ES2937864T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable - Google Patents

Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable Download PDF

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Abstract

Método para operar un aerogenerador con al menos una pala de rotor regulable en su ángulo de paso de pala y un generador que alimenta una red de suministro eléctrico, caracterizado por los siguientes pasos: - detectar un valor real de la potencia inyectada (Pacto), - determinación de una desviación de potencia basada en la Potencia detectada (Pacto), - establecimiento de un valor de señal para una corrección de un valor objetivo para el ángulo de inclinación de la pala del rotor de la al menos una pala del rotor si la desviación de potencia supera un máximo predeterminado y/o la desviación de potencia supera un valor límite de gradiente máximo durante un período de tiempo predeterminado, - borrando el valor de la señal, si la desviación de potencia cae por debajo de un valor mínimo predeterminado y/o sobre la base de una comparación de la tensión de red con un valor de voltaje objetivo predeterminado,- determinar un valor de corrección (dβ/dt*) para un valor objetivo del ángulo de paso de las palas del rotor en función del cambio de potencia y - conectar el valor de corrección (dβ/dt*) a un control de paso de las palas del rotor siempre que la señal se establece el valor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable
La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable y con un generador que alimenta potencia eléctrica a una red de suministro eléctrico.
Es generalmente conocido que las instalaciones de energía eólica tienen que reducir su absorción de potencia procedente del viento en el caso de un fallo de tensión. Para ello, en el estado de la técnica está previsto que a caídas de tensión se reacciona con una modificación del ángulo de paso de pala de rotor.
El documento US 2004/0145188 A1 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor se modifica en respuesta a un fallo de tensión detectado, a fin de reducir la absorción de potencia del rotor. Un cambio del ángulo de paso de pala de rotor se produce cuando una tensión medida en el lado de baja tensión, que se supone que es representativa de la tensión de red, rebasa por defecto un valor predeterminado con respecto a la tensión nominal durante un período de tiempo predefinido.
El documento WO 2008/031434 A2 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor es modificado con un retraso después de que se la aparición de un número de revoluciones excesivo como consecuencia de un fallo de red.
El documento WO 2008/031433 A1 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor es modificado en respuesta a un fallo de red detectado y vibraciones mecánicas o cargas operativas. La aparición de números de revoluciones elevadas se admite en el procedimiento.
El documento US 2008/0277938 A1 divulga una instalación de energía eólica que alimenta una red eléctrica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor es modificado en respuesta a un estado anormal de la instalación de energía eólica o en la red eléctrica. Se usa un selector dependiente del estado para seleccionar entre una pluralidad de señales de control determinadas para el ángulo de paso de pala de rotor. La aparición de números de revoluciones elevadas se admite en el procedimiento.
El documento WO 2009/083447 A2 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que el ángulo de paso de pala de rotor es modificado en respuesta a un fallo de red detectado. Se usa un selector dependiente del estado para seleccionar entre una pluralidad de señales de control determinadas para el ángulo de paso de pala de rotor.
El documento EP 2 327 878 A1 divulga un regulador de ángulo de paso de pala de rotor para una instalación de energía eólica, que está concebido para modificar el paso de pala de rotor en respuesta a una desviación detectada de la tensión de circuito intermedio de CC de un convertidor, de la tensión en el punto de conexión a la red, del número de revoluciones del rotor o de la frecuencia de red.
El documento EP 2 196666 A1 describe una instalación de energía eólica, un regulador de ángulo de paso de pala de rotor para una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor es modificado en respuesta a un fallo de tensión detectado. El valor de un elemento I del regulador de ángulo de paso de pala de rotor es modificado a través de un pulso de señal en respuesta a la detección de un fallo de red. El valor del elemento I se mantiene también después de la aclaración del fallo, de modo que son necesarios una nueva aceleración del rotor después de la aclaración del fallo o pasos adicionales para ello.
El documento WO 2011/009958 A2 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor es modificado en respuesta a un fallo de red detectado en función de la velocidad del viento. La aparición de números de revoluciones elevadas se admite en el procedimiento.
El documento EP 2530 303 A2 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor se modifica en respuesta a un fallo de red detectado en función de un cambio en el par del generador. También se admite la aparición de números de revoluciones elevados en el procedimiento.
