WO2008145778A1 - Sistema y método de control para un aerogenerador - Google Patents

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WO2008145778A1
WO2008145778A1 PCT/ES2008/000329 ES2008000329W WO2008145778A1 WO 2008145778 A1 WO2008145778 A1 WO 2008145778A1 ES 2008000329 W ES2008000329 W ES 2008000329W WO 2008145778 A1 WO2008145778 A1 WO 2008145778A1
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reactive power
distribution
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wind turbine
network
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PCT/ES2008/000329
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Oscar Alonso Sadaba
Teresa Arlaban Gabeiras
Ricardo ROYO GARCÍA
Miguel NÚÑEZ POLO
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Acciona Windpower, S.A.
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Definitions

  • the following invention refers to a control system for a wind turbine, being of the type of variable speed wind turbines with a doubly fed induction generator, through which the production is distributed of reactive power between the stator and the line side converter.
  • Said distribution is made based on the criterion of maintaining the operating temperature of all the subsystems as far as possible from their corresponding limits.
  • the present invention aims to offer a control system by which the reactive power demanded using both capacities is produced, sharing said reactive power production (both inductive and capacitive) with the criterion of maintaining the operating temperature of all subsystems as far as possible from their corresponding limits, thus extending the useful life of said subsystems.
  • the set of constituent elements of the electrical system are classified by grouping them into several subsystems where the components of each subsystem have a similar thermal behavior before a given distribution of reactive power.
  • the subsystems that are distinguished are:
  • the thermal state of each component is characterized by an index (t_ ⁇ ) that reflects the proximity of its current temperature, measured or estimated, to its maximum operating temperature.
  • the distribution of reactive energy production is carried out considering the components of each group with the highest index (t_x) and according to some distribution coefficients associated with each subsystem that minimize their losses, said coefficients being previously calculated from the power demand reactive, the current level of active power and voltage and the PQTV curves of the machine.
  • the distribution of reactive power is calculated cyclically using either a linear regulator or a non-linear regulator based on thresholds and hysteresis.
  • the distribution of reactive power production described is interrupted in the event of a network event, moving to a slogan of adequate reactive power generation to contribute to the recovery of the network and avoid the disconnection of the machine, resuming said distribution when it is missing in the network is solved.
  • the object of the invention is a control method for a wind turbine which comprises the following steps; determine the temperature of the different elements, calculate the proximity of said temperatures to the corresponding limit temperature of each element, distribute the reactive power production (both inductive and capacitive) between the stator and the converter of the network side based on the criterion of keep the operating temperature of all subsystems as far as possible from their corresponding limits.
  • it also includes the step of classifying the set of constituent elements of the electrical system, grouping them into several subsystems where the components of each subsystem have a similar thermal behavior before a given distribution of reactive power.
  • the subsystems that are distinguished are:> the stator;
  • the thermal state of each component is characterized by an index (t_x) that reflects the proximity of its current temperature, measured or estimated, to its maximum operating temperature.
  • the distribution of reactive power production is carried out considering the components of each subsystem with the highest index (t_x) and according to some distribution coefficients associated with each subsystem that minimize their losses, said coefficients being previously calculated from the demand for reactive power, the current level of active power and voltage and the PQTV curves of the machine.
  • the distribution coefficient becomes the one that optimizes the performance of the whole system.
  • the distribution of reactive power is calculated cyclically using either a linear regulator or a non-linear regulator based on thresholds and hysteresis.
  • the distribution of reactive power production is interrupted in the event of a network event, passing to a slogan of adequate reactive power generation to contribute to the recovery of the network and prevent the disconnection of the machine, resuming said distribution when
  • Figure 1 Shows the typical topology of a variable speed wind turbine based on a doubly fed induction generator
  • Figure 2 Shows the topology of a variable speed wind turbine based on a double-powered induction generator, in the case where the stator generates directly at medium or high voltage.
  • FIG. 3 Shows a basic scheme of the control of the present invention.
  • FIG. 4 Shows a detailed scheme, according to a preferred embodiment, of the control of the present invention. DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT.
  • a variable speed wind turbine based on a doubly fed induction generator consists of:> a rotor 1;
  • a transformer 7 is also incorporated through which all the power generated or consumed by the rotor passes.
  • the stator of the electric machine produces a reactive power Qs
  • the network side converter produces a reactive power Qc, being able to be positive (capacitive power factor) or negative (factor inductive power) and not necessarily of the same sign.
