Adaptación de valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala.

Procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica (11) con un rotor

(9) que presenta al menos una pala de rotor (10), girándose o estando girada al menos una parte de la pala de rotor (10) alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor (10) en un ángulo de pala (J), efectuándose el giro de la al menos una parte de la pala de rotor (10) con una tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible, operándose el rotor (9) a una velocidad de giro variable y delimitándose la tasa de ajuste de ángulo de pala (J) mediante un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible (G, G', G1-G4), caracterizado porque está previsto un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G, G', G1-G4) que se varía en dependencia de al menos un parámetro de funcionamiento de la planta de energía eólica (11), en particular en dependencia de la velocidad de giro de rotor (n) y/o de al menos un parámetro ambiental.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/001267.

Solicitante: Senvion SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: UBERSEERING 10 22297 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: Warfen,Karsten, LEWEKE,HENNING.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D1/00 (Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > Control de los motores de viento (alimentación o... > F03D7/02 (teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor)

PDF original: ES-2476715_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Adaptación de valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala.

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica con un rotor que presenta al menos una pala de rotor, girándose o estando girada al menos una parte de la pala de rotor alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor en un ángulo de pala, efectuándose el giro de la al menos una parte de la pala de rotor con una tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible, operándose el rotor a una velocidad de giro variable y delimitándose la tasa de ajuste de ángulo de pala mediante un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible. La invención de refiere además a una planta de energía de eólica con un rotor que aloja al menos una pala de rotor, pudiendo girar al menos una parte de la pala de rotor alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor en un ángulo de pala, pudiéndose predefinir una tasa de ajuste de ángulo de pala y estando delimitada la tasa de ajuste de ángulo de pala por un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala.

Son conocidos los procedimientos correspondientes para el funcionamiento de una planta de energía eólica, así como las plantas de energía eólica correspondientes. En este sentido se remite, por ejemplo, al documento DE102006001613B4 del solicitante.

En el caso de los procedimientos para el funcionamiento de plantas de energía eólica y en el caso de las plantas de energía eólica se puede originar el problema de que la regulación o el control del sistema de control operativo ajuste de manera espontánea el ángulo de pala de la pala de rotor o de una parte de la pala de rotor en dirección 0º , lo que puede provocar cargas o velocidades de giro excesivas. Un ángulo de pala de 0º corresponde aquí a una posición de funcionamiento de la pala de rotor, en la que se genera una potencia máxima debido a la incidencia del viento. A diferencia de lo anterior se ha de mencionar la posición de bandera que es de 90º aproximadamente. En la posición de bandera no se transmite potencia al rotor.

El documento WO2006/007838A1 describe un procedimiento para controlar la velocidad de variación del ángulo de ataque de una pala de rotor de turbina eólica en dirección de la posición de bandera al detenerse un rotor. En este caso están previstos dos niveles de velocidad diferentes para variar el ángulo de ataque, utilizándose un primer nivel

de velocidad mayor para poner en movimiento la pala de rotor. Después de algunos segundos, el control conmuta al segundo nivel de velocidad menor para pasar el ángulo de ataque a la posición de bandera a una velocidad constante.

Es objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica, así como una planta de energía eólica y un dispositivo de control o regulación de una planta de energía eólica que permitan reducir las cargas durante el funcionamiento, en particular que impidan cargas o velocidades de giro excesivas debido a una regulación o un control incorrecto del sistema de control operativo que gira de manera espontánea el ángulo de pala en dirección 0º .

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica con un rotor que presenta al menos una pala de rotor, girándose o estando girada al menos una parte de la pala de rotor alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor en un ángulo de pala, efectuándose el giro de la al menos una parte de la pala de rotor con una tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible, operándose el rotor con una velocidad de giro variable y delimitándose la tasa de ajuste de ángulo de pala mediante un valor límite de tasa de 45 ajuste de ángulo de pala predefinible, que se perfecciona al estar previsto un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable que se varía en dependencia de al menos un parámetro de funcionamiento de la planta de energía eólica, en particular en dependencia de la velocidad de giro de rotor y/o de al menos un parámetro ambiental.

