Planta de energía eólica con regulador de ángulo de paso de pala.

Planta de energía eólica con al menos una pala de rotor, cuyo ángulo de paso de pala se puede ajustar mediante un regulador de ángulo de paso de pala, y con una unidad de generador y convertidor, en la que al menos una variable eléctrica se puede ajustar mediante un regulador de convertidor, presentando la planta de energía eólica un grupo motor, en cuyo extremo delantero está dispuesto un rotor con la al menos una pala de rotor y que desemboca en la unidad de generador y convertidor,

• estando dispuesta una primera unidad de detección de velocidad de giro

(30) cerca del extremo delantero del grupo motor y estando dispuesta una segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) en el grupo motor cerca de la unidad de generador y convertidor (22), caracterizada porque

• la velocidad de giro medida (nrot) de la primera unidad de detección de velocidad de giro (30) se aplica al regulador de ángulo de paso de pala (36) y la velocidad de giro medida de la segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) se aplica al regulador de convertidor (28) en ambos casos como variables de entrada para los reguladores.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09000998.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: Wiese-Müller,Lars-Ulrich, KABATZKE,WOLFGANG, SCHLÜTER,DETLEF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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-2547862_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Planta de energía eólica con regulador de ángulo de paso de pala.

La presente invención se refiere a una planta de energía eólica con al menos una pala de rotor, cuyo ángulo de paso de pala se puede ajustar mediante un regulador de ángulo de paso de pala. La planta de energía eólica presenta también una unidad de generador y convertidor, en la que al menos una variable eléctrica se puede ajustar mediante un regulador de convertidor. La planta de energía eólica dispone de un grupo motor que comienza con un rotor que soporta la al menos una pala de rotor. El grupo motor continúa con un árbol de rotor unido al rotor. El árbol de rotor está acoplado a un engranaje, cuyo árbol de salida como árbol de generador desemboca en el generador.

El ángulo de paso de pala de una pala de rotor se identifica también en el lenguaje técnico como "ángulo de pitch", por lo que el regulador de ángulo de paso de pala se puede identificar asimismo como "regulador de pitch".

Por el documento GB2023237A1 es conocida una planta de energía eólica, en la que se detectan la velocidad de giro del rotor y la velocidad de giro del generador. El generador es un generador síncrono, conectado directamente a la red.

Por el documento US4, 193, 005 es conocida una planta de energía eólica, en la que se detectan una velocidad de giro del rotor y una velocidad de giro del generador. El generador es un generador síncrono, conectado directamente a la red.

Por el documento EP1832743A1 es conocida una planta de energía eólica, en la que tanto una velocidad de giro detectada del rotor como una velocidad de giro detectada del generador se aplican a un dispositivo de control. Para controlar el generador se tiene en cuenta la velocidad de giro del rotor o la velocidad de giro del generador.

La potencia de la planta de energía eólica se regula en el intervalo de carga nominal principalmente por medio del valor nominal de la velocidad de giro. En este caso, la regulación se lleva a cabo mediante un regulador de convertidor que se puede identificar a veces también como regulador de convertidor principal. El principio de 30 regulación, utilizado actualmente en plantas de energía eólica, tiene en cuenta la velocidad de giro del generador como fuente de señal para el regulador de convertidor. La precisión de la velocidad de giro medida del generador depende en gran medida de diferentes factores de influencia, porque a la velocidad de giro medida del generador están superpuestas por lo general oscilaciones del grupo motor, elasticidades del engranaje, oscilaciones del soporte de máquina y las tolerancias en un acoplamiento previsto eventualmente. Hasta el momento se ha realizado 35 un filtrado y una atenuación fuertes de los valores medidos con el fin de suprimir estos valores de influencia en la velocidad de giro del generador. En particular se han atenuado los valores medidos de la velocidad de giro del generador y se han eliminado parcialmente en determinados intervalos de frecuencia. En el pasado, los valores de la velocidad de giro del generador, filtrados de esta manera, se aplicaban asimismo a un regulador de ángulo de paso de pala para ajustar el ángulo de paso de pala en dependencia de la velocidad de giro del generador. En el caso particular de plantas de energía eólica con un diámetro de rotor grande, los valores filtrados de la velocidad de giro del generador provocan un comportamiento lento durante la regulación del ángulo de paso de pala.

La invención tiene el objetivo técnico de poner a disposición una planta de energía eólica con una regulación para el ángulo de paso de pala que permita una regulación dinámica del ángulo de paso de pala, sin interferir a menudo 45 innecesariamente en la regulación del convertidor.

El objetivo se consigue según la invención mediante una planta de energía eólica con las características de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas forman los objetos de las reivindicaciones secundarias.

La planta de energía eólica, según la invención, presenta al menos una pala de rotor, cuyo ángulo de paso de pala se puede ajustar mediante un regulador de ángulo de paso de pala. La planta de energía eólica, según la invención, está equipada además con una unidad de generador y convertidor, en la que al menos una variable eléctrica se puede ajustar mediante un regulador de convertidor. La unidad de generador y convertidor no está configurada necesariamente como una unidad constructiva o estructural, sino que identifica sólo al generador y al convertidor 55 que interactúan entre sí para proporcionar la variable eléctrica deseada. La planta de energía eólica, según la invención, está equipada además con un grupo motor, en cuyo extremo delantero está dispuesto un rotor con la al menos una pala de rotor y que desemboca con su otro extremo en la unidad de generador y convertidor. Es decir, el grupo motor se extiende desde el rotor hasta el generador.