  • the total reactive power produced by the wind turbine will be the result of adding both components.
  • the rotor side converter 5 From the setpoint Qsref the rotor side converter 5 will generate the currents in the generator rotor suitable for the stator to produce the reactive power demanded.
  • the electrical components described above can be grouped into several subsystems where the components of each subsystem have a similar thermal behavior before a given distribution of reactive power.
  • three distinct subsystems can be distinguished:
  • the rotor 4 > the rotor 4, the rotor side converter 5 and any other component that is electrically connected between them.
  • an index (t_x) that reflects the proximity of the current temperature to its maximum operating temperature is calculated at 10 for each component.
  • T max. - Tamb Tcomp being the temperature of the "x" component (measured or estimated), also the ambient temperature and Tmax the maximum operating temperature of said component.
  • the temperature of the nacelle or the base of the tower will be taken by room temperature, depending on where each component is located.
  • the index (t_x) of the component that is closer to its maximum value, or what is the same, that its index is closer to 1 is taken as an indicative value of the heating of each subsystem .
  • a partition coefficient Do P t is calculated in block 12 for each subsystem that minimizes the losses of said subsystem.
  • a Do P t coefficient that optimizes the performance of the whole system is also determined.
  • the value of these coefficients is obtained from pre-programmed curves obtained previously from technical studies and experimental analyzes performed on the specific generation system to be controlled.
  • the distribution coefficient D is calculated cyclically, in order to evolve towards the value Qo P t that reduces the losses of the subsystem with greater index (t_x ), and therefore has the component that is at that time closer to its limit temperature.
  • the objective coefficient becomes the one that optimizes the performance of the whole system.
  • This evolution of the distribution index can be done using a linear regulator (PID or similar) or a nonlinear algorithm based on thresholds and hysteresis.
  • the minimum and maximum limits of ⁇ are also determined based on the current operating conditions.
  • the value of ⁇ thus calculated must be saturated to always be within the allowed range.
  • the reactive power distribution control system of the present invention resumes in the state in which it was at the time of the occurrence of the event.
  • a control method for a wind turbine is described which is based on determining the temperature of the different elements, calculating the proximity of said temperatures to the corresponding limit temperature of each element and distributing the reactive power production (both inductive and capacitive ) between the stator 3 and the converter on the network side 6 based on the criterion of maintaining the operating temperature of all the subsystems as far as possible from their corresponding limits.
  • It also includes the step of classifying the set of constituent elements of the electrical system, grouping them into several subsystems where the components of each subsystem have a similar thermal behavior before a given distribution of reactive power.
  • the subsystems that are distinguished are the stator 3, the rotor 4, the rotor side converter 5 and any other component that is electrically connected between them, as well as the network side converter 6 and any other component between the converter and the electricity network.
  • the thermal state of each component is characterized by an index (t_x) that reflects the proximity of its current temperature, measured or estimated, to its maximum operating temperature.
  • the distribution of reactive power production is carried out considering the components of each subsystem with the highest index (t_x) and according to some distribution coefficients associated with each subsystem that minimize their losses, said coefficients being previously calculated from the power demand reactive, the current level of active power and voltage and the PQTV curves of the machine.
  • the distribution coefficient becomes the one that optimizes the performance of the whole system.
  • the distribution of reactive power is calculated cyclically using either a linear regulator or a non-linear regulator based on thresholds and hysteresis.
  • the distribution of reactive power production is interrupted in the event of a network event, passing to a slogan of adequate reactive power generation to contribute to the recovery of the network and prevent the disconnection of the machine, resuming said distribution when

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Abstract

Sistema y método de control para un aerogenerador, siendo del tipo de aerogeneradores de velocidad variable doblemente alimentado, y estando dotado de medios para determinar la temperatura de operación de lo diferentes subsistemas, disponiendo de medios para repartir la generación de potencia reactiva, tanto inductiva como capacitiva, entre el estátor (3) y el convertidor del lado de red (6), basándose en el criterio de mantener la temperatura de operación de todos los subsistemas lo más alejada posible de sus correspondientes límites, comprendiendo el método los siguientes pasos: determinar la temperatura de los diferentes elementos; calcular la cercanía de dichas temperaturas a la temperatura límite correspondiente de cada elemento; y repartir la producción de potencia reactiva entre el estator (3) y el convertidor del lado de red (6), basándose en el criterio de mantener la temperatura de operación de todos los subsistemas lo más alejada posible de sus correspondientes límites.

