ES2882299T3

ES2882299T3 - Procedimiento de determinación de un factor de inducción para un aerogenerador de un sensor de detección a distancia por láser

Info

Publication number: ES2882299T3
Application number: ES19203312T
Authority: ES
Inventors: Hoai-Nam Nguyen; Fabrice Guillemin
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: CA3059484A1; DK3650687T3; EP3650687B1; US11668284B2; CN111173686B; CN111173686A; EP3650687A1; FR3088434B1; US20200149512A1; FR3088434A1

Abstract

Procedimiento para determinar un factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador (1), estando dicho aerogenerador (1) equipado con un sensor LIDAR (2) que realiza una medición relativa a la velocidad del viento en al menos tres planos de medición (PM) distantes de dicho aerogenerador (1), representando dicho factor de inducción del viento un coeficiente de frenado del viento entre dos puntos separados aguas arriba de dicho aerogenerador (1), siendo el frenado resultante del funcionamiento del aerogenerador (1) en el campo eólico, caracterizado por que se implementan las siguientes etapas: a) se mide la velocidad del viento en al menos tres planos de medición distantes de dicho aerogenerador mediante dicho sensor LIDAR (2); b) se determinan al menos dos factores de inducción del viento entre dos de dichos planos de (PM) medición mediante dichas mediciones de la velocidad del viento en dichos planos de medición y de un filtro lineal de Kalman; y c) se determina dicho factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y dicho plano (PR) del rotor de dicho aerogenerador (1) mediante dichos factores de inducción entre dos planos de medición (PM) determinados y mediante un filtro lineal de Kalman.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de determinación de un factor de inducción para un aerogenerador de un sensor de detección a distancia por láser

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de las energías renovables y se refiere más en particular a la medición del recurso de los aerogeneradores, el viento, con fines de control (orientación, regulación de par y velocidad) y/o de diagnóstico y/o de vigilancia del aerogenerador.

Un aerogenerador transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica o mecánica. Para la conversión del viento en energía eléctrica, se compone de los siguientes elementos:

- un mástil que permite colocar un rotor a una altura suficiente para permitir su movimiento (necesario para los aerogeneradores con eje horizontal) o colocar este rotor a una altura que le permita ser impulsado por un viento más fuerte y regular que al nivel del suelo. El mástil generalmente alberga una parte de los componentes eléctricos y electrónicos (modulador, control, multiplicador, generador, etc.);

- una góndola montada en la parte superior del mástil, que aloja componentes mecánicos, neumáticos, ciertos componentes eléctricos y electrónicos, necesarios para el funcionamiento de la máquina. La góndola puede girar para orientar la máquina en la dirección correcta;

- un rotor, fijado a la góndola, que comprende varias palas (generalmente tres) y el morro del aerogenerador. El rotor es accionado por la energía del viento, está conectado por un árbol mecánico, directa o indirectamente (a través de un sistema de caja de cambios y de árbol mecánico) a una máquina eléctrica (generador eléctrico ...) que convierte la energía recogida en energía eléctrica. El rotor está potencialmente dotado de sistemas de control tales como palas de ángulo variable o frenos aerodinámicos;

- una transmisión, formada por dos ejes (árbol mecánico del rotor y árbol mecánico de la máquina eléctrica) conectados por una transmisión (caja de cambios).

Desde principios de la década de 1990, la energía eólica ha experimentado un resurgimiento de interés, especialmente en la Unión Europea, donde la tasa de crecimiento anual es de aproximadamente el 20%. Este crecimiento se atribuye a la posibilidad inherente de producir electricidad sin emisiones de carbono. Para respaldar este crecimiento, el rendimiento de los aerogeneradores debe seguir mejorando. La perspectiva de aumentar la producción de energía eólica requiere el desarrollo de herramientas de producción eficientes y de herramientas de control avanzadas para mejorar los rendimientos de la máquina. Los aerogeneradores están diseñados para producir electricidad a un precio lo más barato posible. Por consiguiente, los aerogeneradores se construyen generalmente para lograr su máximo rendimiento para una velocidad del viento de alrededor de 15 m/s. No es necesario diseñar aerogeneradores que maximicen su rendimiento a velocidades de viento más altas, siendo éstas poco frecuentes. En caso de velocidades del viento superiores a 15 m/s, es necesario perder parte de la energía adicional contenida en el viento para evitar daños en el aerogenerador. Por tanto, todos los aerogeneradores están diseñados con un sistema de regulación de la potencia.

Para esta regulación de la potencia, hay concebidos controladores para aerogeneradores de velocidad variable. Los objetivos de los controladores son maximizar la potencia eléctrica recuperada, minimizar las fluctuaciones de velocidad del rotor y minimizar la fatiga y los momentos extremos de la estructura (palas, mástil y plataforma).

Técnica anterior

Para optimizar el control, es importante conocer la velocidad del viento en el rotor del aerogenerador. Para ello, se han puesto a punto diversas técnicas.

Según una primera técnica, el uso de un anemómetro permite estimar la velocidad del viento en un punto, pero esta imprecisa tecnología no permite medir el conjunto de un campo de viento ni conocer las componentes tridimensionales de la velocidad del viento.

Según una segunda técnica, es posible utilizar un sensor LIDAR (acrónimo de la expresión en inglés “light detection and ranging” (“detección mediante luz y medición de distancias”) que se puede traducir como teledetección por láser). LIDAR es una tecnología de teledetección o de medición óptica basada en el análisis de las propiedades de un haz devuelto a su emisor. Este procedimiento se utiliza en particular para determinar la distancia a un objeto por medio de un láser pulsado. A diferencia del radar basado en un principio similar, el sensor LIDAR utiliza luz visible o infrarroja en lugar de ondas de radio. La distancia a un objeto o a una superficie se obtiene midiendo el retraso entre el pulso y la detección de la señal reflejada.

En el campo de las turbinas eólicas, el sensor LIDAR se anuncia como un sensor indispensable para el correcto funcionamiento de los grandes aerogeneradores, especialmente a medida que aumentan su tamaño y potencia (hoy, 5 MW, próximamente 12 MW en alta mar). Este sensor permite la medición a distancia del viento, permitiendo inicialmente calibrar los aerogeneradores para que puedan proporcionar la máxima potencia (optimización de la curva de potencia). Para esta etapa de calibración, el sensor se puede colocar en el suelo y orientado verticalmente (perfilador), lo que permite medir la velocidad del viento y su dirección, así como el gradiente del viento según las altitudes. Esta aplicación es particularmente crítica ya que permite conocer el recurso productor de energía. Esto es importante para los proyectos eólicos, ya que condiciona la fiabilidad financiera del proyecto.

