PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA CONTROLAR LA CORRIENTE EN UNA MAQUINA ELECTRICA.

Un sistema (40) de control para determinar las corrientes eléctricas para una máquina eléctrica que comprende:



al menos un bloque lógico funcional (100) de señales de demanda de corriente eléctrica real configurado para modular una señal (114) de demanda de corriente eléctrica real dentro de una primera banda y modular una señal (112) de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una segunda banda, en el que dicha primera banda es mayor que dicha segunda banda;

al menos un bloque lógico funcional (100) de corriente eléctrica de reacción configurado para modular una señal de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una tercera banda y modular una señal de demanda de corriente eléctrica real dentro de una cuarta banda, en el que dicha tercera banda es mayor que dicha cuarta banda; y

al menos un mecanismo (200) de selección configurado para seleccionar al menos uno de dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, comprendiendo dicho al menos un mecanismo de selección:

al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado configurado para pasar entre al menos dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, y

en el que dicho al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado comprende además:

al menos un algoritmo de señales de demanda total de corriente configurado para calcular una señal de demanda total de corriente;

al menos un primer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de demanda total de corriente y al menos una señal (202) del límite de la corriente de la máquina eléctrica;

al menos un algoritmo de la corriente eléctrica de reacción configurado para calcular una señal de corriente eléctrica de reacción;

al menos un segundo algoritmo de comparación configurado para comparar un valor absoluto de dicha señal de corriente eléctrica de reacción y un valor absoluto de dicha señal de demanda total de corriente;

al menos un algoritmo de corriente eléctrica real configurado para calcular una señal de corriente eléctrica real; y

al menos un tercer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de corriente eléctrica real y dicha señal de demanda total de corriente

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07119824.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD,SCHENECTADY, NY 12345.

Inventor/es: MILLER,NICHOLAS WRIGHT, LARSEN,EINAR, DELMERICO,ROBERT.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 1 de Noviembre de 2007.

Fecha Concesión Europea: 9 de Junio de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D9/00C
  • H02J3/18C5
  • H02P21/00J

Clasificación PCT:

  • F03D7/02 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 7/00 Control de los motores de viento (alimentación o distribución de energía eléctrica H02J, p. ej. disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes H02J 3/18; control de generadores eléctricos H02P, p. ej. disposiciones para el control de generadores eléctricos con el propósito de obtener las características deseadas en la salida H02P 9/00). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.
  • F03D7/04 F03D 7/00 […] › Control automático; Regulación.
  • F03D9/00 F03D […] › Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan; Motores de viento especialmente adaptados para su instalación en lugares particulares (sistemas híbridos de energía eólica-fotovoltaica para la generación de energía eléctrica H02S 10/12).
  • H02J3/18 ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA.H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes (para ajuste de la tensión H02J 3/16).
  • H02P21/00 H02 […] › H02P CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELÉCTRICOS, GENERADORES ELECTRICOS O CONVERTIDORES DINAMOELECTRICOS; CONTROL DE TRANSFORMADORES, REACTANCIAS O BOBINAS DE CHOQUE.Disposiciones o métodos de control de máquinas eléctricas mediante control por vector, p. ej., por control de la orientación del campo.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PROCEDIMIENTO Y APARATO PARA CONTROLAR LA CORRIENTE EN UNA MAQUINA ELECTRICA.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento y aparato para controlar la corriente en una máquina eléctrica.

Antecedentes de la invención

La presente invención versa, en general, acerca de máquinas eléctricas y, más específicamente, acerca de procedimientos y un aparato para controlar la corriente en un generador eléctrico.

Al menos algunos sistemas conocidos de generadores eléctricos, por ejemplo al menos algunos generadores conocidos de turbina eólica, aportan energía tanto activa como de reacción a una red eléctrica y/o absorben energía tanto activa como de reacción de la misma. Al menos algunos de los procedimientos, los códigos y/o los requisitos de las redes eléctricas conocidas dictan diferentes respuestas de corriente a diferentes perturbaciones en la red eléctrica, por ejemplo condiciones de baja tensión. Sin embargo, satisfacer tales procedimientos, códigos y/o requisitos puede provocar que se recarguen los componentes del sistema del generador eléctrico. Para evitar la sobrecarga de los componentes del sistema, al menos algunos sistemas de generadores eléctricos conocidos controlan independientemente las corrientes activas y de reacción para limitar un total, por ejemplo una suma de fasores, de tales corrientes. Sin embargo, al menos algunos procedimientos conocidos para limitar las corrientes activas y de reacción siguen corriendo el riesgo de sobrecargar los componentes del sistema del generador eléctrico y/o pueden infrautilizar una capacidad de generación de energía eléctrica del sistema.

