ES2965267T3

ES2965267T3 - Procedimiento y sistemas para operar una turbina eólica al recuperarse de un evento de contingencia en la red

Info

Publication number: ES2965267T3
Application number: ES13192886T
Authority: ES
Inventors: Einar Vaughn Larsen; Arne Koerber
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: EP2738904B1; EP2738904A2; CN103856129B; US8872372B2; CA2833894C; CA2833894A1; DK2738904T3; CN103856129A; EP2738904A3; BR102013029008A2; BR102013029008B1; IN2013CH04971A; US20140152010A1

Abstract

Se describe un método 260 para controlar el funcionamiento de una turbina eólica incluida dentro de un sistema de generación y suministro de energía. El método incluye recibir, mediante un controlador 44, una señal de comando de energía 198, en donde la señal de comando de energía 198 indica la recuperación del evento de contingencia de la red; y aumentar, de manera no uniforme, la potencia inyectada en una red mediante un conjunto de conversión de energía 34 en respuesta a la señal de comando de energía 198 en donde el controlador 44 controla el conjunto de conversión de energía 34. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistemas para operar una turbina eólica al recuperarse de un evento de contingencia en la red[0001]La materia descrita en el presente documento se refiere, en general, a controlar la operación de una turbina eólica y, más específicamente, a controlar la operación de una turbina eólica en respuesta a un evento de contingencia en la red eléctrica.

[0002]Los generadores de turbina eólica utilizan energía eólica para producir potencia eléctrica. Véase, por ejemplo, el documento EP 2336554 A2 que se refiere a sistemas para operar una turbina eólica, en particular, un sistema limitador de potencia dependiente de la red para reducir el deslizamiento de polo, y el documento WO 2011/050807 A2 que se refiere a controlar una central de energía eólica que comprende al menos un generador de turbina eólica para producir potencia para una red eléctrica donde la cantidad de dicha potencia se basa en una respuesta de señal en una señal de voltaje en dicha red eléctrica debido a un cambio en la salida de potencia en dicha red eléctrica. Los generadores de turbina eólica típicamente incluyen un rotor que tiene múltiples palas que transforman la energía eólica en un movimiento de rotación de un eje motor, que, a su vez, se utiliza para accionar un generador eléctrico para producir potencia eléctrica. Cada una de las múltiples palas se puedepitchearpara incrementar o disminuir la velocidad de rotación del rotor. Una salida de potencia de un generador de turbina eólica se incrementa con la velocidad del viento hasta que la velocidad del viento alcanza una velocidad del viento nominal para la turbina. A la velocidad del viento nominal y por encima de ella, el generador de turbina eólica opera a una potencia nominal. La potencia nominal es una potencia de salida a la que un generador de turbina eólica puede operar con un nivel de fatiga de los componentes de turbina que está predeterminado como aceptable. A velocidades del viento mayores que una determinada velocidad, o a un nivel de turbulencia del viento que exceda una magnitud predeterminada, típicamente denominado "límite de desconexión" o "límite de consigna de monitor", las turbinas eólicas se pueden parar o las cargas se pueden reducir regulando elpitchde las palas o frenando el rotor para proteger los componentes de turbina eólica contra daños.

[0003]La operación a velocidad variable del generador de turbina eólica facilita una captura potenciada de energía por el generador de turbina eólica al compararse con una operación a velocidad constante del generador de turbina eólica; sin embargo, la operación a velocidad variable del generador de turbina eólica produce electricidad que tiene voltaje y/o frecuencia variables. Más específicamente, la frecuencia de la electricidad generada por el generador de turbina eólica a velocidad variable es proporcional a la velocidad de rotación del rotor. Se puede acoplar un convertidor de potencia entre el generador eléctrico y una red de suministro. El convertidor de potencia genera electricidad que tiene un voltaje y frecuencia fijos para su suministro a la red de suministro.

[0004]Un equilibrio entre un par de torsión en el rotor creado por interacción de las palas de rotor y el viento y un par de torsión de generador facilita la operación estable de la turbina eólica. Los ajustes de turbina eólica, por ejemplo, ajustes depitchde pala, o eventos en la red (“grid events”), por ejemplo, voltajes bajos o voltajes nulos en la red, pueden provocar un desequilibrio entre el par de torsión en el rotor provocado por el viento y el par de torsión de generador. El generador eléctrico tiene un par de torsión de entrehierro entre el rotor de generador y el estátor que se opone al par de torsión aplicado por el rotor. El convertidor de potencia también controla el par de torsión de entrehierro, lo que facilita el control de la salida de potencia del generador eléctrico. Sin embargo, puede que la turbina eólica no pueda operar a través de determinados eventos en la red, o puede sufrir desgaste y/o daños debido a determinados eventos en la red, debido a un periodo de tiempo requerido para que los ajustes en la operación de turbina eólica surtan efecto después de detectar el evento en la red. Además, al controlar la salida de potencia después de un evento en la red, la vibración del rotor y el exceso de velocidad se pueden convertir en un problema dependiendo de la tasa (“rate”) a la que se restablece la salida de potencia.

[0005]Por lo tanto, lo que se desea son procedimientos y sistemas que aborden los desafíos en la técnica, describiéndose algunos anteriormente.

[0006]De ahí que se proporcione la presente invención, como se define por las reivindicaciones adjuntas.

[0007]Se expondrán, en parte, ventajas adicionales en la descripción que sigue o se pueden aprender en la práctica. Las ventajas se realizarán y conseguirán por medio de los elementos y combinaciones, en particular, señalados en las reivindicaciones adjuntas. Se debe entender que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada solo son de ejemplo e ilustrativas y no son restrictivas, como se reivindica.

[0008]Ahora se describirán diversos aspectos y modos de realización de la presente invención en relación con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de una porción de una turbina eólica de ejemplo.

La figura 2 es una vista en corte parcial de una porción de la turbina eólica mostrada en la figura 1.

La figura 3 es un diagrama de bloques de la turbina eólica mostrada en la figura 1.

La figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema de generación y suministro de potencia de ejemplo que puede incluir la turbina eólica mostrada en la figura 1.

La figura 5 es un diagrama de bloques de un sistema limitador de potencia de ejemplo que se puede incluir dentro del sistema de generación y suministro de potencia mostrado en la figura 4.

La figura 6 es un diagrama de bloques de un limitador de potencia dependiente de la red de ejemplo que se puede incluir dentro del sistema limitador de potencia mostrado en la figura 5.

Las figuras 7A y 7B son ejemplos no limitantes de representaciones gráficas de gradientes de carga no uniformes para la inyección de potencia en la red durante la recuperación de un evento de contingencia en la red. La figura 8 es una vista gráfica de un voltaje de línea de red frente al tiempo que se puede asociar con la turbina eólica mostrada en la figura 1.

La figura 9 ilustra una simulación de la salida de potencia de una turbina eólica incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia tras la recuperación de un evento de contingencia en la red que compara la tasa de recuperación uniforme (línea discontinua) con la tasa de recuperación no uniforme (línea continua). La figura 10 ilustra una simulación de la velocidad del generador de una turbina eólica incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia tras la recuperación de un evento de contingencia en la red que compara la tasa de recuperación uniforme (línea discontinua) 1002 con una tasa de recuperación no uniforme (línea continua) 1004.

La figura 11 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento de ejemplo de control de la operación de la turbina eólica mostrada en la figura 1.

[0009]Antes de que se divulguen y describan los presentes procedimientos y sistemas, se debe entender que los procedimientos y sistemas no se limitan a procedimientos sintéticos específicos, componentes específicos o a composiciones particulares. También se debe entender que la terminología usada en el presente documento solo es para describir modos de realización particulares y no se pretende que sea limitante.

[0010]Como se usa en la memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una" y "el/la" incluyen referentes al plural a menos que el contexto lo indique claramente de otro modo. Los intervalos se pueden expresar en el presente documento como de "aproximadamente" un valor particular y/o a "aproximadamente" otro valor particular. Cuando se expresa un intervalo de este tipo, otro modo de realización incluye de un valor particular y/o al otro valor particular. De forma similar, cuando los valores se expresan como aproximaciones, por el uso del antecedente "aproximadamente", se entenderá que el valor particular forma otro modo de realización. Se entenderá además que los puntos de extremo de cada uno de los intervalos son significativos tanto en relación con el otro punto de extremo como independientemente del otro punto de extremo.

[0011]"Opcional" u "opcionalmente" significa que el evento o circunstancia descrito posteriormente puede ocurrir o no, y que la descripción incluye casos donde dicho evento o circunstancia ocurre y casos donde no ocurre.

[0012]En toda la descripción y reivindicaciones de la presente memoria descriptiva, la palabra "comprender" y variaciones de la palabra, tales como "que comprende" y "comprende", significa "que incluye, pero sin limitarse a" y no se pretende que excluya, por ejemplo, otros aditivos, componentes, números enteros o etapas. "De ejemplo" significa "un ejemplo de" y no se pretende que transmita una indicación de un modo de realización preferido o ideal. "Tal como" no se usa en un sentido restrictivo, sino con propósitos explicativos.

[0013]Como se usa en el presente documento, se pretende que el término "pala" sea representativo de cualquier dispositivo que proporcione fuerza reactiva cuando está en movimiento en relación con un fluido circundante. Como se usa en el presente documento, se pretende que el término "turbina eólica" sea representativo de cualquier dispositivo que genere energía de rotación a partir de energía eólica y, más específicamente, convierta la energía cinética del viento en energía mecánica. Como se usa en el presente documento, se pretende que el término "generador de turbina eólica" sea representativo de cualquier turbina eólica que genere potencia eléctrica a partir de energía de rotación generada a partir de energía eólica y, más específicamente, convierta la energía mecánica convertida de energía cinética del viento en potencia eléctrica.

