ES2898601T3 - Control de turbina eólica usando un controlador secundario para ajustar la velocidad del viento y/o los valores de entrada de dirección - Google Patents
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Abstract
Un sistema (100) para controlar una turbina eólica (10), que comprende: al menos un sensor (80) configurado para proporcionar una señal de velocidad del viento indicativa de una velocidad del viento experimentada por la turbina eólica (10); un controlador de turbina (26) configurado para controlar la operación de la turbina eólica (10); un controlador secundario (106) insertado entre el al menos un sensor (80) y el controlador de turbina (26), el controlador secundario (106) separado del controlador de turbina (26) por una distancia, el controlador secundario (106) configurado para recibir la señal de velocidad del viento del al menos un sensor (80) a través de una interfaz de comunicación configurada para recibir señales de entrada asociadas con la velocidad del viento y una producción de potencia de la turbina eólica (10), en el que el controlador secundario (106) está configurado para ajustar la señal de velocidad del viento en base al menos en parte a una desviación de señal a una señal de velocidad del viento ajustada y para proporcionar la señal de velocidad del viento ajustada al controlador de turbina (26); en el que el controlador secundario (106) está configurado para determinar la desviación de señal en base al menos en parte a la velocidad del viento y la producción de potencia, y en el que el controlador de turbina (26) está configurado para determinar una consigna de velocidad específica para la turbina eólica (10) en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada, y para ajustar un ángulo de pitch asociado con una o más palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base a la consigna de velocidad específica.
Description
DESCRIPCIÓN
Control de turbina eólica usando un controlador secundario para ajustar la velocidad del viento y/o los valores de entrada de dirección
[0001] La presente materia objeto se refiere en general a turbinas eólicas y más en particular a sistemas y procedimientos para ajustar la velocidad del viento y/o las lecturas de dirección del viento para un controlador de turbina eólica para mejorar la producción de energía.
[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más ecológicas disponibles en la actualidad, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, generador, multiplicadora, góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento usando principios de perfil aerodinámico conocidos y transmiten la energía cinética a través de energía de rotación para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una multiplicadora, o si no se usa una multiplicadora, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro. Véase, por ejemplo, el documento EP 2631 471.
[0003] Durante la operación de una turbina eólica, los componentes de la turbina eólica están sometidos a diversas cargas debido a las cargas de viento aerodinámicas que actúan sobre las palas. La carga de pala depende de la velocidad del viento, la velocidad específica (“tip speed ratio”) y/o el ajuste de pitch de las palas. La velocidad específica es la proporción de la velocidad de rotación de la punta de pala con respecto a la velocidad del viento. Puede ser deseable ajustar la operación de la turbina eólica en base a señales indicativas de la velocidad específica (por ejemplo, diversas lecturas de velocidad) para ajustar la carga de las palas de rotor de la turbina eólica y/o incrementar la producción de energía de la turbina eólica.
[0004] Para reducir la carga de pala de rotor, se han desarrollado diversos procedimientos y aparatos para permitir que las palas de rotor desprendan una parte de las cargas experimentadas de este modo. Dichos procedimientos y aparatos incluyen, por ejemplo, pitchear las palas de rotor y/o reducir el par de torsión de generador durante la operación. En consecuencia, muchas turbinas eólicas incluyen un controlador de turbina eólica que puede hacer funcionar la turbina eólica de diversas formas en base a la carga de turbina eólica. Por ejemplo, en diversas condiciones de operación, la turbina eólica puede ajustar el par de torsión de un generador y/o el ángulo de pitch de las palas de rotor para ajustar la velocidad específica para alcanzar una consigna de velocidad específica deseada para incrementar la captura de energía por la turbina eólica.
[0005] En determinados casos, puede ser deseable ajustar el rendimiento del controlador de turbina eólica para incrementar o potenciar la producción de energía. Sin embargo, en algunos casos, puede resultar difícil ajustar la operación del propio controlador de turbina. Por ejemplo, puede que las instrucciones legibles por ordenador (por ejemplo, el código fuente) implementadas por el controlador de turbina al ejecutar diversas rutinas de control no sean accesibles ni se puedan modificar de otro modo.
[0006] En consecuencia, los sistemas y procedimientos para ajustar la operación de un sistema de control de turbina sin requerir acceso o modificación de instrucciones legibles por ordenador implementadas por el controlador de turbina serían bien recibidos en la tecnología.
[0007] Diversos aspectos y ventajas de los modos de realización de la presente divulgación se expondrán en parte en la siguiente descripción, o se pueden aprender de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de los modos de realización.
[0008] La presente invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
[0009] Diversas características, aspectos y ventajas de diversos modos de realización se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y forman parte de la presente memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la presente divulgación y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios relacionados.
[0010] El análisis detallado de los modos de realización dirigidos a un experto en la técnica se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:
la FIG. 1 ilustra una vista lateral de un modo de realización de una turbina eólica;
la FIG. 2 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de una góndola adecuada para su uso con la turbina eólica mostrada en la FIG. 1;
la FIG. 3 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un sistema de control para controlar la operación de una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto;
la FIG. 4 ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un controlador secundario para una turbina eólica de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto;
la FIG. 5 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para controlar una turbina eólica en base a señales de velocidad del viento ajustadas de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto;
la FIG. 6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para controlar una turbina eólica en base a señales de dirección del viento ajustadas de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto; y
la FIG. 7 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un proceso de autoajuste para determinar una desviación (“bias”) de señal para un controlador secundario de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto.
[0011] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, resultará evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
[0012] En general, la presente materia objeto se refiere a sistemas y procedimientos para ajustar la operación de un sistema de control de turbina eólica en base a diversas señales recibidas de sensores (por ejemplo, sensores relacionados con el viento) configurados para monitorizar diversos parámetros relacionados con el viento. Por ejemplo, el sistema divulgado puede incluir un controlador de turbina configurado para recibir diversas señales indicativas de parámetros relacionados con el viento, tales como la velocidad del viento y/o la dirección del viento. Estas señales se pueden usar por el controlador de turbina eólica para controlar la operación de la turbina eólica. Por ejemplo, la(s) señal(es) de velocidad del viento se puede(n) usar para determinar una consigna de velocidad específica para la turbina eólica y para ajustar la operación de la turbina eólica, por ejemplo, ajustando un ángulo de pitch de una o más de las palas de rotor y/o ajustando el par de torsión de generador. De forma similar, la(s) señal(es) de dirección del viento se puede(n) usar para ajustar un ángulo de orientación (“yaw”) asociado con la turbina eólica para situar apropiadamente la góndola en relación con la dirección del viento.
[0013] En algunos casos, puede ser deseable modificar la operación del controlador de turbina en respuesta a estas señales relacionadas con el viento para incrementar o potenciar además la producción de energía de la turbina eólica. Sin embargo, como se indica anteriormente, en algunos casos puede ser difícil acceder a la programación (por ejemplo, instrucciones legibles por ordenador tales como el código fuente y parámetros fuente) asociada con el controlador de turbina para realizar dichos ajustes.
