MX2010008512A - Sistemas y metodos para mitigar los efectos de las turbinas eolicas en un radar. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema de control para mitigar los efectos de una turbina eólica en un sistema de radar el sistema de control incluye un sensor configurado para detectar una codificación operativa del sistema de radar; un procesador configurado para recibir una condición operativa de la turbina eólica y determinar una secuencia de modificación de rotación con base en la condición operativa del sistema de radar y la condición operativa de la turbina eólica; y un controlador configurado para aplicar la secuencia de modificación de rotación a la turbina eólica. Se describe un método para mitigar los efectos de una turbina eólica en un sistema de radar.

Description

STEMAS Y METODOS PARA MITIGAR LOS EFECTOS DE LAS EÓLICAS EN UN RADAR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente descripción se refiere a mi ctos de turbinas eólicas en un radar, ticularmente , a sistemas y métodos para mit ctos de turbinas eólicas en un radar al mod ración de la turbina eólica basándose en la oper ar .

En años recientes, la demanda de energía rementado con respecto a la disminución de sumini precios en incremento de los combustibles fósi ltado, los molinos eólicos o' "turbinas eóli cido en tamaño y cantidad. En algunos lugares ado granjas de turbinas eólicas modernas dentro sistemas críticos de radar, tales como sistemas d tráfico aéreo comercia calculado que algunas de estas turbinas eólicas t entre aproximadamente 40 y 50 dBm2. Tal ocar interferencia que reduce la sensibilid tema de radar. Además, mástiles más altos han pue des álabes de turbina dentro del alcance de corr e que se mueven más rápido, aunque también las visibles a los sistemas de radar circundantes.

En segundo lugar, la velocidad rotaciona es de turbina eólica también ha incrementado, tas de los álabes algunas veces alcanzado ve eralmente asociadas con las de una aeronave (por ximadamente 200 m/s) . Por lo tanto, cada álabe una turbina eólica puede provocar que las refle to Doppler percibidas por un sistema de radar pa tivo móvil de interés. En muchos casos, girar r álabes de la turbina eólica ha sido responsab etos de baja velocidad y estacionarios aparezc tallas de radar. Sin embargo, ciertos ob imiento, tales como turbinas eólicas moder ecialmente difíciles de distinguir de firmas de onaves, utilizando sólo técnicas de procesa tración de radar tradicionales. Específicamente, cada turbina eólica tiene una velocidad efectiv su rotor, cada alabe que gira sobre el rotor se n gran gama de velocidades detectables entre ce rotor) y velocidades que incrementan radialme ra del rotor a una velocidad máxima en la punta d margen correspondiente de frecuencias de ref cto Doppler provocadas por el alabe puede vol tros de MTD inefectivos.

Por consiguiente, varios proce ernativos se han utilizado para mitigar los e iciles de implementar e inefectivos. Sin embargo hos sistemas de radar que no son capaces de act ilmente con procesamiento de mitigación de turbin 0 resultado, algunos sistemas de radar si quean o "enmascaran" áreas localizadas sobre cidas de turbinas eólicas. Esta técnica comp cisión del radar y evita que la aeronave sea re las granjas eólicas.

Por consiguiente, existe la necesidad de radas para mitigar los efectos de las turbina e sistemas de radar.

Los sistemas y métodos de la presente de elven uno o más de los problemas establecid rior .

De acuerdo con una modalidad ejemplar des ribe un sistema de control para mitigar los e En otra modalidad ejemplar, se describe a mitigar los efectos de una turbina eólica en u radar. El método incluye las etapas de det dición operativa del sistema de radar con u ibi'r una condición operativa de la turbina ificar la operación de la turbina eólica basand dición operativa del sistema de radar y la rativa de la turbina eólica.

En aún otra modalidad ejemplar, se de do para mitigar los efectos de una turbina eól tema de radar. El método incluye las etapas de d condición operativa del sistema de radar con u rminar una condición operativa actual de l ica; calcular una nueva condición operativa de l ica basándose en la condición operativa del s r y la condición operativa actual de la turbina más de aquellas descritas y de practicarse y 1 o en varias formas. También, se entenderá seología y terminología empleadas en la presente, resumen, son el propósito de descripción y erpretarse como limitantes.

En los dibujos anexos, los cuales se inco onstituyen una parte de esta especificación, rtas modalidades de la descripción, y junto cripción, sirven para explicar los principio cripción.