[0014]Se divulgan componentes que se pueden usar para realizar los procedimientos y sistemas divulgados. Estos y otros componentes se divulgan en el presente documento, y se entiende que, cuando se divulgan combinaciones, subconjuntos, interacciones, grupos, etc. de estos componentes, aunque la referencia específica de cada una de las diversas combinaciones individuales y colectivas y la permutación de estos no se divulguen explícitamente, cada uno específicamente se contempla y describe en el presente documento, para todos los procedimientos y sistemas. Esto se aplica a todos los aspectos de la presente solicitud, incluyendo, pero sin limitarse a, las etapas en los procedimientos divulgados. Por tanto, si existe una variedad de etapas adicionales que se puedan realizar, se entiende que cada una de estas etapas adicionales se puede realizar con cualquier modo de realización o combinación de modos de realización específica de los procedimientos divulgados.

[0015]Los presentes procedimientos y sistemas se pueden entender más fácilmente por referencia a la siguiente descripción detallada de modos de realización preferidos y los ejemplos incluidos en la misma y a las figuras y su descripción previa y siguiente.

[0016]Diversos efectos técnicos de los procedimientos, sistemas y medios legibles por ordenador descritos en el presente documento pueden incluir al menos uno de (a) medir un voltaje de red terminal; (b) proporcionar, a un sistema limitador de potencia, una señal de retroalimentación de voltaje de red terminal que corresponde al voltaje de red terminal; (c) generar, usando el sistema limitador de potencia, una señal de instrucción (“command signal”) de corriente real en base al menos parcialmente a la señal de retroalimentación de voltaje de red terminal; (d) proporcionar la señal de instrucción de corriente real al controlador; y (e) aplicar la señal de instrucción de corriente real al rendimiento del convertidor de potencia de modo que la salida de corriente real por el convertidor de potencia se incremente de manera no uniforme tras la recepción de una señal de control de corriente real correspondiente a la recuperación de un evento de contingencia en la red.

[0017]Los procedimientos, sistemas y medios legibles por ordenador descritos en este documento facilitan la identificación de un evento de contingencia en la red y una respuesta rápida al evento de contingencia en la red. La respuesta rápida puede reducir o eliminar sustancialmente el deslizamiento de polo en el generador de turbina eólica y facilitar la estabilización de la turbina eólica y red de suministro. La tasa no uniforme de retorno de salida de potencia después de un evento de contingencia en la red puede reducir o eliminar la vibración del rotor y el exceso de velocidad y/o el rebasamiento (“overshoot”) de potencia.

[0018]La figura 1 es una vista en perspectiva de una turbina eólica 10 de ejemplo. La figura 2 es una vista en perspectiva en corte parcial de una porción de la turbina eólica 10. La turbina eólica 10 descrita y mostrada en el presente documento es un generador de turbina eólica para generar potencia eléctrica a partir de energía eólica. Además, la turbina eólica 10 descrita e ilustrada en el presente documento incluye una configuración de eje horizontal; sin embargo, en algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir, además o de forma alternativa a la configuración de eje horizontal, una configuración de eje vertical (no mostrada). La turbina eólica 10 se puede acoplar a una carga eléctrica (no mostrada en la figura 1), tal como, pero sin limitarse a, una red eléctrica, para recibir potencia eléctrica de la misma para accionar la operación de la turbina eólica 10 y/o sus componentes asociados y/o para suministrar potencia eléctrica generada por la turbina eólica 10 a la misma. Aunque solo se muestra una turbina eólica 10 en las figuras 1 y 2, en algunos modos de realización, se pueden agrupar entre sí una pluralidad de turbinas eólicas 10, que, a veces, se denomina "parque eólico".

[0019]La turbina eólica 10 incluye un cuerpo o una góndola 12 y un rotor (designado, en general, con 14) acoplado a la góndola 12 para su rotación con respecto a la góndola 12 alrededor de un eje de rotación 20. En el modo de realización de ejemplo, la góndola 12 está montada en una torre 16; sin embargo, en algunos modos de realización, además o de forma alternativa a la góndola 12 montada en la torre, la góndola 12 se puede situar contigua al suelo y/o a una superficie del agua. La altura de la torre 16 puede ser cualquier altura adecuada que posibilite que la turbina eólica 10 funcione como se describe en el presente documento. El rotor 14 incluye un buje 22 y una pluralidad de palas 24 (denominadas, a veces, "perfiles alares") que se extienden radialmente hacia fuera desde el buje 22 para convertir energía eólica en energía de rotación. Aunque el rotor 14 se describe e ilustra en el presente documento como que tiene tres palas 24, el rotor 14 puede tener cualquier número de palas 24. Cada una de las palas 24 puede tener cualquier longitud que permita que la turbina eólica 10 funcione como se describe en el presente documento. Por ejemplo, en algunos modos de realización, una o más palas de rotor 24 son de aproximadamente medio metro de largo, mientras que en algunos modos de realización una o más palas de rotor 24 son de aproximadamente cincuenta metros de largo. Otros ejemplos de longitudes de pala 24 incluyen diez metros o menos, aproximadamente veinte metros, aproximadamente treinta y siete metros y aproximadamente cuarenta metros. Todavía otros ejemplos incluyen palas de rotor de entre aproximadamente cincuenta y aproximadamente cien metros de largo, y palas de rotor mayores de cien metros de largo.

[0020]Pese a cómo se ilustran las palas de rotor 24 en la figura 1, el rotor 14 puede tener palas 24 de cualquier conformación y puede tener palas 24 de cualquier tipo y/o configuración, tanto si dicha conformación, tipo, y/o configuración se describe y/o ilustra en el presente documento. Un ejemplo de otro tipo, conformación y/o configuración de palas 24 es una turbina eólica Darrieus, denominada, a veces, turbina "batidora de huevos". Aún otro ejemplo de otro tipo, conformación y/o configuración de palas 24 es una turbina eólica Savonious. Además, la turbina eólica 10, en algunos modos de realización, puede ser una turbina eólica en la que el rotor 14, en general, esté orientado a barlovento para aprovechar la energía eólica, y/o puede ser una turbina eólica en la que el rotor 14, en general, esté orientado a sotavento para aprovechar la energía. Por supuesto, en cualquiera de los modos de realización, el rotor 14 puede no estar orientado exactamente a barlovento y/o a sotavento, pero puede estar orientado, en general, en cualquier ángulo (que puede ser variable) con respecto a una dirección del viento para aprovechar la energía del mismo.

[0021]En referencia ahora a la figura 2, la turbina eólica 10 incluye un generador eléctrico 26 acoplado al rotor 14 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 14. El generador 26 puede ser cualquier tipo adecuado de generador eléctrico, tal como, pero sin limitarse a, un generador de inducción de rotor bobinado, un generador de inducción doblemente alimentado (DFIG, también conocido como generadores asíncronos de doble alimentación), un generador síncrono de imán permanente (IP), un generador síncrono excitado eléctricamente y un generador de reluctancia conmutada. El generador 26 incluye un estátor (no mostrado) y un rotor (no mostrado) con un entrehierro incluido entre los mismos. El rotor 14 incluye un eje de rotor 28 acoplado al buje 22 de rotor para su rotación con el mismo. El generador 26 está acoplado al eje de rotor 28 de modo que la rotación del eje de rotor 28 accione la rotación del rotor de generador y, por lo tanto, la operación del generador 26. En el modo de realización de ejemplo, el rotor de generador tiene un eje de generador 30 acoplado al mismo y acoplado al eje de rotor 28 de modo que la rotación del eje de rotor 28 accione la rotación del rotor de generador. En otros modos de realización, el rotor de generador está acoplado directamente al eje de rotor 28, denominándose a veces "turbina eólica de accionamiento directo". En el modo de realización de ejemplo, el eje de generador 30 está acoplado al eje de rotor 36 a través de una multiplicadora 32, aunque, en otros modos de realización, el eje de generador 30 está acoplado directamente al eje de rotor 28.

[0022]El par de torsión del rotor 14 acciona el rotor de generador para generar, de este modo, potencia eléctrica de CA de frecuencia variable a partir de la rotación del rotor 14. El generador 26 tiene un par de torsión de entrehierro entre el rotor de generador y el estátor que se opone al par de torsión del rotor 14. Un conjunto de conversión de potencia 34 está acoplado al generador 26 para convertir la CA de frecuencia variable en una CA de frecuencia fija para su suministro a una carga eléctrica (no mostrada en la figura 2), tal como, pero sin limitarse a, una red eléctrica (no mostrada en la figura 2), acoplada al generador 26. El conjunto de conversión de potencia 34 puede incluir un único convertidor de frecuencia o una pluralidad de convertidores de frecuencia configurados para convertir la electricidad generada por el generador 26 en electricidad adecuada para su suministro a través de la red eléctrica. El conjunto de conversión de potencia 34 también se puede denominar en el presente documento convertidor de potencia. El conjunto de conversión de potencia 34 se puede localizar en cualquier parte dentro de o a distancia de la turbina eólica 10. Por ejemplo, el conjunto de conversión de potencia 34 se puede localizar dentro de una base (no mostrada) de la torre 16.

[0023]En algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un limitador de velocidad del rotor, por ejemplo, pero sin limitarse a, un freno de disco 36. El freno de disco 36 frena la rotación del rotor 14, por ejemplo, para ralentizar la rotación del rotor 14, frenar el rotor 14 contra el par de torsión completo del viento y/o reducir la generación de potencia eléctrica a partir del generador eléctrico 26. Además, en algunos modos de realización, la turbina eólica 10 puede incluir un sistema de orientación 38 para rotar la góndola 12 alrededor de un eje de rotación 40, para cambiar una orientación del rotor 14 y, más específicamente, para cambiar una dirección orientada por el rotor 14, por ejemplo, para ajustar un ángulo entre la dirección orientada por el rotor 14 y una dirección del viento.

