ES2945319T3 - Procedimiento de control de un generador de turbina eólica - Google Patents
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Abstract
El método de control de un aerogenerador aumenta el rango de velocidades de los aerogeneradores, maximizando el funcionamiento y eficiencia de los mismos, además de alargar su vida útil, al minimizar las cargas extremas y de fatiga a las que están sometidos los aerogeneradores, y que se deben principalmente a las paradas y desconexiones de los mismos como consecuencia de fuertes rachas de viento. Más concretamente, el método de control de la presente invención destaca esencialmente por estar basado en el control de la corriente reactiva que circula por el generador eléctrico, realizándose dicho control de la corriente reactiva en función de la velocidad de giro (É g) con el fin de reduciendo el voltaje en los terminales del convertidor en el lado del generador, o voltaje del rotor (VR), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de control de un generador de turbina eólica
Objeto de la invención
La presente invención se refiere al campo de los generadores de turbina eólica y, más específicamente, a procedimientos para controlar y/o regular la potencia generada.
El objetivo principal de la presente invención es un procedimiento de control de un generador de turbina eólica que aumenta transicionalmente su intervalo de velocidad y, por lo tanto, extiende la operación y eficiencia del generador de turbina eólica por encima del valor umbral de sobrevelocidad.
Antecedentes de la invención
En la actualidad, las fuentes de energía renovable se han consolidado como la alternativa más fuerte a las fuentes de energía convencionales para generar electricidad, una de las más eficientes de las cuales es la energía eólica. La energía eólica es aquella que permite la generación de electricidad utilizando generadores o turbinas eólicas. Dichos generadores de turbina eólica están compuestos básicamente por una torre, una góndola dispuesta en la parte superior de la torre que aloja el generador eléctrico y un rotor dispuesto en la parte delantera de la góndola, formado a su vez por al menos dos palas.
En general, los generadores de turbina eólica comprenden sistemas activos para controlar la potencia generada en las palas. Dichos sistemas de control limitan la energía eólica capturada cuando excede un cierto valor umbral en el que el generador de turbina eólica alcanza su potencia nominal. El sistema utilizado más frecuentemente es el que controla el ángulo de ataque de la pala, comúnmente conocido como sistema de “ paso” .
El paso de pala está configurado para girar la pala desde una posición de captura de energía máxima o “ paso fino” hasta una posición en la que el par de torsión entrante se cancela, o posición de pluma. T radicionalmente, el paso de pala está a cargo de controlar la velocidad de rotación del generador de turbina eólica cuando alcanza su potencia nominal. Por lo tanto, basándose en un error de velocidad entre la velocidad de rotación medida y una velocidad de rotación nominal, una unidad de control del generador de turbina eólica calcula un punto de ajuste de posición o de velocidad de paso que envía al sistema de paso para mantener una velocidad de rotación constante.
En circunstancias excepcionales, tales como, por ejemplo, fuertes ráfagas de viento en las que existe un aumento repentino, agudo en la velocidad del viento, se pueden producir “sobrevelocidades” , es decir, el rotor gira a velocidades más altas que aquellas para las que se diseñó, debido al hecho de que el sistema de paso no está dimensionado para aumentar el paso de la pala y, en consecuencia, es incapaz de limitar la potencia capturada con suficiente velocidad. En estas ocasiones, tiene lugar el efecto no deseado de una parada en el generador de turbina eólica, que puede ser de emergencia o controlada. En cualquier caso, transcurre un cierto intervalo de tiempo hasta que el generador de turbina eólica arranque nuevamente y genere energía. Además, en ambos casos se producen cargas extremas y de fatiga que reducen y minimizan considerablemente la vida útil del generador de turbina eólica.
Más específicamente, la velocidad del rotor a la que se detienen los generadores de turbina eólica se determina generalmente por límites de funcionamiento eléctricos. En dichos generadores de turbina eólica, el generador eléctrico está conectado a la red a través de un convertidor de potencia electrónico que permite el control independiente de la corriente activa y reactiva generada. En general, la corriente activa es el parámetro que debe tenerse en cuenta para controlar el par de torsión en un generador eléctrico conectado a la red a través de un convertidor (controlar el par de torsión permite el control de la velocidad de rotación del rotor). Específicamente, tanto en generadores de turbina eólica doblemente alimentados (DFIG - Doubly-Fed Induction Generator o generador de inducción doblemente alimentado) como en generadores de turbina eólica conectados a la red a través de un convertidor de potencia completo (FC - Full Power Converter), el límite usado es el voltaje en los terminales del convertidor en el lado de la máquina debido al hecho de que, al exceder ciertos márgenes de seguridad con respecto al voltaje del bus de CC del mismo, se pierde el control del generador de turbina eólica.