Description

SISTEMA Y MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR. OBJETO DE LA INVENCIÓN.
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de Ia presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de control para un aerogenerador, siendo del tipo de aerogeneradores de velocidad variable con un generador de inducción doblemente alimentado, mediante el cual se reparte Ia producción de potencia reactiva entre el estator y el convertidor de lado de línea.
Dicho reparto se realiza basándose en el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites.
Así, Ia presente invención tiene por objeto ofrecer un sistema de control por el cual se produce Ia potencia reactiva demandada utilizando ambas capacidades, repartiendo dicha producción de potencia reactiva (tanto inductiva como capacitiva) con el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites, alargando así Ia vida útil de dichos subsistemas.
CAMPO DE APLICACIÓN. En Ia presente memoria se describe un sistema de control de aplicación en los aerogeneradores de velocidad variable que incorporan un generador eléctrico de inducción doblemente alimentado.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.
En cuanto a documentos que tengan relación con el objeto de Ia invención podemos considerar Ia patente US 5083039 AI en Ia que se describe una máquina con control estatórico en Ia que el estator de dicha máquina está conectado a un convertidor, siendo dicho convertidor capaz de volcar a Ia red energía eléctrica con el factor de potencia demandado.
Por otra parte, en Ia patente EP 1508951 A1 se describe un sistema y un método por el cual un conjunto de generadores genera Ia potencia activa y reactiva demandada por un sistema de control, generándose las consignas individuales para cada generador atendiendo a los límites de tensión y a Ia capacidad térmica del generador eléctrico. Los convertidores en dicho sistema también pueden generar reactiva por el lado de línea. En Ia tesis doctoral de Dimitrius Arsudis que tiene por título "Doppeltgespeister Drehstromgenerator mit Spannungszwischenkreis- Umrichter im Rotorkreis für Windkraftanlagen" se describe un método de control de una máquina de inducción doblemente alimentada por Ia cual se genera en el estator de Ia máquina Ia cantidad de potencia reactiva demandada controlando las corrientes rotóricas de Ia manera adecuada.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.
En Ia presente memoria se describe un sistema de control para un aerogenerador, siendo del tipo de aerogeneradores de velocidad variable doblemente alimentado, de forma que realiza un reparto de producción de potencia reactiva, tanto inductiva como capacitiva, entre el estator y el convertidor del lado de red basado en el criterio de mantener
Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites, alargando así Ia vida útil de dichos subsistemas.
El conjunto de elementos constituyentes del sistema eléctrico se clasifican agrupándolos en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva. Los subsistemas que se distinguen son:
> el estator;
> el rotor, el convertidor lado rotor y cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos, y; > el convertidor lado red y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica.
El estado térmico de cada componente se caracteriza por un índice (t_χ) que refleja Ia cercanía de su temperatura actual, medida o estimada, a su máxima temperatura de funcionamiento. El reparto de producción de energía reactiva se realiza considerando a los componentes de cada grupo con mayor índice (t_x) y conforme a unos coeficientes de reparto asociados a cada subsistema que minimizan sus pérdidas, siendo dichos coeficientes previamente calculados a partir de Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y tensión y las curvas PQTV de Ia máquina. El reparto de potencia reactiva es calculado cíclicamente utilizando bien un regulador lineal o bien uno no lineal basado en umbrales e histéresis.
El reparto de producción de potencia reactiva descrito se interrumpe ante un evento de red, pasándose a una consigna de generación de potencia reactiva adecuada para contribuir a Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina, reanudándose dicho reparto cuando Ia falta en Ia red es solventada.
Asimismo, es objeto de Ia invención un método de control para un aerogenerador el cual comprende los siguientes pasos; determinar Ia temperatura de los diferentes elementos, calcular Ia cercanía de dichas temperaturas a Ia temperatura límite correspondiente de cada elemento, repartir Ia producción de potencia reactiva (tanto inductiva como capacitiva) entre el estator y el convertidor del lado de red basándose en el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites.
Igualmente, comprende además el paso de clasificar el conjunto de elementos constituyentes del sistema eléctrico, agrupándolos en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva.
Así, los subsistemas que se distinguen son: > el estator;
> el rotor, el convertidor lado rotor y cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos, y;
> el convertidor lado red y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica.
El estado térmico de cada componente se caracteriza por un índice (t_x) que refleja Ia cercanía de su temperatura actual, medida o estimada, a su máxima temperatura de funcionamiento.