[0024]En un modo de realización, la turbina eólica 10 incluye un sistema depitch42 de pala variable para controlar, incluyendo, pero sin limitarse a, cambiar, un ángulo depitchde las palas 24 (mostradas en las figuras 1-2) con respecto a la dirección del viento. El sistema depitch42 se puede acoplar al controlador de sistema 44 para su control. El sistema depitch42 está acoplado al buje 22 y a las palas 24 para cambiar el ángulo depitchde las palas 24 rotando las palas 24 con respecto al buje 22. Los accionadores depitchpueden incluir cualquier estructura, configuración, disposición, medios y/o componentes adecuados, ya sea descritos y/o mostrados en el presente documento, tales como, pero sin limitarse a, motores eléctricos, cilindros hidráulicos, resortes y/o servomecanismos. Además, los accionadores depitchse pueden accionar por cualquier medio adecuado, ya sea descrito y/o mostrado en el presente documento, tal como, pero sin limitarse a, fluido hidráulico, potencia eléctrica, potencia electroquímica y/o potencia mecánica, tal como, pero sin limitarse a, fuerza de resorte.

[0025]La figura 3 es un diagrama de bloques de un modo de realización de ejemplo de la turbina eólica 10. En el modo de realización de ejemplo, la turbina eólica 10 incluye uno o más controladores de sistema 44 acoplados a al menos un componente de la turbina eólica 10 para, en general, controlar la operación de la turbina eólica 10 y/o controlar la operación de los componentes de la misma, independientemente de si dichos componentes se describen y/o muestran en el presente documento. Por ejemplo, en el modo de realización de ejemplo, el controlador de sistema 44 está acoplado al sistema depitch42 para, en general, controlar el rotor 14. En el modo de realización de ejemplo, el controlador de sistema 44 está montado dentro de la góndola 12 (mostrada en la figura 2), sin embargo, adicionalmente o de forma alternativa, uno o más controladores de sistema 44 pueden estar a distancia de la góndola 12 y/u otros componentes de la turbina eólica 10. Se pueden usar controladores de sistema 44 para la monitorización y control del sistema global, incluyendo, sin limitación, regulación depitchy velocidad, aplicación del freno de eje de alta velocidad y de orientación, aplicación del motor de orientación y de bomba y/o monitorización de fallos. En algunos modos de realización se pueden usar arquitecturas de control distribuidas o centralizadas alternativas.

[0026]En un modo de realización de ejemplo, la turbina eólica 10 incluye una pluralidad de sensores, por ejemplo, los sensores 50, 54 y 56. Los sensores 50, 54 y 56 miden una variedad de parámetros que incluyen, sin limitación, condiciones operativas y condiciones atmosféricas. Cada sensor 50, 54 y 56 puede ser un sensor individual o puede incluir una pluralidad de sensores. Los sensores 50, 54 y 56 pueden ser cualquier sensor adecuado que tenga cualquier localización adecuada dentro de o a distancia de la turbina eólica 10 que permita que la turbina eólica 10 funcione como se describe en el presente documento. En algunos modos de realización, los sensores 50, 54 y 56 están acoplados al controlador de sistema 44 para transmitir mediciones al controlador de sistema 44 para el procesamiento de las mismas.

[0027]En algunos modos de realización, el controlador de sistema 44 incluye un bus 62 u otro dispositivo de comunicaciones para comunicar información. Uno o más procesadores 64 están acoplados al bus 62 para procesar información, incluyendo información de los sensores 50, 54 y 56 y/u otro(s) sensor(es). El/los procesador(es) 64 pueden incluir al menos un ordenador. Como se usa en el presente documento, el término "ordenador" no se limita a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como ordenador, sino que se refiere ampliamente a un procesador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador lógico programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables, y estos términos se usan de manera intercambiable en el presente documento.

[0028]El controlador de sistema 44 también puede incluir una o más memorias de acceso aleatorio (RAM) 66 y/u otro(s) dispositivo(s) de almacenamiento 68. La(s) RAM 66 y el/los dispositivo(s) de almacenamiento 68 están acoplados al bus 62 para almacenar y transferir información e instrucciones para ejecutarse por el/los procesador(es) 64. La(s) RAM 66 (y/o el/los dispositivo(s) de almacenamiento 68, si se incluyen) también se pueden usar para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el/los procesador(es) 64. El controlador de sistema 44 también puede incluir una o más memorias de solo lectura (ROM) 70 y/u otros dispositivos de almacenamiento estático acoplados al bus 62 para almacenar y proporcionar información e instrucciones estáticas (es decir, que no cambian) al/a los procesador(es) 64. El/los procesador(es) 64 procesan información transmitida desde una pluralidad de dispositivos eléctricos y electrónicos que pueden incluir, sin limitación, transductores de velocidad y potencia. Las instrucciones que se ejecutan incluyen, sin limitación, algoritmos comparadores y/o de conversión residentes. La ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a ninguna combinación específica de circuitos dehardwaree instrucciones desoftware.

[0029]El controlador de sistema 44 también puede incluir, o puede estar acoplado a, dispositivo(s) de entrada/salida 72. El/los dispositivo(s) de entrada/salida 72 pueden incluir cualquier dispositivo conocido en la técnica para proporcionar datos de entrada al controlador de sistema 44 y/o para proporcionar salidas, tales como, pero sin limitarse a, salidas de control de orientación y/o de control depitch.Se pueden proporcionar instrucciones a la RAM 66 desde el dispositivo de almacenamiento 68, que incluye, por ejemplo, un disco magnético, un circuito integrado de memoria de solo lectura (ROM), CD-ROM y/o DVD, por medio de una conexión a distancia que sea por cable o bien inalámbrica para proporcionar acceso a uno o más medios accesibles electrónicamente. En algunos modos de realización, se pueden usar circuitos con cableado permanente en lugar de o en combinación con instrucciones desoftware.Por tanto, la ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a ninguna combinación específica de circuitos dehardwaree instrucciones desoftware,ya sea descrita y/o mostrada en el presente documento. Además, en el modo de realización de ejemplo, el/los dispositivo(s) de entrada/salida 72 pueden incluir, sin limitación, dispositivos periféricos informáticos asociados con una interfaz de operario, tal como un ratón y un teclado (ninguno se muestra en la figura 3). De forma alternativa, también se pueden usar otros dispositivos periféricos informáticos que pueden incluir, por ejemplo, un escáner (no mostrado en la figura 3). Además, en el modo de realización de ejemplo, los canales de salida adicionales pueden incluir, por ejemplo, un monitor de interfaz de operario (no mostrado en la figura 3). El controlador de sistema 44 también puede incluir una interfaz de sensor 74 que permita que el controlador de sistema 44 se comunique con los sensores 50, 54 y 56 y/u otro(s) sensor(es). La interfaz de sensor 74 puede incluir uno o más convertidores de analógico a digital que convierten las señales analógicas en señales digitales que se pueden usar por el/los procesador(es) 64.

[0030]En un modo de realización de ejemplo, la turbina eólica 10 incluye un regulador de bucle enganchado en fase (PLL) 80. El regulador de PLL 80 está acoplado al sensor 54. En el modo de realización de ejemplo, el sensor 54 es un transductor de voltaje configurado para medir una salida de voltaje de red terminal por el convertidor de frecuencia 34. De forma alternativa, el regulador de PLL 80 está configurado para recibir una pluralidad de señales de medición de voltaje de una pluralidad de transductores de voltaje. En un ejemplo de un generador trifásico, cada uno de los tres transductores de voltaje está acoplado eléctricamente a cada una de las tres fases de un colector de red. El regulador de PLL 80 se puede configurar para recibir cualquier número de señales de medición de voltaje de cualquier número de transductores de voltaje que permitan que el regulador de PLL 80 funcione como se describe en el presente documento.

[0031]La figura 4 es un diagrama de bloques de un sistema de generación y suministro de potencia 150 de ejemplo. El sistema de generación y suministro de potencia 150 se puede usar con, o incluir dentro de, la turbina eólica 10 (mostrada en las figuras 1 y 2). El sistema 150 incluye una fuente de energía, por ejemplo, el generador 26. Aunque se describe en el presente documento como generador de turbina eólica 26, la fuente de energía puede incluir cualquier tipo de generador eléctrico que permita que el sistema 150 funcione como se describe en el presente documento. El sistema 150 también incluye un convertidor de potencia, tal como el convertidor de potencia 34. El convertidor de potencia 34 recibe potencia eléctrica de frecuencia variable 132 generada por el generador 26 y convierte la potencia eléctrica 132 en una potencia eléctrica 134 (denominada en el presente documento potencia terminal 134) adecuada para su transmisión a través de una red de transmisión y distribución de potencia eléctrica 136 (denominada en el presente documento red de suministro 136). Está definido un voltaje terminal (Vt) 138 en un nodo entre el convertidor de potencia 34 y la red de suministro 136. Una carga 140 está acoplada a la red de suministro 136 donde se define un voltaje Thevenin. Como se describe anteriormente, la operación a velocidad variable de la turbina eólica 10 facilita una captura potenciada de energía en comparación con una operación a velocidad constante de la turbina eólica 10; sin embargo, la operación a velocidad variable de la turbina eólica 10 produce potencia eléctrica 132 que tiene voltaje y/o frecuencia variables. Más específicamente, la frecuencia de la potencia eléctrica 132 generada por el generador de turbina eólica 26 a velocidad variable es proporcional a la velocidad de rotación del rotor 14 (mostrado en la figura 1). En el modo de realización de ejemplo, el convertidor de potencia 34 genera potencia terminal 134 que tiene un voltaje y frecuencia sustancialmente fijos para su suministro en la red de suministro 136.

