Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso a una velocidad del viento superior a un valor de velocidad del viento crítico,

que comprende la etapa de controlar la generación de potencia a partir de dicha turbina eólica con control de paso según una función no continua que relaciona la generación de potencia con la velocidad del viento, definiendo dicha función no continua uno o más intervalos seguros en los que dicha generación de potencia estará por debajo de un valor de potencia nominal de la turbina eólica, caracterizándose el método porque dicha generación de potencia en dichos uno o más intervalos seguros es mayor que cero

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a un método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso. La invención se refiere también a una turbina eólica y a una agrupación de turbinas eólicas. Descripción de la técnica relacionada

Las duras condiciones meteorológicas tales como altas velocidades del viento, tienen un gran impacto sobre las turbinas eólicas expuestas produciendo importantes cargas sobre sus componentes como la excesiva potencia aerodinámica del viento que actúa sobre el rotor de la turbina eólica.

Diversos métodos de la técnica anterior han consistido en aislar la turbina eólica de la red, por ejemplo, a una velocidad del viento tope predefinida o reducir la potencia y/o la velocidad de giro del rotor proporcional a un aumento en la velocidad del viento por encima de una velocidad del viento de “reducción” predefinida.

El documento WO 01/33075 da a conocer un método de manejo de velocidades del viento críticas simplemente deteniendo la turbina eólica cuando la velocidad del viento es superior a un determinado límite, normalmente de 25 m/s, y poniéndola en marcha de nuevo cuando la velocidad del viento está por debajo de un determinado límite, normalmente de 20 m/s.

El documento EP 0847496 da a conocer un método de control de turbina eólica que implica que la velocidad del rotor así como la potencia de una turbina eólica sin engranajes pueden reducirse de manera continua por encima de una velocidad del viento crítica con el fin de conseguir que la turbina eólica funcione en un intervalo de velocidad del viento ampliado.

Un problema relacionado con esta técnica es que los algoritmos de control deben ser extremadamente rápidos dentro del intervalo de velocidad del viento ampliado ya que pueden tanto aparecer muy bruscamente fluctuaciones en la energía del

viento a la alta velocidad del viento relevante como estar implicadas variaciones bruscas extremas en la velocidad de giro de la turbina eólica.

Las fluctuaciones en la energía eólica pueden ser menos críticas cuando se aplica el método en turbinas eólicas sin engranajes mientras que la aplicación en relación a una turbina eólica que incluye un engranaje es sumamente problemática ya que una reducción continua de la velocidad del rotor de la turbina eólica con relación al aumento de la velocidad del viento puede requerir que el control sea extremadamente rápido ya que las posibles fluctuaciones en la energía aumentan de forma crítica cuando se supera un determinado punto, por ejemplo, 25 m/s.

Un problema adicional relacionado con el documento EP 0847496 es que los algoritmos de control requieren que la regulación ascendente-descendente sea rápida y continua, dando como resultado altas cargas sobre los componentes de la turbina eólica.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un método ventajoso para hacer funcionar una turbina eólica durante condiciones de fuerte viento sin las desventajas mencionadas anteriormente. La invención

La presente invención se refiere a un método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 1, en el que la potencia de la turbina eólica se reduce de manera no continua cuando se alcanza una velocidad del viento crítica. Mediante la expresión “velocidad del viento crítica” se quiere decir un valor de velocidad del viento predefinido. Este valor puede designar normalmente un valor de velocidad del viento predefinido por encima del cual las fuerzas del viento que afectan al rotor y las cargas que afectan a los componentes de la turbina eólica tendrán el riesgo de dañar dichos componentes de la turbina eólica si la turbina eólica se mantiene en funcionamiento normal tal como a un nivel de potencia nominal.

Mediante la invención, se garantiza que la turbina eólica, durante las situaciones de fuerte viento, se hace funcionar a

valores en los que los componentes de la turbina eólica experimentan cargas que están bastante dentro de sus límites de carga extremos. Por tanto, las fluctuaciones en el viento, tales como el cambio brusco en las velocidades del viento o una dirección del viento cambiante de forma brusca no tienen un gran impacto sobre los componentes tales como las palas del rotor, el mecanismo de paso u orientación, la caja de engranajes, etc. como para forzarlos a superar sus límites de carga.

Una ventaja de una realización de la invención es que el par de torsión del tren de transmisión de la turbina puede controlarse de manera eficaz de modo que se evite el juego entre engranajes y por tanto, se reduzca el requisito con respecto a las especificaciones de diseño. Además, se garantiza que la turbina eólica permanezca conectada a la red de distribución incluso a velocidades del viento muy altas e incluso además se establece una producción de potencia continuada.

En un aspecto de la invención, dicha reducción no continua se realiza en intervalos seguros, comprendiendo dichos intervalos seguros intervalos de velocidad del viento en los que se controla la potencia para que sea sustancialmente constante.

La expresión intervalo seguro designa simplemente un intervalo de velocidad del viento en el que se somete un parámetro de control a una estrategia de control predefinida relacionada con el intervalo especificado de velocidad del viento. Esto puede implicar, por ejemplo, que se mantenga un parámetro de control a un nivel constante para obtener la reducción no continua de manera gradual. Alternativamente, tal estrategia de control puede implicar una parte de la reducción no continua global del parámetro de control relevante. Tal parámetro de control puede ser, por ejemplo, potencia generada y velocidad de funcionamiento del rotor.