Como tal, aquellos con experiencia en l eciarán que la concepción sobre la cual se cripción puede utilizarse fácilmente como b eñar otras estructuras, métodos y sistemas para los diversos propósitos de la presente descri ortante por lo tanto, reconocer que las reivind ina eólica y sistema de radar ejemplares; la FIGURA 3 ilustra una modalidad ejemp tema para mitigar los efectos de rotación de un ica en un sistema de radar; y la FIGURA 4 ilustra una modalidad ejemp do para mitigar los efectos de rotación de un ica en un sistema de radar.

Ahora se hará referencia en detalle a las lidades de la descripción, de las cuales ciertos lustran en los dibujos anexos.

La Figura 1 representa parte de una gra inas eólicas ejemplar y un sistema 16 de radar ranja 10 de turbinas eólicas puede incluir una p turbinas 12 eólicas configuradas para convertir 1 ca cinética en energía eléctrica útil. Cada t ca puede incluir una pluralidad de alabes 14 con bes controlada desde cualquier lugar entre tipica RPM .

En una modalidad ejemplar, cada turbina de incluir tres alabes 14, cada uno de los tr puesto a 120 grados de separación del otro en el ación de la turbina eólica. En esta modalidad, u eólica que tiene tres álabes 14 puede experim ación de álabes en una orientación oximadamente cada 0.5 a 2.0 segundos . Desde eciará que la presente descripción se puede lquier tipo de turbina eólica de eje horizontal, lquier número de álabes.

El sistema 16 de radar puede ser cualquie tema de radar que pueda impactarse negativamen imiento rotacional de una turbina eólica localiza su alcance. Para propósitos de ejemplo, el sist modalidad ejemplar; una señal de radar genera tema 16 de radar puede señalar hacia cada t ica dentro de su alcance por aproximada isegundos cada 4 a 5 segundos. Es durante estos tiempo 'relativamente cortos que la orientación una turbina 12 eólica puede impactar negativ ración del sistema 16 de radar.

La Figura 2A ilustra una vista superio bina 12 eólica y sistema 16 de radar ' ejemp bina 12 eólica se representa como teniendo un eje sobre el cual giran los alabes de la turbina 12 e tema 16 de radar se representa como teniendo ar R, el cual indica la dirección de su rotación era la señal de radar de exploración. En genera eje de rotor D y el eje de radar R son normales O se representa en la Figura 2A, la turbina seguido por el sistema 16 de radar. Esto puede r acidad del sistema 16 de radar para detectar la lo tanto, cuando el eje de rotor D y el eje de uentran en cualquier orientación diferente a la re sí, puede existir por lo menos cierta ca imiento de alabes en las direcciones hacia y tema 16 de radar que provocarán reflexiones inte no pueden eliminarse con el procesamiento ico .

Cuando el eje de rotor D y el eje de radar lelos entre sí, reflexiones especialmente dañin sentarse cuando la superficie de un alabe es ño ea radial entre la turbina 12 eólica y el sist r. Cuando la turbina 12 eólica y el sistema 16 encuentran en la misma altitud, esta condición tí presenta cuando un alabe se orienta normal a la s be durante las cuales una porción de la super be de manera indeseable es normal a la lineal ra turbina 12 eólica y el sistema 16 de radar.

La Figura 2B ilustra una turbina 1 mplar, que tiene alabes 14 relativamente rect tema 16 de radar localizado a una altitud si tancia entre los mismos no se dibuja a escala) mplo, cuando un alabe 14 se orienta a lo larg tical V (es decir, normal a la linea radial de ndo el álabe 15 se representa en la Figura 2B, 1 eólica puede provocar reflexiones de efecto nificativas e indeseables que se perciben por e de radar. De este modo, ya que cada álabe 14 de 1 eólica gira en el plano de rotación definido por entrará en posición con el eje vertical V dos ación completa. En el caso de una turbina 12 ración de un sistema 16 de radar cercano a un ilar, si se presenta durante una exploración de ir, cuando la señal de radar se señala desde l ica) cuando de eje de rotor D y el eje de radar lelos .

En este ejemplo, cada vez que un ála entra en una de las dos condiciones in ticales" , la punta del álabe puede proporc onente de velocidad horizontal más grande dete sistema de radar. En otras palabras, cuando torio se orienta en las posiciones de las 12 en punto (en comparación con sus posiciones de o) , la porción de la punta del álabe puede perci sistema 16 de radar como viajando sobre la supe tierra a un mayor índice de velocid cíficamente , la sección transversal de radar del isegundos durante los cuales un sistema 16 cano se señala en su dirección.