Cuando se prevé un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable, que se varía en dependencia de al

menos un parámetro de funcionamiento de la planta de energía eólica y/o de al menos un parámetro ambiental, prefiriéndose en particular que se varíe en dependencia de la velocidad de giro del rotor, la tasa de ajuste de ángulo de pala (tasa de pitch) se adapta al incremento de la velocidad de giro, determinado por el momento de inercia y la potencia alimentada, a diferencia del estado de la técnica, en el que el valor límite es un parámetro de control constante del sistema de control operativo que está predefinido fijamente. En el caso particular de una tasa de pitch

negativa, ésta se mantiene baja durante un período de tiempo correspondientemente largo, de modo que no se puede producir un tipo de carga, que reduzca masivamente la vida útil de la planta de energía eólica, debido a tasas de ajuste de ángulo de pala críticas.

En el marco de la invención, los parámetros de funcionamiento son en particular parámetros que están directa o indirectamente en relación con la velocidad, por ejemplo, en particular la propia velocidad, la potencia, el momento del generador, el ángulo de pala o un ángulo de pala o la carga de la planta de energía eólica. En el marco de la invención, los parámetros ambientales a mencionar ventajosamente son la velocidad del viento, la dirección del viento, un gradiente de viento, el ángulo de un flujo incidente inclinado sobre el rotor, la densidad del aire, una turbulencia en la planta de energía eólica y/o en el entorno de la planta de energía eólica.

El funcionamiento del rotor a una velocidad de giro variable se refiere preferentemente a que en una realización particularmente preferida, la planta de energía eólica se puede operar de manera permanente en un intervalo de velocidad de giro superior a 5% por debajo de la velocidad de giro sincrónica del generador.

En el marco de la invención, la velocidad de giro sincrónica significa el coeficiente de la frecuencia de red f y el número de pares de polos p/2 del generador. En el caso de un generador de 4 polos (o sea, dos pares de polos) se obtiene, por ejemplo, en la red alemana de 50 Hz, una velocidad de giro sincrónica nsin= f x 60/ (p/2) = 1500 rpm. En el caso de un motor sincrónico con convertidor completo se debe entender por velocidad de giro sincrónica en particular la velocidad de giro sincrónica de la red, a la que la excitación del motor se opera con frecuencia de red.

El valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable se varía preferentemente en un dispositivo de regulación o control de buje en dependencia de la velocidad de giro del rotor. El valor de la tasa de ajuste de ángulo de pala permitida se reduce preferentemente al ajustarse el ángulo de pala en dirección 0º . Por tanto, una tasa de ajuste de 20 ángulo de pala correspondiente es una tasa de ajuste de ángulo de pala negativa, cuyo valor se reduce.

El valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala se determina preferentemente antes de su variación o con su variación. Mediante la determinación se impiden valores límites de tasa de ajuste de ángulo de pala que, por lo demás, son posiblemente indefinidos.

Un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable está previsto preferentemente para una tasa de ajuste de ángulo de pala negativa.

Se prefiere que un primer valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable esté previsto para una tasa de ajuste de ángulo de pala positiva y que un segundo valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable esté previsto para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para el funcionamiento de una planta de energía eólica (11) con un rotor (9) que presenta al menos una pala de rotor (10) , girándose o estando girada al menos una parte de la pala de rotor (10) 5 alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor (10) en un ángulo de pala (ϑ) , efectuándose el giro de la al menos una parte de la pala de rotor (10) con una tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible, operándose el rotor (9) a una velocidad de giro variable y delimitándose la tasa de ajuste de ángulo de pala (ϑ) mediante un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala predefinible (G, G’, G1-G4) , caracterizado porque está previsto un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G, G’, G1-G4) que se varía en dependencia de al menos un parámetro de funcionamiento de la planta de energía eólica (11) , en particular en dependencia de la velocidad de giro de rotor (n) y/o de al menos un parámetro ambiental.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) se determina antes de su variación o con su variación, estando previsto en particular 15 un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G1, G2) para una tasa de ajuste de ángulo de pala negativa (ϑ) , estando previsto en particular un primer valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G3, G4) para una tasa de ajuste de ángulo de pala positiva (ϑ) y estando previsto un segundo valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G1, G2) para una tasa de ajuste de ángulo de pala negativa ( ) , siendo diferentes las magnitudes del primer y del segundo valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G, G’, G1-G4) a la