El reparto de producción de potencia reactiva se realiza considerando a los componentes de cada subsistema con mayor índice (t_x) y conforme a unos coeficientes de reparto asociados a cada subsistema que minimizan sus pérdidas, siendo dichos coeficientes previamente calculados a partir de Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y tensión y las curvas PQTV de Ia máquina.
Cuando el índice t x de todos los subsistemas está por debajo de un determinado umbral, el coeficiente de reparto pasa a ser el que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema.
El reparto de potencia reactiva es calculado cíclicamente utilizando bien un regulador lineal o bien uno no lineal basado en umbrales e histéresis.
El reparto de producción de potencia reactiva se interrumpe ante un evento de red, pasándose a una consigna de generación de potencia reactiva adecuada para contribuir a Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina, reanudándose dicho reparto cuando
Ia falta en Ia red es solventada.
Para complementar Ia descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de Ia invención, se acompaña a Ia presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de Ia invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS.
Figura 1. Muestra Ia topología típica de un aerogenerador de velocidad variable basado en un generador de inducción doblemente alimentado
Figura 2. Muestra Ia topología de un aerogenerador de velocidad variable basado en un generador de inducción doblemente alimentado, en el caso en el que el estator genera directamente a media o alta tensión.
Figura 3. Muestra un esquema básico del control de Ia presente invención.
Figura 4. Muestra un esquema detallado, según una ejecución preferente, del control de Ia presente invención. DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE. A Ia vista de las comentadas figuras y de acuerdo con Ia numeración adoptada podemos observar como un aerogenerador de velocidad variable basado en un generador de inducción doblemente alimentado consta de: > un rotor 1 ;
> una multiplicadora 2;
> un generador en el que puede distinguirse el estator 3 y el rotor 4, y;
> un convertidor compuesto por dos partes, el lado de rotor 5 y el lado de red 6
En el caso de generadores de media o alta tensión, se incorpora además un transformador 7 por el que pasa toda Ia potencia generada o consumida por el rotor.
Tal como se muestra en las figuras 1 y 2, el estator de Ia máquina eléctrica produce una potencia reactiva Qs, mientras que el convertidor de lado de red produce una potencia reactiva Qc, pudiendo ser positivas (factor de potencia capacitivo) o negativas (factor de potencia inductivo) y no necesariamente del mismo signo. El total de potencia reactiva producida por el aerogenerador será Ia resultante de sumar ambas componentes.
El objetivo del sistema de control será calcular un coeficiente de reparto DDque determine Ia cantidad y signo de Ia potencia reactiva que se produce en el estator y el convertidor, según las siguientes expresiones: £*• = «*&. tícref ~ tíref ~~ *¿sref
Siendo Qref Ia consigna de potencia reactiva global demandada al aerogenerador, Qsm Ia máxima capacidad de producción de potencia reactiva del estator de Ia máquina, Qsref Ia consigna de potencia reactiva calculada para el estator y Qcref Ia consigna de potencia reactiva demandada al convertidor de lado de línea, siendo estos últimos valores calculados a partir del coeficiente de reparto QDDDque puede tomar valores entre -1 y + 1. En Ia figura 3 de los diseños se representa un esquema básico del control de Ia presente invención, de manera que en el bloque 8 se realiza el cálculo del coeficiente de reparto D.
A partir de dicho coeficiente y de Ia consigna global de potencia reactiva (Qref) se calcula en 9 las consignas de potencia reactiva para el estator (Qsref) y convertidor de lado de línea (Qcref).
A partir de Ia consigna Qsref el convertidor de lado de rotor 5 generará las corrientes en el rotor del generador adecuadas para que el estator produzca Ia potencia reactiva demandada. Los componentes eléctricos antes descritos se pueden agrupar en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva.
Atendiendo a dicho criterio, en una realización preferente puede distinguirse tres subsistemas distintos:
> el estator 3.
> el rotor 4, el convertidor lado rotor 5 y cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos. > el convertidor lado red 6 y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica, como por ejemplo un transformador 7 en el caso de generadores de media o alta tensión
En Ia figura 4 de los diseños se muestra una realización preferente del sistema de control de Ia presente invención.
Según dicha realización, se calcula en 10 para cada componente un índice (t_x) que refleja Ia cercanía de Ia temperatura actual a su máxima temperatura de funcionamiento.
Dicho índice según dicha realización preferente se calcularía del siguiente modo:
f X -= Tcomp - x - Tamb
T max. - Tamb Siendo Tcomp Ia temperatura del componente "x" (medida o estimada), Tamb Ia temperatura ambiente y Tmax Ia temperatura máxima de operación de dicho componente.