En una modalidad de la presente descripc bina 12 eólica puede proporcionarse con su propi control para evitar que sus álabes 14 se or quier condición indeseable durante una explo ar. Alternativamente, una pluralidad de tur icas desde la granja 10 de turbinas eólic piarse a un sistema de control común para mi ctos de rotación de la pluralidad de turbinas 1 un sistema 16 de radar cercano.

Con referencia a la modalidad de la Fig tema 19 de control puede asociarse con un contr turbina eólica de cada turbina eólica. En ge trolador 20 de¦ turbina eólica puede ser cualquie dware y/ó software existente configurado para co aplicar un momento de torsión al rotor 18 d ca .

En otra modalidad, el controlador 20 d ca puede configurarse para girar el mástil de l ca y/o rotor 18 sobre un eje vertical a trav lo T mostrado en la Figura 2A, para modi ntación del plano de rotación de los alabes ecto a la Tierra. De este modo, el controlad ina eólica puede configurarse para modificar el cual un sistema 16 de radar cercano per exiones de efecto Doppler generadas por los torios. En aún otra modalidad, el controlad ina eólica puede configurarse para ajustar el pa es 14 de la turbina 12 eólica, tal como a tra lo ß como se muestra en la Figura 2B. Modifica os álabes 14 puede alterar su velocidad ang El sensor 24 puede configurarse para dét ición operativa del sistema 16 de radar. El sen e instalar en cualquier lugar cerca de una t ca existente. Alternativamente, el sensor 24 pue - fabricarse en un mástil, góndola o cualqu onente de su turbina 12 eólica respectiva, lidad, el sensor 24 puede ser un sensor de RF antena 26 configurada para detecta tromagnéticas transmitidas por el sistema 16 de or 24 también puede configurarse para comunicar procesador 22 basándose en las ondas electrom ctadas. El sensor 24 puede incluir o comunicar ertidor de análogo a digital. En una modalidad, uede determinar un índice de exploración y/o anc sistema 16 de radar. En una modalidad altern or 24 puede llevar solamente los datos de la ina eólica además de los datos de señal de or 24. El procesador 22 también puede configur izar cálculos basados en la información operat ina y los datos de señal de radar. Las func esador 22 pueden proporcionarse por un p cado sencillo o por una pluralidad de proc ás, el procesador 22 puede incluir, sin li ware de procesador digital de señales (DSP) , o hardware capaz de ejecutar software.

Además del sensor 24 y del controlado ina eólica, el procesador 22 además puede nicación con una memoria 28 y una interfaz 30 de La memoria 28 puede configurarse para metros fijos con respecto a la turbina 12 eól ema 16 de radar. Por ejemplo, la memoria cenar especificaciones que definen atributos f turbina 12 eólica el sis ma adas al procesador 22 y/o la memoria 28. Por ej ador puede actualizar la operación del procesa cenar nuevas instrucciones del procesador en l Un operador también puede utilizar la interf rio para ingresar los parámetros fijos asociado ina eólica particular y/o sistema de radar, lidad, la interfaz 30 de usuario puede utadora conectada a una red local o remota.

La Figura 4 ilustra un método ejemplar par efectos de rotación en una turbina eólica en u adar. El método ejemplar puede incluir una etap recibir los datos de la señal de radar de un s r cercano (etapa 40) . Por ejemplo, con r amente a la Figura 3, el sensor 24 puede dét s de señal de radar transmitidos por el siste r. El sensor 24 entonces puede comunicar los da l de radar o los índices de ex loración es 14 de turbina eólica como una función d ndose en los diversos sensores de operación de l iados con el controlador 20 de turbina. En una m controlador 20 de turbina eólica puede acoplars or de operación de turbina, tal como un s ción angular óptico o magnético, localizado en de la turbina 12 eólica. El controlador 20 d ca puede comunicar la posición angular temporal velocidad al procesador 22.

El método además puede incluir calc encia de modificación de rotación basándose en exploración de radar, el ancho de haz de r ción angular del álabe de turbina, y la velocid La secuencia de modificación de rotación tamb ularse basándose en las constantes de entrada qu butos físicos de la turbina 12 eólica y/o el s ción de la turbina 12 eólica en el sistema 16 cificamente , la secuencia de modificación de e calcularse por el procesador 22 e implementar rolador 20 de turbina eólica para evitar que l e la turbina 12 eólica se orienten de manera i nte una exploración de radar {como se descri rior) .

Por ejemplo, la secuencia de modific ción puede incluir instrucciones de frenado rolador 20 de turbina eólica para aplicar el m ión de frenado al rotor 18 de turbina rnativamente , la secuencia en la modificación de e incluir instrucciones de transmisión rolador 20 de turbina eólica para aplicar el m ión de transmisión al rotor 18 de turbina eólica lidad, la secuencia de modificación de rotac ical durante una exploración de radar.