El documento EP 2767711 A1 divulga una instalación de energía eólica y un procedimiento para hacer funcionar la misma, en el que un ángulo de paso de pala de rotor mínimo es modificado en respuesta a un fallo de red detectado en función de la tensión de red. La aparición de números de revoluciones elevados puede producirse también en este caso.
El documento US 2003/0151259 A1 describe una instalación de energía eólica con una velocidad variable. Para la regulación de la potencia emitida a un valor teórico predefinido se realiza un control de inclinación. Si el valor de potencia real y el valor teórico de potencia se desvían entre sí en más del 20 % de la potencia nominal, para la inclinación se predefine un segundo ángulo de inclinación para evitar un número de revoluciones excesivo.
La invención tiene el objetivo de proporcionar un procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica que, en el caso de un fallo de red, evite eficazmente o al menos reduzca significativamente un aumento del número de revoluciones de la instalación de energía eólica.
De acuerdo con la invención, el objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1. Las reivindicaciones subordinadas describen configuraciones ventajosas del procedimiento.
El procedimiento de acuerdo con la invención está previsto y destinado para el funcionamiento de una instalación de energía eólica. La instalación de energía eólica tiene al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable y, además, un generador, a través del cual se alimenta energía eléctrica a una red de suministro eléctrico. El procedimiento de acuerdo con la invención detecta un valor real de la potencia alimentada. A partir de la potencia detectada se determina una desviación de potencia con respecto a una potencia teórica. A diferencia de los procedimientos del estado de la técnica, el procedimiento de acuerdo con la invención para la corrección del ángulo de paso de pala se basa en una consideración de la potencia alimentada. De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención, se determina para la misma una desviación de potencia en función de un valor real detectado. En un paso posterior, se establece un valor de señal para una corrección del ángulo de paso de pala. El valor de señal se establece cuando la desviación de potencia supera un gradiente máximo predeterminado durante un período de tiempo predefinido. De acuerdo con la invención también está previsto borrar el valor de señal establecido si la desviación de potencia rebasa por defecto un valor mínimo predeterminado. Alternativa o adicionalmente, el valor de señal también puede ser borrado en base a una comparación de la tensión de red con un valor de tensión teórico predefinido. La comparación preferentemente determina si el valor de tensión de red está dentro de un rango predeterminado alrededor del valor de tensión teórico predefinido. Ajustando y borrando el valor de señal, está previsto siempre un estado definido para el valor de señal para el procedimiento de acuerdo con la invención para el funcionamiento de la instalación de energía eólica: o bien está establecido, o bien, el valor de señal ajustado está borrado. De acuerdo con la invención, está previsto que el valor de señal solo se borre cuando se cumpla una condición para borrar el valor de señal. Estando establecido el valor de señal, permanecerá establecido incluso en caso de suprimirse la condición en la que se basó originalmente su establecimiento.
En un paso adicional, se determina un valor de corrección para el ángulo de paso de pala en función del cambio en el tiempo de la potencia alimentada. El procedimiento de acuerdo con la invención se caracteriza por que el valor de corrección se conecta a una regulación de paso de pala mientras esté establecido el valor de señal. Esta conexión tiene una serie de ventajas en términos de regulación. Por un lado, se puede seguir trabajando con la regulación de paso de pala sin mayores cambios en la programación del software de regulación. Usando el valor de señal no se interviene en el modo de funcionamiento de la regulación de paso de pala, sino que solo se le aplica un valor de corrección adicional. Por otro lado, ha resultado ventajoso, especialmente para un cambio rápido del ángulo de paso de pala y, por tanto, para una limitación del aumento del número de revoluciones, no basarse en la tensión en la red de suministro eléctrico, sino basarse aquí en un cambio en la potencia, ya que esta está más relacionada con el número de revoluciones del rotor a través del balance de la potencia absorbida del viento y alimentada a la red. En el caso de un fallo de tensión en la red de suministro eléctrico, debido a la limitación de la capacidad de conducción de corriente de los componentes involucrados, solo se puede alimentar una potencia limitada a la red, especialmente en el caso de fallos de tensión profundos. Cuando la instalación de energía eólica alimenta menos energía a la red de la que su rotor absorbe del viento, se produce un aumento del número de revoluciones. Los números de revoluciones excesivos pueden provocar daños en la instalación de energía eólica. Dado que, diversas directrices de conexión a la red exigen además requisitos relativos a la alimentación de energía después de la eliminación de fallos de tensión transitorios, resulta ventajosa una regulación basada en la potencia. Con la ayuda del cambio de potencia puede realizarse una corrección, rápida y mejorada en cuanto a la alimentación de potencia, del ángulo de paso de pala y, por lo tanto, puede limitarse el aumento del número de revoluciones en una etapa temprana. En el procedimiento de acuerdo con la invención, el valor de corrección para el ángulo de paso de pala se determina como velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala. Esto significa que a la velocidad de cambio, dependiente del número de revoluciones, para el ángulo de paso de pala, presente en la regulación de ángulo de paso de pala se puede sumar el valor de corrección dependiente de la potencia, cuando está establecido el valor de señal.
