumentan de un tercer nivel o valor de vibración a un cuarto nivel o valor de vibración, y viceversa. Al menos otro segmento de línea puede definir otra región en la que la segunda zona de exclusión se mantiene en la tercera o cuarta anchura como se ha descrito anteriormente. El controlador puede ajustar el funcionamiento de la turbina eólica como se ha descrito anteriormente para mover la velocidad de rotación fuera de la segunda zona de exclusión y, por lo tanto, reducir los movimientos vibratorios y las cargas de fatiga.
Opcionalmente, el controlador puede estar configurado para analizar adicionalmente la señal de vibración transformada en frecuencia para detectar la frecuencia de paso de las palas de la turbina eólica o para calcular esta frecuencia de paso basándose en uno o más parámetros de control.
Un objeto de la invención se consigue también mediante un aerogenerador que comprende una torre del aerogenerador, una góndola dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador, un rotor giratorio con al menos dos palas del aerogenerador dispuestas con respecto a la góndola, y un sistema de control del aerogenerador, en el que el sistema de control del aerogenerador comprende un controlador configurado para controlar el funcionamiento del aerogenerador y una unidad de sensor configurada para medir la velocidad de rotación del rotor, en el que el controlador está configurado además para ajustar el funcionamiento del aerogenerador cuando la velocidad de rotación medida se encuentra dentro de al menos una zona de exclusión determinada por una anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada donde la al menos una zona de exclusión (18, 19) define una primera velocidad de rotación y al menos una segunda velocidad de rotación, de manera que la velocidad de rotación del rotor se cambia a una velocidad de rotación situada fuera de la al menos una zona de exclusión, el sistema de control de la turbina eólica comprende además una segunda unidad de sensor configurada para medir una señal de vibración indicativa de las vibraciones en la torre de la turbina eólica, donde el sistema de control está configurado para determinar una anchura variable basada en la señal de vibración medida (13) y para variar la al menos una zona de exclusión por la anchura variable en torno a la velocidad de rotación predeterminada.
El procedimiento de control descrito anteriormente se implementa en el controlador del sistema de control del aerogenerador, por ejemplo, como un algoritmo de exclusión. El controlador está conectado además a uno o más sensores de vibración dispuestos en uno o más componentes del aerogenerador. A diferencia de los sistemas convencionales de control de aerogeneradores, el presente sistema de control de aerogeneradores es capaz de adaptar el funcionamiento del aerogenerador a las diferentes condiciones que provocan vibraciones en el aerogenerador, variando la anchura de la respectiva zona de exclusión. Preferentemente, el sistema de control del aerogenerador está configurado para ajustar el funcionamiento del aerogenerador en función de una primera y al menos una segunda zona de exclusión, como se ha descrito anteriormente. El controlador está configurado para determinar la anchura de una o más de estas zonas de exclusión en función del nivel de vibración medido por los sensores de vibración, a diferencia de los sistemas convencionales de control de aerogeneradores, que enseñan todos el uso de una única zona de exclusión con una anchura fija. Esto permite que el sistema de control del aerogenerador cambie la velocidad de rotación dentro del rango de velocidad de rotación para evitar cualquier velocidad de rotación crítica que pueda causar resonancia y, por lo tanto, mayores vibraciones en el aerogenerador. El sensor de vibración puede ser un acelerómetro, una galga extensométrica, un sensor de posición, un sensor de velocidad u otro sensor adecuado. El sensor de vibración puede estar dispuesto en el buje del rotor, en la pala del aerogenerador, en la góndola, en la unidad de la caja de cambios, en la unidad de rodamiento principal, en el generador o en otro componente adecuado del aerogenerador. Preferentemente, se utiliza un primer sensor lateral para medir las vibraciones en la dirección lateral, y opcionalmente un segundo sensor axial para medir las vibraciones en la dirección axial. El sensor de velocidad de rotación puede ser un codificador, un tacómetro, un estroboscopio u otro sensor adecuado. El sensor de velocidad de rotación puede estar dispuesto en relación con el rotor o en un componente del tren de transmisión, por ejemplo, el eje del rotor, el eje de rotación o el generador. El sensor de vibración y el sensor de velocidad de rotación pueden estar conectados eléctricamente al controlador a través de una conexión por cable o inalámbrica.