[0032]El convertidor de potencia 34 también controla el par de torsión de entrehierro del generador 26. El par de torsión de entrehierro está presente entre el rotor de generador (no mostrado en la figura 3) y el estátor de generador (no mostrado en la figura 3) y se opone al par de torsión aplicado al generador 26 por el rotor 14. Un equilibrio entre un par de torsión en el rotor 14 creado por la interacción de las palas 24 (mostradas en la figura 1) y el viento y el par de torsión de entrehierro facilita la operación estable de la turbina eólica 10. Los ajustes de turbina eólica, por ejemplo, ajustes depitchde pala o eventos en la red, por ejemplo, transitorios de voltaje bajo o transitorios de voltaje nulo en la red de suministro 136, pueden provocar un desequilibrio entre el par de torsión en el rotor 14 provocado por el viento y el par de torsión de entrehierro. El convertidor de potencia 34 controla el par de torsión de entrehierro que facilita el control de la salida de potencia del generador 26; sin embargo, puede que la turbina eólica 10 no pueda operar a través de determinados eventos en la red, o puede sufrir desgaste y/o daños debido a determinados eventos en la red, debido a un periodo de tiempo requerido para que los ajustes en la operación de turbina eólica surtan efecto después de detectar el evento en la red.

[0033]En el modo de realización de ejemplo, el sistema 150 incluye un sistema limitador de potencia dependiente de la red 152. En el modo de realización de ejemplo, un controlador, por ejemplo, pero sin limitarse al controlador 44 (mostrado en la figura 3), está programado para realizar las funciones del sistema limitador de potencia dependiente de la red 152. Sin embargo, en modos de realización alternativos, las funciones del sistema limitador de potencia dependiente de la red 152 se pueden realizar por cualquier circuito configurado para permitir que el sistema 150 funcione como se describe en el presente documento. El sistema limitador de potencia 152 está configurado para identificar la ocurrencia de un evento de contingencia en la red y proporcionar al convertidor de potencia 34 señales que faciliten la reducción del deslizamiento de polo y proporcionen una recuperación estable del evento en la red. En determinados modos de realización, el convertidor de potencia 34 responde de acuerdo con las señales proporcionadas por el sistema limitador de potencia 152 y elimina sustancialmente el deslizamiento de polo.

[0034]Un evento en la red, también denominado en el presente documento evento de contingencia en la red, puede dejar la red de suministro 136 en un modo degradado donde la impedancia de red sea demasiado alta para acomodar la potencia generada por el generador 26. Un ejemplo de un evento en la red incluye un fallo de cortocircuito en una de las líneas de transmisión dentro de la red de suministro 136. Las acciones de protección de transmisión eléctrica retiran la porción con fallo de la red de suministro 136 para permitir la operación de la porción sin fallo restante de la red de suministro 136. Queda una vía de transmisión que se degrada en su capacidad para transmitir potencia del sistema 150 a la carga 140. Dichos eventos en la red provocan un breve periodo de voltaje bajo en la red de suministro 136 antes de quitar la porción con fallo de la red de suministro 136. Típicamente, el voltaje terminal 138 se acercará a cero voltios en el momento del evento en la red. A menudo, un transitorio de voltaje bajo y/o un transitorio de voltaje nulo provocarán una desconexión del generador y consecuencias asociadas para los dispositivos semiconductores (por ejemplo, daños potenciales a los componentes de la turbina eólica 10). El sistema 150 facilita la capacidad de soporte ante huecos de voltaje bajo (LVRT), así como la capacidad de soporte ante huecos de voltaje nulo (ZVRT) para la turbina eólica 10, de modo que se mitiguen la posibilidad de una desconexión del generador de turbina eólica y las consecuencias asociadas para los dispositivos semiconductores durante los transitorios de voltaje bajo y/o transitorios de voltaje nulo.

[0035]Un evento en la red de este tipo puede dar lugar a una condición posfallo donde la alta impedancia de la red de suministro 136 evite que la red de suministro 136 transmita la potencia prefallo desde el generador eólico 26 (es decir, la impedancia de la red de suministro 136 es demasiado alta para transportar la potencia prefallo del generador eólico 26). En una máquina síncrona, esta condición puede provocar que un ángulo de rotor del generador se mueva más allá del punto donde un par de torsión de restricción de la red de suministro 136 pueda equilibrar la entrada mecánica a la turbina eólica 10, lo que se denomina en el presente documento "deslizamiento de polo". En una máquina con una interfaz electrónica de potencia (por ejemplo, convertidor de potencia 34), esta condición puede dar lugar a una serie de pulsaciones rápidas de potencia y voltaje. Dichas pulsaciones son análogas al deslizamiento de polo, aunque con el convertidor de potencia 34, los algoritmos de control dominan el comportamiento en lugar de la física de las máquinas síncronas. Sin precauciones en los algoritmos de control de convertidor de potencia, puede ocurrir un deslizamiento de polo.

[0036]Diversos de los procedimientos y sistemas descritos en el presente documento pueden facilitar evitar el deslizamiento de polo pulsante y facilitar la estabilización del sistema 150 tras la detección del deslizamiento de polo en un corto periodo de tiempo de modo que los controles de nivel superior tengan tiempo para determinar acciones y comunicar esas acciones para llevar al sistema a una condición aceptable.

[0037]Como se muestra en la figura 4, en el modo de realización de ejemplo, el conjunto de conversión de potencia 34 está configurado para recibir señales de control 154 de un controlador de interfaz de convertidor 156. Las señales de control 154 se basan en condiciones operativas detectadas o características operativas de la turbina eólica 10 como se describe en el presente documento y se usan para controlar la operación del conjunto de conversión de potencia 34. Los ejemplos de condiciones operativas medidas pueden incluir, pero no se limitan a, un voltaje de red terminal, un error de PLL, un voltaje de colector de estátor, un voltaje de colector de rotor y/o una corriente. Por ejemplo, el sensor 54 mide el voltaje de red terminal 138 y transmite una señal de retroalimentación de voltaje de red terminal 160 al sistema limitador de potencia 152. El sistema limitador de potencia 152 genera una señal de instrucción de potencia 162 en base al menos parcialmente a la señal de retroalimentación 160 y transmite la señal de instrucción de potencia 162 al controlador de interfaz de convertidor 156. En un modo de realización alternativo, el controlador de interfaz de convertidor 156 está incluido dentro del controlador de sistema 44. También se puede usar otra retroalimentación de condición operativa de otros sensores por el controlador 44 y/o controlador de interfaz de convertidor 156 para controlar el conjunto de conversión de potencia 34. Usando esta información de retroalimentación y, por ejemplo, señales de control de conmutación, se pueden generar de cualquier manera conocida señales de control de conmutador de sincronización de estátor y señales de control (desconexión) de disyuntor de circuito de sistema. Por ejemplo, para un transitorio de voltaje de red con características predeterminadas, el controlador 44 y/o el controlador de interfaz de convertidor 156 suspenderán sustancialmente, al menos temporalmente, la activación de encendido de los IGBT dentro del conjunto de conversión de potencia 34. Dicha suspensión de operación mitigará sustancialmente la potencia eléctrica que se canaliza a través del conjunto de conversión de potencia 34 a aproximadamente cero.

[0038]La figura 5 es un diagrama de bloques de un sistema limitador de potencia de ejemplo, por ejemplo, el sistema limitador de potencia 152. El sistema limitador de potencia 152 está configurado para generar una señal de instrucción de potencia 162 (mostrada en la figura 4), que, en el modo de realización de ejemplo, es al menos una de una señal de consigna de corriente real 166 y una señal de instrucción de corriente reactiva 168. En el modo de realización de ejemplo, el sistema limitador de potencia 152 incluye un limitador de potencia 180, un regulador de potencia 182 y un regulador de voltaje 184. En el modo de realización de ejemplo, el limitador de potencia 180 recibe al menos una condición operativa medida del sistema 150. La al menos una condición operativa medida puede incluir, pero no se limita a, una señal de error de PLL 190 del regulador de PLL 80 y una señal de retroalimentación de voltaje de red terminal 160 del sensor 54. El limitador de potencia 180 también recibe una señal de control de potencia de referencia 194 almacenada, por ejemplo, del controlador de sistema 44 (mostrado en la figura 3). En algunos modos de realización, el limitador de potencia 180 recibe la señal de retroalimentación de voltaje de red terminal 160 y la señal de control de potencia de referencia 194 almacenada. En otros modos de realización, el limitador de potencia 180 recibe la señal de error de PLL 190 y la señal de control de potencia de referencia 194 almacenada. En otros modos de realización, el limitador de potencia 180 recibe tanto la señal de error de PLL 190 como la señal de retroalimentación de voltaje de red terminal 160, así como la señal de control de potencia de referencia 194 almacenada. En el modo de realización de ejemplo, el limitador de potencia 180 genera una señal de instrucción de potencia 198 y transmite la señal de instrucción de potencia 198 al regulador de potencia 182. El regulador de potencia 182 genera la señal de instrucción de corriente real 166 y transmite la señal de instrucción de corriente real 166 al controlador de interfaz de convertidor 156. El controlador de interfaz de convertidor 156 también se puede denominar en el presente documento control de activación de convertidor. Como se describe anteriormente, el regulador de PLL 80 se puede incluir dentro del controlador de sistema 44, o se puede acoplar al, pero separado del, controlador de sistema 44.

[0039]En el modo de realización de ejemplo, el regulador de PLL 80 recibe la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160. Por ejemplo, el regulador de PLL 80 puede recibir la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 (mostrada en la figura 3 como Vt) proporcionada por el sensor 54 (mostrado en la figura 3). Como se describe anteriormente, el regulador de PLL 80 genera una señal de error de PLL 190 y una señal de ángulo de fase de PLL 202. La señal de ángulo de fase de PLL 202 se transmite al controlador de interfaz de convertidor 156 para el control del conjunto 34 y para el control posterior de las corrientes eléctricas inyectadas en la red de suministro 136 (mostrada en la figura 4).