Por otro lado, las instalaciones de generadores de turbina eólica en alta mar han proliferado en los últimos años, que se instalan en aguas profundas a través del uso de plataformas flotantes como base para los generadores de turbina eólica. En estos casos, debido al hecho de que la plataforma no está unida rígidamente al lecho marino, sino que puede moverse algo en relación con el mismo, es habitual que el conjunto formado por el generador de turbina eólica y la plataforma flotante oscile hacia adelante y hacia atrás como un péndulo, como consecuencia del efecto del viento y de las olas. Dicho movimiento oscilante hace que el viento incidente sobre la superficie del rotor eólico afecte a la velocidad de rotación del rotor, es decir, a medida que el generador de turbina eólica se inclina hacia adelante, aumenta el viento incidente sobre el mismo, aumentando así la velocidad de rotación; por el contrario, en la inclinación hacia atrás, el viento incidente sobre las palas del generador de turbina eólica disminuye y, por lo tanto, la velocidad de rotación del rotor también disminuye.
Las variaciones en la velocidad del rotor afectan negativamente tanto a la vida útil del generador de turbina eólica como al control de velocidad usando el paso, tras lo cual se reduce el ancho de banda del bucle de control correspondiente: en respuesta a variaciones en la velocidad de rotación en relación con un valor de velocidad promedio, la capacidad para controlar dicha velocidad de rotación promedio usando el sistema de paso conduce a paradas más frecuentes debido a la sobrevelocidad. La solicitud internacional wo2007053031a1aPCT WO2007/053031A1 describe este problema: “A method fordamping vibrations in a wind turbinegeneratorinstallation" (Norsk Hydro).
Wei Qiao y col. se refieren a una técnica para controlar un generador síncrono de IPM para obtener la generación máxima de energía eólica considerando la saturación magnética (véase: “ CONTROL OF IPM SYNCHRONOUS GENERATOR FOR MAXIMUM WIND POWER GENERATION CONSIDERING MAGNETIC SATURATION” , IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS., 2009-05-01, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ., EE. UU., Ed: 45, No.:3, págs.: 1095-1105).
Miivojevic y col. se refieren a un procedimiento para controlar un generador de PM usado por una pequeña turbina eólica sin reductor (véase: “ FIELD WEAKENING CONTROL OF PM GENERATOR USED FOR SMALL WIND TURBINE APLICATiOn ” , Renewable Power Generation (RPG 2011), IET Conference on, 2011-09-06, IET, Edinburgo, DOI: https://dx.doi.org/10.1049/cp.2011.0174, págs: 1-8).
El documento WO 2009/003478 A2 se refiere a una turbina eólica de velocidad variable que comprende un generador de inducción doblemente alimentado con monitorización térmica.
El documento US-2009/0021014 A1 se refiere a una instalación de energía eólica que tiene un rotor eólico y un generador asíncrono de doble alimentación accionado por el rotor eólico.
Descripción de la invención
La invención se define por las reivindicaciones independientes 1 y 17 y se refiere a un procedimiento de control de un generador de turbina eólica y a un generador de turbina eólica.
La presente invención resuelve los inconvenientes mencionados anteriormente proporcionando un procedimiento de control de un generador de turbina eólica con el fin de obtener un amplio intervalo de velocidad de transición en dicho generador de turbina eólica. Más específicamente, dicho procedimiento de control reduce sustancialmente el número de paradas del generador de turbina eólica en aquellos casos en los que la velocidad del viento supera un cierto valor umbral y provoca “sobrevelocidades” en el rotor eólico de dichos generadores de turbina eólica. Adicionalmente, además de aumentar el intervalo de velocidad y maximizar la operación de los generadores de turbina eólica, el procedimiento de control objeto de la invención también alarga su vida útil, debido al hecho de que las cargas extremas y de fatiga a las que están sujetos los generadores de turbina eólica, resultantes de las paradas y las desconexiones constantes de los mismos como consecuencia de las fuertes ráfagas de viento.