La turbina eólica puede ser una turbina eólica terrestre o marina configurada para ser montada en una cimentación terrestre o marina adecuada. La turbina eólica tiene ventajosamente una, dos, tres o más palas de la turbina eólica montadas en el cubo del rotor. El presente procedimiento de control también puede implementarse en un sistema de control de turbinas eólicas existente que tenga un sensor de vibración y un sensor de velocidad de rotación.
El controlador está configurado además para aplicar una función de transferencia a la señal de vibración, en la que la función de transferencia es indicativa de una fase de transición en la que la anchura cambia entre una primera y una segunda anchura.
La función de transferencia implementada en el controlador define al menos una fase de transición que se extiende desde un nivel de vibración inferior, es decir, un primer valor de vibración, hasta un nivel de vibración superior, es decir, un segundo valor de vibración. El controlador está configurado para variar la zona de exclusión de la primera anchura a la segunda anchura a medida que las vibraciones medidas aumentan del primer nivel de vibración a un segundo nivel de vibración, y viceversa.
Los controladores convencionales proporcionan, hasta cierto punto, una activación uniforme del algoritmo de exclusión, mientras que el presente controlador proporciona una activación uniforme más definida del algoritmo de exclusión, al tiempo que adapta la anchura de la zona de exclusión en función del nivel de vibración. De este modo, el aerogenerador funciona más cerca del nivel normal de funcionamiento con bajos niveles de vibración y, por tanto, aumenta la producción de energía sin requerir una resistencia estructural adicional en la torre del aerogenerador. El controlador está configurado para detectar si el nivel de vibración actual está dentro de una segunda región definida por la función de transferencia, por ejemplo, por debajo del nivel de vibración inferior. Si es así, el algoritmo de exclusión no se activa y, por tanto, la velocidad de rotación no se modifica durante el modo de producción de energía. El controlador está además configurado para detectar si el nivel de vibración actual está dentro de una tercera región definida por la función de transferencia, por ejemplo, por encima del nivel de vibración superior. Si es así, el algoritmo de exclusión se activa por completo, es decir, se despliega la anchura máxima, y por lo tanto la velocidad de rotación se modifica con respecto al nivel de funcionamiento normal para evitar las velocidades de rotación situadas cerca de la velocidad de rotación crítica.
La primera y segunda velocidades de rotación pueden estar centradas en relación con la frecuencia propia de la torre de la turbina eólica. Sin embargo, esta frecuencia propia de la torre del aerogenerador puede variar durante la vida útil del aerogenerador debido al envejecimiento, las cargas de fatiga, etc. Esto puede resolverse utilizando las señales de vibración medidas para identificar la frecuencia propia actual de la torre del aerogenerador y almacenarla en el sistema de control del aerogenerador. Alternativamente, la frecuencia propia actual de la torre de la turbina eólica puede calcularse basándose en uno o más parámetros de control predeterminados. El sistema de control del aerogenerador, por ejemplo el controlador, puede entonces determinar los valores de la primera y segunda velocidades de rotación basándose en esta frecuencia actualizada. Alternativamente, esta deriva puede tenerse en cuenta al determinar la anchura de la zona de exclusión. Asimismo, el nivel de vibración medido puede utilizarse para identificar la frecuencia de paso de las palas del aerogenerador o dicha frecuencia de paso puede calcularse en función de uno o varios parámetros de control predeterminados.
El controlador puede estar configurado para aplicar al menos una segunda función de transferencia al nivel de vibración medido para determinar la anchura de al menos una segunda zona de exclusión. Las zonas de exclusión primera y segunda pueden ser zonas de exclusión superpuestas o zonas de exclusión separadas. La segunda función de transferencia puede ser una función lineal, una función escalonada, una función S, una función exponencial o una función logarítmica.