En una configuración preferente del procedimiento de acuerdo con la invención, para la desviación de potencia se recurre a una diferencia entre la potencia detectada y un valor teórico para la potencia. La ventaja particular de este procedimiento es que también es posible reaccionar a casos de fallos no presentes en la red de suministro. Otras causas de error son, por ejemplo, un defecto en el convertidor principal, que también puede provocar un aumento del número de revoluciones, por ejemplo, si falla un módulo de conversión de potencia ("power stack"). Dado que con la desviación de potencia se puede detectar que la desviación de la potencia alimentada del valor teórico de la potencia que ha de ser alimentada es demasiado grande, se puede reaccionar a un fallo en una etapa temprana.
En una configuración preferente, el valor de corrección depende del cambio en el tiempo de la potencia alimentada, es decir, de la potencia real. En un bloque de determinación para el valor de corrección está presente, por ejemplo, el valor real de la potencia. El bloque de control previo está concebido para almacenar cíclicamente valores reales presentes y para determinar el cambio en el tiempo de la potencia real durante al menos un período de tiempo a partir de un valor real actual y al menos otro anterior. El bloque de control previo puede estar concebido para determinar cambios de potencia a P a lo largo de períodos de tiempo cortos At de 1 ms o AP/At a lo largo de períodos de tiempo más largos At, por ejemplo, un cuarto o la mitad de un período de red (5 o 10 ms en redes de 50 Hz). El bloque de control previo puede estar concebido adicionalmente para realizar un alisamiento a lo largo de varios valores de medición. El alisamiento puede realizarse, por ejemplo, en función del cambio en el tiempo de la potencia detectada.
En una realización preferente, un regulador de número de revoluciones está configurado para determinar la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala en función de un valor real para un número de revoluciones. En esta realización, por ejemplo, se determina el número de revoluciones del rotor, y en la cadena cinemática se puede recurrir, por ejemplo, a un árbol rápido o un árbol lento y su número de revoluciones. En función del valor real del número de revoluciones se define entonces una velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala. La velocidad de cambio del ángulo de paso de pala está presente preferentemente en una regulación de paso de pala que tiene preferentemente un integrador que integra la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala formando un valor teórico para el ángulo de paso de pala.
En otra configuración preferente del procedimiento de acuerdo con la invención, al menos en un intervalo del cambio de potencia, cuanto mayor es la desviación de potencia, mayor es el valor de corrección. Esto significa que a medida que aumenta la desviación de potencia, en este intervalo se usa también un creciente valor de corrección. Por lo tanto, en este intervalo existe una dependencia estrictamente monótona, en particular una dependencia monótonamente creciente o bien una dependencia estrictamente monótonamente creciente.
Preferentemente, el valor real detectado de la potencia alimentada es una potencia activa alimentada. Asimismo, al priorizar la potencia reactiva también se puede hacer referencia a un valor real de la potencia reactiva alimentada.
El procedimiento de acuerdo con la invención para el funcionamiento de una instalación de energía eólica se explica con más detalle a continuación mediante un ejemplo de realización. Muestran:
las figuras 1a, b una instalación de energía eólica con una vista esquemática desde fuera así como en un diagrama de bloques relativo a la instalación eléctrica y
la figura 2 una vista parcial esquemática para la regulación del ángulo de paso de pala.