[0040]La figura 6 es un diagrama de bloques de un limitador de potencia dependiente de la red de ejemplo, por ejemplo, el limitador de potencia 180 (mostrado en la figura 5). Como se describe anteriormente, en el caso de una contingencia en la red, tal como una red débil, la impedancia de la red de suministro 136 es demasiado alta para acomodar la potencia generada por el generador 26. Como resultado, puede ocurrir un deslizamiento de polo que provoque caídas de voltaje repetitivas y pulsaciones de potencia en la red de suministro 136 y en la turbina eólica 10. Además, la red débil provoca una reducción en el voltaje equivalente de Thevenin en la carga 140 en la red de suministro 136. Para facilitar el evitar que aparezca un deslizamiento de polo después de un evento de contingencia en la red, se reduce rápidamente una instrucción de potencia al controlador de interfaz de convertidor 156. Más específicamente, la señal de instrucción de corriente real 166 se genera por el regulador de potencia 182 y transmite al controlador de interfaz de convertidor 156. La señal de instrucción de corriente real 166 ordena al controlador de interfaz de convertidor 156 que disminuya un componente real de la corriente que el conjunto de conversión 34 intenta inyectar en la red de suministro 136. Además, para soportar el voltaje terminal, tras una caída en el voltaje terminal identificada por el regulador de voltaje 184 en base a la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160, el regulador de voltaje 184 genera una señal de instrucción de corriente reactiva 168 y envía una señal de instrucción de corriente reactiva 168 al controlador de interfaz de convertidor 156. La señal de instrucción de corriente 168 ordena al controlador de interfaz de convertidor 156 que incremente un componente reactivo de la corriente inyectada en la red de suministro 136 tras la ocurrencia de un evento de contingencia en la red.

[0041]En el modo de realización de ejemplo, el regulador de potencia 182 recibe la señal de instrucción de potencia 198 del limitador de potencia 180. La señal de instrucción de potencia 198 proporciona al regulador de potencia 182 una señal correspondiente a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Como se describe anteriormente, un voltaje terminal bajo es una indicación de que ha ocurrido un evento de contingencia en la red. Además, un error de PLL alto es una indicación de que ha ocurrido un evento de contingencia en la red. Para determinar si ha ocurrido un evento de contingencia en la red, un bloque funcional 220 dentro del limitador de potencia 180 recibe una señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 y/o una señal de error de PLL 190. Un bloque de función de límite de potencia 222 genera una señal de control de límite de potencia 224 en base a una salida 226 del bloque de función 220. La señal de control de límite de potencia 224 y la señal de control de potencia de referencia 194 se proporcionan a un bloque de función comparador 230. El bloque de función comparador 230 genera una señal de instrucción de potencia 198 correspondiente a la menor de la señal de control de límite de potencia 224 y la señal de control de potencia de referencia 194.

[0042]En el modo de realización de ejemplo, tras la ocurrencia de un evento de contingencia en la red, la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 indica una reducción repentina en el voltaje terminal. En consecuencia, el bloque de función de límite de potencia 222 genera una señal de control de límite de potencia 224 que se reduce rápidamente. La reducción rápida de la señal de control del límite de potencia 224 facilita la estabilización del sistema 150 mientras que reduce sustancialmente el deslizamiento de polo. Después de que la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 indica que el evento de contingencia en la red ha finalizado (por ejemplo, el voltaje terminal se incrementa), el bloque de función de límite de potencia 222 genera una señal de control de límite de potencia no uniforme 224. La corriente real inyectada en la red de suministro 136 se eleva de acuerdo con la señal de control de límite de potencia 224. Incrementar la potencia inyectada en la red de suministro 136 de una manera no uniforme facilita evitar oscilaciones de potencia, vibración del rotor, exceso de velocidad del rotor y rebasamiento de potencia. Como se usa en el presente documento, incrementar la potencia inyectada en la red 136 de manera no uniforme, en general, significa cambiar la tasa a la que se inyecta potencia en la red con el tiempo. Por ejemplo, la tasa puede comenzar a una tasa rápida y, a continuación, cambiar a una tasa más lenta a medida que la potencia inyectada en la red se acerca a la potencia designada por la señal de control de límite de potencia 224. Al cambiar la señal de control de límite de potencia 224 con el tiempo de manera no uniforme, la potencia inyectada en la red 136 tiene una porción de elevación rápida hasta un nivel seguro para la estabilidad de la red y, a continuación, una porción de elevación lenta a medida que se acerca la potencia completa. Por ejemplo, el nivel seguro para la estabilidad de la red puede ser un primer nivel predeterminado de salida de potencia. En un ejemplo no limitante, el nivel seguro para la estabilidad de la red puede ser de un 50 a un 70 por ciento de potencia completa en condiciones dadas. La porción de elevación rápida de inyección de potencia en la parte inicial de recuperación de un evento de contingencia en la red ayuda a reducir el exceso de velocidad y la vibración del rotor. Incrementar lentamente la potencia inyectada en la red de suministro 136 en la última porción de inyección de potencia en la red tras la recuperación proporciona tiempo para cambios de nivel superior en la operación del sistema 150 que permiten que el sistema 150 se adapte al evento de contingencia en la red, mitigue el rebasamiento y reduzca qué vibración ocurre al lograr la potencia completa inyectada en la red. En un aspecto, la porción de elevación rápida de inyección de potencia en la red al recuperarse de un evento de contingencia en la red comprende cambiar la señal de control de límite de potencia 224, y posteriormente la potencia inyectada en la red por un gradiente de carga de un 300 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada, o mayor. En un ejemplo no limitante, se inyecta potencia en la red 136 a una primera tasa (rápida) de un 300 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada, o mayor, y, a continuación, se inyecta en la red 136 a una segunda tasa (lenta) de menos de un 300 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada, por ejemplo, un 100 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada. En otro ejemplo no limitante, se inyecta potencia en la red 136 a una primera tasa (rápida) de un 300 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada, o mayor, y, a continuación, se inyecta en la red 136 a una segunda tasa (lenta) de menos de un 100 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada.

[0043]Las figuras 7A y 7B son ejemplos no limitantes de representaciones gráficas de gradientes de carga no uniformes para la inyección de potencia en la red durante la recuperación de un evento de contingencia en la red. La figura 7A ilustra un gráfico 702 que tiene una pluralidad de segmentos lineales, teniendo cada segmento una pendiente diferente, de modo que la tasa para llevar a la turbina eólica de nuevo a la potencia nominal a una velocidad del viento dada es inicialmente rápida y, a continuación, se ralentiza a medida que se acerca a la potencia nominal completa. La figura 7B ilustra una porción del gradiente de carga que no es lineal en un gráfico 704, de modo que la tasa para llevar a la turbina eólica de nuevo a la potencia nominal a una velocidad del viento dada es inicialmente rápida y, a continuación, se ralentiza a medida que se acerca a la potencia nominal completa. Se debe apreciar que las figuras 7A y 7B son ejemplos y se puede usar cualquier combinación de segmentos lineales o no lineales que representen el gradiente de carga para incrementar la salida de corriente real y/o potencia por el convertidor de potencia de una manera no uniforme.

[0044]Volviendo a la figura 6, en el modo de realización de ejemplo, la señal de control de límite de potencia 224 se compara con la señal de control de potencia de referencia 194. El bloque de función comparador 230 genera una señal de instrucción de potencia 198 en base a la menor de la señal de control de límite de potencia 224 y la señal de control de potencia de referencia 194. Por ejemplo, la señal de control de límite de potencia 224 es menor que la señal de control de potencia de referencia 194 después de la ocurrencia de un evento de contingencia en la red y, como tal, la señal de instrucción de potencia 198 se genera en base a la señal de control de límite de potencia 224. Durante la operación normal del sistema 150 (es decir, sin evento de contingencia en la red), la señal de control de potencia de referencia 194 es menor que la señal de control de límite de potencia 224, y la señal de instrucción de potencia 198 se basa en la señal de control de potencia de referencia 194 predeterminada.