[0014] Por tanto, de acuerdo con varios aspectos de la presente materia objeto, el sistema divulgado puede incluir un controlador secundario proporcionado en la turbina eólica. El controlador secundario puede ser externo al controlador de turbina eólica y/o puede estar separado del controlador de turbina por una distancia. En modos de realización de ejemplo, el controlador secundario se puede insertar entre el controlador de turbina y uno o más sensores configurados para generar las señales relacionadas con el viento. El controlador secundario también puede estar configurado para recibir una o más entradas adicionales, tales como señales indicativas de salida de potencia (por ejemplo, kilovatios) de la turbina eólica, y puede determinar un ajuste para la(s) señal(es) relacionada(s) con el viento en base al menos en parte a la(s) entrada(s) recibida(s). A continuación, la(s) señal(es) relacionada(s) con el viento ajustada(s) se puede(n) transmitir al controlador de turbina y usar por dicho controlador para controlar la operación de la turbina eólica.
[0015] Por ejemplo, en un modo de realización, el controlador secundario puede estar configurado para ajustar una señal de velocidad del viento recibida desde un sensor de velocidad del viento en base al menos en parte a una desviación de señal de velocidad del viento determinada por el segundo controlador. A continuación, la señal de velocidad del viento ajustada se puede transmitir al controlador de turbina eólica para controlar la operación de la turbina eólica. Además de ajustar la señal de velocidad del viento (o como una alternativa a esto), el controlador secundario también puede estar configurado para ajustar una señal de dirección del viento recibida desde un sensor de dirección del viento en base al menos en parte a una desviación de señal de dirección del viento determinada por el segundo controlador. A continuación, la señal de dirección del viento ajustada se puede transmitir al controlador de turbina eólica para controlar la operación de la turbina eólica.
[0016] Como se indica anteriormente, el controlador de turbina eólica puede usar la(s) señal(es) ajustada(s) para controlar la operación de la turbina eólica. Por ejemplo, la señal de velocidad del viento ajustada se puede usar por el controlador de turbina eólica para determinar una consigna de velocidad específica para la turbina eólica. A
continuación, el controlador de turbina eólica puede ajustar la carga de una o más de las palas de rotor en base al menos en parte a la consigna de velocidad específica para lograr la velocidad específica deseada para un incremento en la producción de energía. Por ejemplo, el controlador de turbina eólica puede ajustar el ángulo de pitch de una o más de las palas de rotor y/o ajustar un par de torsión de generador en base al menos en parte a la consigna de velocidad específica. De forma similar, la señal de dirección del viento ajustada se puede usar por el controlador de turbina eólica para determinar una consigna de ángulo de orientación para la turbina eólica. A continuación, el controlador de turbina eólica puede ajustar el ángulo de orientación real de la góndola en base a la consigna de ángulo de orientación para alterar la orientación de la góndola en relación con el viento. De esta forma, una consigna de velocidad específica y/o una consigna de ángulo de orientación implementadas por el controlador se pueden ajustar eficazmente por el controlador secundario sin requerir acceso a o modificación de las instrucciones legibles por ordenador asociadas con el controlador de turbina como resultado de lecturas de velocidad/dirección del viento diferentes (por ejemplo, las señales de velocidad/dirección del viento ajustadas) que activan condiciones de operación diferentes de la turbina eólica.
[0017] En implementaciones de ejemplo, cada señal ajustada se puede determinar para lograr una mejora en la producción de energía usando una desviación de señal. Como se describirá a continuación, la desviación de señal puede ser diferente para diversas condiciones de entrada. Las condiciones de entrada se pueden basar, por ejemplo, en diversas velocidades del viento, direcciones del viento y/o salidas de potencia asociadas con la turbina eólica. Por ejemplo, se puede usar una primera desviación de señal para velocidades del viento por debajo de un determinado umbral de velocidad del viento, mientras que se puede usar una segunda desviación de señal para velocidades del viento por encima del umbral de velocidad del viento. Las desviaciones de señal diferentes para cada condición de entrada se pueden almacenar en una tabla de consulta, matriz u otra correlación almacenada en una memoria en el controlador secundario.
[0018] La desviación de señal para cada una de las condiciones de entrada se puede programar en el controlador secundario de diversas formas. En modos de realización de ejemplo, la desviación de señal de velocidad del viento y/o la desviación de señal de dirección del viento se pueden determinar automáticamente cuando el controlador secundario se integra en el sistema de control de turbina eólica usando un proceso de autoajuste. Por ejemplo, para cada una de una pluralidad de condiciones de entrada, el controlador secundario puede ajustar incrementalmente la desviación de señal entre una pluralidad de valores incrementales. El controlador secundario puede monitorizar diversas entradas para determinar qué desviación de señal incremental proporciona la mejora mayor o suficientemente mayor en la producción de energía para la condición de entrada particular. Esta desviación de señal incremental se puede seleccionar como la desviación de señal para la condición de entrada particular.
[0019] En referencia ahora a la FIG. 1, se ilustra una vista lateral de un modo de realización de una turbina eólica 10. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye, en general, una torre 12 que se extiende desde una superficie de soporte 14, una góndola 16 montada en la torre 12 y un rotor 18 acoplado a la góndola 16. El rotor 18 incluye un buje rotatorio 20 y al menos una pala de rotor 22 acoplada a y que se extiende hacia fuera del buje 20. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 18 incluye tres palas de rotor 22. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 18 puede incluir más o menos de tres palas de rotor 22. Cada pala de rotor 22 puede estar espaciada alrededor del buje 20 para facilitar la rotación del rotor 18 para posibilitar que la energía cinética del viento se convierta en energía mecánica útil y, posteriormente, en energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 20 puede estar acoplado de forma rotatoria a un generador eléctrico 24 (FIG. 2) situado dentro de la góndola 16 para permitir que se produzca energía eléctrica.
[0020] La turbina eólica 10 también puede incluir un sistema de control de turbina que incluye un controlador de turbina 26 alojado dentro de la góndola 16 o en algún otro lugar asociado con la turbina eólica 10. En general, el controlador de turbina 26 puede comprender uno o más dispositivos de procesamiento. Por tanto, en varios modos de realización, el controlador de turbina 26 puede incluir instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se ejecutan por uno o más dispositivos de procesamiento, configuran el controlador 26 para que realice diversas funciones diferentes, tales como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de turbina eólica. De este modo, el controlador de turbina 26 puede estar configurado, en general, para controlar los diversos modos de operación (por ejemplo, secuencias de arranque o de apagado) y/o componentes de la turbina eólica 10.
[0021] Por ejemplo, el controlador 26 puede estar configurado para controlar el pitch de pala o ángulo de pitch de cada una de las palas de rotor 22 (es decir, un ángulo que determina una perspectiva de las palas de rotor 22 con respecto a la dirección 28 del viento) para controlar la carga en las palas de rotor 22 ajustando una posición angular de al menos una pala de rotor 22 en relación con el viento. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede controlar el ángulo de pitch de las palas de rotor 22, de forma individual o bien simultánea, transmitiendo señales/comandos de control adecuados a diversos accionamientos de pitch o mecanismos de ajuste de pitch 32 (FIG. 2) de la turbina eólica 10. Específicamente, las palas de rotor 22 se pueden montar de forma rotatoria en el buje 20 por uno o más rodamientos de pitch (no ilustrados) de modo que el ángulo de pitch se pueda ajustar rotando las palas de rotor 22 alrededor de sus ejes de pitch 34 usando los mecanismos de ajuste de pitch 32.