La figura 1a muestra una instalación de energía eólica 100 con una góndola 101 y con un dispositivo de pie 102. En el ejemplo representado, el dispositivo de pie está configurado como una torre. La instalación de energía eólica 100 tiene un rotor 103 con un cubo de rotor 104 en el que están dispuestas tres palas de rotor 105 para girar alrededor de un eje que discurre de forma sustancialmente horizontal. En la góndola 101 está previsto un conjunto de sensores 150 para detectar parámetros ambientales de la instalación de energía eólica 100. Por ejemplo, para detectar la velocidad del viento, en el conjunto de sensores 150 puede estar previsto un anemómetro 151 (véase la figura 1b). Las tres palas de rotor 105 están unidas respectivamente a un dispositivo de ajuste de ángulo de pala 106 (véase la figura 1b) que permite un giro acimutal de las palas de rotor. Las palas de rotor presentan una zona de conexión circular de pala y están soportadas de forma giratoria en el cubo de rotor para el giro acimutal alrededor de un eje perpendicular a la zona de conexión de pala. El movimiento giratorio se puede realizar, por ejemplo, a través de un accionamiento eléctrico o hidráulico. Alternativamente o adicionalmente, también se puede realizar una excitación de actuadores integrados en las palas de rotor, que cambian las propiedades aerodinámicas de las palas de rotor (regulación activa de flujo o, en inglés, "active flow control"). Una regulación de flujo alternativa puede apoyar de una manera particularmente ventajosa la regulación de ángulo de paso de pala de rotor usada de acuerdo con la invención.
En una vista esquemática, la figura 1b muestra sustancialmente la estructura eléctrica de una instalación de energía eólica 100 en un parque eólico 180, que está conectada a una red de suministro eléctrico 190 a la que alimenta energía eléctrica. El viento que fluye hacia el rotor 103 (borde izquierdo) hace que el rotor 103 con el cubo de rotor 104 y las palas de rotor 105 realice un movimiento giratorio. El movimiento giratorio acciona un generador 120 a través de una cadena cinemática 110. En el ejemplo de realización representado, la cadena cinemática 110 acciona el rotor del generador 120. La configuración eléctrica del generador 120 corresponde a la de una máquina asíncrona de doble alimentación, cuyo circuito de estator está conectado directamente y su circuito de rotor indirectamente a través de un convertidor principal 130 a la red de suministro eléctrico 190. La alimentación de energía eléctrica a la red de suministro 190 se produce tanto a través del estator del generador como a través del convertidor principal 130. El convertidor principal 130 tiene un convertidor 131 del lado del rotor y un convertidor 132 del lado de la red. A través del convertidor 131 del lado del generador se realiza una regulación del campo de rotor del generador 120 y, por lo tanto, del campo de estator y de la potencia alimentada directamente desde el estator a la red de alimentación eléctrica 190, de modo que la alimentación se produce de forma sincronizada con la red. El convertidor 132 del lado de la red está configurado para suministrar energía desde el circuito de rotor a la red de suministro eléctrico 190 de manera sincronizada con la red. Ambos convertidores 131, 132 están conectados entre sí a través de un enlace de corriente continua. Para la regulación está previsto un regulador de convertidor 133 que está conectado a un regulador de instalación de energía eólica 140. El regulador de instalación de energía eólica 140 está a su vez conectado a un regulador de parque eólico 182 que está conectado a las demás instalaciones de energía eólica en el parque eólico 180 para el intercambio de datos bidireccional. A través de un transformador 170, la instalación de energía eólica 100 está conectada eléctricamente a una red de media tensión 181 distribuida a través del parque eólico. La red de tensión media 181 está conectada eléctricamente a la red de suministro eléctrico 190 a través de un transformador 183 adicional. La potencia alimentada a la instalación de energía eólica es alimentada a la red de suministro eléctrico a través de la red de media tensión.