[0045]Como se describe anteriormente, la señal de error de PLL 190 y la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 son ambas indicadores de la ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Por ejemplo, una señal de error de PLL 190 que corresponde a un error de PLL alto y una señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 que corresponde a una reducción del voltaje terminal 138 son indicaciones de que ha ocurrido un evento de contingencia en la red. En respuesta a una señal de error de PLL 190 alta y/o una señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 baja, el bloque 222 de función de límite de potencia genera una señal de control de límite de potencia 224 que se reduce rápidamente. Después de que la señal de error de PLL 190 y/o la señal de retroalimentación de voltaje terminal 160 indiquen que el evento de contingencia en la red ha finalizado (por ejemplo, el error de PLL y/o el voltaje terminal vuelve a un nivel predefinido), el bloque de función de límite de potencia 222 genera una señal de control de límite de potencia 224 que se eleva no uniforme. La potencia inyectada en la red de suministro 136 se eleva de manera no uniforme de acuerdo con la señal de control de límite de potencia 224. Como se describe anteriormente, la porción de elevación rápida de inyección de potencia no uniforme en la parte inicial de recuperación de un evento de contingencia en la red ayuda a reducir el exceso de velocidad y la vibración del rotor. Incrementar lentamente la potencia inyectada en la red de suministro 136 en la última porción de inyección de potencia no uniforme en la red tras la recuperación proporciona tiempo para cambios de nivel superior en la operación del sistema 150 que permite que el sistema 150 se adapte al evento de contingencia en la red, mitigue el rebasamiento y reduzca qué vibración ocurre al lograr la potencia completa inyectada en la red. En un modo de realización alternativo, el limitador de potencia 180 también incluye un control de nivel superior 232. Aunque se describe como que se incluye dentro del limitador de potencia 180, el control de nivel superior 232 también se puede situar a distancia desde el limitador de potencia 180. Como se describe anteriormente, la porción de elevación rápida de inyección de potencia no uniforme en la parte inicial de recuperación de un evento de contingencia en la red ayuda a reducir el exceso de velocidad y la vibración del rotor. Incrementar lentamente la potencia inyectada en la red de suministro 136 en la última porción de inyección de potencia no uniforme en la red tras la recuperación proporciona tiempo para cambios de nivel superior en la operación del sistema 150 que permite que el sistema 150 se adapte al evento de contingencia en la red, mitigue el rebasamiento y reduzca qué vibración ocurre al lograr la potencia completa inyectada en la red. Durante la porción lenta del incremento de la potencia inyectada en la red de suministro 136, se proporciona tiempo para cambios de nivel superior en la operación del sistema 150 que permiten que el sistema 150 se adapte al evento de contingencia en la red. El control de nivel superior 232 recibe al menos una señal de entrada de parque eólico, por ejemplo, la señal de entrada 234. La señal de entrada de parque eólico 234 puede corresponder a cambios en la red de suministro 136, por ejemplo, pero sin limitarse a, señales de contacto de disyuntor o señales de comunicación desde subestaciones a distancia. La señal de entrada 234 también puede corresponder a una medición de voltaje en un punto de acoplamiento común para una pluralidad de turbinas eólicas dentro de un parque eólico. En el modo de realización de ejemplo, el control de nivel superior 232 genera una señal de restricción 236 en base al menos parcialmente a la señal de entrada 234, y proporciona una señal de restricción 236 para seleccionar turbinas eólicas de la pluralidad de turbinas eólicas. Más específicamente, la señal de restricción 236 se proporciona al bloque de función comparador 230, donde se genera la señal de instrucción de potencia 198. Por ejemplo, si la señal de entrada 234 recibida por el control de nivel superior 232 corresponde a más de un número predefinido de subestaciones a distancia que no pueden transportar el nivel de potencia que se recibe actualmente, el control de nivel superior 232 generará una señal de restricción 236, que, tras la recepción, ordena al bloque de función comparador 230 que genere una señal de instrucción de potencia 198 que restrinja la salida de una turbina eólica por debajo de la que de otro modo estaría disponible a partir de las condiciones del viento predominantes. En otro ejemplo, si el control de nivel superior 232 determina que el voltaje en el punto de acoplamiento común para una pluralidad de turbinas eólicas ha permanecido por debajo de un nivel predefinido durante más de un periodo de tiempo predefinido, el control de nivel superior 232 generará una señal de restricción 236, que, tras la recepción, ordena al bloque de función comparador 230 que genere una señal de instrucción de potencia 198 que restrinja la salida de una turbina eólica por debajo de la que de otro modo estaría disponible a partir de las condiciones del viento predominantes.

[0046]En el modo de realización de ejemplo, el sistema limitador de potencia 152 también incluye una memoria, por ejemplo, la memoria 66 (mostrada en la figura 3). La memoria 66 está configurada para almacenar datos relacionados con la operación de la turbina eólica 10. Por ejemplo, la memoria 66 puede almacenar al menos una variable que corresponde, por ejemplo, pero sin limitarse, al error de PLL 190 y la retroalimentación de voltaje 160. Más específicamente, el controlador 44 está configurado para muestrear el valor actual de variables predefinidas y almacenar el valor actual en la memoria 66 tras la ocurrencia de un evento. Por ejemplo, tras la ocurrencia de un evento de contingencia en la red, los valores actuales para el error de PLL 190 y la retroalimentación de voltaje 160 se almacenan en la memoria 66. La memoria 66 se puede acceder por un usuario, por ejemplo, para monitorizar la operación de la turbina eólica 10.

[0047]La figura 8 es una vista gráfica del voltaje de línea de red frente al tiempo que se puede asociar con la turbina eólica 10 (mostrada en la figura 1). El gráfico 240 incluye una ordenada (eje y) 242 que representa el voltaje de línea de red en unidades de porcentaje (%). El eje y 242 ilustra un 0 % en el origen del gráfico y se extiende hasta un 100 %. Un voltaje de línea de red de un 0% es indicativo de voltaje nulo en la red de suministro 136 (mostrada en la figura 4). Un voltaje de línea de red de un 100 % indica que el voltaje de red terminal 138 es un 100 % del voltaje nominal predeterminado asociado con la turbina eólica 10. El gráfico 240 también incluye una abscisa (eje x) 244 que representa el tiempo en segundos (s). Se ilustra un transitorio de voltaje nulo que comienza a un tiempo igual a cero segundos. Este transitorio de voltaje nulo puede corresponder a un evento en la red, por ejemplo, una carga desacoplada que provoca una condición de red de voltaje nulo. En el modo de realización de ejemplo, la condición de voltaje nulo en la red de suministro 136 es de 0,15 segundos, en la que el voltaje en la red de suministro 136 se recupera completamente a un 100 % a aproximadamente 3,5 segundos después del inicio del transitorio. De forma alternativa, una duración de tiempo de la condición de voltaje nulo y las características de una recuperación de voltaje de red dependen de una variedad de factores conocidos en la técnica.

[0048]Cuando el voltaje disminuye a cero como se muestra en la figura 8, es probable que haya fallos que eviten que el generador 26 transmita potencia eléctrica a la red de suministro 136. En el caso de que el viento continúe rotando el rotor 14 (mostrado en la figura 1), el generador 26 continúa generando energía que no se convierte en energía eléctrica. En cambio, la energía acelera el rotor 14 hasta que se inicia una característica de desconexión que puede incluir una desconexión manual o una desconexión por exceso de velocidad automatizada.

[0049]La figura 9 ilustra una simulación de la salida de potencia de una turbina eólica incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia tras la recuperación de un evento de contingencia en la red que compara la tasa de recuperación uniforme (línea discontinua) 902 con la tasa de recuperación no uniforme (línea continua) 904. En esta simulación de ejemplo, la salida de potencia nominal de la turbina eólica es de aproximadamente 1520 kW. Como se muestra en la figura 9, la turbina eólica experimenta un evento de contingencia en la red a un tiempo = 100 segundos, lo que disminuye drásticamente la cantidad de potencia inyectada en la red. Poco después, la turbina eólica comienza a recuperar la salida de potencia de la turbina eólica que se inyecta en la red. La línea 902 ilustra una tasa de recuperación uniforme de ejemplo de aproximadamente un 50 por ciento de potencia nominal por segundo. Como se puede observar, esta tasa de recuperación uniforme y relativamente lenta da como resultado un periodo de tiempo más prolongado hasta que se logra la potencia de salida nominal y un rebasamiento considerable de potencia nominal, provocando, de este modo, oscilaciones de potencia significativas hasta que se logra una salida constante de potencia nominal. Además, debido a la tasa de recuperación relativamente lenta ilustrada por la línea 902 del evento de contingencia en la red, los componentes de turbina pueden estar sometidos durante más tiempo a vibraciones a diversas frecuencias a medida que la turbina eólica se recupera del evento de contingencia en la red. Estas vibraciones pueden provocar que la turbina eólica se desconecte fuera de línea y/o se dañen los componentes de la turbina eólica. Especialmente dañinos pueden ser periodos prolongados en los que el rotor se mueve a través de las velocidades críticas y/o frecuencias naturales de la turbina eólica.

[0050]La línea 904 ilustra una tasa de recuperación de potencia nominal no uniforme de ejemplo después de un evento de contingencia en la red. Como antes, poco después de que aparezca el evento de contingencia en la red a aproximadamente 100 segundos, la turbina eólica comienza a recuperarse inyectando más potencia en la red. Como se muestra con la línea 904, esto implica, en primer lugar, una elevación rápida 906 hasta un nivel seguro para la estabilidad de la red, y, a continuación, una elevación más lenta 908 a medida que se consigue una salida de corriente real y/o potencia nominal completa final. Como se muestra en la figura 9, la porción de elevación rápida 906 de salida de corriente real y/o potencia por el convertidor de potencia de la turbina eólica puede comprender una elevación de un 300 por ciento por segundo, o mayor. Además, como se muestra en la figura 9, la porción de elevación lenta 908 de salida de corriente real y/o potencia por el convertidor de potencia puede comprender una elevación de menos de un 300 por ciento por segundo. Por ejemplo, la porción de elevación lenta 908 puede comprender una tasa de recuperación de salida de potencia de aproximadamente un 50 por ciento de la salida de potencia nominal de la turbina eólica por segundo. Como se puede observar en la línea 904 en la figura 9, el rebasamiento de salida de potencia usando la tasa de recuperación no uniforme es menos grave que al usar la tasa de recuperación uniforme más lenta ilustrada por la línea 902. Además, al acelerar rápidamente a través de periodos de vibración alta en la porción de elevación rápida 906, disminuye la probabilidad de desconexión o daños provocados por vibración.

[0051]La figura 10 ilustra una simulación de la velocidad del generador de una turbina eólica incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia tras la recuperación de un evento de contingencia en la red que compara la tasa de recuperación uniforme (línea discontinua) 1002 con una tasa de recuperación no uniforme (línea continua) 1004. En esta simulación de ejemplo, la velocidad del generador nominal es de aproximadamente 1440 revoluciones por minuto. Como se muestra en la figura 10, la turbina eólica experimenta un evento de contingencia en la red a un tiempo = 100 segundos, lo que incrementa drásticamente la velocidad del generador y disminuye la cantidad de potencia inyectada en la red. Poco después, la turbina eólica comienza a recuperar la salida de potencia de la turbina eólica que se inyecta en la red. La línea 1002 ilustra una tasa de recuperación uniforme de ejemplo de aproximadamente un 50 por ciento de potencia nominal por segundo. Como se puede observar, esta tasa de recuperación uniforme y relativamente lenta da como resultado una velocidad del generador significativamente mayor durante y después del evento de contingencia en la red. Este exceso de velocidad puede provocar que la turbina eólica se desconecte fuera de línea y/o se dañen los componentes de la turbina eólica.