En el documento FR-A-2823381 se describe un regulador de tensión para un generador descentralizado de energía eléctrica conectado a una red de distribución en el que la tensión medida en un punto del suministro se usa para la regulación de la potencia activa y de la de reacción. El documento EP-A-1548278 da a conocer una instalación de energía eólica con un dispositivo de control autoalimentado con un módulo de regulación de la potencia activa y de la potencia de reacción.

Breve descripción de la invención

Según la presente invención, tal como se define en la reivindicación 1, se proporciona un sistema de control para determinar corrientes eléctricas para una máquina eléctrica que comprende:

al menos un bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real configurado para modular una señal de demanda de corriente eléctrica real dentro de una primera banda y modular una señal de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una segunda banda, en el que dicha primera banda es mayor que dicha segunda banda; al menos un bloque lógico funcional de corriente eléctrica de reacción configurado para modular una señal de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una tercera banda y modular una señal de demanda de corriente eléctrica real dentro de una cuarta banda, en el que dicha tercera banda es mayor que dicha cuarta banda; y al menos un mecanismo de selección configurado para seleccionar al menos uno de dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, comprendiendo dicho al menos un mecanismo de selección:
al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado configurado para pasar entre al menos dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, y en el que dicho al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado comprende además:
al menos un algoritmo de señales de demanda total de corriente configurado para calcular una señal de demanda total de corriente; al menos un primer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de demanda total de corriente y al menos una señal del límite de la corriente de la máquina eléctrica; al menos un algoritmo de la corriente eléctrica de reacción configurado para calcular una señal de corriente eléctrica de reacción; al menos un segundo algoritmo de comparación configurado para comparar un valor absoluto de dicha señal de corriente eléctrica de reacción y un valor absoluto de dicha señal de demanda total de corriente; al menos un algoritmo de corriente eléctrica real configurado para calcular una señal de corriente eléctrica real; y al menos un tercer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de corriente eléctrica real y dicha señal de demanda total de corriente.

En un aspecto adicional, se proporciona un generador de turbina eólica que comprende un rotor que comprende un cubo, al menos una pala de rotor unida a dicho cubo, y un eje del rotor acoplado a dicho cubo para el giro con el mismo;

al menos un generador eléctrico acoplado a dicho eje del rotor;
al menos un convertidor de frecuencias acoplado eléctricamente a dicho generador eléctrico; y
un sistema de control para determinar las corrientes eléctricas en al menos uno de dicho al menos un generador eléctrico y dicho al menos un convertidor de frecuencias, siendo dicho sistema de control según el párrafo precedente.

Breve descripción de los dibujos

En lo que sigue se describirán realizaciones de la presente invención, a título de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una vista esquemática de un generador ejemplar de turbina eólica;

la Figura 2 es un diagrama esquemático del generador de turbina eólica mostrado en la Figura 1;

la Figura 3 es un diagrama de bloques de una lógica ejemplar para controlar al menos una porción del generador de turbina eólica mostrado en las Figuras 1 y 2;

la Figura 4 es un diagrama de bloques de una realización ejemplar de una lógica para controlar una porción de un convertidor de frecuencias del generador de turbina eólica mostrado en las Figuras 1 y 2;

la Figura 5 es un diagrama de bloques de una porción de una lógica alternativa para la selección de prioridades que puede usarse con la lógica mostrada en la Figura 4;

la Figura 6 es un diagrama esquemático de un gráfico X-Y ejemplar que ilustra la relación entre los componentes de la corriente eléctrica real y de reacción dentro de la lógica mostrada en la Figura 5; y

la Figura 7 es un diagrama de bloque de una porción de la lógica alternativa para la selección de prioridades que puede usarse con la lógica mostrada en la Figura 5.

Descripción detallada de la invención

Tal como se usa en el presente documento, el término "pala" se pretende que sea representativo de cualquier dispositivo que proporcione una fuerza de reacción cuando está en movimiento con respecto al aire circundante. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "turbina eólica" se pretende que sea representativa de cualquier dispositivo que genere energía rotativa a partir de la energía eólica y, más específicamente, que convierta la energía cinética del viento en energía mecánica. Tal como se usa en el presente documento, la expresión "generador de turbina eólica" se pretende que sea representativa de cualquier turbina eólica que genere energía eléctrica a partir de la energía rotativa generada a partir de la energía eólica y, más específicamente, que convierta la energía mecánica, convertida a partir de la energía cinética del viento, en energía eléctrica.