Según una realización especial, el sistema de control de la turbina eólica comprende además al menos una tercera unidad de sensor configurada para medir al menos un tercer parámetro, donde el controlador está configurado para determinar la anchura basándose en la señal de vibración y el al menos tercer parámetro.
En los sistemas convencionales de control de aerogeneradores, la anchura fija se determina como un compromiso entre la pérdida de potencia y las cargas de fatiga en el aerogenerador. A diferencia de los sistemas convencionales de control de aerogeneradores, el presente controlador está configurado para determinar la anchura de la respectiva zona de exclusión basándose únicamente en el nivel de vibración o en combinación con otros parámetros adecuados medidos en el aerogenerador o en relación con el mismo. Por ejemplo, el nivel de vibración puede combinarse con la velocidad del viento y/o la velocidad de las olas medidas.
Según una realización, la turbina eólica comprende además al menos una unidad seleccionada entre un mecanismo de cabeceo configurado para cabecear al menos una parte de una de las palas de la turbina eólica, un sistema de frenado configurado para frenar el rotor, y un generador eléctrico configurado para generar una salida de energía eléctrica, y en el que el controlador está configurado para cambiar la velocidad de rotación del rotor ajustando el funcionamiento de dicha al menos una unidad.
El controlador está configurado para cambiar la velocidad de rotación de la turbina eólica ajustando la señal de control de la velocidad de rotación y, opcionalmente, la señal de control del par, la señal de control del paso, la señal de control de potencia o cualquier combinación de las mismas. Uno o varios módulos de optimización conectados o integrados en el controlador determinan los puntos de referencia óptimos de las señales de control para la velocidad de rotación, el par del generador, el ángulo de inclinación y el nivel de potencia. Una o varias de estas señales de control optimizadas pueden transmitirse a un módulo de exclusión conectado o integrado en el controlador. El módulo de exclusión está configurado para ajustar estas señales de control en relación con su nivel de funcionamiento normal, por ejemplo, sus puntos de referencia óptimos, como se ha descrito anteriormente.
En cada una de las zonas de exclusión de la velocidad de rotación, las señales de control son ajustadas por el módulo de exclusión. La velocidad de rotación y/o el nivel de vibración medidos pueden utilizarse como entradas para que el módulo de exclusión determine la anchura de la zona de exclusión respectiva y el valor ajustado de la señal de control de la velocidad de rotación, como se ha descrito anteriormente. Así se evitan grandes movimientos vibratorios y cargas de fatiga en el aerogenerador debido a la resonancia.
Descripción de los dibujos
La invención se describe únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos, en los que:
La Figura 1 muestra una realización ejemplar de una turbina eólica,
La Figura 2 muestra un gráfico de una señal de vibración ejemplar medida en el dominio de la frecuencia, La Figura 3 muestra una realización ejemplar de la función de transferencia aplicada a la señal de vibración medida, y
La Figura 4 muestra un gráfico de una señal de control de par ejemplar sin modificar y tres gráficos de la señal de control de par con diferentes anchos de la zona de exclusión.
En el siguiente texto, las figuras se describirán una por una y las diferentes piezas y posiciones que se aprecian en las figuras se numerarán con los mismos números en las diferentes figuras. No todas las piezas y posiciones indicadas en una figura específica se explicarán necesariamente junto con esa figura.