[0052]La línea 1004 ilustra la velocidad del generador después de un evento de contingencia en la red usando una tasa de recuperación no uniforme de ejemplo de potencia nominal después del evento de contingencia en la red. Como antes, poco después de que aparezca el evento de contingencia en la red a aproximadamente 100 segundos, la turbina eólica comienza a recuperarse inyectando más potencia en la red. Como se muestra en la línea 1004, la velocidad del generador durante y después del evento de contingencia no es tan grande como lo sería usando una tasa de recuperación uniforme. Esto reduce la probabilidad de desconexión o daños a la turbina eólica por exceso de velocidad.

[0053]La figura 11 es un diagrama de flujo 260 que ilustra un procedimiento de ejemplo para controlar la operación de una turbina eólica, por ejemplo, la turbina eólica 10 (mostrada en la figura 1), incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia, por ejemplo, el sistema de generación y suministro de potencia 150 (mostrado en la figura 4). Aunque se describe como un procedimiento para operar una turbina eólica, el procedimiento también se puede aplicar a la operación de más de una turbina eólica 10 (es decir, un parque eólico). En el modo de realización de ejemplo, el procedimiento incluye medir 270 al menos una condición operativa del sistema de generación y suministro de potencia 150, en el que la al menos una condición operativa es dependiente de una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Como se describe anteriormente, las condiciones operativas medidas proporcionan una indicación de una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. La condición operativa medida puede incluir, pero no se limita a, al menos uno de un error de bucle enganchado en fase (PLL) y un voltaje de red terminal. El procedimiento también incluye transmitir 272, a un sistema limitador de potencia, una señal de retroalimentación de condición operativa que corresponde a la al menos una condición operativa. Más específicamente, la señal de error de PLL 190 (mostrada en la figura 5) se puede generar por un regulador de PLL, por ejemplo, el regulador de PLL 80 (mostrado en la figura 5) y transmitir 272 al sistema limitador de potencia 152 (mostrado en la figura 5). La señal de error de PLL 190 puede corresponder a un error de fase sostenido encontrado por el regulador de PLL 80. Además, la señal de retroalimentación de voltaje de red terminal 160 (mostrada en la figura 5) se puede medir por el sensor 54 (mostrado en la figura 3) y transmitir 272 al sistema limitador de potencia 152.

[0054]En el modo de realización de ejemplo, el procedimiento también incluye analizar 274, usando el sistema limitador de potencia 152, la señal de retroalimentación de condición operativa para identificar una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Por ejemplo, una señal de error de PLL 190 creciente proporciona una indicación de que está ocurriendo un evento de contingencia en la red y/o un voltaje de red terminal 138 que disminuye rápidamente proporciona una indicación de que está ocurriendo un evento de contingencia en la red. El procedimiento también incluye generar 278, usando el sistema limitador de potencia 152, una señal de instrucción de corriente real correspondiente a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Por ejemplo, una señal de instrucción de corriente real, tal como la señal de instrucción de corriente real 166 (mostrada en la figura 5) se genera por el sistema limitador de potencia 152. La señal de instrucción de corriente real 166 se puede basar al menos parcialmente en el voltaje de red terminal y se usa como un indicador de una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Por ejemplo, se genera una señal de instrucción de corriente real 166 que corresponde a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red cuando el voltaje de red terminal 138 está por debajo de un nivel predefinido.

[0055]La señal de instrucción de corriente real 166 también se puede basar al menos parcialmente en la señal de error de PLL 190. Por ejemplo, una señal de instrucción de corriente real 166 que corresponde a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red se genera cuando la señal de error de PLL 190 está por encima de un nivel predefinido.

[0056]La señal de instrucción de corriente real 166 también se puede basar tanto en el voltaje de red terminal 138 como en la señal de error de PLL 190. En este modo de realización alternativo, si el voltaje de red terminal 138 y/o la señal de error de PLL 190 indican la ocurrencia de un evento de contingencia en la red, el sistema limitador de potencia 152 genera una señal de instrucción de corriente real 166 que corresponde a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red.

[0057]El procedimiento también incluye transmitir 280 una señal de instrucción de corriente real 166 a un controlador, por ejemplo, el controlador de interfaz de convertidor 156 (mostrado en la figura 5) y aplicar 282 la señal de instrucción de corriente real 166 al rendimiento de un convertidor de potencia, por ejemplo, el conjunto de conversión de potencia 34 (mostrado en la figura 3). Tras la recepción de la señal de instrucción de corriente real 166 que corresponde a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red, el conjunto de conversión de potencia 34 reduce rápidamente una salida de corriente real. Además, tras la recepción de una señal de instrucción de corriente real 166 que indique una recuperación del evento de contingencia en la red, el conjunto de conversión de potencia 34 incrementa la salida de corriente real de una manera no uniforme por el conjunto de conversión de potencia 34 para facilitar una recuperación estable del evento de contingencia en la red.

[0058]En el modo de realización de ejemplo, el procedimiento también incluye almacenar 284, en una memoria, al menos una variable correspondiente a la al menos una condición operativa tras la ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Por ejemplo, las variables correspondientes a la al menos una condición operativa se pueden almacenar 284 en la memoria 66 (mostrada en la figura 3). La memoria 66 puede almacenar una pluralidad de variables que corresponden, por ejemplo, pero sin limitarse, al error de PLL 190 y retroalimentación de voltaje 160. Más específicamente, el controlador 44 está configurado para muestrear el valor actual de variables predefinidas y almacenar el valor actual en la memoria 66 tras la ocurrencia de un evento. Por ejemplo, tras la ocurrencia de un evento de contingencia en la red, los valores actuales para el error de PLL 190 y la retroalimentación de voltaje 160 se almacenan en la memoria 66. La memoria 66 se puede acceder por un usuario para, por ejemplo, monitorizar la operación de la turbina eólica 10 y/o verificar la operación apropiada de la turbina eólica 10, el sistema limitador de potencia 152 y/o el sistema de generación y suministro de potencia 150.

[0059]El procedimiento también puede incluir transmitir 290 un voltaje de red terminal 138 a un regulador de voltaje, por ejemplo, el regulador de voltaje 184 (mostrado en la figura 5) y generar 292 una señal de instrucción de corriente reactiva, por ejemplo, la señal de instrucción de corriente reactiva 168, en el regulador de voltaje 184 que incrementa la salida de corriente reactiva por el conjunto de conversión de potencia 34 cuando el voltaje de red terminal 138 indica la ocurrencia de un evento de contingencia en la red. La corriente reactiva incrementada soporta el voltaje de red terminal 138 hasta que se resuelva el evento de contingencia en la red o se active el control de nivel superior de la operación de turbina eólica 10. En algunos modos de realización, un control de nivel superior, por ejemplo, el control de nivel superior 232 (mostrado en la figura 6), recibe una condición operativa de parque eólico, genera una señal de restricción en base al menos parcialmente a la condición operativa de parque eólico, y transmite la señal de restricción al sistema limitador de potencia 152.

[0060]Diversos de los modos de realización descritos anteriormente facilitan la operación eficaz y rentable de una turbina eólica. La turbina eólica puede incluir un sistema limitador de potencia que esté provisto de al menos una de una señal de retroalimentación de voltaje terminal y una señal de error de p Ll . La señal de retroalimentación de voltaje terminal y la señal de error de PLL facilitan la identificación de un evento de contingencia en la red y las señales proporcionadas por los procedimientos y sistemas descritos en el presente documento facilitan una respuesta rápida a un evento de contingencia en la red identificado. Una rápida reducción de la corriente real aplicada a la red de suministro después de la identificación de un evento de contingencia en la red elimina sustancialmente el deslizamiento de polo. Un incremento no uniforme de la corriente real aplicada a la red de suministro tras la recuperación de la red de suministro proporciona tiempo para que los sistemas de control de nivel superior equilibren la potencia generada por la turbina eólica, o por las turbinas eólicas dentro de un parque eólico, con un nivel de carga en la red de suministro. El procedimiento y los sistemas descritos en el presente documento facilitan el logro de un soporte ante huecos de voltaje nulo y bajo, lo que puede evitar una desconexión del generador y/o un soporte de la red durante el transitorio de voltaje.

[0061]Anteriormente se describen en detalle modos de realización de ejemplo de una turbina eólica, un sistema limitador de potencia y procedimientos para operar una turbina eólica en respuesta a una ocurrencia de un evento de contingencia en la red. Los procedimientos, la turbina eólica y el sistema limitador de potencia no se limitan a los modos de realización específicos descritos en el presente documento, sino que, más bien, los componentes de la turbina eólica, los componentes del sistema limitador de potencia y/o las etapas de los procedimientos se pueden utilizar independientemente y por separado de otros componentes y/o etapas descritos en el presente documento. Por ejemplo, los procedimientos y sistema limitador de potencia también se pueden usar en combinación con otros procedimientos y sistemas de potencia de turbina eólica, y no se limitan a la práctica con solo el sistema de potencia como se describe en el presente documento. Más bien, el modo de realización de ejemplo se puede implementar y utilizar en relación con muchas otras aplicaciones de turbina eólica o sistema de potencia.

[0062]Aunque las características específicas de diversos modos de realización de la invención se pueden mostrar en algunos dibujos y no en otros, esto solo es por conveniencia. De acuerdo con los principios de la invención, se puede hacer referencia a y/o reivindicar cualquier característica de un dibujo en combinación con cualquier característica de cualquier otro dibujo.

[0063]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el modo preferido, 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 realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos se les ocurran a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias no sustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

[0064]Como se describe anteriormente y como se apreciará por un experto en la técnica, los modos de realización de la presente invención se pueden configurar como un sistema, procedimiento o producto de programa informático.