[0022] Además, a medida que cambia la dirección 28 del viento, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para controlar un ángulo o dirección de orientación de la góndola 16 sobre un eje de orientación 36
para situar las palas de rotor 22 con respecto a la dirección 28 del viento, controlando de este modo las cargas que actúan sobre la turbina eólica 10. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para transmitir señales/comandos de control a un mecanismo(s) de accionamiento de orientación 38 (FIG. 2) de la turbina eólica 10 de modo que la góndola 16 se pueda rotar alrededor del eje de orientación 36.
[0023] Además, el controlador de turbina 26 también puede estar configurado para controlar el par de torsión del generador 24 (FIG. 2) de la turbina eólica 10. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para transmitir señales/comandos de control al generador 24 para modular el flujo magnético producido dentro del generador 24, ajustando por tanto la demanda de par de torsión en el generador 24. Dicha reducción de capacidad temporal del generador 24 puede reducir la velocidad de rotación de las palas de rotor 22, reduciendo de este modo las cargas aerodinámicas que actúan sobre las palas 22 y las cargas de reacción en diversos otros componentes de turbina eólica 10.
[0024] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 16 de la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 1 de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. Como se muestra, un generador 24 puede estar dispuesto dentro de la góndola 16. En general, el generador 24 puede estar acoplado al rotor 18 de la turbina eólica 10 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 18. Por ejemplo, el rotor 18 puede incluir un eje de rotor principal 40 acoplado al buje 20 para su rotación con el mismo. A continuación, el generador 24 puede estar acoplado al eje de rotor 40 de modo que la rotación del eje de rotor 40 accione el generador 24. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el generador 24 incluye un eje de generador 42 acoplado de forma rotatoria al eje de rotor 40 a través de una multiplicadora 44. Sin embargo, en otros modos de realización, se debe apreciar que el eje de generador 42 puede estar acoplado de forma rotatoria directamente al eje de rotor 40. De forma alternativa, el generador 24 puede estar acoplado de forma rotatoria directamente al eje de rotor 40 (a menudo denominado "turbina eólica de accionamiento directo").
[0025] Se debe apreciar que el eje de rotor 40 puede estar soportado en general dentro de la góndola por un bastidor de soporte o bancada 46 situada encima de la torre 12 de la turbina eólica. Por ejemplo, el eje de rotor 40 puede estar soportado por la bancada 46 por medio de un par de soportes montados en la bancada 46.
[0026] Además, como se indica en el presente documento, el controlador de turbina 26 también se puede localizar dentro de la góndola 16 de la turbina eólica 10. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el controlador de turbina 26 está dispuesto dentro de un armario de control 52 montado en una parte de la góndola 16. Sin embargo, en otros modos de realización, el controlador de turbina 26 puede estar dispuesto en cualquier otra localización adecuada en y/o dentro de la turbina eólica 10 o en cualquier localización adecuada alejada de la turbina eólica 10. Además, como se describe en el presente documento, el controlador de turbina 26 también puede estar acoplado comunicativamente a diversos componentes de la turbina eólica 10 para controlar en general la turbina eólica y/o dichos componentes. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede estar acoplado comunicativamente al/a los mecanismo(s) de accionamiento de orientación 38 de la turbina eólica 10 para controlar y/o alterar el ángulo de orientación de la góndola 16 en relación con la dirección 28 (FIG. 1) del viento. De forma similar, el controlador de turbina 26 también puede estar acoplado comunicativamente a cada mecanismo de ajuste de pitch 32 de la turbina eólica 10 (de los que se muestra uno) para controlar y/o alterar el ángulo de pitch de cada pala de rotor 22. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para transmitir una señal/comando de control a cada mecanismo de ajuste de pitch 32 de modo que uno o más accionadores (no mostrado) del mecanismo de ajuste de pitch 32 se pueden utilizar para rotar las palas 22 en relación con el buje 20.
[0027] La turbina eólica 10 también puede incluir uno o más sensores para monitorizar una o más condiciones de operación de la turbina 10. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, la turbina eólica puede incluir uno o más sensores relacionados con el viento 80, 82 para monitorizar uno o más parámetros relacionados con el viento de la turbina eólica 10. Específicamente, en varios modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más sensores de velocidad del viento 80 para monitorizar la velocidad del viento experimentada por la turbina eólica 10 y uno o más sensores de dirección del viento 82 para monitorizar la dirección del viento en relación con la turbina eólica 10. Como se muestra en la FIG. 2, los sensores del viento 80, 82 están acoplados a o forman parte de otro modo de una torre meteorológica 84 (también denominada mástil meteorológico). En otros modos de realización, el/los sensor(es) de velocidad del viento 80 y/o el/los sensor(es) de dirección del viento 82 no necesitan estar acoplados a o formar parte de una torre meteorológica 84, sino que, más bien, pueden estar situados en cualquier localización adecuada en, dentro de y/o en relación con la turbina eólica 10 lo que permite que dicho(s) sensor(es) monitorice(n) su correspondiente parámetro relacionado con el viento.
[0028] Se debe apreciar que el/los sensor(es) de velocidad del viento 80 puede(n) corresponder en general a cualquier sensor adecuado que proporcione una indicación de la velocidad del viento actual que se experimenta por la turbina eólica 10. Por ejemplo, los sensores de velocidad del viento adecuados pueden incluir, pero no se limitan a, dispositivos de detección y alcance de luz ("LIDAR"), dispositivos de detección y alcance sónico ("SODAR"), anemómetros, barómetros y dispositivos de radar (tales como dispositivos de radar Doppler). En otros modos de realización, se pueden utilizar uno o más sensores para medir la desviación de las palas de rotor 22. A
continuación, esta desviación se puede correlacionar con la velocidad del viento a la que están sometidas las palas de rotor 22. De forma similar, se debe apreciar que el/los sensor(es) de dirección del viento 82 pueden corresponder en general a cualquier sensor adecuado que proporcione una indicación de la dirección del viento actual en relación con la turbina eólica 10. Por ejemplo, un sensor de dirección del viento adecuado puede corresponder a una veleta.
[0029] También se debe apreciar que, aunque los sensores de velocidad del viento y dirección del viento 80, 82 se muestran en la FIG. 2 como dos sensores separados, la turbina eólica 10 puede incluir, en cambio, un único sensor o dispositivo sensor configurado para monitorizar tanto la velocidad del viento como la dirección del viento.
[0030] Adicionalmente, la turbina eólica 10 también puede incluir cualquier otro sensor adecuado. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, la turbina eólica 10 puede incluir un sensor de velocidad 88 para monitorizar la velocidad de rotor de la turbina eólica 10. En un modo de realización de este tipo, el sensor de velocidad 88 puede estar configurado para monitorizar la velocidad de cualquier componente adecuado de la turbina eólica 10 que proporcione una indicación de la velocidad de rotor, tal por monitorización de la velocidad del eje de rotor 40 o el eje de generador 42 de la turbina eólica 10. Se debe apreciar que el sensor de velocidad 88 puede corresponder a cualquier sensor o componente adecuado para medir la velocidad, tal como uno o más codificadores, sensores de proximidad, transductores, resolvedores o similares.