Según la invención, la planta de energía eólica está equipada con dos unidades de detección de velocidad de giro en el grupo motor. Una primera unidad de detección de velocidad de giro está prevista cerca del extremo delantero del grupo motor. La segunda unidad de detección de velocidad de giro está prevista en el grupo motor cerca de la unidad de generador y convertidor. En la planta de energía eólica, configurada según la invención, la velocidad de 5 giro medida de la primera unidad de detección de velocidad de giro se aplica al regulador de ángulo de paso de pala y la velocidad de giro medida de la segunda unidad de detección de velocidad de giro se aplica al regulador de convertidor en ambos casos como variable de entrada para los reguladores. Los reguladores determinan el ángulo de paso o regulan el convertidor en dependencia de las variables de entrada medidas respectivamente de la velocidad de giro, así como de las demás variables de entrada necesarias para la regulación. En la configuración de 10 la planta de energía eólica según la invención, la primera unidad de detección de velocidad de giro detecta la velocidad de giro en el grupo motor o en su árbol de rotor independientemente en gran parte de influencias y oscilaciones perturbadoras en el grupo motor, por lo que las señales detectadas de la velocidad de giro están presentes en gran medida sin perturbaciones. La segunda unidad de detección de velocidad de giro en el grupo motor cerca de la unidad de generador y convertidor detecta un valor para la velocidad de giro del generador, que indica la velocidad de giro en el generador y se puede utilizar para controlar el convertidor mediante el regulador de convertidor.

En una configuración preferida de la planta de energía eólica según la invención, la primera unidad de detección de velocidad de giro, preferentemente una unidad de detección de velocidad de giro de alta resolución, está dispuesta 20 en el extremo delantero del grupo motor. Preferentemente, la primera unidad de detección de velocidad de giro detecta de manera óptica la velocidad de giro del árbol de rotor, utilizándose una resolución superior a 2000 impulsos por revolución. En esta configuración preferida, la primera unidad de detección de velocidad de giro es un dispositivo contador de impulsos óptico de alta resolución que se encuentra dispuesto en el extremo delantero del grupo motor. La utilización de tal dispositivo contador de impulsos óptico de alta resolución permite detectar de manera muy precisa la velocidad de giro del árbol de rotor en la zona del rotor.

La segunda unidad de detección de velocidad de giro está dispuesta preferentemente entre un árbol de salida de un engranaje y un árbol de entrada del generador o directamente en el generador. La velocidad de giro medida de la segunda... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Planta de energía eólica con al menos una pala de rotor, cuyo ángulo de paso de pala se puede ajustar mediante un regulador de ángulo de paso de pala, y con una unidad de generador y convertidor, en la que al menos una variable eléctrica se puede ajustar mediante un regulador de convertidor, presentando la planta de energía eólica un grupo motor, en cuyo extremo delantero está dispuesto un rotor con la al menos una pala de rotor y que desemboca en la unidad de generador y convertidor, estando dispuesta una primera unidad de detección de velocidad de giro (30) cerca del extremo delantero del grupo motor y estando dispuesta una segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) en el grupo motor cerca de la unidad de generador y convertidor (22) , caracterizada porque la velocidad de giro medida (nrot) de la primera unidad de detección de velocidad de giro (30) se aplica al regulador de ángulo de paso de pala (36) y la velocidad de giro medida de la segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) se aplica al regulador de convertidor (28) en ambos casos como variables de entrada para los reguladores.

2. Planta de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera unidad de detección de velocidad de giro (30) está dispuesta en el extremo delantero del grupo motor.

3. Planta de energía eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la primera unidad de 20 detección de velocidad de giro (30) detecta ópticamente la velocidad de giro nrot del árbol de rotor (14) .

4. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la primera unidad de detección de velocidad de giro presenta una resolución superior a 2000 impulsos por revolución.

5. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) está dispuesta entre un árbol de salida de un engranaje (18) y un árbol de entrada del generador (22) o en el generador (22) .

6. Planta de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque la velocidad de giro medida de la segunda unidad de detección de velocidad de giro (24) para el regulador de convertidor (28) está filtrada mediante un dispositivo de tratamiento de señal (26) .

7. Planta de energía eólica según la reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de tratamiento de señal (26) atenúa los valores de velocidad de giro medidos. 35

8. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque está prevista adicionalmente una unidad de supervisión de velocidad de giro (38) que compara los valores de velocidad de giro medidos (nrot, ngen) entre sí y en caso de existir una diferencia en los valores de velocidad de giro medidos emite una señal de error (40) que indica un error en el grupo motor.

9. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque en el regulador de ángulo de paso de pala se aplican adicionalmente las señales de salida de la segunda unidad de detección de velocidad de giro.

10. Planta de energía eólica según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el regulador de ángulo de paso de pala recurre a valores medidos de la primera unidad de detección de velocidad de giro para regular el ángulo de paso de pala, si la velocidad de giro medida de la primera o la segunda unidad de detección de velocidad de giro supera un valor umbral predeterminado.