El regulador de instalación de energía eólica 140 está comunicado con los dispositivos de ajuste de ángulo de pala 106 y está concebido, entre otras cosas, para transmitir valores teóricos para el ángulo de paso de pala de rotor y/o su cambio en el tiempo a los dispositivos de ajuste de ángulo de pala 106. El regulador de instalación de energía eólica 140 está conectado a diversos sensores de la instalación de energía eólica. La cadena cinemática 110 de la instalación de energía eólica presenta un sensor de número de revoluciones 160 que está configurado para transmitir valores de medición de número de revoluciones al regulador de instalación de energía eólica 140. Por lo tanto, en el regulador de instalación de energía eólica 140 está presente el valor real del número de revoluciones nact. También los sensores del conjunto de sensores 150, como por ejemplo el anemómetro 151, están conectados al regulador de instalación de energía eólica 140. En el regulador de instalación de energía 140 también están presentes valores de corriente y/o de tensión y/o magnitudes calculadas a partir de estos valores, como por ejemplo la frecuencia de red, el ángulo de fase y/o la potencia activa y/o reactiva alimentada, que son detectados a través de un sensor 161 en el lado de la instalación de energía eólica 100 antes del transformador 170 o son determinados a partir de las magnitudes de medición. El regulador de convertidor 133 recibe sus señales del regulador de instalación de energía eólica 140 y recibe valores de medición de corriente y/o de tensión y/o magnitudes calculadas a partir de estos valores, que son detectados por el convertidor principal 130 en el lado del rotor o de la red a través de sensores de medición 134, 135 correspondientes. El regulador de instalación de energía 140 proporciona al regulador de convertidor 133, por ejemplo, valores teóricos para la potencia, como por ejemplo una potencia activa o una potencia reactiva. El regulador de instalación de energía eólica 140 también puede definir para el regulador de convertidor principal 130 una prioridad para la potencia reactiva y/o activa. El regulador de instalación de energía eólica 140 está configurado en particular para realizar esto o hacer posible su realización a base de la figura 2 descrita a continuación.
La figura 2 muestra los aspectos importantes para la comprensión del procedimiento de regulación para el ángulo de paso de pala, que tiene lugar de forma continua durante el funcionamiento de la instalación de energía eólica. Los elementos de regulación que se describen a continuación pueden materializarse tanto en software como en hardware y, por ejemplo, ser parte del regulador de instalación de energía eólica 140. La regulación tiene un regulador de número de revoluciones 201 y un regulador de paso de pala de rotor 202. En el regulador de número de revoluciones 201 nact está presente un valor real para un número de revoluciones nact, a partir del cual se determina una velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala de rotor dp/dt. Tal regulador de número de revoluciones 201 es conocido del estado de la técnica y el experto en la materia está familiarizado con cómo el valor real del número de revoluciones debe convertirse en un cambio del ángulo de paso de pala de rotor.
A través del regulador de paso de pala de rotor 202, se integra la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala de rotor presente en el regulador y se predefine un ángulo de pala de rotor pset como valor teórico. El valor teórico pset puede ajustarse entonces en una o varias palas de rotor. En principio, sin embargo, el procedimiento propuesto aquí también se puede combinar con procedimientos en los que tenga lugar una regulación individual de las palas de rotor individuales del rotor.
Un valor real registrado para la potencia Pact es evaluado de diferentes maneras para una corrección del ángulo de paso de pala. En el ejemplo de realización representado, en un bloque de diferencia 206 se forma un valor de diferencia APn entre el valor de potencia real Pact presente en el bloque de diferencia 206 y el valor de potencia teórico Pset presente en el bloque de diferencia 206. Además, en el bloque de diferencia 206, la diferencia APn surgida es comparada con un valor máximo APmáx y un valor mínimo APmín predefinidos. A este respecto, si APn rebasa por exceso el valor máximo APmáx, se establece el valor de señal ("Delta-Bit" / bit delta). Si el valor de diferencia APn surgido es inferior al valor mínimo Apmín, el valor de señal se borra. A este respecto, puede estar previsto que el valor máximo APmáx para establecer el valor de señal sea superior al valor mínimo APmín para el borrado del valor de señal. Usando un procedimiento de histéresis de este tipo, se puede evitar el cambio de vaivén inestable entre un valor de señal de encendido y apagado. Técnicamente, el valor de señal es un indicador que, establecido o no establecido, es evaluado por el regulador. El valor máximo APmáx y el valor mínimo APmín pueden estar predefinidos, por ejemplo, como una fracción de la potencia nominal Pnom de la instalación de energía eólica. Por ejemplo, el valor máximo APmáx puede estar predefinido en el rango de aproximadamente 10% a 20% de la potencia nominal Pnom y el valor mínimo APmín en el rango de aproximadamente 5% a 10% de la potencia nominal Pnom. Una vez establecido el valor de señal, este permanece establecido hasta que exista una condición para el borrado. El valor de señal permanece establecido incluso si se suprime la condición que provocó el establecimiento del valor de señal.