En consecuencia, los modos de realización de la presente invención pueden estar compuestos por diversos medios, incluyendo totalmente porhardware,totalmente porsoftwareo cualquier combinación desoftwareyhardware.Además, los modos de realización de la presente invención pueden adoptar la forma de un producto de programa informático en un medio de almacenamiento legible por ordenador que tenga instrucciones de programa legibles por ordenador (por ejemplo,softwareinformático) incorporadas en el medio de almacenamiento. Se puede usar cualquier medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio adecuado, incluyendo discos duros, CD-ROM, dispositivos de almacenamiento óptico o dispositivos de almacenamiento magnético.

[0065]Los modos de realización de la presente invención se han descrito anteriormente con referencia a diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo de procedimientos, aparatos (es decir, sistemas) y productos de programa informático. Se entenderá que cada bloque de los diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo, y combinaciones de bloques en los diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo, respectivamente, se pueden implementar por diversos medios, incluyendo instrucciones de programa informático. Estas instrucciones de programa informático se pueden cargar en un ordenador de propósito general, ordenador de propósito especial u otro aparato de procesamiento de datos programable, tal como los uno o más procesadores 64 analizados anteriormente con referencia a la figura 3, para producir una máquina, de modo que las instrucciones que se ejecutan en el ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable creen un medio para implementar las funciones especificadas en el bloque o bloques del diagrama de flujo.

[0066]Estas instrucciones de programa informático también se pueden almacenar en una memoria legible por ordenador no transitoria que pueda dirigir un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable (por ejemplo, uno o más procesadores 64 de la figura 3) para que funcione de una manera particular, de modo que las instrucciones almacenadas en la memoria legible por ordenador produzcan un artículo de fabricación que incluya instrucciones legibles por ordenador para implementar la función especificada en el bloque o bloques del diagrama de flujo. Las instrucciones de programa informático también se pueden cargar en un ordenador u otro aparato de procesamiento de datos programable para provocar que se realice una serie de etapas operativas en el ordenador u otro aparato programable para producir un procedimiento implementado por ordenador de modo que las instrucciones que se ejecuten en el ordenador u otro aparato programable proporcionen etapas para implementar las funciones especificadas en el bloque o bloques del diagrama de flujo.

[0067]En consecuencia, los bloques de los diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo admiten combinaciones de medios para realizar las funciones especificadas, combinaciones de etapas para realizar las funciones especificadas y medios de instrucción de programa para realizar las funciones especificadas. También se entenderá que cada bloque de los diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo, y combinaciones de bloques en los diagramas de bloques e ilustraciones de diagramas de flujo, se pueden implementar por sistemas informáticos basados enhardwarede propósito especial que realizan las funciones o etapas especificadas, o combinaciones dehardwarede propósito especial e instrucciones de ordenador.

[0068]A menos que se establezca expresamente de otro modo, de ninguna manera se pretende que ningún procedimiento expuesto en el presente documento se interprete como que requiere que sus etapas se realicen en un orden específico.

[0069]En consecuencia, si la reivindicación de un procedimiento no enumera, en realidad, un orden que se va a seguir por sus etapas o no se establece específicamente de otro modo en las reivindicaciones o descripciones que las etapas van a estar limitadas a un orden específico, de ninguna manera se pretende que un orden se deduzca, en ningún respecto. Esto es válido para cualquier posible base no expresa de interpretación, incluyendo: cuestiones de lógica con respecto a la disposición de las etapas o flujo operativo; sentido llano derivado de la organización gramatical o puntuación; el número o tipo de modos de realización descritos en la memoria descriptiva.

[0070]Muchas modificaciones y otros modos de realización de las invenciones expuestas en el presente documento vendrán a la mente de un experto en la técnica a la que pertenecen estos modos de realización de la invención que tienen el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos asociados. Por lo tanto, se ha de entender que los modos de realización de la invención no van a estar limitados a los modos de realización específicos divulgados y que se pretende que las modificaciones y otros modos de realización estén incluidos dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque las descripciones anteriores y los dibujos asociados describen modos de realización de ejemplo en el contexto de determinadas combinaciones de ejemploede elementos y/o funciones, se debe apreciar que se pueden proporcionar diferentes combinaciones de elementos y/o funciones por modos de realización alternativos sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. A este respecto, por ejemplo, también se contemplan diferentes combinaciones de elementos y/o funciones que las explícitamente descritas anteriormente, como se puede exponer en algunas de las reivindicaciones adjuntas. Aunque se emplean términos específicos en el presente documento, solo se usan en un sentido genérico y descriptivo y no con propósitos de limitación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento (260) para controlar la operación de una turbina eólica (10) incluida dentro de un sistema de generación y suministro de potencia, comprendiendo la turbina eólica (10) un rotor (14) que comprende una pluralidad de palas de rotor (18), un generador eléctrico (26), un convertidor de potencia (34) y un controlador (44), comprendiendo dicho procedimiento (260):

medir (270) al menos una condición operativa del sistema de generación y suministro de potencia, dependiendo la condición operativa de una ocurrencia de un evento de contingencia en la red; transmitir (272), a un sistema limitador de potencia, una señal de retroalimentación de condición operativa que corresponde a la condición operativa;

analizar (274), usando el sistema limitador de potencia, la señal de retroalimentación de condición operativa para identificar una ocurrencia de un evento de contingencia en la red;

generar (276), usando el sistema limitador de potencia, una señal de instrucción de potencia correspondiente a la ocurrencia del evento de contingencia en la red;

transmitir (278) la señal de instrucción de potencia al controlador (44); y

controlar la operación del convertidor de potencia (34) en base al menos en parte a la señal de instrucción de potencia incrementando la salida de corriente real por el convertidor de potencia (34) de una manera no uniforme cuando la señal de instrucción de potencia indica la recuperación del evento de contingencia en la red;

caracterizado por que

controlar la operación del convertidor de potencia en base al menos en parte a la señal de instrucción de potencia incrementando la salida de corriente real por el convertidor de potencia (34) de una manera no uniforme cuando la señal de instrucción de potencia indica que la recuperación del evento de contingencia en la red comprende incrementar la salida de corriente real por el convertidor de potencia (34) por una primera tasa rápida (906) y, a continuación, una segunda tasa más lenta (908) hasta que se consiga una salida de corriente real completa final, en el que la segunda tasa (908) tiene una elevación de menos de un 100 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada.

2. Un procedimiento (260) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además almacenar (282), en una memoria, al menos una variable correspondiente a la condición operativa tras la ocurrencia del evento de contingencia en la red para facilitar la determinación de si el sistema de generación y suministro de potencia está apropiadamente en operación.

3. Un procedimiento (260) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que medir al menos una condición operativa incluye medir al menos uno de un error de bucle enganchado en fase (PLL) y un voltaje de red terminal.

4. Un procedimiento (260) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que aplicar la señal de instrucción de corriente real al rendimiento del convertidor de potencia comprende reducir la salida de corriente real por el convertidor de potencia tras la recepción de una señal de instrucción de corriente real que corresponde a un evento de contingencia en la red.

5. Un procedimiento (260) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la primera tasa (906) de salida de corriente real por el convertidor de potencia (34) comprende una elevación de un 300 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada, o mayor.

6. Un procedimiento (260) de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que controlar la operación del convertidor de potencia (34) en base al menos en parte a la señal de instrucción de potencia incrementando la salida de corriente real por el convertidor de potencia (34) de una manera no uniforme cuando la señal de instrucción de potencia indica que la recuperación del evento de contingencia en la red comprende incrementar la salida de corriente real por el convertidor de potencia al menos parcialmente de manera no lineal.

7. Un sistema de generación y distribución de potencia que comprende:

un generador eléctrico (26);

un conjunto de conversión de potencia (34) acoplado a dicho generador eléctrico (26) y una red de suministro (136), dicho conjunto de conversión de potencia configurado para recibir potencia generada por dicho generador eléctrico y convertir la potencia recibida en una potencia adecuada para su transmisión a través de la red de suministro (136), en el que dicho conjunto de conversión de potencia (34) está configurado además para incrementar una salida de corriente real por dicho conjunto de conversión de potencia de una manera no uniforme tras la recepción de una señal de control de corriente real correspondiente a la recuperación de un evento de contingencia en la red; y

un sistema limitador de potencia (180) acoplado en comunicación a dicho conjunto de conversión de potencia (34) y configurado para proporcionar una señal de control de corriente real a dicho conjunto de conversión de potencia, la señal de control de corriente real en base al menos parcialmente a al menos un indicador medido de un evento de contingencia en la red, comprendiendo dicho sistema limitador de potencia (180) una memoria configurada para almacenar al menos una variable que corresponde al indicador medido de un evento de contingencia en la red tras una ocurrencia del evento de contingencia en la red;

caracterizado por queel conjunto de conversión de potencia (34) está configurado además para incrementar la salida de corriente real por el convertidor de potencia de una manera no uniforme cuando la señal de instrucción de potencia (198) indica que la recuperación del evento de contingencia en la red comprende incrementar la salida de corriente real por el conjunto de conversión de potencia en una primera tasa rápida (906) hasta un nivel seguro para la estabilidad de la red, y, a continuación, a una segunda tasa más lenta (908) hasta que se consiga una salida de corriente real completa final, en el que la segunda tasa (908) tiene una elevación de menos de un 100 por ciento de potencia nominal a una velocidad del viento por segundo dada.

8. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el conjunto de conversión de potencia (341) está configurado para incrementar la salida de corriente real por el convertidor de potencia de una manera no uniforme cuando la señal de instrucción de potencia (198) indica que la recuperación del evento de contingencia en la red comprende incrementar la salida de corriente real por el conjunto de conversión de potencia al menos parcialmente de una manera no lineal.