Una segunda aplicación es la colocación de este sensor en la góndola del aerogenerador, para medir el campo de viento frente al aerogenerador mientras está orientado casi horizontalmente. A priori, la medición del campo de viento en la parte delantera del aerogenerador permite conocer de antemano las turbulencias que el aerogenerador encontrará unos momentos después. Sin embargo, las técnicas actuales para el control y vigilancia de un aerogenerador no permiten tener en cuenta una medición realizada por un sensor LIDAR al estimar con precisión la velocidad del viento a la altura del rotor, es decir en el plano del rotor. Una aplicación de este tipo se describe en particular en la solicitud de patente FR 3013777 (US 2015145253).

Además, durante la última década, el comportamiento del viento formado aguas arriba de un aerogenerador, es decir, la zona de inducción ha despertado un interés creciente. Dentro de la zona de inducción, el viento se frena debido a la presencia y funcionamiento del aerogenerador, que extrae parte de la potencia aerodinámica del viento. Una mejor comprensión de la zona de inducción permite mejorar las estrategias de control basadas en un sensor LIDAR y clasificaciones de potencia de los aerogeneradores. En el primer caso, el objetivo es utilizar mediciones del viento aguas arriba para predecir la velocidad del viento sobre el plano del rotor. En este último caso, se ha de establecer el vínculo entre la potencia y la velocidad de la corriente libre, es decir, la velocidad del viento que habría tenido en un punto correspondiente a la posición de la turbina (aerogenerador) en ausencia del aerogenerador. Para este trabajo, el interés de la zona de inducción reside en el uso de mediciones cerca de la turbina para estimar la velocidad efectiva del viento del rotor.

En el documento «Emmanuel Simon Pierre Branlard and Alexander Raul Meyer Forsting. “Using a cylindrical vortex model to assess the induction zone infront of aligned and yawed rotors” ('Utilizando un modelo de vórtice cilíndrico para evaluar la zona de inducción frente a rotores alineados y virados'. En: Conferencia EWEA Offshore 2015. Asociación Europea de Energía Eólica (EWEA). 2015», se aplican fórmulas analíticas para el campo de velocidad inducido por un modelo de estela de torbellino cilíndrico para evaluar la zona de inducción. Los resultados se comparan con simulaciones de disco de activador para diferentes condiciones de funcionamiento.

En el documento «D Medici, Stefan Ivanell, J-Á Dahlberg and P Henrik Alfredsson. ‘The upstream flux of a wind turbine: blockage effect’ ('El flujo aguas arriba de un aerogenerador: efecto de bloqueo'). En: Wind Energy 14.5 (2011), págs. 691 -697», las mediciones en túnel de viento se utilizan para estudiar la zona de inducción de diferentes aerogeneradores. Además, los resultados se compararon con una expresión analítica de la zona de inducción obtenida de un modelo de cilindro de vórtice lineal.

En el documento «Eric Simley, Nikolas Angelou, Torben Mikkelsen, Mikael Sjoholm, Jakob Mann and Lucy Y Pao. ‘Characterization of wind velocities in the upstream induction zone of a wind turbine using scanning continuous wave lidars’ (Caracterización de las velocidades del viento en la zona de inducción aguas arriba de un aerogenerador utilizando sensores LIDAR de onda continua de escaneo'). En: Journal of Renewable and Sustainable Energy’ (Revista de Energía Renovable y Sostenible 8.1 (2016), p. 013301», se estudia la zona de inducción de un aerogenerador mediante un sensor LIDAR de ondas continuas, sincronizadas. Se ha mostrado que la desviación tipo de la componente de velocidad longitudinal permanece relativamente sin cambios cuando el viento se acerca al rotor, mientras que la desviación tipo de la componente vertical y lateral aumenta ligeramente.

En el documento «Niels Troldborg and Alexander Raul Meyer Forsting. ‘A simple model of the wind turbine induction zone derived from numerical simulations’ ('Un modelo simple de la zona de inducción del aerogenerador derivado de simulaciones numéricas'. En: Wind Energy 20.12 (2017), págs. 2011-2020 ”, se estudia la zona de inducción frente a diferentes aerogeneradores combinando simulaciones de Navier Stokes en estado estacionario y un enfoque por disco de activador. Se ha mostrado que, para distancias más allá de una vez el radio del rotor aguas arriba del rotor, la velocidad inducida es similar e independiente de la geometría del rotor.

Para todos los enfoques en la bibliografía, debe tenerse en cuenta que la zona de inducción se calcula/estima fuera de línea con ayuda de simulaciones o datos experimentales. Además, se supone implícitamente que la zona de inducción es constante para una velocidad del viento determinada, una vez identificada. Aparentemente, esta zona de inducción da información muy promedio sobre el déficit de velocidad del viento, porque está claro que la zona de inducción es una función de los ángulos de las palas y de la guiñada para una velocidad del viento dada. Es por esto por lo que, estos procedimientos no permiten determinar en línea y continuamente los fenómenos físicos implementados en la zona de inducción.

Resumen de la invención

Para paliar estos inconvenientes, la presente invención se refiere a un procedimiento para determinar un factor de inducción del viento para un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR. Para este procedimiento, se realizan mediciones de la velocidad del viento en varios planos de medición por medio del sensor LIDAR, luego se determinan factores de inducción entre los planos de medición por medio de las mediciones y de un filtro lineal de Kalman, y de ellos se deducen, por medio de un segundo filtro lineal de Kalman el factor de inducción entre un plano de medición y el plano del rotor del aerogenerador. Así, gracias al sensor LIDAR y a los filtros de Kalman, la invención permite una actualización simple, eficiente y continua de la zona de inducción.

La invención también se refiere a un procedimiento para determinar la velocidad del viento en el plano del rotor, un procedimiento para controlar un aerogenerador, y un procedimiento para el diagnóstico de un aerogenerador, utilizando estos procedimientos el factor de inducción determinado por el procedimiento según la invención.