[0031] Los aspectos de ejemplo de la presente divulgación se refieren además a procedimientos para controlar una turbina eólica 10 en base a señales relacionadas con el viento, por ejemplo, determinando una consigna de velocidad específica de la turbina eólica 10 en base a una señal de velocidad del viento y/o determinando una consigna de ángulo de orientación en base a una señal de dirección del viento. Como se entiende en general, la velocidad específica es la proporción de la velocidad de rotación de la punta de pala con respecto a la velocidad del viento. La velocidad específica de la turbina eólica 10 se puede determinar, por ejemplo, en base al menos en parte a diversas señales de velocidad proporcionadas por el/los sensor(es) de velocidad 88 indicativo(s) de la velocidad de diversos componentes (por ejemplo, ejes, palas de rotor, etc.) de la turbina eólica 10 así como señales indicativas de la velocidad del viento (por ejemplo, de los sensores de velocidad del viento 80). Por ejemplo, la velocidad específica se puede calcular en general multiplicando la velocidad de rotación actual de la turbina eólica 10 como se mide por un sensor de velocidad 88 por el radio máximo del rotor 18, y dividiendo este resultado por la velocidad del viento. Como se describirá a continuación, el controlador 26 se puede utilizar para controlar el ajuste de par de torsión del generador 24, el ajuste de pitch de las palas de rotor 22 y/o el ajuste de orientación de la góndola 16 en base a la materia objeto divulgada en el presente documento para controlar la carga en las palas de rotor 22 y la turbina eólica 10 en general para incrementar la producción de energía.
[0032] En referencia ahora a la FIG. 3, se ilustra una vista esquemática de un modo de realización de un sistema de control 100 para una turbina eólica, tal como la turbina eólica 10 mostrada en la FIG. 1, de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. Como se muestra, el sistema de control 100 incluye el controlador de turbina eólica 26. Como se indica anteriormente, el controlador de turbina 26 puede incluir instrucciones legibles por ordenador que, cuando se ejecutan por uno o más procesadores, hacen que el/los procesador(es) implemente(n) diversas rutinas de control, tales como determinar una consigna de velocidad específica y controlar la carga de la turbina eólica 10 en base a dicha consigna y/o determinar una consigna de ángulo de orientación y ajustar el ángulo de orientación de la góndola 16 en base a dicha consigna. En algunos modos de realización, las instrucciones legibles por ordenador asociadas con el controlador de turbina 26 pueden ser inaccesibles o no estar disponibles de otro modo. Por ejemplo, el controlador de turbina 26 se puede haber instalado y/o configurado por un proveedor de servicios diferente.
[0033] El sistema de control 100 también puede incluir uno o más sensores relacionados con el viento 80, 82. Por ejemplo, como se indica anteriormente, la turbina eólica 10 puede incluir uno o más sensores de velocidad del viento 80 y uno o más sensores de dirección del viento 82. En dicho caso, dichos sensores 80, 82 se pueden incluir dentro de los modos de realización del sistema de control divulgado 100.
[0034] Para ajustar la operación del controlador de turbina 26 sin requerir el acceso a las instrucciones legibles por ordenador asociadas con el controlador 26, las trayectorias de señal 102 y 104 para comunicar las señales de velocidad del viento desde el/los sensor(es) de velocidad del viento 80 y para comunicar las señales de dirección del viento desde el/los sensor(es) de dirección del viento 82, respectivamente, se pueden bloquear. Además, un controlador secundario 106 del sistema de control 100 se puede insertar en una nueva trayectoria de señal entre el controlador de turbina eólica 26 y los sensores de viento 80, 82.
[0035] El controlador secundario 106 puede estar separado del controlador de turbina eólica 26 por una distancia (por ejemplo, 1 m, 1 cm o menos, 2 m o más, u otra distancia adecuada). Además, el controlador secundario 106 se puede localizar en una carcasa separada y/o puede incluir uno o más componentes (por ejemplo, procesadores, dispositivos de memoria, etc.) que son diferentes de los componentes del controlador de turbina eólica 26. Adicionalmente, en algunos modos de realización, el controlador secundario 106 puede usar instrucciones legibles por ordenador diferentes almacenadas en un lenguaje o protocolo diferente en relación con el controlador de turbina 26. De esta manera, el controlador secundario 106 puede ser un dispositivo autónomo y separado del controlador de turbina 26.
[0036] El controlador secundario 106 puede estar configurado para recibir señales de velocidad del viento desde el sensor de velocidad del viento 80 por medio de una trayectoria de señal 108. El controlador secundario 106 también puede estar configurado para recibir señales de dirección del viento desde el sensor de dirección del viento 82 por medio de una trayectoria de señal 110. Como se usa en el presente documento, una trayectoria de señal puede incluir cualquier medio de comunicación adecuado para transmitir señales. Por ejemplo, una trayectoria de señal puede incluir cualquier número de enlaces alámbricos o inalámbricos, incluyendo la comunicación por medio de una o más conexiones Ethernet, conexiones de fibra óptica, buses de red, líneas eléctricas, conductores o circuitos para transmitir información de forma inalámbrica. Las señales se pueden comunicar a través de una trayectoria de señal usando cualquier protocolo de comunicación adecuado, tal como un protocolo de comunicación en serie, protocolo de banda ancha sobre línea eléctrica, protocolo de comunicación inalámbrica u otro protocolo adecuado.
[0037] El controlador secundario 106 también puede recibir una o más señales asociadas con una o más de otras condiciones de entrada para la turbina eólica 10 (por ejemplo, una o más condiciones distintas de la velocidad del viento actual y/o la dirección del viento actual). Por ejemplo, en un modo de realización, dicha(s) condición/condiciones de entrada adicional(es) puede(n) ser representativa(s) de la producción de potencia para la turbina eólica 10 y/o de otros parámetros relacionados con la turbina adecuados. Por ejemplo, el controlador secundario 106 puede recibir una señal desde un sensor relacionado con la potencia 112 a través de la trayectoria de señal 114. El sensor relacionado con la potencia 102 puede ser un sensor asociado con el sistema eléctrico de la turbina eólica 10 que proporciona señales indicativas de la producción de potencia de la turbina eólica 10 (por ejemplo, la salida de potencia de la turbina eólica 10).
[0038] En varios modos de realización, el controlador secundario 106 puede estar configurado para ajustar una señal de velocidad del viento recibida desde el sensor de velocidad del viento 80 a una señal de velocidad del viento ajustada en base a una desviación de señal de velocidad del viento. La desviación de señal de velocidad del viento puede variar, por ejemplo, de aproximadamente 0,5 metros/segundo (m/s) a aproximadamente 1 m/s. A continuación, la señal de velocidad del viento ajustada se puede determinar, por ejemplo, sumando o restando la desviación de señal de velocidad del viento de la señal de velocidad del viento recibida desde el sensor de velocidad del viento 80. De forma similar, el controlador secundario 106 puede estar configurado para ajustar la señal de dirección del viento recibida desde el sensor de dirección del viento 82 a una señal de dirección del viento ajustada en base a una desviación de señal de dirección del viento. La desviación de señal de dirección del viento puede variar, por ejemplo, de aproximadamente 5 grados a aproximadamente 10 grados. A continuación, la señal de dirección del viento ajustada se puede determinar, por ejemplo, sumando o restando la desviación de señal de dirección del viento de la señal de dirección del viento recibida desde el sensor de dirección del viento 82.