Se tomará por temperatura ambiente bien Ia temperatura de Ia nacelle o bien Ia de Ia base de Ia torre, dependiendo de donde esté localizado cada componente.
En el bloque 1 1 de Ia figura 4 se toma como valor indicativo del calentamiento de cada subsistema el índice (t_x) del componente que está más cerca de su valor máximo, o Io que es Io mismo, que su índice está más próximo a 1.
Según Ia realización preferente descrita en Ia figura 4, se calcula en el bloque 12 para cada subsistema un coeficiente de reparto DoPt que minimiza las pérdidas de dicho subsistema.
También se determina un coeficiente DoPt que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema. El valor de estos coeficientes se obtiene de curvas pre-programadas obtenidas con anterioridad a partir de estudios técnicos y análisis experimentales realizados sobre el sistema de generación concreto a controlar.
Estas curvas tienen como datos de entrada Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y Ia tensión. Para ello se tiene en cuenta, en el bloque 13, las máximas capacidades de producción de potencia reactiva del estator (Qsm) y convertidor de lado de línea (Qcm), que dependen de Ia potencia activa, tensión de red y temperatura ambiente donde se encuentran dichos componentes (curvas PQTV).
Según una realización preferente y tal como se indica en el bloque 14 de Ia figura 4, se calcula cíclicamente el coeficiente de reparto D, con el objetivo de que evolucione hacia el valor QoPt que reduce las pérdidas del subsistema con mayor índice (t_x), y que por Io tanto tiene el componente que está en ese momento más cerca de su temperatura límite.
No obstante, cuando todos los subsistemas se encuentran térmicamente Io bastante alejados de sus correspondientes límites, el coeficiente objetivo pasa a ser el que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema. Dicha evolución del índice de reparto se puede hacer utilizando un regulador lineal (PID o similar) o un algoritmo no lineal a base de umbrales e histéresis.
Para cualquier método de regulación comentado, en el bloque 14 también se determinan los límites mínimo y máximo de α en función de las condiciones de funcionamiento actuales. El valor de α así calculado deberá ser saturado para quedar siempre dentro del intervalo permitido.
En el caso de eventos de red como pueden ser huecos de tensión, sobretensiones, subtensiones u otros, se interrumpe de manera transitoria el descrito reparto de potencia reactiva, pasándose a producir Ia potencia reactiva (en cantidad y signo) más conveniente para apoyar a
Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina.
Una vez solventado el mencionado evento de red se reanuda el sistema de control de reparto de potencia reactiva de Ia presente invención en el estado en que estaba en el momento de Ia aparición del evento.
Igualmente, se describe un método de control para un aerogenerador el cual se basa en determinar Ia temperatura de los diferentes elementos, calcular Ia cercanía de dichas temperaturas a Ia temperatura límite correspondiente de cada elemento y repartir Ia producción de potencia reactiva (tanto inductiva como capacitiva) entre el estator 3 y el convertidor del lado de red 6 basándose en el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites.
Además comprende el paso de clasificar el conjunto de elementos constituyentes del sistema eléctrico, agrupándolos en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva.
Los subsistemas que se distinguen son el estator 3, el rotor 4, el convertidor lado rotor 5 y cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos, así como el convertidor lado red 6 y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica.
El estado térmico de cada componente se caracteriza por un índice (t_x) que refleja Ia cercanía de su temperatura actual, medida o estimada, a su máxima temperatura de funcionamiento. El reparto de producción de potencia reactiva se realiza considerando a los componentes de cada subsistema con mayor índice (t_x) y conforme a unos coeficientes de reparto asociados a cada subsistema que minimizan sus pérdidas, siendo dichos coeficientes previamente calculados a partir de Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y tensión y las curvas PQTV de Ia máquina.
Cuando el índice (t_x) de todos los subsistemas está por debajo de un determinado umbral, el coeficiente de reparto pasa a ser el que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema.
El reparto de potencia reactiva es calculado cíclicamente utilizando bien un regulador lineal o bien uno no lineal basado en umbrales e histéresis.
El reparto de producción de potencia reactiva se interrumpe ante un evento de red, pasándose a una consigna de generación de potencia reactiva adecuada para contribuir a Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina, reanudándose dicho reparto cuando
Ia falta en Ia red es solventada.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S.