La Figura 1 es una vista esquemática de un generador 10 ejemplar de turbina eólica. En la realización ejemplar, el generador 10 de turbina eólica incluye una configuración de eje horizontal. De manera alternativa, el generador 10 de turbina eólica puede incluir configuraciones que incluyen, sin limitación, una configuración de eje vertical (no mostrada). En la realización ejemplar, el generador 10 de turbina eólica está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica (no mostrada en la Figura 1), tal como, sin limitación, una red de energía eléctrica. La red de energía eléctrica facilita la canalización de la energía eléctrica desde el mismo para facilitar la operación del generador 10 de turbina eólica y/o de sus componentes asociados. Tales componentes asociados incluyen cargas eléctricas que incluyen, sin limitación, dispositivos accionados por motores eléctricos (por ejemplo, motores con control del ángulo de paso), componentes electrónicos (por ejemplo,...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema (40) de control para determinar las corrientes eléctricas para una máquina eléctrica que comprende:

al menos un bloque lógico funcional (100) de señales de demanda de corriente eléctrica real configurado para modular una señal (114) de demanda de corriente eléctrica real dentro de una primera banda y modular una señal (112) de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una segunda banda, en el que dicha primera banda es mayor que dicha segunda banda;
al menos un bloque lógico funcional (100) de corriente eléctrica de reacción configurado para modular una señal de demanda de corriente eléctrica de reacción dentro de una tercera banda y modular una señal de demanda de corriente eléctrica real dentro de una cuarta banda, en el que dicha tercera banda es mayor que dicha cuarta banda; y
al menos un mecanismo (200) de selección configurado para seleccionar al menos uno de dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, comprendiendo dicho al menos un mecanismo de selección:
al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado configurado para pasar entre al menos dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real y dicho bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción, y
en el que dicho al menos un bloque lógico de selección sustancialmente automatizado comprende además:
al menos un algoritmo de señales de demanda total de corriente configurado para calcular una señal de demanda total de corriente;
al menos un primer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de demanda total de corriente y al menos una señal (202) del límite de la corriente de la máquina eléctrica;
al menos un algoritmo de la corriente eléctrica de reacción configurado para calcular una señal de corriente eléctrica de reacción;
al menos un segundo algoritmo de comparación configurado para comparar un valor absoluto de dicha señal de corriente eléctrica de reacción y un valor absoluto de dicha señal de demanda total de corriente;
al menos un algoritmo de corriente eléctrica real configurado para calcular una señal de corriente eléctrica real; y
al menos un tercer algoritmo de comparación configurado para comparar dicha señal de corriente eléctrica real y dicha señal de demanda total de corriente.

2. Un sistema (40) de control según la Reivindicación 1 en el que dicha al menos una señal del límite de la corriente de la máquina eléctrica comprende un valor sustancialmente equivalente a al menos uno de:

al menos un límite de la corriente de la máquina eléctrica dependiente de la temperatura;
al menos un límite de la corriente eléctrica real de nivel constante;
al menos un límite de la corriente eléctrica de reacción de nivel constante; y
al menos un límite de tensión de la máquina eléctrica.

3. Un sistema (40) de control según la Reivindicación 1 que comprende además:

al menos una función de limitación de la señal (114) de demanda de corriente eléctrica de reacción configurada para recibir al menos una señal de limitación de al menos uno de:
dicho al menos un bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real; y
dicho al menos un bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica de reacción.

4. Un sistema (40) de control según la Reivindicación 1 que comprende además:

al menos una función de limitación de la señal de demanda de corriente eléctrica real configurada para recibir al menos una señal de limitación de al menos uno de:
dicho al menos un bloque lógico funcional de señales de demanda de corriente eléctrica real; y
dicho al menos un bloque lógico funcional de señales (112) de demanda de corriente eléctrica de reacción.

5. Un generador (10) de turbina eólica que comprende:

un rotor (14) que comprende un cubo (20), al menos una pala (22) de rotor acoplada a dicho cubo, y un eje (26) del rotor acoplado a dicho cubo para el giro con el mismo;
al menos un generador eléctrico (24) acoplado a dicho eje del rotor;
al menos un convertidor (36) de frecuencias acoplado eléctricamente a dicho generador eléctrico; y
un sistema (40) de control para determinar las corrientes eléctricas en al menos uno de dicho al menos un generador eléctrico y dicho al menos un convertidor de frecuencias, siendo dicho sistema de control según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

 

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