[0039] En implementaciones particulares, el controlador secundario 106 puede estar configurado para determinar una señal de velocidad del viento ajustada y/o una señal de dirección del viento ajustada en base al menos en parte a una o más de las condiciones de entrada de corriente para la turbina eólica, tales como la velocidad del viento actual, la dirección del viento actual y/o la salida de potencia actual (por ejemplo, como se determina a partir de las señales recibidas desde el sensor relacionado con la potencia 102). Por ejemplo, valores de desviación de señal diferentes pueden estar asociados con condiciones de entrada diferentes. Los valores de desviación de señal para cada condición de entrada (o combinación de condiciones de entrada) se pueden determinar, en un modo de realización, usando un proceso de autoajuste. Los procedimientos de ejemplo para programar valores de desviación de señal diferentes para condiciones de entrada diferentes en el controlador secundario 106 se analizarán con más detalle a continuación.
[0040] Una vez determinada, la señal de velocidad del viento ajustada y/o la señal de dirección del viento ajustada se pueden comunicar por el controlador secundario 106 al controlador de turbina 26 a través de la trayectoria de señal 116. A continuación, el controlador de turbina 26 puede usar las señales ajustadas para controlar la operación de la turbina eólica 10. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el controlador de turbina 26 puede calcular una consigna de velocidad específica en base a la señal de velocidad del viento ajustada, un radio de las palas de rotor 22 y una señal indicativa de la velocidad del rotor como se determinada, por ejemplo, usando el sensor de velocidad 88 (FIG. 2). A continuación, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para ajustar la operación de la turbina eólica 10 en base al menos en parte a la consigna de velocidad específica, por ejemplo, pitcheando las palas de rotor 22 y/o ajustando el par de torsión del generador 24. De forma similar, el controlador de turbina 26 puede calcular una consigna de ángulo de orientación en base a la señal de dirección del viento ajustada. A continuación, el controlador de turbina 26 puede estar configurado para ajustar la operación de la turbina eólica 10 en base al menos en parte a la consigna de ángulo de orientación, por ejemplo, pitcheando la góndola 16.
[0041] En referencia ahora a la FIG. 4, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del controlador secundario 106 (o el controlador de turbina 26) de acuerdo con aspectos de ejemplo de la presente divulgación. Como se muestra, el controlador secundario 106 puede incluir uno o más procesadores 120 y dispositivos de memoria asociados 122 configurados para realizar
una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares divulgados en el presente documento).
[0042] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados que en la técnica se menciona que están incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 122 puede(n) comprender en general elemento(s) de memoria, incluyendo, pero sin limitarse a, medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (RAM)), medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disco flexible, una memoria de solo lectura en disco compacto (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados.
[0043] Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 122 puede(n) estar configurado(s) en general para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 120, configuran el controlador secundario 106 para realizar diversas funciones incluyendo, pero sin limitarse a, recibir directa o indirectamente señales de uno o más sensores (por ejemplo, el/los sensor(es) de velocidad del viento 80, el/los sensor(es) de dirección del viento 82, el/los sensor(es) de velocidad 88 y/o el/los sensor(es) relacionado(s) con la potencia 112) indicativos de diversas condiciones de entrada, determinar las señales de velocidad/dirección del viento ajustadas, y/o transmitir las señales ajustadas al controlador de turbina 26, y diversas otras funciones implementadas por ordenador adecuadas.
[0044] Como se ilustra, el/los dispositivo(s) de memoria 122 también pueden almacenar datos de desviación de señal 124. Los datos de desviación de señal 124 pueden corresponder a uno o más valores de desviación de señal que se pueden usar para compensar o ajustar la señal de velocidad del viento y/o la señal de dirección del viento recibida desde el/los sensor(es) relacionado(s) con el viento 80, 82 para determinar la(s) señal(es) ajustada(s). En implementaciones particulares, los datos de desviación de señal 124 pueden incluir un valor de desviación de señal diferente asociado con cada una de una pluralidad de condiciones de entrada diferentes. Los datos de desviación de señal 124 se pueden programar en el/los dispositivo(s) de memoria 122 de cualquier manera adecuada. En un modo de realización de ejemplo, los datos de desviación de señal 124 se pueden programar automáticamente en el/los dispositivo(s) de memoria 122 usando un proceso de autoajuste como se analizará con más detalle a continuación.
[0045] Adicionalmente, el controlador secundario 106 también puede incluir una interfaz de comunicaciones 126 para facilitar las comunicaciones entre el controlador secundario 106 y los diversos componentes de la turbina eólica 10. Una interfaz puede incluir uno o más circuitos, terminales, pines, contactos, conductores u otros componentes para enviar y recibir señales de control. Además, el controlador secundario 106 también puede incluir una interfaz de sensor 128 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde los sensores (por ejemplo, los sensores 80, 82, 88, 112) se conviertan en señales que se pueden entender y procesar por el/los procesador(es) 120.
[0046] En referencia ahora a la FIG. 5, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 200 para controlar una turbina eólica en base a señales de velocidad del viento ajustadas de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. El procedimiento 200 se puede implementar usando uno o más dispositivos de control, tales como uno o más de los controladores mostrados en la FIG. 3. Además, la FIG. 5 ilustra las etapas realizadas en un orden particular para los propósitos de ilustración y análisis. Los expertos en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, comprenderán que las etapas de cualquiera de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden modificar, expandir, omitir, reorganizar y/o adaptar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente. presente divulgación.
[0047] Como se muestra en la FIG. 5, en (202), el procedimiento 200 incluye recibir una señal de velocidad del viento en un controlador secundario desde un sensor de velocidad del viento. Por ejemplo, el controlador secundario 106 mostrado en la FIG. 3 puede recibir una señal de velocidad del viento indicativa de la velocidad del viento actual experimentada por la turbina eólica 10 desde el/los sensor(es) de velocidad del viento 80. Adicionalmente, en (204), se pueden recibir una o más señales asociadas con una condición/condiciones de entrada. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador secundario 106 puede recibir señales desde diversos otros sensores además del/de los sensor(es) de velocidad del viento 80, tales como el/los sensor(es) relacionado(s) con la potencia 112 y/o el sensor de dirección del viento 82. La(s) condición/condiciones de entrada puede(n) ser un nivel particular de salida de potencia, una velocidad del viento particular, una dirección del viento particular y/o cualquier combinación de dichos parámetros de turbina eólica. Además, la(s) condición/condiciones de entrada también se puede(n) basar en otros parámetros adecuados sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0048] Además, en (206), se puede acceder y/o determinar una desviación de señal de velocidad del viento. Por ejemplo, se puede acceder a una desviación de señal de velocidad del viento programada en el/los dispositivo(s) de memoria 122 asociado(s) con o en comunicación con el controlador secundario 106. En modos de realización de ejemplo, valores de desviación de señal de velocidad del viento diferentes pueden estar asociados con
condiciones de entrada diferentes. Específicamente, en un modo de realización, valores de desviación de señal de velocidad del viento diferentes pueden estar asociados con intervalos (“bins”) de velocidad del viento distintos. Por ejemplo, se puede definir una pluralidad de intervalos de velocidad del viento para la turbina eólica 10, tal como definiendo intervalos de velocidad del viento en incrementos de un valor preestablecido (por ejemplo, cada de 1 a 2 m/s). En un modo de realización de este tipo, cada intervalo de velocidad del viento puede estar asociado con un valor de desviación de señal de velocidad del viento diferente. En otro modo de realización, valores de desviación de señal de velocidad del viento diferentes pueden estar asociados con intervalos o rangos de otras condiciones de entrada adecuadas, tales como intervalos de salida de potencia distintos y/o intervalos de dirección del viento (o ángulo de orientación) distintos.