En una modalidad, cada secuencia de modifi ción sólo debe modificar la rotación del ciente para asegurar una orientación de álabe no nte la siguiente exploración de radar anticip e calcularse al estimar primero el tiempo y du siguiente exploración de radar anticipada como un la exploración de radar más reciente {como dete sensor 24) y/o un historial reciente de explora r. Después, la condición de álabe anticipad iente momento de exploración puede calcularse ión de la posición angular más recientemente de velocidad de los álabes 14 de turbina eólica, n general de magnitud, el índice de exploración el mismo que la velocidad angular de los álab ina eólica, la rotación de álabe puede requerir de una osición an l e en comparación con la modificación para iente exploración.

Finalmente, el método puede incluir ap encia de modificación de rotación determinada (e ejemplo, en respuesta a la secuencia de modifi ción calculada por el procesador 22, el controla ina eólica puede instruirse para ajustar una ope urbina 12 eólica por cualquier método (tal como dos ejemplares descritos en lo anterior) . De e secuencia de modificación de rotación puede impl acelerar o desacelerar periódicamente la ro e para evitar que los alabes 14 se orienten ical durante una exploración de radar.

Como se apreciará por alguien de ex naria en la técnica, la secuencia de modific ción puede calcularse durante al menos una ve ripción son aparentes a partir la descripción de este modo, se pretende que las reivindicacion an todas las características y ventajas de la de caigan dentro del espíritu verdadero y alcan ripción. Además, puesto que numerosas modific aciones se presentarán fácilmente para aque riencia en la técnica, no se desea limitar la de construcción exacta y operación ilustradas y d or consiguiente, todas las modificaciones y equ uados pueden clasificarse para caer dentro del a ripción .

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1· Un sistema de control para mitigar lo una turbina eólica en un sistema de radar, el s rol caracterizado porque comprende: un sensor configurado para detectar una rativa del sistema de radar; un procesador configurado para reci ición operativa de la turbina eólica y deter encia de modificación de rotación basándos ición operativa del sistema de radar y la ativa de la turbina eólica; y un controlador configurado para api encia de modificación de rotación a la turbina e 2. El sistema de control de conformida indicación 1, caracterizado porque el sensor antena de RF montada cerca de la turbina eólica. 3. El sistema de control de conformida una interfaz de usuario configurada par adas operativas de un usuario. 5. El sistema de control de conformida indicación 1, caracterizado porque el contro igura para aplicar un momento de torsión a un ro ina eólica. 6. El sistema de control de conformida indicación 1, caracterizado porque el contro igura para incrementar una velocidad angular de urbina eólica. 7. El sistema de control de conformida indicación 1; caracterizado porque el contro igura para disminuir una velocidad angular de urbina eólica. 8. El sistema de control de conformida indicación 1, caracterizado porque el contro igura para modificar una orientación dirección detectar una condición operativa del s r con un sensor; recibir una condición operativa de la ca; y modificar la operación de la turbin ndose en la condición operativa del sistema de r ición operativa de la turbina eólica. 11. El método de conformidad con la reivi caracterizado porque detectar una condición oper ema de radar incluye uno de: determinar un oración del sistema de radar y dirigir un anc sistema de radar. 12. El método de conformidad con la reivi caracterizado porque recibir una condición ope turbina eólica incluye uno de: recibir una lar de alabe de la turbina eólica y recibir una lar de alabe de la turbina eólica. ficación de rotación incluye calcular un tiempo ración de una exploración de radar inminente. 15. El método de conformidad con la reivi caracterizado porque determinar una secu ficación de rotación incluye calcular un pe po durante el cual por lo menos un alabe de l ca se espera que se oriente de manera indeseable. 16. El método de conformidad con la reivi caracterizado porque determinar una secu ficación de rotación incluye calcular un eración o desaceleración para un álabe de l ca basándose en una masa y geometría del álabe. 17. El método de conformidad con la reivi caracterizado porque modificar la operación de 1 ca incluye aplicar el momento de torsión a un ro ina eólica. 18. El método de conformidad con la reivi ina eólica en un sistema de radar, el cterizado porque comprende las etapas de: determinar una condición operativa del s r con un sensor; determinar una condición operativa actú ina eólica; calcular una nueva condición operativ ina eólica basándose en la condición opera ema de radar y la condición operativa actú ina eólica; modificar la operación de la turbin ndose en una comparación entre la condición al de la turbina eólica y la nueva condición ope urbina eólica.