Lista de referencias
• 1. Aerogenerador
• 2. Torre del aerogenerador
• 3. Góndola
• 4. Palas del aerogenerador
• 5. Mecanismo de paso
• 6. Extremo de la punta
• 7. Raíz de la hoja
• 8. Borde de salida
• 9. Borde de ataque
• 10. Controlador
• 11. Unidades de sensor
• 12. Mecanismo de frenado
• 13. Señal de vibración
• 14. Frecuencia propia de la torre del aerogenerador
• 15. Frecuencia de paso de las palas del aerogenerador
• 16. Función de transferencia
• 17. Señal de control de par, nivel de funcionamiento normal
• 18. Primera zona de exclusión
• 19. Segunda zona de exclusión
• 20. Señales de control de par, modificadas
Descripción detallada de la invención
La Fig. 1 muestra una realización ejemplar de una turbina eólica 1 que comprende una torre de la turbina eólica 2. Una góndola 3 está dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador 2 y está conectada a la torre del aerogenerador 2 mediante un mecanismo de guiñada (no mostrado). Un rotor compuesto por al menos dos palas del aerogenerador 4, en este caso se muestran tres palas, está conectado de forma rotativa a un buje que a su vez está conectado a un tren de transmisión dispuesto dentro de la góndola 3 a través de un eje de rotación. Cada pala del aerogenerador 4 está conectada de forma rotativa a un buje a través de un mecanismo de paso 5 controlado por un controlador de paso en el sistema de control del aerogenerador. Cada pala de aerogenerador 4 tiene un extremo de punta 6, una raíz de pala 7 y un cuerpo con un perfil aerodinámico que define un borde de salida 8 y un borde de ataque 9.
El sistema de control de la turbina eólica comprende además un controlador 10, que controla el funcionamiento de la turbina eólica 1, y una pluralidad de unidades de sensor 11 conectadas al controlador 10. Dichas unidades de sensor 11 comprenden un sensor de velocidad de rotación configurado para medir la velocidad de rotación del rotor y un sensor de vibración configurado para medir las vibraciones del aerogenerador 1. Dichas unidades de sensor 11 comprenden además al menos un tercer sensor para medir al menos un tercer parámetro en la turbina eólica 1 o en relación con la misma. Por ejemplo, dicho tercer sensor puede ser un sensor de velocidad del viento configurado para medir la velocidad del viento.
Un sistema de frenado está opcionalmente dispuesto en relación con el rotor o el eje de rotación y comprende un mecanismo de frenado 12 configurado para frenar la velocidad de rotación del rotor y, por tanto, de las palas de la turbina eólica 4. El sistema de frenado está conectado al sistema de control del aerogenerador, en el que el controlador 10 controla el funcionamiento del sistema de frenado.
La Fig. 2 muestra un gráfico de una señal de vibración ejemplar 13 medida por el sensor de vibración. La señal de vibración se transfiere al dominio de la frecuencia utilizando un algoritmo de análisis espectral, por ejemplo, un algoritmo FFT. El controlador 10 determina entonces el nivel de vibración en función de la amplitud de la señal de vibración transformada en frecuencia 13.
El controlador 10 supervisa el nivel de vibración para determinar la anchura de la zona de exclusión situada en torno a la frecuencia propia 14 de la torre de la turbina eólica 2. Opcionalmente, el controlador 10 supervisa además el nivel de vibración para determinar la anchura de otra zona de exclusión situada en torno a la frecuencia de paso 15 de las palas del aerogenerador 4. Cada una de estas zonas de exclusión define una velocidad de rotación crítica que, a su vez, es utilizada por el controlador 10 para cambiar el funcionamiento del aerogenerador 1, de manera que el rotor gire a la velocidad de rotación situada fuera de esa zona de exclusión.
El controlador 10 analiza opcionalmente la señal de vibración transformada en frecuencia 13 y determina la frecuencia propia 14 de la torre del aerogenerador 2 y/o la frecuencia de paso 15 de las palas del aerogenerador 4, por ejemplo, utilizando cualquier algoritmo conocido.
La Fig. 3 muestra un gráfico de una función de transferencia ejemplar 16 aplicada al nivel de vibración medido. La función de transferencia 16 se aplica al nivel de vibración determinado por el controlador 10 y se utiliza para determinar la anchura de la zona de exclusión respectiva. Esto permite variar la anchura según la salida de la función de transferencia 16.
Un primer y un segundo nivel de vibración definen un primer segmento de línea de la función de transferencia 16. Este segmento de línea define una fase de transición en la que la anchura de la zona de exclusión pasa de una primera a una segunda anchura. Por ejemplo, el primer segmento de línea puede ser una función lineal como se muestra en la fig. 3. Un segundo segmento de línea está definido por una primera anchura o un valor mínimo, por ejemplo cero, de la anchura. Un tercer segmento de línea está definido por una segunda anchura o un valor máximo de la misma.