[0049] Se debe apreciar que el/los valor(es) de desviación de señal de velocidad del viento utilizado(s) en el presente documento se puede(n) determinar y/o programar en el controlador secundario 106 usando cualquier medio y/o procedimiento adecuado conocido en la técnica. Por ejemplo, en un modo de realización, el/los valor(es) de desviación de señal de velocidad del viento puede(n) corresponder a un valor(es) de desviación de señal predeterminado(s) que se almacena(n) previamente en el/los dispositivo(s) de memoria 122 del controlador secundario 106. De forma alternativa, el/los valor(es) de desviación de señal de velocidad del viento se puede(n) determinar y/o programar en el controlador secundario 106 usando un proceso de autoajuste. Un ejemplo de un proceso de autoajuste adecuado que se puede utilizar de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto se describirá a continuación con referencia a la FIG. 7. En referencia todavía a la FIG. 5, en (208), el procedimiento 200 puede incluir determinar una señal de velocidad del viento ajustada en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento recibida desde el sensor correspondiente y la desviación de señal de velocidad del viento determinada. Por ejemplo, en un modo de realización, la desviación de señal de velocidad del viento asociada con la(s) condición/condiciones de entrada actual se puede sumar o restar de la señal de velocidad del viento por el controlador secundario 106 para determinar la señal de velocidad del viento ajustada.
[0050] Además, en (210), la señal de velocidad del viento ajustada se puede comunicar con el controlador de turbina. Por ejemplo, como se indica anteriormente, la señal de velocidad del viento ajustada se puede comunicar por el controlador secundario 106 a través de la trayectoria de señal 116 al controlador de turbina 26. Después de esto, en (212), el controlador de turbina 26 puede controlar la operación de la turbina eólica 10 en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada.
[0051] Por ejemplo, en una implementación de ejemplo, el controlador de turbina eólica 26 puede determinar una consigna de velocidad específica en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada. A continuación, el controlador de turbina eólica 26 puede ajustar la carga de las palas de rotor 22 de la turbina 10 en base al menos en parte a la consigna de velocidad específica. Por ejemplo, el controlador de turbina eólica 26 puede ajustar el ángulo de pitch de una o más de las palas de rotor 22 en base al menos en parte a la consigna de velocidad específica para incrementar o disminuir la carga en las palas 22. Además y/o como alternativa, el controlador de turbina eólica 26 puede ajustar el par de torsión del generador 24 para ajustar la velocidad de las palas de rotor 22.
[0052] En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 300 para controlar una turbina eólica en base a señales de dirección del viento ajustadas de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. El procedimiento 300 se puede implementar usando uno o más dispositivos de control, tales como uno o más de los controladores mostrados en la FIG. 3. Además, la FIG. 6 ilustra las etapas realizadas en un orden particular para los propósitos de ilustración y análisis. Los expertos en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, comprenderán que las etapas de cualquiera de los procedimientos divulgados en el presente documento se pueden modificar, expandir, omitir, reorganizar y/o adaptar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente divulgación.
[0053] Como se muestra en la FIG. 6, en (302), el procedimiento 300 incluye recibir una señal de dirección del viento en un controlador secundario desde un sensor de dirección del viento. Por ejemplo, el controlador secundario 106 mostrado en la FIG. 3 puede recibir una señal de dirección del viento indicativa de la dirección del viento actual en relación con la turbina eólica 10 desde el/los sensor(es) de dirección del viento 82. Adicionalmente, en (304), se pueden recibir una o más señales asociadas con una condición/condiciones de entrada para la turbina eólica 10. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador secundario 106 puede recibir señales de diversos otros sensores además del/de los sensor(es) de dirección del viento 82, tales como el/los sensor(es) relacionado(s) con la potencia 112 y/o el/los sensor(es) de velocidad del viento 82. Como se indica anteriormente, la(s) condición/condiciones de entrada puede(n) ser en un modo de realización un nivel particular de salida de potencia, una velocidad del viento particular, una dirección del viento particular y/o cualquier combinación de dichos parámetros de turbina eólica.
[0054] Además, en (306), se puede acceder y/o determinar una desviación de señal de dirección del viento. Por ejemplo, se puede acceder a una desviación de señal de dirección del viento programada en el/los dispositivo(s) de memoria 122 asociado(s) con o en comunicación con el controlador secundario 106. En modos de realización de ejemplo, valores de desviación de señal de dirección del viento diferentes pueden estar asociados con condiciones de entrada diferentes. Específicamente, en un modo de realización, valores de desviación de señal de
dirección del viento diferentes pueden estar asociados con intervalos de dirección del viento (o ángulo de orientación) distintos. Por ejemplo, se puede definir una pluralidad de intervalos de ángulo de orientación para la turbina eólica 10, tal como definiendo intervalos de ángulo de orientación en incrementos de un valor preestablecido (por ejemplo, cada de 5 a 10 grados). En un modo de realización de este tipo, cada intervalo de ángulo de orientación puede estar asociado con una desviación de señal de dirección del viento diferente. En otro modo de realización, valores de desviación de dirección del viento diferentes pueden estar asociados con intervalos o rangos de otras condiciones de entrada adecuadas, tales como intervalos de salida de potencia distintos y/o intervalos de velocidad del viento distintos.
[0055] Se debe apreciar que el/los valor(es) de desviación de señal de dirección del viento utilizado(s) en el presente documento se puede(n) determinar y/o programar en el controlador secundario 106 usando cualquier medio y/o procedimiento adecuado conocido en la técnica. Por ejemplo, en un modo de realización, el/los valor(es) de desviación de señal de dirección del viento puede(n) corresponder a un valor(es) de desviación de señal predeterminado(s) que se almacena(n) previamente en el/los dispositivo(s) de memoria 122 del controlador secundario 106. De forma alternativa, el/los valor(es) de desviación de señal de dirección del viento se puede(n) determinar y/o programar en el controlador secundario 106 usando un proceso de autoajuste. Como se indica anteriormente, un ejemplo de un proceso de autoajuste adecuado que se puede utilizar de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto se describirá a continuación con referencia a la FIG. 7.