misma velocidad de giro del rotor.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en caso de tasas de ajuste de ángulo de pala negativas (ϑ) está prevista una curva característica del valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) en dependencia de la velocidad de giro (n) , estando previsto un valor límite de tasa de ajuste de 25 ángulo de pala máximo (G1) por debajo de una velocidad de giro límite inferior predefinible (n1) y estando previsto un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala mínimo (G2) por encima de una velocidad de giro límite superior predefinible (n2) , estando prevista una curva característica constante entre el valor límite máximo y el valor límite mínimo de tasa de ajuste de ángulo de pala (G1, G2) , estando prevista en particular entre el valor límite máximo y el valor límite mínimo de tasa de ajuste de ángulo de pala (G1, G2) una curva característica lineal y/o cuadrada o

existiendo una proporción lineal y/o cuadrada en la curva característica.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en un buje de rotor (41) de la planta de energía eólica (11) se realiza una detección de velocidad de giro, estando filtrado en particular la velocidad de giro de rotor (n) utilizada para la determinación del valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G, G’, G1-G4) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en particular en caso de tasas de ajuste de ángulo de pala negativas (ϑ) , el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G1, G3) máximo respecto a la magnitud es de entre 3% a 15%, en particular 5% a 10%, por debajo de la velocidad de giro nominal (nn) de la planta de energía eólica (11) y hacia velocidades de giro superiores (n) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está prevista una medida complementaria que limita o reduce la magnitud de la velocidad de variación del valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G) , variándose el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’) en particular en 45 caso de existir una diferencia en la velocidad de giro respecto a una velocidad de giro nominal (nn) , en particular al no alcanzarse la velocidad de giro nominal (nn) , sin provocar una reducción de la diferencia en la velocidad de giro.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en caso de existir una diferencia en la velocidad de giro respecto a una velocidad de giro nominal (nn) , en particular al no alcanzarse la 50 velocidad de giro nominal (nn) , se varía el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’) de tal modo que se limita o se restringe una tasa de ajuste de ángulo de pala permisible (ϑ) para conseguir la velocidad nominal (nn) .

8. Planta de energía de eólica (11) con un rotor (9) que presenta al menos una pala de rotor (10) , pudiéndose girar al menos una parte de la pala de rotor (10) alrededor de un eje longitudinal de la pala de rotor (10)

en un ángulo de pala (ϑ) , pudiéndose predefinir una tasa de ajuste de ángulo de pala (ϑ) y estando delimitada la tasa de ajuste de ángulo de pala (ϑ) por un valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) , caracterizada porque está previsto un dispositivo de control o regulación (42) para la tasa de ajuste de ángulo de pala (ϑ) , en el que el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) está previsto como valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala variable (G, G’, G1-G4) que se varía o se ha variado en dependencia de la velocidad de giro de rotor (n) .

9. Planta de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque el dispositivo de control o regulación (42) presenta un dispositivo de determinación de valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (43) , presentando en particular el dispositivo de determinación de valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (43) una curva característica del valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) en dependencia de la velocidad de giro (n) de la planta de energía eólica.

10. Planta de energía eólica según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque está previsto un dispositivo de detección de velocidad de giro (34) dispuesto en particular en o junto al buje de rotor (41) .

11. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque está

previsto un filtro para una velocidad de giro de rotor medida (n) . 15

12. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque está previsto un módulo de adaptación (44) para el valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G, G’, G1-G4) , mediante el que se puede reducir la magnitud de la pendiente de la tasa de ajuste de ángulo de pala (ϑ) y/o mediante el que se puede reducir o está limitada la magnitud de la velocidad de variación del valor límite de tasa de ajuste de ángulo de pala (G) .

13. Dispositivo de control o regulación (42) de una planta de energía eólica (11) , en el que se puede ejecutar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7.

14. Programa informático con medios de código de programa que están adaptados para ejecutar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, si el programa informático se ejecuta en particular en un dispositivo de control o regulación (42) de una planta de energía eólica (11) .

15. Programa informático según la reivindicación 14 que está almacenado en un soporte de datos legible 30 por un ordenador.