La presente invención se refiere a un procedimiento para determinar un factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor de un aerogenerador, estando dicho aerogenerador equipado con un sensor LIDAR que realiza una medición relativa a la velocidad del viento en al menos tres planos de medición distantes de dicho aerogenerador, representando dicho factor de inducción de viento un coeficiente de frenado del viento entre dos puntos aguas arriba espaciados de dicho aerogenerador, resultando el frenado del funcionamiento del aerogenerador en el campo de viento. Para este procedimiento, se implementan las siguientes etapas:

a) se mide la velocidad del viento en al menos tres planos de medición distantes de dicho aerogenerador mediante dicho sensor LIDAR;

b) se determinan al menos dos factores de inducción del viento entre dos de dichos planos de medición mediante dichas mediciones de la velocidad del viento en dichos planos de medición y de un filtro lineal de Kalman; y

c) se determina dicho factor de inducción del viento entre un plano de medición y dicho plano de rotor de dicho aerogenerador mediante dichos factores de inducción entre dos planos de medición determinados y mediante un filtro lineal de Kalman.

Según un modo de realización, se determinan dichos al menos dos factores de inducción del viento entre dichos planos de medición que tiene separaciones conocidas, que tiene preferiblemente la misma separación y, preferiblemente, la separación es igual a la distancia entre dicho plano de rotor y el plano de medición más cercano a dicho plano del rotor.

Conforme a una implementación, se realiza dicha medición de la velocidad del viento en al menos cuatro planos de medición, y se determinan al menos tres factores de inducción del viento entre dos planos de medición.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para determinar la velocidad del viento en el plano del rotor de un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR. Para este procedimiento, se implementan las siguientes etapas:

a) se determina un factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor de un aerogenerador mediante el procedimiento según una de las características anteriores; y

b) se determina dicha velocidad del viento en el plano del rotor en función de dicho factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor de un aerogenerador y mediante la medición de la velocidad del viento en el plano de medición con relación a dicho factor de inducción del viento .

Según un modo de realización, la velocidad del viento en el plano del rotor corresponde a la multiplicación del factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor de un aerogenerador por dicha velocidad del viento en el plano de medición con relación a dicho factor de inducción del viento.

Además, la invención se refiere a un procedimiento para controlar un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR. Para este procedimiento, se implementan las siguientes etapas:

a) se determina la velocidad del viento en el plano del rotor de dicho aerogenerador mediante el procedimiento según una de las características anteriores;

b) se controla dicho aerogenerador en función de dicha velocidad del viento al nivel del plano del rotor.

La invención también se refiere a un procedimiento para diagnosticar y/o vigilar un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR. Para este procedimiento, se implementan las siguientes etapas:

a) se determina un factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor de un aerogenerador mediante el procedimiento según una de las características anteriores;

b) se determina la potencia aerodinámica captada del viento por dicho aerogenerador mediante dicho factor de inducción del viento determinado entre un plano de medición y el plano de rotor de un aerogenerador; y

c) se diagnostica y/o vigila el funcionamiento de dicho aerogenerador mediante dicha potencia aerodinámica captada determinada.

Según un aspecto, la invención se refiere a un producto de programa informático que comprende instrucciones de código dispuestas para implementar las etapas de un procedimiento según una de las características anteriores, cuando el programa se ejecuta en una unidad de procesamiento de dicho sensor. LIDAR.

Además, la invención se refiere a un sensor LIDAR para un aerogenerador que comprende una unidad de procesamiento que implementa un procedimiento según una de las características anteriores.

Además, la invención se refiere a un aerogenerador que incluye un sensor LIDAR según una de las características anteriores, estando dicho sensor LIDAR preferentemente colocado en la góndola de dicha aerogenerador.

Otras características y ventajas del procedimiento según la invención resultarán evidentes al leer la siguiente descripción de ejemplos no limitativos de realizaciones, con referencia a las figuras adjuntas y descritas a continuación.

Lista de Figuras

La figura 1 ilustra un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR según un modo de realización de la invención.

La figura 2 ilustra las etapas del procedimiento para determinar un factor de inducción del viento según un modo de realización de la invención.

La figura 3 ilustra las etapas del procedimiento para determinar la velocidad del viento según un modo de realización de la invención.

La figura 4 ilustra las etapas del procedimiento para controlar un aerogenerador según un modo de realización de la invención.

La figura 5 ilustra las etapas del procedimiento para diagnosticar un aerogenerador según un modo de realización de la invención.

La figura 6 ilustra la evolución con respecto al tiempo de tres factores de inducción entre planos de medición obtenidos mediante el procedimiento según un modo de realización de la invención.

La figura 7 ilustra la evolución del factor de inducción en función de la distancia con respecto al plano del rotor durante un tiempo dado obtenido mediante el procedimiento según un modo de realización de la invención.

La figura 8 ilustra la evolución con respecto al tiempo del factor de inducción del viento en el plano del rotor obtenido mediante el procedimiento según un modo de realización de la invención.

La figura 9 ilustra la evolución del factor de inducción en función de la inducción en función de la distancia con respecto al plano del rotor durante un tiempo dado obtenida mediante el procedimiento según un modo de realización de la invención.

Descripción de los modos de realización

La invención se refiere a un procedimiento para medir el recurso de los aerogeneradores: el viento, en particular para los fines de control (orientación, regulación de par y de velocidad) y/o de diagnóstico y/o de vigilancia del aerogenerador, en el que se controla y/o se vigila el aerogenerador en función de una determinación de un factor de inducción de viento, estando equipado el aerogenerador de un sensor LIDAR para realizar esta estimación.

El factor de inducción es un coeficiente de frenado del viento en la zona de inducción del aerogenerador. De hecho, el viento es frenado en la zona de aguas arriba de la turbina de viento por la presencia del aerogenerador y su funcionamiento. En otros términos, la potencia captada por el aerogenerador al viento provoca un frenado del viento aguas arriba del aerogenerador. Así, el factor de inducción es representativo de un fenómeno físico y da una indicación relativa al recurso del aerogenerador. El factor de inducción se calcula entre dos planos aguas arriba del aerogenerador, por definición, corresponde a la relación de las velocidades entre estos planos. Anotando con a el factor de inducción, u la velocidad del viento, y d1 y d2 las respectivas distancias de los dos planos considerados con respecto al plano del rotor, el factor de inducción entre los planos situados a las distancias d1 y d2 del plano del rotor puede escribirse:

_ u d l

a d l,d 2 ~ ^~

u d2

Cuando uno de los planos considerados es el plano del rotor, se denomina d1 = 0.