El procedimiento de control descrito en esta invención es aplicable a generadores de turbina eólica del tipo que comprende un rotor eólico, al menos dos palas unidas con dicho rotor eólico, un generador eléctrico, una unidad de control y un convertidor de potencia que conecta el generador eléctrico a la red.
Además, cabe señalar que el período de tiempo en el que un generador de turbina eólica puede operar por encima de un valor límite de velocidad está limitado por razones de seguridad, ya que el nivel de carga que soporta el generador de turbina eólica a esos niveles de velocidad es alto. Por esta razón, se ha previsto que el procedimiento de control objeto de la invención comprenda adicionalmente las siguientes etapas:
- cálculo del intervalo de tiempo durante el cual la velocidad de rotación del generador de turbina eólica es mayor que el primer límite de velocidad;
- comparación de dicho intervalo de tiempo calculado con un intervalo de tiempo máximo predeterminado; y - desconexión del generador de turbina eólica en el caso de que dicho intervalo de tiempo sea mayor que el intervalo de tiempo máximo predeterminado.
Además, por razones de seguridad, se ha previsto que el procedimiento de control descrito en la presente memoria comprenda adicionalmente las siguientes etapas:
- comparación de la velocidad de rotación del generador de turbina eólica con un segundo valor límite de velocidad predeterminado mayor que el primer valor límite de velocidad; y
- desconexión del generador de turbina eólica en el caso de que la velocidad de rotación (wg) sea mayor que el segundo valor límite de velocidad (wl¡m2).
Por último, debe mencionarse que el procedimiento de control de la presente invención es aplicable tanto en generadores de turbina eólica DFIG (generador de inducción doblemente alimentado) como en generadores de turbina eólica de FC (convertidor completo).
Por tanto, el procedimiento de control objeto de la invención proporciona una solución rentable que permite la actuación continua y controlada de un generador de turbina eólica, reduciendo considerablemente el número de paradas de los generadores de turbina eólica provocadas por determinadas situaciones o eventos extremos, tales como fuertes ráfagas de viento De esta manera, el procedimiento de control objeto de la invención maximiza la cantidad de energía obtenida por los generadores de turbina eólica y alarga su vida útil al evitar las cargas extremas y de fatiga producidas por las paradas constantes cuando la velocidad del generador supera un cierto valor umbral.
Descripción de los dibujos
Para completar la descripción que se realiza y con el objetivo de ayudar a comprender mejor las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferido de realización práctica de la misma, acompañando dicha descripción como parte integral de la misma, hay un conjunto de dibujos en los que se ha representado lo siguiente de una manera ilustrativa y no limitante:
La Figura 1 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de control según la invención.
Las Figuras 2A y 2B muestran dos realizaciones preferidas donde los puntos de ajuste primero y segundo son puntos de ajuste de potencia reactiva calculados en la unidad de control del generador de turbina eólica PLC.
Las Figuras 3A y 3B muestran dos realizaciones preferidas donde los puntos de ajuste primero y segundo son puntos de ajuste de corriente reactiva calculados en la unidad de control del convertidor de potencia de CCU.
La Figura 4 muestra una realización preferida en la que el segundo punto de ajuste de corriente reactiva se calcula basándose en un valor de potencia reactiva inductiva calculado de acuerdo con la velocidad del generador.
La Figura 5 muestra un diagrama de funcionamiento de un generador de turbina eólica según el procedimiento de control de la presente invención.
La Figura 6 muestra una curva de demanda de par para el generador eléctrico con respecto a la velocidad de rotación.