Para el establecimiento del valor de señal también pueden ser comprobadas condiciones más complejas. Por ejemplo, la comparación de la diferencia de potencia APn con el valor máximo APmáx en el momento tn puede vincularse con una condición Y adicional. Como condición adicional, se puede comprobar, por ejemplo, si la diferencia de potencia APn-1 en un momento anterior Tn-1 no fue superior al valor máximo APmáx. El valor de señal solo se establece si se cumplen ambas condiciones, es decir, si la diferencia de potencia actual APn rebasa por exceso el valor máximo APmáx y si la diferencia de potencia anterior APn-i no rebasa por exceso el valor máximo APmáx. Si los momentos Tn-i y Tn difieren entre sí, por ejemplo, solo en pocos milisegundos hasta aproximadamente 10 milisegundos, un cambio rápido en la potencia emitida puede detectarse y usarse como criterio de activación para el reajuste de las palas de rotor. Para poder comprobar una condición adicional de este tipo, el bloque de diferencia 206 puede tener una memoria en la que se almacenan cíclicamente los valores reales actuales y/o los valores de diferencia determinados a partir de estos. Para ello, puede estar prevista una memoria anular digital que almacene continuamente valores presentes en cierto período de tiempo con una frecuencia de reloj predefinida y los sobrescribe nuevamente después de que haya transcurrido un tiempo predefinido para volver a liberar el espacio de memoria para nuevos datos. Por ejemplo, se almacenan i diferencias de potencia (APn, APn - i,..., APn-i) cada 10 milisegundos y cíclicamente durante un período de tiempo de 50 ms. Sin embargo, la frecuencia de reloj y el período de tiempo se pueden reducir o aumentar en caso de necesidad. En el bloque de diferencia 206 están presentes, por tanto, los valores APn y APn-i para verificar la condición antes mencionada.
Para establecer el valor de señal, adicionalmente a los dos ejemplos anteriores puede ser comprobada una condición adicional que como condición O sola es suficiente para establecer el valor de señal. Por ejemplo, la comparación de la diferencia de potencia APn con el valor máximo APmáx en el momento tn puede vincularse con una condición Y adicional. Como condición adicional, puede comprobarse, por ejemplo, si el cambio en el tiempo de la diferencia de potencia durante un período de tiempo específico es inferior a un valor límite de gradiente máximo (AP/AT)máx. El bloque de diferencia 206 puede estar concebido, por ejemplo, para determinar la diferencia AP entre la diferencia de potencia actual APn en el momento tn y la diferencia de potencia APn-4 en un momento anterior Tn-4 (en comparación con el momento anterior tn - i) más antiguo. El gradiente AP/AT resulta dividiendo la diferencia AP de las dos diferencias de potencia por la diferencia de tiempo AT de los dos momentos tn y APn-4. El establecimiento del valor de señal solo se produce si se cumplen ambas condiciones, es decir, si la diferencia de potencia actual APn excede por exceso el valor máximo APmáx y si el gradiente de potencia (AP/AT) no excede por exceso el límite de gradiente máximo (AP/AT)máx. Por ejemplo, si los tiempos Tn-4 y Tn difieren entre sí en 30 a 50 milisegundos, es posible reaccionar ante múltiples fallos conectando la magnitud de corrección, incluso si el fallo que activó originalmente el valor de señal ya fue borrado mientras tanto por la presencia de una condición requerida para la eliminación. La memoria anular descrita anteriormente debe diseñarse de tal manera que los valores requeridos para la comprobación de la condición puedan ser leídos de la memoria.
Adicional o alternativamente, también pueden ser comprobadas otras condiciones para el borrado del valor de señal. Por ejemplo, el bloque de diferencia se puede configurar para comparar otras magnitudes de medición con valores límite predefinidos o para evaluar estados de error o mensajes de error presentes en la regulación de la instalación de energía eólica. Para ello, por ejemplo, se puede acceder a magnitudes de medición de los sensores (i50, i5 i , i60, i6 i) . Por ejemplo, el valor de señal puede ser borrado si el valor de tensión de red vuelve a un rango predeterminado alrededor del valor de tensión predefinido.