Según la invención, el sensor LIDAR permite medir la velocidad del viento en una pluralidad (al menos tres) de planos de medición aguas arriba del aerogenerador. Existen varios tipos de sensores LIDAR, por ejemplo, los sensores LIDAR escaneados, LIDAR continuos o LIDAR pulsados. En el marco de la invención, se usa preferiblemente un LIDAR pulsado. Sin embargo, las otras tecnologías LIDAR pueden usarse permaneciendo dentro del alcance de la invención.

El sensor LIDAR permite una medición rápida. Por consiguiente, el uso de un sensor de este tipo permite una determinación rápida y continua del factor de inducción del viento. Por ejemplo, la frecuencia de muestreo del sensor LIDAR puede estar comprendida entre 1 y 5 Hz y puede ser de 4 Hz.

La figura 1 muestra de forma esquemática y no limitativa, un aerogenerador 1 de eje horizontal equipado con un sensor LIDAR 2 para el procedimiento según un modo de realización de la invención. El sensor LIDAR 2 se utiliza para medir la velocidad del viento a una distancia dada sobre una pluralidad de planos PM de medición (solo se muestran dos planos de medición). Conocer de antemano la medición del viento permite a priori dar muchas informaciones. En esta figura también se muestran los ejes x, y, y z. El punto de referencia de esta marca es el centro del rotor. La dirección x es la dirección longitudinal, correspondiente a la dirección del eje del rotor, aguas arriba del aerogenerador, esta dirección también corresponde a la dirección de medición del sensor LIDAR 2. La dirección y, perpendicular a la dirección x, es la dirección lateral situada en un plano horizontal (las direcciones x, y forman un plano horizontal). La dirección z es la dirección vertical (correspondiente sustancialmente a la dirección del mástil 4) dirigida hacia arriba, el eje z es perpendicular a los ejes x e y. El plano del rotor está indicado por el rectángulo en líneas de puntos PR, está definido por las direcciones y, z para un valor de x nulo. Los planos PM de medición son planos formados por las direcciones y, z a una distancia del plano PR del rotor (para un valor de x no nulo). Los planos PM de medición son paralelos al plano PR del rotor.

Convencionalmente, un aerogenerador 1 permite transformar la energía cinética del viento en energía eléctrica o mecánica. Para la conversión del viento en energía eléctrica, consta de los siguientes elementos:

un mástil 4 que permite colocar un rotor (no representado) a una altura suficiente para permitir su movimiento (necesario para los aerogeneradores de eje horizontal) o colocar este rotor a una altura que le permita ser impulsado por un viento más fuerte y regular que al nivel del suelo 6. El mástil 4 generalmente alberga algunos de los componentes eléctricos y electrónicos (modulador, controlador, multiplicador, generador, etc.);

una góndola 3 montada en la parte superior del mástil 4, que aloja componentes mecánicos, neumáticos, ciertos componentes eléctricos y electrónicos (no mostrados), necesarios para el funcionamiento de la máquina. La góndola 3 puede girar para orientar la máquina en la dirección correcta;

el rotor, fijado a la góndola, comprende varias palas 7 (generalmente tres) y el morro del aerogenerador. El rotor es impulsado por la energía del viento, está conectado por un árbol mecánico, directa o indirectamente (a través de un sistema de caja de cambios y de árbol mecánico) a una máquina eléctrica (generador eléctrico, etc.) (no mostrado) que convierte la energía recogida en energía eléctrica. El rotor está potencialmente dotado de sistemas de control tales como palas de ángulo variable o frenos aerodinámicos;

una transmisión, formada por dos ejes (árbol mecánico del rotor y árbol mecánico de la máquina eléctrica) conectados por una transmisión (caja de cambios) (no representada).

Como puede verse en la figura 1, que es un ejemplo de realización de un sensor LIDAR pulsado, el sensor LIDAR 2 utilizado comprende cuatro haces o ejes de medición (b1, b2, b3, b4). De manera no limitativa, el procedimiento según la invención funciona igualmente con un sensor LIDAR que incluye cualquier número de haces. El sensor LIDAR realiza una medición puntual en cada punto de intersección de un plano de medición de PM y de un haz (b1, b2, b3, b4). Estos puntos de medición están representados por círculos negros en la figura 1. El tratamiento de las mediciones en estos puntos de medición permite determinar la velocidad del viento en los planos PM de medición. Para ello, se puede aplicar en particular el procedimiento de modelado del viento descrito en la solicitud de patente francesa con el número de registro FR 1755675.

Preferiblemente, el sensor LIDAR 2 se puede montar en la góndola 3 del aerogenerador 1.

Según la invención, el procedimiento para determinar un factor de inducción de viento entre un plano de medición y el plano de rotor de un aerogenerador incluye las siguientes etapas:

1) Medición de la velocidad del viento

2) Determinación de factores de inducción entre planos de medición

3) Determinación del factor de inducción entre un plano de medición y el plano del rotor

La figura 2 ilustra de forma esquemática y no limitativa las etapas del procedimiento según la invención. La primera etapa es una etapa de medición (MES) de la velocidad del viento en varios planos de medición. La segunda etapa utiliza las mediciones y un filtro de Kalman (KAL1) para determinar los factores de inducción entre los planos de medición denominados aPM. La tercera etapa utiliza los factores de inducción entre los planos de medición aPM para determinar, mediante un filtro de Kalman (KAL2), el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor denominado aPR.

1) Medición de la velocidad del viento

Durante esta etapa, la velocidad del viento se mide continuamente en al menos tres planos de medición alejados del aerogenerador por medio del sensor LIDAR. Así, la velocidad del viento se puede conocer aguas arriba del aerogenerador en tres planos de medición situados a diferentes distancias del aerogenerador. En otras palabras, la velocidad del viento se puede conocer a tres distancias del plano del rotor del aerogenerador. Para esta etapa, se consideran los tres componentes del viento (longitudinal, lateral y vertical), así como las variaciones de la velocidad del viento en el plano de medición (por ejemplo, la velocidad del viento aumenta con la altitud).

Según un modo de realización de la invención, la medición de la velocidad del viento se lleva a cabo en al menos cuatro planos de medición, a fin de aumentar la precisión del conocimiento del viento aguas arriba del aerogenerador y por lo tanto la precisión de la estimación del factor de inducción del viento al nivel del plano del rotor.

Según una puesta en práctica de realización de la invención, los planos de medición pueden estar alejados en una distancia longitudinal (según el eje x de la figura 1) comprendida entre 50 y 400 m del plano del rotor. Así, es posible determinar la evolución de la velocidad del viento a gran distancia aguas arriba del aerogenerador, lo que también permite aumentar la precisión de la estimación de los factores de inducción del viento.