Realización preferida de la invención
A continuación, una descripción de una realización preferida hace referencia a las figuras mencionadas anteriormente, sin implicar ninguna limitación dentro del alcance de protección de la presente invención. A lo largo de dicha realización, se entiende que el umbral es un valor umbral, se entiende que la señal es un valor de dicha señal y el punto establecido es un valor de punto establecido, acortando así las definiciones en la medida en que la nomenclatura de cada uno de dichos elementos (umbral, señal, punto de ajuste) corresponde realmente a un valor de cada elemento. La Figura 1 muestra un diagrama de flujo del procedimiento de control objeto de la invención. Más específicamente, dicho procedimiento de control para aumentar transicionalmente el intervalo de velocidad de un generador de turbina eólica comprende las siguientes etapas:
a) determinar una señal indicativa de la velocidad de rotación del generador de turbina eólica (wg);
b) establecer una primera corriente reactiva y/o un punto de ajuste de potencia (idrefl, Qref1);
c) establecer una segunda corriente reactiva y/o un punto de ajuste de potencia (idref2, Qref2);
d) comparar la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) con un primer valor límite predeterminado, de tal manera que proceda según una de las siguientes sub-etapas:
d1) aplicación de la primera corriente reactiva y/o punto de ajuste de potencia (idrefl, Qref1) para controlar el generador en el caso de que la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) calculada en la etapa a) sea menor que el primer valor límite; y
d2) aplicación de la segunda corriente reactiva y/o punto de ajuste de potencia (idref2, qref2) para controlar el generador en caso de que la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) calculada en la etapa a) sea mayor o igual que el primer valor límite.
La señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) es, según una realización preferida, la velocidad de rotación (wg), medida directamente en el eje del generador, mientras que el primer valor límite con el que se compara es también un valor de velocidad (w lim1), mostrado en la Figura 5.
Sin embargo, según otra realización preferida, dicha señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) es una medición de voltaje realizada en los terminales del convertidor en el lado del generador o voltaje del rotor (Vr ), siendo el primer valor límite con el que un valor de voltaje del convertidor límite (VRlim1) se compara, también mostrado en la Figura 5.
Adicionalmente, se ha previsto que, según una realización preferida, el segundo punto de ajuste de corriente o potencia reactiva (idref2, qref2) sea inductivo.
Además, debe recordarse que los sistemas de control del generador de turbina eólica normalmente incluyen diversos controladores para controlar diferentes componentes. Por lo tanto, los generadores de turbina eólica normalmente tienen un controlador del generador de turbina eólica (PLC) a cargo de las funciones de control global del generador de turbina eólica y una unidad de control del convertidor de potencia (CCU) que, de acuerdo con los puntos de ajuste de control de potencia activos y reactivos recibidos por la unidad de control del generador de turbina eólica (PLC), calcula las corrientes del generador de acuerdo con la conmutación apropiada de los elementos de conmutación del convertidor del generador de turbina eólica.
En una primera realización preferida, mostrada en las Figuras 2A y 2B, los puntos de ajuste primero y segundo son puntos de ajuste de potencia reactiva calculados en la unidad de control del generador de turbina eólica (PLC).
Por lo tanto, como se puede observar en la Figura 2A, la etapa en la que se aplica el segundo punto de ajuste de potencia reactiva (Qref2) para controlar el generador de turbina eólica comprende la etapa de aplicar el segundo punto de ajuste de potencia reactiva (Qref2) como un límite superior del primer punto de ajuste de potencia reactiva (Qref1). Como alternativa, como se muestra en la Figura 2B, la etapa en la que se aplica el segundo punto de ajuste de potencia reactiva (Qref2) para controlar el generador de turbina eólica comprende la etapa de cambiar al segundo punto de ajuste de potencia reactiva (Qref2) desde el primer punto de ajuste de potencia reactiva (Qref1). Para este fin, el bucle de control incluye un conmutador que tiene dos estados:
• Estado 1, al cual cambia cuando la velocidad del generador (wg) es menor que el primer límite de velocidad (w lim1) aplicando, en este caso, el primer punto de ajuste de potencia reactiva (Qref1) como referencia para el control de potencia reactiva del generador de turbina eólica (Qref);
• Estado 2, al cual cambia cuando la velocidad del generador (wg) es mayor o igual que el primer límite de velocidad (w lim1) aplicando, en este caso, el segundo punto de ajuste de potencia reactiva (Qref) como referencia para el control de potencia reactiva del generador de turbina eólica (Qref2).
A continuación, el punto de ajuste de potencia reactiva resultante (Qref) se envía a la unidad de control del convertidor de potencia (CCU) para el control de corriente del generador de turbina eólica que, basándose en la diferencia entre dicha potencia reactiva resultante (Qref) y la potencia reactiva medida (Qmed), calculará la corriente reactiva de referencia (idref) para el convertidor.
Además, en una segunda realización preferida, mostrada en las Figuras 3A y 3B, los puntos de ajuste primero y segundo son puntos de ajuste de corriente reactiva calculados en la unidad de control del convertidor de potencia (CCU).