[0056] En referencia todavía a la FIG. 6, en (308), el procedimiento 300 puede incluir determinar una señal de dirección del viento ajustada en base al menos en parte a la señal de dirección del viento recibida desde el sensor correspondiente y la desviación de señal de dirección del viento determinada. Por ejemplo, en un modo de realización, la desviación de señal de dirección del viento asociada con la(s) condición/condiciones de entrada actual se puede sumar o restar de la señal de dirección del viento por el controlador secundario 106 para determinar la señal de dirección del viento ajustada.
[0057] Además, en (310), la señal de dirección del viento ajustada se puede comunicar con el controlador de turbina. Por ejemplo, la señal de dirección del viento ajustada se puede comunicar por el controlador secundario 106 a través de la trayectoria de señal 116 al controlador de turbina 26. Después de esto, en (312), el controlador de turbina 26 puede controlar la operación de la turbina eólica 10 en base al menos en parte a la señal de dirección del viento ajustada.
[0058] Por ejemplo, en una implementación de ejemplo, el controlador de turbina eólica 26 puede determinar una consigna de velocidad específica en base al menos en parte a la señal de dirección del viento ajustada. A continuación, el controlador de turbina eólica 26 puede ajustar la orientación de la góndola 16 en relación con el viento en base al menos en parte a la consigna de ángulo de orientación. Por ejemplo, como se indica anteriormente, el controlador de turbina eólica 26 puede ajustar el ángulo de orientación de la góndola 16 por medio del/de los mecanismo(s) de accionamiento de orientación 38 de la turbina eólica 10.
[0059] Se debe apreciar que, en varios modos de realización, los procedimientos 200, 300 descritos en el presente documento se pueden implementar por separado para permitir que el controlador secundario 106 determine por separado señales de velocidad del viento ajustadas o señales de dirección del viento ajustadas que se transmitirán al controlador de turbina. De forma alternativa, los procedimientos 200, 300 se pueden implementar en combinación (por ejemplo, en paralelo). En un modo de realización de este tipo, el segundo controlador 106 puede determinar tanto una señal de velocidad del viento ajustada como una señal de dirección del viento ajustada en base a la(s) condición/condiciones de entrada asociada(s). A continuación, las señales de velocidad/dirección del viento ajustadas se pueden transmitir al controlador de turbina 26 para permitir que se implementen acciones de control apropiadas en base a las señales ajustadas.
[0060] Como se indica anteriormente, en varios modos de realización, el/los valor(es) de desviación de señal utilizado(s) en el presente documento se puede(n) programar en el controlador secundario 106 usando un proceso de autoajuste. Por ejemplo, la FIG. 7 ilustra un diagrama de flujo de un ejemplo de un proceso de autoajuste 400 que se puede utilizar para determinar valores de desviación de señal (por ejemplo, valores de desviación de señal de velocidad del viento y/o valores de desviación de señal de dirección del viento) de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. El proceso de autoajuste 400 se puede realizar en cualquier momento adecuado, tal como cuando el controlador secundario 106 se implementa por primera vez en el sistema de control 100 y/o en intervalos periódicos. En general, el proceso de autoajuste 400 incluye ajustar incrementalmente la desviación de señal entre una pluralidad de valores de desviación de señal incrementales. Se debe apreciar que se puede usar cualquier número adecuado de valores de desviación de señal incrementales sin desviarse del alcance de la presente divulgación. Cuando se ajusta la desviación de señal, la producción de potencia o la salida de la turbina eólica 10 se puede monitorizar en cada uno de la pluralidad de valores de desviación de señal incremental diferentes. El valor de desviación de señal para la(s) condición/condiciones de entrada actual(es) o pertinente(s) de la turbina eólica 10 se puede seleccionar en base al menos en parte a la producción de potencia asociada con cada valor de desviación de señal incremental de modo que el valor de desviación de señal incremental asociado con la producción de potencia más mejorada y/o más potenciada se selecciona como el valor de desviación de señal para la(s) condición/condiciones de entrada actual(es)/pertinente(s).
[0061] Como se muestra en la FIG. 7, en (402), se pueden identificar una nueva(s) condición/condiciones de entrada de la turbina eólica. Por ejemplo, en base a las señales recibidas de uno o más sensores, el controlador secundario 106 puede identificar que está(n) presente(s) una nueva(s) condición/condiciones de entrada. Específicamente, en un modo de realización, el controlador secundario 106 puede recibir una señal de velocidad del viento desde el sensor de velocidad del viento 80 y reconocer que la velocidad del viento asociada con la señal de velocidad del viento entra en un intervalo de velocidad del viento para el que aún no se ha asignado una desviación de señal de velocidad del viento. En dicho caso, el controlador secundario 106 puede identificar la velocidad del viento y/o el intervalo de velocidad del viento como la(s) nueva(s) condición/condiciones de entrada. De forma similar, el controlador secundario 106 puede recibir una señal de dirección del viento desde el sensor de dirección del viento 82 y reconocer que la dirección del viento asociada con la señal de dirección del viento entra en un intervalo de dirección del viento (o ángulo de orientación) para el que aún no se ha asignado una desviación de señal de dirección del viento. En dicho caso, el controlador secundario 106 puede identificar la dirección del viento y/o el intervalo de dirección del viento (o ángulo de orientación) como la(s) nueva(s) condición/condiciones de entrada.
[0062] Adicionalmente, en (404), el proceso de autoajuste 400 puede incluir ajustar incrementalmente el valor de desviación de señal a un siguiente valor de desviación de señal incremental. Por ejemplo, al determinar una desviación de señal de velocidad del viento, el valor de desviación de señal inicial se puede ajustar por una pluralidad de valores de desviación de señal de velocidad del viento incrementales (por ejemplo, ± 0,1 m/s, ± 0,2 m/s, ± 0,3 m/s, ± 0,4 m/s, ± 0,5 m/s, etc.). De forma similar, al determinar una desviación de señal de dirección del viento, el valor de desviación de señal inicial se puede ajustar por una pluralidad de valores de desviación de señal de dirección del viento incrementales (por ejemplo, ± 0,5°, ± 1,0°, ± 1,5°, ± 2,0°, ± 2,5°, etc.).
[0063] Después de ajustar el valor de desviación de señal al siguiente valor de desviación de señal incremental, el proceso de autoajuste 400 avanza a (406), donde se monitoriza la producción de potencia en la desviación de señal incremental. Como resultado, en (408), se puede determinar si se mejora o se potencia la producción de potencia en la desviación de señal incremental. Si no es así, a continuación se puede determinar, en (410), si la desviación de señal incremental es la última desviación de señal en la pluralidad de valores de desviación de señal incremental. Si es así, el proceso 400 finaliza. De otro modo, el proceso de autoajuste 400 vuelve a (404) donde la desviación de señal se ajusta incrementalmente al siguiente valor de desviación de señal incremental.
[0064] Si la producción de potencia se mejora o se potencia en (408), se selecciona la desviación de señal incremental, en (412) como la desviación de señal para la(s) condición/condiciones de entrada. A continuación se determina, en (410), si la desviación de señal incremental es la última desviación de señal incremental en la pluralidad de valores de desviación de señal incrementales. Si es así, el proceso 400 finaliza. De otro modo, el proceso 400 vuelve a (404), donde la desviación de señal se ajusta incrementalmente al siguiente valor de desviación de señal incremental. Este proceso 400 se repite hasta que se hayan probado todos los valores de desviación de señal incrementales en la pluralidad de valores de desviación de señal incrementales.