Según un ejemplo de realización no limitativo, el sensor LIDAR puede realizar mediciones para diez planos de medición, en particular pueden estar situados respectivamente a distancias de 50, 70, 90, 100, 110, 120, 140, 160, 180 y 200 m del plano del rotor.

2) Determinación de los factores de inducción entre planos de medición

Durante esta etapa, se determinan, en tiempo real, al menos dos factores de inducción del viento entre dos planos de medición. En otras palabras, al menos se determina un primer factor de inducción de viento entre un primer plano de medición y un segundo plano de medición, y un segundo factor de inducción del viento entre un tercer plano de medición y un cuarto plano de medición (como máximo uno del tercer y cuarto planos de medición corresponde a uno de los primer y segundo planos de medición). De manera simplificada, estos factores de inducción se denominan factores de inducción entre planos de medición en el resto de la descripción.

Según la invención, se determinan los factores de inducción entre planos de medición mediante mediciones de la velocidad del viento y mediante un filtro de Kalman, en particular un filtro lineal de Kalman.

Ventajosamente, para esta etapa y para el modo de realización para el que se realiza la medición para al menos cuatro planos de medición, es posible determinar al menos tres factores de inducción del viento entre planos de medición. Así, es posible aumentar la precisión del fenómeno de frenado del viento aguas arriba del aerogenerador y, en consecuencia, la precisión de la estimación del factor de inducción del viento al nivel del plano del rotor.

Según un modo de realización de la invención, es posible determinar un factor de inducción entre planos de medición para el plano de medición más cercano al plano del rotor, a fin de tener información relativa al campo de viento más cercano posible del plano del rotor.

Según una implementación de la invención, es posible determinar los factores de inducción del viento entre planos de medición, para planos de medición que tengan la misma separación. Por ejemplo, la separación puede ser de 50 m y se puede determinar un primer factor de inducción para planos de medición situados a 70 y 120 m, y un segundo factor de inducción para planos de medición situados a 90 y 140 m.

Preferiblemente, la separación entre los planos de medición utilizados para los factores de inducción del viento entre planos de medición puede ser idéntica a la distancia entre el plano del rotor y el plano de medición más cercano. Así, se simplifica el modelo del factor de inducción, lo que en particular facilita la resolución del filtro de Kalman.

Por ejemplo, mediante la combinación de las variantes descritas anteriormente, si el primer plano de medición está a 50 m del plano del rotor, se puede determinar un primer factor de inducción para planos de medición situados a 50 y 100 m, un segundo factor de inducción para planos de medición situados a 70 y 120 m y un tercer factor de inducción para planos de medición situados a 90 y 140 m.

Según un modo de realización de la invención, el filtro de Kalman se puede implementar mediante diferentes etapas descritas a continuación. Las etapas se describen para un modo de realización para el que se determina un primer factor de inducción a50,100 para planos de medición situados a 50 y 100, un segundo factor de inducción a70,120 para planos de medición situados a 70 y 120 m y un tercer factor de inducción ag0,140, para planos de medición situados a 90 y 140 m.

A continuación, solo se muestra cómo estimar a50,100 en tiempo real. a70,120 y a90.140 se obtienen exactamente de la misma manera. Dado que u50, u¹⁰⁰están disponibles en tiempo real, se podría usar directamente la ecuación de definición del factor de inducción para determinar a50,100. Sin embargo, este método tiene dos inconvenientes. Por una parte, no se utilizan informaciones sobre la desviación tipo de las velocidades estimadas del viento u50, u¹⁰⁰. Por tanto, no se puede conocer la desviación tipo de la estimación a50,100. Por otra parte, se podría tener un problema de estabilidad de cálculo para las velocidades pequeñas, es decir, cuando u¹⁰⁰está próxima a cero.

Se denomina a50,100(k) como el factor de inducción en el tiempo k. Está claro que la variación a50,100(k)-a50,100(k - 1) es relativamente pequeña. Por lo tanto, se puede escribir:

donde n (k - ¹) se usa para describir la variación de a⁵o,ioo(k) en el tiempo.

Se reescribe la primera ecuación de definición del factor de inducción como

Dado que las estimaciones u⁵⁰(k), U™(k) contienen ruido, un modelo más realista de la ecuación anterior es:

(«ioo(fc) 4- eiro(fc))«5o,iDo(fc) — uso{k) 4- ^m(k) donde £50(k), £¹⁰⁰(k) son los ruidos para u50(k), u¹⁰⁰(k), respectivamente. Se puede entonces reescribir la ecuación anterior como:

wtOt)(fr)a5(MOo(k) — «50 (^) t‘5o( )^ — €l0o(^ )®50,l'0o(fc)

Mediante la combinación de las ecuaciones anteriores, se obtiene la siguiente ecuación de estado:

í osojoo( )^ = a so, loo (£ — 1) 4- f¡(k — 1),

\ «so(fc) = «íoo( k ja 5o,i oo(k ) 4- fj.(k)

f.i(k) = í io o ( ^ ) « 50 , lo o {k ) — € 50 (k)

Una forma de estimar el vector de estado desconocido a50,i00(k) que puede tener en cuenta informaciones sobre s(k) y p(k) consiste en aplicar un algoritmo de filtrado de Kalman, llamado filtro de Kalman. En la práctica, este filtro proporciona la solución del siguiente problema:

Con

J(k) = (asn,iOo(0}-Qso,ioo(0))TP0 v(o5o,i«>(0)-«so.ioo(0) ) ¿ (i](j - 1 )TQ 1q(k - 1) p(j)T R~* p(j))

donde P⁰, Q, R son matrices de ponderación de dimensión apropiada, a50,100(0) recubierta de una barra es el valor medio del estado inicial a50,100(0).

Para resolver el problema de optimización, utilizando el algoritmo de filtrado de Kalman, se hacen las siguientes hipótesis. Estas hipótesis se refieren principalmente a una interpretación matemática de P⁰, Q y R.

a50,100(0) es un vector aleatorio no correlacionado con los ruidos s(k) y u(k).

a50,100(0) tiene una media conocida con P0 como la matriz de covarianza, es decir,

[M a t 9 ]

con §⁵⁰,¹⁰⁰(⁰) el valor medio del estado inicial

• £(k) y |j(k) son ruidos blancos de media nula y no correlacionados con matrices de covarianza Q y R, respectivamente, es decir,

Se observa que esta hipótesis implica igualmente que Q y R son matrices simétricas positivas semi definidas.