Más específicamente, el bucle de control representado en la Figura 3A muestra que la etapa de aplicar el segundo punto de ajuste de corriente reactiva (idref2) para controlar el generador de turbina eólica comprende, según esta realización, el segundo punto de ajuste de corriente reactiva (idref2) como el límite superior del primer punto de ajuste de corriente reactiva (idrefl).
Alternativamente, como se muestra en la realización de la Figura 3B, la etapa de aplicar el segundo punto de ajuste de corriente reactiva (idref2) para controlar el generador de turbina eólica comprende la etapa de cambiar al segundo punto de ajuste de corriente reactiva (idref2) desde el primer punto de ajuste de corriente reactiva (idref1). Para este fin, el bucle de control incluye un conmutador que tiene dos estados:
• Estado 1, al cual cambia cuando la velocidad del generador (wg) es menor que el primer límite de velocidad (w lim1) aplicando, en este caso, el primer punto de ajuste de potencia reactiva (idref1) como referencia para el control de corriente del generador de turbina eólica (idref);
• Estado 2, al cual cambia cuando la velocidad del generador (wg) es mayor o igual que el primer límite de velocidad (w lim1) aplicando, en este caso, el segundo punto de ajuste de potencia reactiva (idref2) como referencia para el control de corriente del generador de turbina eólica (idref).
Según una realización preferida, el segundo punto de ajuste (idref2, qref2) se calcula basándose en un valor de potencia reactiva inductiva predeterminado que puede ser idéntico al valor de potencia inductiva máxima que el generador puede generar.
Además, como se puede observar en la Figura 4, según una realización alternativa, el segundo punto de ajuste (idref2, qref2) se calcula basándose en un valor de potencia reactiva inductiva calculado de acuerdo con la velocidad del generador (wg). Dicha Figura 4 muestra cómo, al aumentar la diferencia entre la velocidad del generador (wg) y el primer límite de velocidad (w l¡m1), el punto de ajuste de potencia reactiva inductiva (Qref2) aumenta, con el efecto resultante de aumentar la reducción en el voltaje del convertidor o el voltaje del rotor (Vr ).
Adicionalmente, según otra realización preferida no representada en esta invención, el primer punto de ajuste de corriente reactiva (idrefl) se calcula basándose en un punto de ajuste del factor de potencia (cos $).
Además, se ha previsto que, por razones de seguridad del generador de turbina eólica, el procedimiento de control objeto de la invención también deberá comprender:
- cálculo del intervalo de tiempo durante el cual la velocidad de rotación (wg) es mayor que el primer valor límite de velocidad (w lim i);
- comparación de dicho intervalo de tiempo calculado usando un intervalo de tiempo máximo predeterminado; y
- desconexión del generador de turbina eólica en el caso de que dicho intervalo de tiempo sea mayor que el intervalo de tiempo máximo predeterminado.
Además, por las mismas razones de seguridad, en una realización preferida, el procedimiento comprende adicionalmente las siguientes etapas:
- comparar la velocidad de rotación (wg) calculada en la etapa a) con un segundo valor límite de velocidad predeterminado (w lim2) mayor que el primer valor límite de velocidad (w lim i); y
- desconectar el generador de turbina eólica en el caso de que la velocidad de rotación (wg) sea mayor que el segundo valor límite de velocidad (w lim2).
La Figura 4 también muestra dicho segundo valor límite de velocidad (w lim2), según lo cual la unidad de control envía una orden de desconexión al generador de turbina eólica, de otro modo la velocidad superaría considerablemente dicho límite de velocidad (w lim2) y podría causar daños estructurales graves a los diferentes componentes del generador de turbina eólica.
Por último, la Figura 5 muestra un diagrama de funcionamiento de un generador de turbina eólica según el procedimiento de control descrito en esta invención. Dicho diagrama muestra la evolución en el tiempo (t) de la velocidad de rotación (wg) de la corriente reactiva de referencia (idref) y del voltaje del rotor (Vr ) o voltaje del convertidor del lado de la máquina.
Más específicamente, dicho diagrama muestra que un aumento en el voltaje del generador (wg) por encima de un primer valor límite de velocidad (w lim i), que ocurre después de un intervalo de tiempo t i según el diagrama de la Figura 1, provoca el recálculo del primer punto de ajuste de corriente reactiva (idfl), tras lo cual se aplica un segundo punto de ajuste de corriente reactiva inductiva (idref2), lo que provoca una reducción en el voltaje del rotor (Vr ), como se representa en dicha Figura 1 en el intervalo de tiempo transcurrido entre t1 y t2.