Como se muestra en la fig. 3, la anchura puede variar entre el 0 % y el 100 % del valor máximo dentro de esta región de transición. La región de transición puede extenderse desde un nivel de vibración inferior de "uno" hasta un nivel de vibración superior de "cuatro". Estos valores se preestablecen durante el proceso de implementación de este procedimiento descrito y, opcionalmente, se actualizan, es decir, se modifican, cuando es necesario.
La Fig. 4 muestra una señal de control ejemplar en función de la velocidad de rotación del rotor del aerogenerador 1. Aquí, el parámetro de control es una señal de control de par. La señal de control de par y la velocidad de rotación se normalizan aquí utilizando cualquier algoritmo de normalización conocido con fines ilustrativos.
Un primer gráfico 17 muestra la señal de control de par determinada por el controlador 10 según un nivel de funcionamiento normal. El controlador 10 determina el punto de referencia óptimo de las señales de control basándose en las mediciones de las unidades de sensor 11. Una primera zona de exclusión 18 y, opcionalmente, una segunda zona de exclusión 19 se aplican a la velocidad de rotación, como se ilustra en la fig. 4. Al menos la señal de control de par se transmite entonces al controlador 10, que determina la anchura de la primera zona de exclusión 18 utilizando la salida de la función de transferencia 16. Del mismo modo, el controlador 10 determina la anchura de la segunda zona de exclusión 19 utilizando la salida de otra función de transferencia 16. En este nivel de funcionamiento normal, el nivel de vibración medido está por debajo del nivel de vibración inferior y, por tanto, el algoritmo de exclusión no se activa.
Un segundo gráfico 20 muestra la señal de control de par después de que el algoritmo de exclusión esté totalmente activado. En este nivel de funcionamiento, el nivel de vibración está por encima del nivel de vibración superior y, por tanto, la anchura de la primera y/o segunda zona de exclusión 18, 19 tiene un valor máximo. Cuando se activa el algoritmo de exclusión, el controlador 10 ajusta el funcionamiento del aerogenerador 1 para que la velocidad de rotación del rotor se cambie a otra velocidad de rotación situada fuera de las respectivas zonas de exclusión. Por ejemplo, el controlador 10 cambia el punto de referencia de la señal de control de par en relación con el nivel de funcionamiento normal, como se indica en la fig. 4.
Un tercer y cuarto gráfico 20', 20" muestra la señal de control de par modificada cuando el nivel de vibración medido está entre los niveles de vibración inferior y superior. En este nivel de funcionamiento, el algoritmo de exclusión está parcialmente activado, por lo que la anchura de la primera zona de exclusión 18 está entre la primera y la segunda anchura y/o la anchura de la segunda zona de exclusión 19 está entre la tercera y la cuarta anchura. Al aumentar la velocidad de rotación, el nivel de vibración se incrementa inicialmente más allá del nivel de vibración inferior. Esto activa el algoritmo de exclusión y la anchura de la primera zona de exclusión 18 varía gradualmente desde la primera anchura hacia la segunda anchura, como se indica en el gráfico 20". A medida que el nivel de vibración sigue aumentando, la anchura de la primera zona de exclusión 18 varía continuamente, como se indica en el gráfico 20', hasta alcanzar la segunda anchura, como se indica en el gráfico 20. Aunque el nivel de vibración siga aumentando, la primera zona de exclusión 18 se mantiene en la segunda anchura. Una vez que el nivel de vibración se reduce hacia cero, la anchura de la primera zona de exclusión 18 se varía en orden inverso hacia la primera anchura.