Se adoptan las siguientes notaciones,

• a5o,ioo(k|k - 1) es la estimación de a5o,ioo(k) dada de las mediciones de tiempo k - 1.

• a5o,1oo(k|k) es la estimación de a5o,1oo(k) dada de las mediciones de tiempo k

• P(k|k - 1) es la matriz de covarianza de a5o,1oo(k) dada de las mediciones de tiempo k - 1.

• P(klk) es la matriz de covarianza de a5o,1oo(k) dada de las mediciones de tiempo k.

A continuación, el algoritmo de filtrado de Kalman se puede resumir de la siguiente manera,

• Ecuación de actualización del tiempo,

[Mat 11 ]

• Ecuación de actualización de las mediciones,

Aplicando estas etapas, se puede determinar el factor de inducción a^50,100. Estas etapas se repiten para determinar los factores de inducción a70,120 y ago,14o.

La Fig. 6 ilustra, de manera no limitativa, factores de inducción entre planos de medición a50,100 (gris oscuro), a70,120 (gris medio con puntos) y ago.uo (de trazos y gris claro) como una función del tiempo T en segundos. Estos factores de inducción se obtienen mediante el procedimiento según la invención. Por una parte, se observa el fenómeno de frenado del viento: cuanto más nos acercamos al aerogenerador, menor es el factor de inducción entre planos de medición. Por otra parte, se observa que el factor de inducción es variable en el tiempo.

La figura 7 ilustra, de forma no limitativa, la evolución del factor de inducción a entre planos de medición en función de la distancia D en metros desde el primer plano de medida durante un tiempo dado. También se observa el fenómeno del frenado del viento y la no linealidad del factor de inducción en función de la distancia.

Durante esta etapa, se determina, en tiempo real, el factor de inducción del viento entre uno de los planos de medición y el plano del rotor. Así, es posible representar la evolución del viento al nivel del rotor, teniendo en cuenta los fenómenos físicos, en particular el frenado del viento. Según la invención, se determina el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor por medio de los factores de inducción determinados en la etapa anterior y por medio de un filtro de Kalman, en particular un filtro lineal de Kalman. De manera simplificada, este factor de inducción se denomina factor de inducción en el plano del rotor en el resto de la descripción.

g

Preferiblemente, se puede determinar el factor de inducción del viento entre el plano de medición más cercano al rotor y el plano del rotor.

Por ejemplo, durante esta etapa, se puede determinar el factor de inducción entre un plano de medición situado a 50 m del rotor y el plano del rotor.

Según un modo de realización de la invención, el filtro de Kalman se puede implementar mediante las diferentes etapas que se describen a continuación. Las etapas se describen para un modo de realización para el que se han determinado a50,100, a70,120 y a90,140 y para el cual se determina a0,50, es decir el factor de inducción entre un plano de medición situado a 50 m y el plano del rotor.

Utilizando a50,100, a70,120 y a90,140, la idea principal de estimar a0,50 es suponer que a0,50, a50,100, a70,120 y a90,140 son una función de la distancia. Con este propósito, se supone la relación siguiente

donde x1, x2 son parámetros desconocidos, que deben determinarse. Como a50,100, a70,120 y a90,140 cambian lentamente lo mismo sucede para x1 y x2. Por lo tanto, se puede escribir

f xÚk) = x i {k ~ 1) <i(k - 1),

\ x2(k) = x 2{ k - í ) ^ 2( k - l )

donde Z1 (k), Z2(k) se utilizan para caracterizar la variación de x1 (k), x2(k). Se observa

Se puede entonces escribir en forma compacta:

X(k) = x(k - 1) Z(k - 1)

Un modelo más realista que tiene en cuenta los ruidos es el siguiente:

Q50,ioo(k) = [M 1] x(k) 4- ei (k),

' «70,120(k) = [70 1] x(k) €-2 (fe),

k «90,140(k) = [90 l jx(fc)+ £S(A:).

donde s1, s2, s3 son los ruidos de las estimaciones a5o,1oo(k), a7o,12o(k) y ago,14o(k). Entonces se puede observar:

Entonces se puede escribir en forma compacta

Y(k) = Cx(k) £(k)

Combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene la siguiente ecuación de estado

x(k) = x(k —1)4- C(fc ~ 1)

y(k) = C x (k )+ e (k )

Como para a50,100(k), a70,120(k) y a90,140(k), una forma de obtener x(k) que tiene en cuenta los ruidos Z(k), s(k) utiliza la técnica del filtro lineal de Kalman. Para ello se aplican las mismas etapas que las descritas para la etapa anterior.

Una vez que se estima x(k), el factor de inducción a0,50 se puede calcular de la siguiente manera:

La figura 8 ilustra, de manera no limitativa, el factor de inducción en el plano del rotor a0,50 en función del tiempo T en segundos. Este factor de inducción se obtiene mediante el procedimiento según la invención a partir de los factores de inducción de la figura 6. Por una parte, se observa el fenómeno de frenado del viento (inducción): el factor de inducción al nivel del rotor (figura 8) es menor que los factores de inducción entre planos de medición (figura 6). Por otra parte, se observa que el factor de inducción es variable en el tiempo. Además, las evoluciones de un factor de inducción a otro factor de inducción son diferentes.

La figura 9 es una curva similar a la figura 7, en la que se muestra, de forma no limitativa, la evolución del factor de inducción a en función de la distancia D en metros desde el primer plano de medición durante un tiempo dado. También se observa el fenómeno del frenado del viento y la no linealidad del factor de inducción en función de la distancia.

Así, el procedimiento según la invención permite determinar el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor, en tiempo real.

Aplicaciones

- se determina un factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor del aerogenerador mediante el procedimiento según cualquiera de las combinaciones de variantes descritas anteriormente,

- se determina la velocidad del viento en el plano del rotor del aerogenerador en función del factor de inducción del viento determinado en la etapa anterior, y por medio de al menos una medición de la velocidad del viento utilizada en la etapa anterior, la medición de la velocidad del viento corresponde a la velocidad del viento en el plano de medición con respecto al plano de medición utilizado para el factor de inducción.

En otros términos, si se determina en la primera etapa el factor de inducción entre un plano de medición situado a la distancia d2 del plano del rotor, durante la etapa para determinar la velocidad del viento en el plano del rotor, se utiliza la medición de la velocidad del viento en el plano de medición situado a la distancia d2 del plano del rotor.