Esta reducción en el voltaje del rotor (Vr ) da como resultado un aumento de transición en el intervalo de velocidad del generador de turbina eólica, impidiendo así detenerlo y alargar su vida útil por no estar sujeto a paradas continuas.
Dicha Figura 1 representa, con una línea discontinua, el valor límite de velocidad según el estado de la técnica ( w máx (E.T.) según lo cual los generadores de turbina eólica actuales se detienen por razones de seguridad como consecuencia de un aumento repentino de la velocidad. Como puede observarse en el gráfico en la parte superior de la Figura 1, el procedimiento de control descrito en la presente descripción permite un aumento en el límite de velocidad máximo permitido, como se representa en la velocidad del generador (wg) para el intervalo de tiempo t3.
En otro aspecto de la invención, la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) se compara con un segundo valor límite predeterminado mayor o igual que el primer valor límite predeterminado y, en el caso de que el valor de la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) sea mayor que el segundo valor límite, la potencia activa requerida del generador eléctrico se reduce reduciendo el par.
Adicionalmente, una señal indicativa de la temperatura de al menos un elemento eléctrico conectado entre el rotor del generador eléctrico y la red similar a la temperatura del devanado del rotor, aunque la temperatura de cualquier elemento eléctrico conectado entre el rotor del generador eléctrico y la red haría que el trabajo se comparara con un valor umbral de temperatura y, si el valor de dicha señal indicativa de la temperatura de un elemento eléctrico conectado entre el rotor del generador eléctrico, incluyendo el devanado del rotor del generador eléctrico, y la red
excede dicho valor umbral de temperatura, la potencia activa requerida del generador eléctrico se reduce, reduciendo la demanda de par.
Esta medida está destinada a evitar el sobrecalentamiento de cualquiera de los elementos eléctricos que conectan el rotor del generador a la red. Dicho sobrecalentamiento es causado por pérdidas de energía eléctrica en el paso de la corriente eléctrica. En situaciones de sobrevelocidad en la que aumenta el deslizamiento eléctrico, la distribución de salida del generador varía en un generador de inducción doblemente alimentado, aumentando la energía que circula a través del rotor. Esto puede provocar el sobrecalentamiento de algunos de dichos elementos eléctricos que conectan el rotor del generador a la red, incluyendo los propios devanados del rotor del generador, el cableado que conecta el generador al convertidor, el propio convertidor, el cableado que conecta el convertidor al transformador o el transformador en sí mismo o cualquier filtro de armónicos conectado entre ellos. En este contexto, una señal indicativa de la temperatura de al menos un elemento eléctrico, tal como los elementos mencionados anteriormente, conectados entre el devanado del rotor del generador eléctrico y la red puede ser la temperatura medida en el devanado del rotor o la temperatura medida en el convertidor del lado del rotor, una medición de las corrientes eléctricas o de la temperatura en cualquier otro punto de las conexiones eléctricas entre el rotor del generador y la red.
La reducción en la potencia activa descrita en este aspecto de la invención se lleva a cabo por medio de una reducción en una demanda de par al generador eléctrico. Dado que la potencia activa P es el producto del par T multiplicado por la velocidad de rotación (wg), en caso de variaciones en la velocidad de rotación (Awg) y el par (□T), la variación en la potencia (AP) es
Por lo tanto, para que la variación en la potencia (AP) sea negativa en el caso de un aumento en la velocidad de rotación (Awg), lo siguiente debe ser verdadero:
Claims (17)
- REIVINDICACIONESi. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, comprendiendo dicho generador de turbina eólica un rotor eólico, por lo menos dos palas unidas con dicho rotor eólico, un generador eléctrico, una unidad de control y un convertidor de potencia que conecta el generador eléctrico a una red, comprendiendo dicho procedimiento de control las siguientes etapas:a) determinar una señal indicativa de la velocidad de rotación del generador de turbina eólica (wg); b) establecer un primer punto de ajuste (Qref1) de potencia reactiva;c) establecer un segundo punto de ajuste (Qref2) de potencia reactiva;d) comparar la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) con un primer límite de velocidad predeterminado, para actuar de acuerdo con una de las siguientes subetapas:d1) aplicar el primer punto de ajuste (Qref1) para controlar el generador en caso de que la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) calculada en la etapa a) sea menor que el primer valor límite; yd2) aplicar el segundo punto de ajuste (Qref2) para controlar el generador en caso de que la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) calculada en la etapa a) sea mayor o igual que el primer valor límite.