De este modo se garantiza que la turbina eólica, durante situaciones de fuerte viento, se hace funcionar a valores en los que los componentes de la turbina eólica experimentan cargas que están bastante dentro de sus límites de carga extremos. Por tanto, las fluctuaciones en el viento, tales como el cambio brusco en las velocidades del viento o una dirección del viento

cambiante de forma brusca no tienen un gran impacto sobre los componentes tales como las palas del rotor, el mecanismo de paso u orientación, la caja de engranajes, etc. como para forzarlos a superar sus límites de carga.

Haciendo funcionar la turbina eólica en los intervalos seguros, se garantiza además que el control de la turbina eólica, si experimenta por ejemplo un fallo en la red de distribución en una situación de fuerte viento, todavía es factible ya que la turbina eólica no se hace funcionar cerca de sus límites extremos.

En otro aspecto de la invención, dicha reducción no continua se realiza en intervalos seguros, comprendiendo dichos intervalos seguros intervalos de velocidad del viento en los que se controla la potencia para que sea sustancialmente constante con respecto a una medida o representación promedio de potencia a lo largo de un periodo de tiempo predefinido.

Aún en otro aspecto de la invención, dicha reducción no continua se realiza en intervalos seguros, comprendiendo dichos intervalos seguros intervalos de velocidad del viento en los que se controla la potencia para que sea sustancialmente constante con respecto a una medida o representación promedio de potencia a lo largo de un primer periodo de tiempo predefinido y en los que se controla dicha potencia para permitir una variación con respecto a una medida o representación promedio de potencia a lo largo de un periodo de tiempo predefinido siguiente, en el que dicho periodo de tiempo predefinido siguiente es más corto que dicho primer periodo de tiempo.

En un aspecto de la invención, dicha reducción no continua se realiza en intervalos seguros, comprendiendo dichos intervalos seguros intervalos de velocidad del viento en los que la potencia varía dentro del intervalo. De este modo se garantiza que el nivel de potencia puede mantenerse bastante dentro de un nivel en el que las cargas resultantes sobre los componentes de la turbina eólica son aceptables y no alcanzan niveles de fatiga.

En otro aspecto de la invención, dicha reducción no continua se realiza en intervalos seguros, comprendiendo dichos

intervalos seguros intervalos de velocidad del viento en los que la velocidad de funcionamiento del rotor varía dentro del intervalo. De este modo se garantiza que las variaciones en...

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Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso a una velocidad del viento superior a un valor de velocidad del viento crítico, que comprende la etapa de controlar la generación de potencia a partir de dicha turbina eólica con control de paso según una función no continua que relaciona la generación de potencia con la velocidad del viento, definiendo dicha función no continua uno o más intervalos seguros en los que dicha generación de potencia estará por debajo de un valor de potencia nominal de la turbina eólica, caracterizándose el método porque dicha generación de potencia en dichos uno o más intervalos seguros es mayor que cero. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 1, en el que dichos intervalos seguros comprenden intervalos de velocidad del viento en los que se controla la generación de potencia para que sea sustancialmente constante. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 1, en el que dichos intervalos seguros comprenden intervalos de velocidad del viento en los que se controla la generación de potencia para que sea sustancialmente constante con respecto a una medida o representación promedio de la generación de potencia a lo largo de un periodo de tiempo predefinido. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 1, en el que dichos intervalos seguros comprenden intervalos de velocidad del viento en los que se controla la generación de potencia para que sea sustancialmente constante con respecto a una medida o representación promedio de la generación de potencia a lo largo de un primer periodo de tiempo predefinido y en el que se controla dicha generación de potencia para permitir una variación con respecto a una medida o representación promedio de generación de potencia a lo largo de un periodo de tiempo predefinido siguiente,

en el que dicho periodo de tiempo predefinido siguiente es más corto que dicho primer periodo de tiempo predefinido.

5. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos intervalos seguros comprenden intervalos de velocidad del viento en los que la generación de potencia varía dentro del intervalo.

6. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos intervalos seguros comprenden intervalos de velocidad del viento en los que la velocidad de funcionamiento del rotor varía dentro del intervalo.

7. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad de funcionamiento del rotor de dicha turbina eólica aumenta a lo largo de un corto periodo de tiempo en respuesta a una reducción de la generación de potencia y un aumento de la velocidad del viento.

8. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha función no continua en dichos intervalos seguros representa una primera representación promedio de la generación de potencia medida.

9. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha función no continua en dichos intervalos seguros representa puntos de referencia de potencia.

10. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichos intervalos seguros comprenden histéresis para una disminución de la velocidad del viento.

11. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 10, en el que dicha histéresis se establece con relación a parámetros del viento.

12. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los niveles de dichos intervalos seguros se definen con relación a la fluctuación en el

5 viento.

13. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un número discreto de intervalos seguros se establecen dependiendo de la fluctuación en el

10 viento.

14. Método para hacer funcionar una turbina eólica con control de paso según la reivindicación 13, en el que dicho número discreto está en el intervalo de 1 a 10, preferiblemente en el intervalo de 2 a 5, tal como 3.