El procedimiento según la invención permite determinar en línea la velocidad del viento en el plano del rotor, de manera sencilla y precisa (ya que tiene en cuenta los fenómenos físicos en la zona de inducción).

Según un modo de realización, se puede determinar la velocidad del viento en el plano del rotor multiplicando (producto) el factor de inducción del viento y la velocidad relativa del viento. Entonces se puede utilizar la ecuación de la definición del factor de inducción. En efecto, esta ecuación se puede escribir:

uo ~ ud¿ ^x ao,d2

Se mide la velocidad ud²y se determina el factor de inducción a⁰,d²mediante el procedimiento para determinar el factor de inducción.

La figura 3 ilustra, de forma esquemática y no limitativa, las etapas del procedimiento de determinación de la velocidad del viento en el plano del rotor. Las primeras etapas son idénticas a las etapas de la figura 2. La primera etapa es una etapa de medición (MES) de la velocidad del viento en varios planos de medición. La segunda etapa utiliza las mediciones y un filtro de Kalman (KAL1) para determinar los factores de inducción entre los planos de medición denominados aPM. La tercera etapa utiliza los factores de inducción entre los planos de medición aPM para determinar, mediante un filtro de Kalman (KAL2), el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor denominado aPR. La cuarta etapa (VIV) determina la velocidad del viento en el plano del rotor u⁰a partir del factor de inducción entre un plano de medición y el plano del rotor aPR y una medición de la velocidad del viento en el plano de medición considerado.

La presente invención también se refiere a un procedimiento para controlar un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR. Para este procedimiento, se implementan las siguientes etapas:

- se determina la velocidad del viento en el plano del rotor mediante el procedimiento de determinación de la velocidad del viento según cualquiera de las variantes descritas anteriormente;

- se controla el aerogenerador en función de la velocidad del viento al nivel del plano del rotor.

El conocimiento preciso y en tiempo real de la velocidad del viento en el plano del rotor permite un adecuado control del aerogenerador, en términos de minimizar los efectos sobre la estructura del aerogenerador y de maximizar la potencia recuperada. De hecho, mediante este control, el LIDAR permite reducir las cargas sobre la estructura, cuyas palas y mástil representan el 54% del coste. En consecuencia, el uso de un sensor LIDAR permite optimizar la estructura del aerogenerador y, por tanto, reducir costes y mantenimiento.

Según una implementación de la invención, se puede controlar el ángulo de inclinación de las palas y/o el par de recuperación eléctrica del generador del aerogenerador en función de la velocidad del viento. Se pueden utilizar otros tipos de dispositivos de regulación.

Según un modo de realización de la invención, el ángulo de inclinación de las palas y/o el par de recuperación eléctrica se determinan mediante mapas del aerogenerador en función de la velocidad del viento al nivel del rotor. Por ejemplo, se puede aplicar el procedimiento de control descrito en la solicitud de patente FR 2976630 A1 (US 2012-0321463).

La figura 4 ilustra, de forma esquemática y no limitativa, las etapas del procedimiento para determinar el control de un aerogenerador. Las primeras etapas son idénticas a las etapas de la Figura 3. La primera etapa es un etapa de medición (MES) de la velocidad del viento en varios planos de medición. La segunda etapa utiliza las mediciones y un filtro de Kalman (KAL1) para determinar los factores de inducción entre los planos de medición denominados aPM. La tercera etapa utiliza los factores de inducción entre los planos de medición aPM para determinar, mediante un filtro de Kalman (KAL2), el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor denominado aPR. La cuarta etapa (VIV) determina la velocidad del viento en el plano del rotor u⁰a partir del factor de inducción entre un plano de medición y el plano del rotor aPR y una medición de la velocidad del viento en el plano de medición considerado. La quinta etapa (CON) se refiere al control del aerogenerador en función de la velocidad del viento u⁰en el plano del rotor.

Además, la invención se refiere a un procedimiento de diagnóstico y/o de vigilancia de un aerogenerador equipado con un sensor LIDAR, en el que se implementan los siguientes etapas:

- se determina un factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor del aerogenerador mediante el procedimiento de determinación del factor de inducción según una cualquiera de las combinaciones de variantes descritas anteriormente,

- se determina la potencia aerodinámica captada del viento por el aerogenerador mediante el factor de inducción determinado en la etapa anterior, y

- se diagnostica y/o vigila el funcionamiento del aerogenerador en función de la potencia aerodinámica determinada en la etapa anterior.

Al traducir el factor de inducción el frenado del viento debido a la presencia del aerogenerador en el campo de viento es posible determinar a partir de este factor de inducción la potencia aerodinámica captada al viento por el aerogenerador. Según un modo de realización, se puede determinar esta potencia aerodinámica Paero captada por medio del factor de inducción a, de la velocidad del viento libre Vinf de la densidad del aire Ro, de la superficie Ad del aerogenerador,

La potencia aerodinámica captada da informaciones sobre el funcionamiento del aerogenerador, que es lo que permite realizar un diagnóstico y/o una vigilancia del funcionamiento del aerogenerador. La idea principal es comparar la potencia eléctrica producida por el aerogenerador con la potencia eléctrica teórica dada por la ecuación anterior.

Utilizando la relación entre las dos potencias, es posible realizar un diagnóstico y/o una vigilancia del funcionamiento y del rendimiento aerodinámico efectivo del aerogenerador.

Disponer de una actualización en tiempo real del factor de inducción también permite cuantificar las cargas de empuje aerodinámicas aplicadas al aerogenerador y deducir de ellas una estimación del daño por fatiga acumulado de las mismas. Según una implementación de la invención, esto se puede lograr en virtud de la relación que une el coeficiente de empuje Ct para el factor de inducción (Burton, manual de Wind Energy, cap.3.2), que se puede escribir Ct = 4a(1-a).

Además, la estimación del factor de inducción en línea puede permitir elaborar y actualizar en tiempo real modelos simplificados de estela de aerogeneradores. Esto permite desarrollar diagnósticos operativos a escala de un parque eólico, e identificar áreas de riesgo donde se encuentran aerogeneradores en la estela de otros aerogeneradores.