- 2. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo punto de ajuste (Qref2) es inductivo.
- 3. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa d2) de aplicar el segundo punto de ajuste (Qref2) para controlar el generador comprende la etapa de aplicar el segundo punto de ajuste (Qref2) como el límite superior del primer punto de ajuste (Qref1).
- 4. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa d2) de aplicar el segundo punto de ajuste (Qref2) para controlar el generador comprende la etapa de pasar al segundo punto de ajuste (Qref2) desde el primer punto de ajuste (Qref1).
- 5. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque el segundo punto de ajuste (Qref2) se calcula basándose en un valor pr4determinado de potencia reactiva inductiva.
- 6. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3 o 4, caracterizado porque el segundo punto de ajuste (Qref2) depende de la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) y se calcula por medio de una función o tabla dependiente que relaciona el valor de la primera señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) al valor apropiado para el segundo punto de ajuste (Qref2).
- 7. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer punto de ajuste (Qref1) se calcula basándose en un punto de ajuste de potencia reactiva o factor de potencia, obtenido a partir de un controlador de voltaje cuyos parámetros se configuran de acuerdo con los requisitos de integración de la red.
- 8. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, además, comprende las siguientes etapas:- calcular el intervalo de tiempo durante el cual la velocidad de rotación (wg) es mayor que el primer valor límite de velocidad (w lim1);- comparar dicho intervalo de tiempo calculado con un intervalo de tiempo máximo predeterminado; y- desconectar el generador de turbina eólica en el caso de que dicho intervalo de tiempo sea mayor que el intervalo de tiempo máximo predeterminado.
- 9. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 8, caracterizado porque, además, comprende las siguientes etapas:- comparar la velocidad de rotación (wg) con un segundo valor límite de velocidad predeterminado (w lim2) mayor que el primer valor límite de velocidad (w lim1); y- desconectar el generador de turbina eólica en el caso de que la velocidad de rotación (wg) sea mayor que el segundo valor límite de velocidad (w lim2).
- 10. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) es la velocidad de rotación (wg), medida directamente en el eje del generador, mientras que el primer valor límite con el que se compara es, asimismo, un valor de velocidad (w lim1).
- 11. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) es una medición de voltaje realizada en los terminales del convertidor en el lado del generador, o voltaje del rotor (Vr ), el primer valor límite con el que se compara es un valor límite de voltaje del convertidor (VRlim1).
- 12. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es ejecutado por un generador de turbina eólica que comprende un generador DFIG.
- 13. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque es ejecutado por un generador de turbina eólica que comprende un generador de convertidor completo.
- 14. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el mismo comprende:- comparar la señal indicativa de la velocidad de rotación (w g) con un segundo valor límite predeterminado mayor o igual que el primer valor límite predeterminado; y- reducir la potencia activa demandada del generador eléctrico reduciendo el par cuando la señal indicativa de la velocidad de rotación (wg) es mayor que dicho segundo valor límite.
- 15. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 1, caracterizado porque el mismo comprende:- comparar una señal indicativa de la temperatura de al menos un elemento eléctrico conectado entre el rotor del generador eléctrico y la red y- reducir la potencia activa demandada del generador eléctrico cuando el valor de la señal indicativa de la temperatura de dicho al menos un elemento eléctrico, conectado entre el rotor del generador eléctrico y la red, es mayor que dicho valor umbral de temperatura.
- 16. Procedimiento de control de un generador de turbina eólica, según la reivindicación 15, caracterizado porque el al menos un elemento eléctrico conectado entre el rotor del generador eléctrico y la red se selecciona del grupo que consiste en: un devanado del rotor y un elemento eléctrico conectado entre el devanado del rotor del generador eléctrico y la red.
- 17. Generador de turbina eólica, que comprendeun rotor eólico,al menos dos palas unidas con dicho rotor eólico,un generador eléctrico,una unidad de control, yun convertidor de potencia que conecta el generador eléctrico a una red,caracterizado porque la unidad de control está configurada para operar el generador de turbina eólica según un procedimiento de control definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
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