El valor real detectado para la potencia Pact está presente además en un regulador de potencia 207. El regulador de potencia 207 está concebido para regular la alimentación de potencia de la instalación de energía eólica. Para ello, están presentes en este, entre otros, los valores de potencia teóricos del regulador de parque eólico i82 y otras magnitudes de medición. El regulador de potencia 207 determina el valor de potencia deseado Pset, que para la generación y alimentación de la potencia correspondientes están presentes en un convertidor u otra regulación eléctrica para el generador (no se muestra aquí). Además, el valor de potencia teórico determinado por el regulador de potencia 207 está presente en el bloque de diferencia 206, donde junto con el valor real Pact se determina el bit delta como valor de señal. El regulador de potencia 207 está concebido para almacenar cíclicamente valores de potencia deseados determinados para la regulación de la instalación de energía eólica. La memoria está configurada de tal manera que valores del pasado permanecen almacenados durante al menos un corto período de tiempo predefinido. Para ello, puede estar prevista una memoria anular digital. El bit delta está presente en el regulador de potencia 207 como valor de señal que es emitido por el bloque de diferencia 206. El regulador de potencia 207 está concebido para comprobar cíclicamente si el valor de señal está establecido y, si está establecido, llamar un valor de potencia teórico Pset, freeze de la memoria y almacenarlo hasta que el valor de señal se haya vuelto a borrar. Para ello, puede estar prevista una memoria adicional. El regulador de potencia 207 además está concebido de tal manera que, mientras esté establecido el valor de señal, en lugar del valor de potencia teórico actual Pset emita el valor de potencia teórico pasado Pset, freeze al bloque de diferencia 206. De esta manera, la determinación de la desviación de potencia en el bloque de diferencia 206 puede realizarse en función del valor de potencia teórico establecido antes de la aparición de un fallo. Adicionalmente, el valor de potencia teórico pasado Pset, freeze almacenado también se puede utilizar para la regulación de la instalación de energía eólica y se puede predefinir como valor nominal, por ejemplo, para un período de transición, después de que se haya borrado el valor de señal. La llamada se realiza de tal forma que se selecciona un valor de potencia teórico del pasado, que se determinó suficientemente antes de la aparición del fallo. Dado que el procedimiento propuesto se propone para fallos que hacen necesaria una intervención rápida en la regulación de palas de rotor, el valor pasado puede preceder el valor actual solo entre unos i a i0 milisegundos. La frecuencia de reloj al almacenar puede estar seleccionada igual para todos los pasos de procedimiento, por ejemplo, 5 o i0 milisegundos. Además, el regulador de potencia 207 está concebido para seguir determinando y almacenando valores de potencia teóricos, incluso si está establecido el valor de señal. Después de que se haya borrado el valor de señal o después de que haya transcurrido un período de transición, el regulador de potencia 207 puede seguir predefiniendo el valor de potencia teórico para el funcionamiento normal.
La figura 2 muestra además un bloque de control previo de ángulo de paso de pala de rotor 205, en el que se determina un valor de corrección dp/dt* en función del valor real actual Pact. En este caso, se recurre al cambio del valor de potencia real a lo largo del tiempo dPact/dt. La relación funcional entre el cambio del valor de potencia real a lo largo del tiempo y del valor de corrección es tal que, al menos por zonas, existe una estricta monotonía, es decir que un cambio creciente de la desviación de potencia con dPact/dt conduce a un mayor valor de corrección dp/dt*. El bloque de control previo del ángulo de paso de pala del rotor 205 está concebido para almacenar cíclicamente valores reales Pact determinar el cambio en el tiempo de la potencia real dPact/dt durante al menos un período de tiempo desde el valor real más actual y al menos uno anterior. Para ello, también puede estar prevista una memoria anular digital. El bloque de control previo de ángulo de paso de pala de rotor 205 puede estar concebido para determinar cambios de potencia AP durante períodos de tiempo infinitesimales At de 1 ms o AP/At durante períodos de tiempo At más largos, por ejemplo, un cuarto o la mitad de un período de red (5 o 10 ms en redes de 50 Hz). El bloque de control previo también puede estar concebido para realizar un alisamiento a lo largo de varios valores de medición.