A medida que la velocidad de rotación se desplaza fuera de la primera zona de exclusión 18 y continúa aumentando, la velocidad de rotación se desplaza hacia la segunda zona de exclusión 19. La anchura de la segunda zona de exclusión 19 varía de forma similar entre la tercera y la cuarta anchura en función del cambio del nivel de vibración. La velocidad de rotación se desplaza entonces fuera de la segunda zona de exclusión 19 y hacia la velocidad de rotación máxima. Cuando la velocidad de rotación desciende hacia la velocidad de rotación mínima, se desplaza a través de la segunda y primera zonas de exclusión 19, 18 respectivamente.
Esto minimiza la pérdida de potencia en las velocidades de rotación críticas a niveles de vibración elevados, al tiempo que permite que el aerogenerador funcione al nivel de funcionamiento normal en todo momento a niveles de vibración bajos.
Antes de que la velocidad de rotación alcance la zona de exclusión 18, 19, el controlador 10 ajusta el punto de referencia de al menos una de las señales de control, por ejemplo, la señal de control de par, como se indica en la fig. 4, para permitir un cambio rápido de la velocidad de rotación de la primera o tercera velocidad de rotación a la segunda o cuarta velocidad de rotación, o viceversa. Esto reduce el tiempo de permanencia en la velocidad de rotación crítica y, por tanto, reduce las cargas de resonancia.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de control de un aerogenerador (1) para reducir las cargas de fatiga, comprendiendo el aerogenerador (1) una torre del aerogenerador (2), una góndola (3) dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador (2), un rotor giratorio con al menos dos palas del aerogenerador (4) dispuestas respecto a la góndola (3), y un sistema de control del aerogenerador, en el que el sistema de control del aerogenerador comprende un controlador (10) configurado para controlar el funcionamiento del aerogenerador (1) y una unidad de sensor (11) configurada para medir la velocidad de rotación del rotor, en el que el procedimiento comprende las etapas de:
- medir una señal de vibración (13) indicativa de las vibraciones en el aerogenerador (1);
- medir una velocidad de rotación del aerogenerador (1); y
- comparar la velocidad de rotación medida con al menos una zona de exclusión (18, 19) determinada por una anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada, por lo que la al menos una zona de exclusión define una primera velocidad de rotación y al menos una segunda velocidad de rotación, y cuando la velocidad de rotación medida está dentro de la al menos una zona de exclusión (18, 19) realizar una etapa de:
- ajustar el funcionamiento del aerogenerador (1) para que la velocidad de rotación se cambie a una velocidad de rotación situada fuera de la al menos una zona de exclusión (18, 19), caracterizado porque el procedimiento comprende además las etapas de:
- variar la anchura de la al menos una zona de exclusión (18, 19) como una anchura variable en función de la señal de vibración medida (13), y
- aplicar una función de transferencia (16) a la señal de vibración (13), en la que la función de transferencia (16) es indicativa de al menos una fase de transición en la que la anchura variable cambia entre una primera y una segunda anchura.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la función de transferencia (16) es al menos una función lineal, una función escalonada, una función S, una función exponencial o una función logarítmica.
3. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la anchura variable es variable hasta o desde el valor de cero para la al menos una zona de exclusión (18, 19) en torno a una velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia predeterminada.
4. El procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la etapa de ajuste del funcionamiento del aerogenerador (1) comprende cambiar un valor de al menos una señal de control, por ejemplo una señal de control de par cambiada (20), en relación con un nivel de funcionamiento normal, por ejemplo una señal de control de par normal (17), realizándose la etapa de ajuste para mantener la velocidad de rotación a la primera o segunda velocidad de rotación.
5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la etapa de ajuste del funcionamiento del aerogenerador (1) comprende cambiar el valor de al menos una señal de control, por ejemplo una señal de control de par (17), en relación con un nivel de funcionamiento normal, realizándose la etapa de ajuste cuando la velocidad de rotación medida está entre una tercera velocidad de rotación y la primera o segunda velocidad de rotación.
6. El procedimiento según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque la velocidad de rotación se cambia de una de las primeras y segundas velocidades de rotación a la otra de las primeras y segundas velocidades de rotación cuando el valor de al menos un parámetro de control supera un valor umbral predeterminado.