I a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, siendo del tipo de aerogeneradores de velocidad variable doblemente alimentado, y estando dotado de medios para determinar Ia temperatura de operación de Io diferentes subsistemas caracterizado por disponer de medios para repartir Ia generación de potencia reactiva, tanto inductiva como capacitiva, entre el estator (3) y el convertidor del lado de red (6) basándose en el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites.
2a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR según Ia reivindicación 1 a, caracterizado porque se clasifica el conjunto de elementos constituyentes del sistema eléctrico, agrupándolos en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva.
3a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR según Ia reivindicación 2a, caracterizado porque los subsistemas que se distinguen son:
> el estator (3);
> el rotor (4), el convertidor lado rotor (5) y cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos, y; > el convertidor lado red (6) y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica.
4a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el estado térmico de cada componente se caracteriza por un índice (t_x) que refleja Ia cercanía de su temperatura actual, medida o estimada, a su máxima temperatura de funcionamiento.
5a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según Ia reivindicación 4a, caracterizado porque el reparto de producción de potencia reactiva se realiza considerando a los componentes de cada subsistema con mayor índice t_x y conforme a unos coeficientes de reparto asociados a cada subsistema que minimizan sus pérdidas, siendo dichos coeficientes previamente calculados a partir de Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y tensión y las curvas PQTV de Ia máquina. 6a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según Ia reivindicación 4a, caracterizado porque cuando el índice (t_x) de todos los subsistemas está por debajo de un determinado umbral, el coeficiente de reparto pasa a ser el que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema. 7a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones 5a ó 6a, caracterizado porque el reparto de potencia reactiva es calculado cíclicamente utilizando bien un regulador lineal o bien uno no lineal basado en umbrales e histéresis.
8a.- SISTEMA DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reparto de producción de potencia reactiva se interrumpe ante un evento de red, pasándose a una consigna de generación de potencia reactiva adecuada para contribuir a Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina, reanudándose dicho reparto cuando Ia falta en Ia red es solventada.
9a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende los siguientes pasos; determinar Ia temperatura de los diferentes elementos, - calcular Ia cercanía de dichas temperaturas a Ia temperatura límite correspondiente de cada elemento, repartir Ia producción de potencia reactiva (tanto inductiva como capacitiva) entre el estator (3) y el convertidor del lado de red (6) basándose en el criterio de mantener Ia temperatura de operación de todos los subsistemas Io más alejada posible de sus correspondientes límites.
10a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR según Ia reivindicación I a, caracterizado porque comprende además el paso de clasificar el conjunto de elementos constituyentes del sistema eléctrico, agrupándolos en varios subsistemas donde los componentes de cada subsistema tienen un comportamiento térmico similar ante un determinado reparto de potencia reactiva.
1 1 a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR según Ia reivindicación 2a, caracterizado porque los subsistemas que se distinguen son:
> el estator (3);
> el rotor (4), el convertidor lado rotor (5) γ cualquier otro componente que esté eléctricamente conectado entre ambos, y; > el convertidor lado red (6) y cualquier otro componente entre el convertidor y Ia red eléctrica.
12a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el estado térmico de cada componente se caracteriza por un índice (t_x) que refleja Ia cercanía de su temperatura actual, medida o estimada, a su máxima temperatura de funcionamiento.
13a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según Ia reivindicación 4a, caracterizado porque el reparto de producción de potencia reactiva se realiza considerando a los componentes de cada subsistema con mayor índice (t_x) y conforme a unos coeficientes de reparto asociados a cada subsistema que minimizan sus pérdidas, siendo dichos coeficientes previamente calculados a partir de Ia demanda de potencia reactiva, el actual nivel de potencia activa y tensión y las curvas PQTV de Ia máquina. 14a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según Ia reivindicación 4a, caracterizado porque cuando el índice (t_x) de todos los subsistemas está por debajo de un determinado umbral, el coeficiente de reparto pasa a ser el que optimiza el rendimiento del conjunto del sistema. 15a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones 5a ó 6a, caracterizado porque el reparto de potencia reactiva es calculado cíclicamente utilizando bien un regulador lineal o bien uno no lineal basado en umbrales e histéresis.
16a.- MÉTODO DE CONTROL PARA UN AEROGENERADOR, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reparto de producción de potencia reactiva se interrumpe ante un evento de red, pasándose a una consigna de generación de potencia reactiva adecuada para contribuir a Ia recuperación de Ia red y evitar Ia desconexión de Ia máquina, reanudándose dicho reparto cuando Ia falta en Ia red es solventada.
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