En el procedimiento de acuerdo con la invención, está previsto que un conmutador 204 se abra o se cierre dependiendo del valor de señal. Cuando el conmutador 204 está cerrado, el valor de corrección dp/dt* está presente en un elemento sumador 203 y se suma a la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala de rotor dp/dt, emitida por el regulador de número de revoluciones 201. La suma del valor teórico dp/dt determinado por el regulador de número de revoluciones 201 y el valor de corrección dp/dt* determinado por el bloque de control de paso de pala de rotor 205 está entonces presente en el regulador de paso de pala de rotor 202. Si el término de corrección es positivo, al sumar se aumenta el valor teórico para la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala de rotor. De manera correspondiente, aumenta el valor de la integral del regulador de paso de pala de rotor 202. Por lo tanto, se inclina más rápido, es decir, el ángulo de paso de pala de rotor cambia a mayor velocidad.
Lista de signos de referencia
100 Instalación de energía eólica
101 Góndola
102 Dispositivo de pie
103 Rotor
104 Cubo de rotor
105 Pala de rotor
106 Dispositivo de ajuste de ángulo de paso de pala
110 Cadena cinemática
120 Generador
130 Convertidor principal
131 Convertidor del lado del generador
132 Convertidor del lado de la red
133 Regulador de convertidor
134 Sensor de corriente/tensión
135 Sensor de corriente/tensión
140 Regulador de instalación de energía eólica
150 Conjunto de sensores
151 Anemómetro
160 Sensor de número de revoluciones
161 Sensor de corriente/tensión
170 Transformador
180 Parque eólico
181 Red de media tensión
182 Regulador de parque eólico
183 Transformador
190 Red de transmisión eléctrica
201 Regulador de número de revoluciones
202 Regulador de ángulo de paso de pala de rotor
203 Elemento sumador
204 Conmutador
205 Bloque de control previo de ángulo de paso de pala de rotor
206 Bloque de diferencia
207 Regulador de potencia
208 Bloque de memoria

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para el funcionamiento de una instalación de energía eólica con al menos una pala de rotor de ángulo de paso de pala ajustable y con un generador que alimenta una red de suministro eléctrico, caracterizado por los siguientes pasos:
- la detección de un valor real de la potencia alimentada (Pact),
- la determinación de una desviación de potencia a base de la potencia detectada (Pact),
- el establecimiento de un valor de señal para una corrección de un valor teórico para el ángulo de paso de pala de rotor de la al menos una pala de rotor, si la desviación de potencia supera durante un período de tiempo predefinido un valor límite de gradiente máximo,
- el borrado del valor de señal, si la desviación de potencia rebasa por defecto un valor mínimo predeterminado y/o en base a una comparación de la tensión de red con un valor de tensión teórico predefinido,
- la determinación de un valor de corrección (dp/dt *) para un valor teórico de un ángulo de paso de pala de rotor en función del cambio de potencia y
- la conexión del valor de corrección (dp/dt*) a una regulación de ángulo de paso de pala de rotor mientras esté establecido el valor de señal, siendo determinado el valor de corrección (dp/dt*) para el ángulo de paso de pala como una velocidad de cambio (dp/dt) para el ángulo de paso de pala.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la desviación de potencia es determinada como diferencia entre la potencia detectada (Pact) y un valor teórico para la potencia (Pset).
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el valor de corrección (dp/dt*) es determinado en función de la diferencia entre la potencia detectada (Pact) y un valor teórico para la potencia (Pset).
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la desviación de potencia es determinada como cambio en el tiempo (dPact/dt) de la potencia detectada (Pact).
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el valor de corrección (dp/dt*) depende del cambio en el tiempo (dPact/dt) de la potencia detectada (Pact).
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la regulación de ángulo de paso de pala determina la velocidad de cambio (dp/dt) para el ángulo de paso de pala a partir de un valor real para un número de revoluciones (nact).
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que la regulación de ángulo de paso de pala presenta un integrador que integra la velocidad de cambio para el ángulo de paso de pala formando un valor teórico para el ángulo de paso de pala (pset).
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que, al menos en un intervalo de la desviación de potencia, cuanto mayor es la desviación de potencia, mayor es el valor de corrección.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por se detecta una potencia activa como valor real de la potencia alimentada.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que se detecta una potencia reactiva como valor real de la potencia alimentada.
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