La figura 5 ilustra, de forma esquemática y no limitativa, las etapas del procedimiento de determinación de la velocidad del viento en el plano del rotor. Las primeras etapas son idénticas a las etapas de la Figura 2. La primera etapa es una etapa de medición (MES) de la velocidad del viento en varios planos de medición. La segunda etapa utiliza las mediciones y un filtro de Kalman (KAL1) para determinar los factores de inducción entre los planos de medición denominados apM. La tercera etapa utiliza los factores de inducción entre los planos de medición aPM para determinar, mediante un filtro de Kalman (KAL2), el factor de inducción del viento entre un plano de medición y el plano del rotor denominado aPR. La cuarta etapa (PUI) determina la potencia aerodinámica captada del viento Paero a partir del factor de inducción entre un plano de medición y el plano del rotor aPR y una medición de la velocidad del viento en el plano de medición. La quinta etapa (DIA) realiza el diagnóstico o la vigilancia del aerogenerador según la potencia aerodinámica captada Paero.

Además, la invención se refiere a un producto de programa de ordenador, que comprende instrucciones de código diseñadas para implementar las etapas de uno de los procedimientos descritos anteriormente (procedimiento para determinar un factor de inducción, procedimiento para determinar la velocidad en el plano del rotor, procedimiento de control, procedimiento de diagnóstico y/o de vigilancia). El programa se ejecuta en una unidad de procesamiento del sensor LIDAR, o en cualquier medio similar, vinculado al sensor LIDAR o al aerogenerador.

Según un aspecto, la presente invención también se refiere a un sensor LIDAR para un aerogenerador, que comprende una unidad de tratamiento configurada para implementar uno de los procedimientos descritos anteriormente (procedimiento para determinar un factor de inducción, procedimiento para determinar la velocidad en el plano del rotor, procedimiento de control, procedimiento de diagnóstico y/o de vigilancia).

Según una implementación de la invención, el sensor LIDAR puede ser un sensor LIDAR escaneado, LIDAR continuo o LIDAR pulsado. Preferiblemente, el sensor LIDAR es un sensor LIDAR pulsado.

La invención también se refiere a un aerogenerador, en particular un aerogenerador en alta mar (en el mar) o en la costa (en tierra) equipada con un sensor LIDAR como se describió anteriormente. Según una realización de la invención, el sensor LIDAR se puede colocar en la góndola del aerogenerador. El sensor LIDAR está orientado de tal manera que realice una medición del viento aguas arriba del aerogenerador (es decir, antes del aerogenerador ya lo largo de su eje longitudinal, designado por el eje x en la figura 1). Según un modo de realización, el aerogenerador puede adaptarse al aerogenerador ilustrado en la figura 1.

Para el modo de realización del procedimiento de control, el aerogenerador puede incluir medios de control, por ejemplo, el control del ángulo de “pitch” (en inglés) (que puede ser traducido como ángulo de cabeceo) de una pala del aerogenerador o el par eléctrico, para implementar el procedimiento según la invención.

Para el modo de realización del procedimiento de diagnóstico y/o de vigilancia, el aerogenerador puede incluir medios para diagnosticar y/o vigilar el funcionamiento del aerogenerador.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para determinar un factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador (1), estando dicho aerogenerador (1) equipado con un sensor LIDAR (2) que realiza una medición relativa a la velocidad del viento en al menos tres planos de medición (PM) distantes de dicho aerogenerador (1), representando dicho factor de inducción del viento un coeficiente de frenado del viento entre dos puntos separados aguas arriba de dicho aerogenerador (1), siendo el frenado resultante del funcionamiento del aerogenerador (1) en el campo eólico, caracterizado por que se implementan las siguientes etapas:

a) se mide la velocidad del viento en al menos tres planos de medición distantes de dicho aerogenerador mediante dicho sensor LIDAR (2);

b) se determinan al menos dos factores de inducción del viento entre dos de dichos planos de (PM) medición mediante dichas mediciones de la velocidad del viento en dichos planos de medición y de un filtro lineal de Kalman; y

c) se determina dicho factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y dicho plano (PR) del rotor de dicho aerogenerador (1) mediante dichos factores de inducción entre dos planos de medición (PM) determinados y mediante un filtro lineal de Kalman.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se determinan dichos al menos dos factores de inducción del viento entre dichos planos (PM) de medición que tienen separaciones conocidas, y preferiblemente tienen la misma separación, y preferiblemente la separación es igual a la distancia entre dicho plano (PR) del rotor y el plano (PM) de medición más cercano a dicho plano (PR) del rotor.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha medición de la velocidad del viento se realiza en al menos cuatro planos (PM) de medición y se determinan al menos tres factores de inducción del viento entre dos planos (PM) de medición.

4. Procedimiento para determinar la velocidad del viento en el plano del rotor de un aerogenerador (1) equipado con un sensor LIDAR (2), caracterizado por que se implementan los siguientes etapas:

a) se determina un factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3; y

b) se determina dicha velocidad del viento en el plano (PR) del rotor en función de dicho factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador (1) y mediante la medición de la velocidad del viento en el plano (PM) de medición con respecto a dicho factor de inducción del viento.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que la velocidad del viento en el plano (PR) del rotor corresponde a la multiplicación del factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador (1) por dicha velocidad del viento en el plano (PM) de medición con respecto a dicho factor de inducción del viento.

6. Procedimiento de control de un aerogenerador (1) equipado con un sensor LIDAR (2), caracterizado por que se implementan los siguientes etapas:

a) se determina la velocidad del viento en el plano (PR) del rotor de dicho aerogenerador mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 4 o 5;

b) se controla dicho aerogenerador (1) en función de dicha velocidad del viento al nivel del plano (PR) del rotor.

7. Procedimiento de diagnóstico y/o de vigilancia de un aerogenerador equipado con sensor LIDAR, caracterizado por que se implementan las siguientes etapas:

a) se determina un factor de inducción del viento entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) del rotor de un aerogenerador (1) mediante el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3;

b) se determina la potencia aerodinámica captada del viento por dicho aerogenerador (1) mediante dicho factor de inducción del viento determinado entre un plano (PM) de medición y el plano (PR) de rotor de un aerogenerador (1); y

c) se diagnostica y/o vigila el funcionamiento de dicho aerogenerador (1) mediante dicha potencia aerodinámica captada determinada.

8. Producto de programa informático caracterizado por que comprende instrucciones de código dispuestas para implementar las etapas de un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, cuando el programa se ejecuta en una unidad de procesamiento de dicho sensor LIDAR (2).

9. Sensor LIDAR (2) para aerogenerador caracterizado por que comprende una unidad de tratamiento que implementa un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Aerogenerador (1) caracterizado por que comprende un sensor LIDAR (2) según la reivindicación 9, estando dicho sensor LIDAR (2) preferiblemente colocado en la góndola de dicho aerogenerador (1).