[0065] Se debe apreciar que, en varios modos de realización, el proceso de autoajuste 400 mostrado en la FIG.
7 se puede implementar por separado para determinar los valores de desviación de señal tanto para la velocidad del viento como para la dirección del viento. De forma alternativa, los valores de desviación de señal asociados con la velocidad del viento y la dirección del viento se pueden ejecutar a través del proceso de autoajuste 400 juntos o en combinación. Un proceso combinado de este tipo puede permitir que se prueben pares distintos de valores de desviación de señal de velocidad del viento y dirección del viento para determinar el/los par(es) que proporciona(n) la producción de potencia más mejorada o potenciada.
[0066] También se debe apreciar que la FIG. 7 simplemente ilustra un ejemplo de un proceso/procedimiento adecuado para programar una desviación de señal en el controlador secundario 106 de acuerdo con aspectos de la presente materia objeto. Se pueden usar otros procesos/procedimientos adecuados sin desviarse del alcance de la presente materia objeto. Por ejemplo, como se indica anteriormente, los valores de desviación de señal se pueden programar manualmente en el controlador secundario 106.
[0067] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferente, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y el modo de realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones.
Claims (11)
1. Un sistema (100) para controlar una turbina eólica (10), que comprende:
al menos un sensor (80) configurado para proporcionar una señal de velocidad del viento indicativa de una velocidad del viento experimentada por la turbina eólica (10);
un controlador de turbina (26) configurado para controlar la operación de la turbina eólica (10);
un controlador secundario (106) insertado entre el al menos un sensor (80) y el controlador de turbina (26), el controlador secundario (106) separado del controlador de turbina (26) por una distancia, el controlador secundario (106) configurado para recibir la señal de velocidad del viento del al menos un sensor (80) a través de una interfaz de comunicación configurada para recibir señales de entrada asociadas con la velocidad del viento y una producción de potencia de la turbina eólica (10),
en el que el controlador secundario (106) está configurado para ajustar la señal de velocidad del viento en base al menos en parte a una desviación de señal a una señal de velocidad del viento ajustada y para proporcionar la señal de velocidad del viento ajustada al controlador de turbina (26);
en el que el controlador secundario (106) está configurado para determinar la desviación de señal en base al menos en parte a la velocidad del viento y la producción de potencia, y
en el que el controlador de turbina (26) está configurado para determinar una consigna de velocidad específica para la turbina eólica (10) en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada, y para ajustar un ángulo de pitch asociado con una o más palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base a la consigna de velocidad específica.
2. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador secundario (106) está configurado para ajustar la señal de velocidad del viento sin acceder a instrucciones legibles por ordenador implementadas por el controlador de turbina (26).
3. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador secundario (26) está configurado para proporcionar la señal de velocidad del viento ajustada al controlador de turbina (26) por medio de una trayectoria de señal (108) que se extiende entre el controlador secundario (106) y el controlador de turbina (26).
4. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador de turbina (26) está configurado para ajustar un ángulo de pitch de una o más palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada.
5. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador de turbina (26) está configurado para ajustar un par de torsión de generador en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada.
6. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el al menos un sensor (82) está configurado además para proporcionar una señal de dirección del viento indicativa de una dirección del viento en relación con la turbina eólica (10), estando configurado el controlador secundario (106) para recibir la señal de dirección del viento desde el al menos un sensor (82),
en el que el controlador secundario (106) está configurado para ajustar la señal de dirección del viento en base al menos en parte a una segunda desviación de señal a una señal de dirección del viento ajustada y para proporcionar la señal de dirección del viento ajustada al controlador de turbina (26).
7. El sistema (100) de cualquier reivindicación precedente, en el que el controlador secundario (106) está configurado para determinar una desviación de señal diferente para una pluralidad de intervalos de velocidad del viento diferentes definidos para la turbina eólica (10).
8. Un procedimiento para controlar una turbina eólica (10), comprendiendo la turbina eólica (10) el primer y segundo sensores (80, 82) en comunicación con un controlador de turbina eólica (26) a través de una trayectoria de señal (102, 104), comprendiendo el procedimiento:
modificar la trayectoria de señal (102, 104) entre el controlador de turbina eólica (26) y el primer y segundo sensores (80, 82);
insertar un controlador secundario (106) entre el controlador de turbina eólica (26) y el primer y segundo sensores (80, 82), comprendiendo el controlador secundario (106) una interfaz configurada para recibir
señales de entrada asociadas con una velocidad del viento experimentada por la turbina eólica (10), una dirección del viento en relación con la turbina eólica (10) y una producción de potencia de la turbina eólica (10);
generar una señal de velocidad del viento indicativa de la velocidad del viento experimentada por la turbina eólica (10) con el primer sensor (80);
generar una señal de dirección del viento indicativa de la dirección del viento en relación con la turbina eólica (10) con el segundo sensor (82);
determinar, en el controlador secundario (106), una señal de velocidad del viento ajustada que es diferente de la señal de velocidad del viento en base al menos en parte a una primera desviación de señal, en el controlador secundario (106), determinándose la primera desviación de señal en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento y la señal de entrada asociada con la producción de potencia;
determinar, en el controlador secundario (106), una señal de dirección del viento ajustada que es diferente de la señal de dirección del viento en base al menos en parte a una segunda desviación de señal; y
proporcionar las señales de velocidad del viento y dirección del viento ajustadas al controlador de turbina eólica (26),
en el que el controlador de turbina (26) está configurado para determinar una consigna de velocidad específica para la turbina eólica (10) en base al menos en parte a la señal de velocidad del viento ajustada, y para ajustar un ángulo de pitch asociado con una o más palas de rotor (22) de la turbina eólica (10) en base a la consigna de velocidad específica.
9. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende además determinar, por el controlador de turbina eólica (26), una consigna de ángulo de orientación para la turbina eólica (10) en base al menos en parte a la señal de dirección del viento ajustada.
10. El procedimiento de la reivindicación 9, que comprende además ajustar una orientación de una góndola (16) de la turbina eólica (10) en relación con la dirección del viento en base a la consigna de ángulo de orientación.
11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que al menos una de la primera desviación de señal o la segunda desviación de señal se programa en el controlador secundario (106) usando un proceso de autoajuste, comprendiendo el proceso de autoajuste:
para cada una de una pluralidad de condiciones de entrada, ajustar incrementalmente al menos una de la primera desviación de señal o la segunda desviación de señal entre una pluralidad de valores de desviación de señal incrementales;
monitorizar la producción de potencia de la turbina eólica (10) en cada uno de la pluralidad de valores de desviación de señal incrementales; y
seleccionar al menos uno de la primera desviación de señal o la segunda desviación de señal de la pluralidad de valores de desviación de señal incrementales en base al menos en parte a la producción de potencia asociada con cada uno de la pluralidad de valores de desviación de señal incrementales.
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