7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el procedimiento comprende además una etapa de medición de al menos un tercer parámetro del aerogenerador (1), y en el que la anchura variable se determina en función de la señal de vibración (13) y del al menos tercer parámetro.
8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la al menos una zona de exclusión (18, 19) incluye una primera zona de exclusión (18) determinada por una primera anchura en torno a una primera velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia propia de la torre predeterminada (14); por lo que la primera zona de exclusión (18) define una primera y una segunda velocidades de rotación y al menos una segunda zona de exclusión (19) determinada por una segunda anchura en torno a una segunda velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia de paso de la pala predeterminada (15); por lo que la segunda zona de exclusión (19) define una tercera velocidad de rotación y al menos una cuarta velocidad de rotación.
9. Un aerogenerador (1) que comprende una torre del aerogenerador (2), una góndola (3) dispuesta en la parte superior de la torre del aerogenerador (2), un rotor giratorio con al menos dos palas del aerogenerador (4) dispuestas respecto a la góndola (3), y un sistema de control del aerogenerador, en el que el sistema de control del aerogenerador comprende un controlador (10) configurado para controlar el funcionamiento del aerogenerador (1) y una unidad de sensor (11) configurada para medir la velocidad de rotación del rotor, en el que el controlador (10) está además configurado para ajustar el funcionamiento del aerogenerador (1) cuando la velocidad de rotación medida se encuentra dentro de al menos una zona de exclusión (18, 19) determinada por una anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada, por lo que la al menos una zona de exclusión (18, 19) define una primera velocidad de rotación y al menos una segunda velocidad de rotación, de manera que la velocidad de rotación del rotor se cambia a una velocidad de rotación situada fuera de la al menos una zona de exclusión (18, 19), el sistema de control del aerogenerador comprende además una segunda unidad de sensor configurada para medir una señal de vibración (13) indicativa de las vibraciones en la torre del aerogenerador (2), caracterizado porque el sistema de control está configurado para determinar una anchura variable basada en la señal de vibración (13) medida y para variar la al menos una zona de exclusión (18, 19) por la anchura variable en torno a la velocidad de rotación predeterminada, y el controlador (10) está configurado para aplicar una función de transferencia (16) a la señal de vibración (13), en la que la función de transferencia (16) es indicativa de una fase de transición en la que la anchura se cambia entre una primera anchura y una segunda anchura.
10. El aerogenerador (1) según la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de control está configurado para permitir que la anchura variable sea variable hacia o desde el valor de cero para la al menos una zona de exclusión (18, 19) en torno a una velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia predeterminada.
11. El aerogenerador (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, caracterizado porque el sistema de control del aerogenerador comprende además al menos una tercera unidad de sensor configurada para medir al menos un tercer parámetro, en el que el controlador (10) está configurado para determinar la anchura en función de la señal de vibración (13) y del al menos tercer parámetro.
12. El aerogenerador (1) según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el sistema de control del aerogenerador está configurado de manera que la al menos una zona de exclusión (18, 19) incluye una primera zona de exclusión (18) determinada por una primera anchura en torno a una primera velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia propia de la torre (14) predeterminada; por lo que la primera zona de exclusión (18) define una primera y una segunda velocidades de rotación y al menos una segunda zona de exclusión (19) determinada por una segunda anchura en torno a una velocidad de rotación predeterminada correspondiente a una frecuencia de paso de las palas predeterminada (15); en la que la segunda zona de exclusión (19) define una tercera velocidad de rotación y al menos una cuarta velocidad de rotación.
13. El aerogenerador (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el aerogenerador (1) comprende además al menos una unidad seleccionada entre un mecanismo de cabeceo (5) configurado para cabecear al menos una parte de una de las palas del aerogenerador (4), un sistema de frenado (12) configurado para frenar el rotor, y un generador eléctrico configurado para generar una energía eléctrica, y en el que el controlador (10) está configurado para cambiar la velocidad de rotación del rotor ajustando el funcionamiento de dicha al menos una unidad.
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