PROCEDIMIENTOS Y APARATO PARA EL SUMINISTRO Y/O ABSORCION DE ENERGIA ELECTRICA REACTIVA.
Procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva.
Una turbina eólica incluye un rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje, y un eje de rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo. La turbina eólica incluye también un generador eléctrico acoplado al eje del rotor, y un convertidor de frecuencia del lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para convertir CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La turbina eólica incluye también un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir CC recibida del convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200701677.
Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY NUEVA YORK 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: WALLING,REIGH.
Fecha de Solicitud: 18 de Junio de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 24 de Enero de 2012.
Clasificación Internacional de Patentes:
- H02J3/16 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. › por ajuste de la potencia reactiva.
- H02J3/50 H02J 3/00 […] › controlando el reparto de la componente desfasada.
Clasificación PCT:
- F03D7/00 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. › 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).
Fragmento de la descripción:
Procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva.
Objeto de la invención
Esta invención se refiere generalmente a turbinas eólicas y, más concretamente, a procedimientos y aparato para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva con respecto a turbinas eólicas.
Antecedentes de la invención
La energía eólica se usa a veces para generar energía eléctrica usando una turbina eólica, en la que un generador eléctrico es impulsado por la rotación de un rotor que convierte la energía eólica en energía rotatoria. Sin embargo, a veces puede haber una energía eólica inadecuada para impulsar el rotor, de manera tal que la turbina eólica no genera energía eléctrica.
Descripción de la invención
En un aspecto, una turbina eólica incluye un rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje, y un eje del rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo. La turbina eólica incluye también un generador eléctrico acoplado al eje del rotor, y un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para convertir la CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La turbina eólica incluye también un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir la CC recibida del convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para realizar al menos una de las siguientes funciones: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para suministrar energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico, y un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye el suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye la absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una perspectiva de una realización ejemplar de una turbina eólica ejemplar.
La figura 2 es un diagrama esquemático de la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra una realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal como, pero no se limita a, la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
La figura 4 es un diagrama de flujos que ilustra otra realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal como, pero no limitada a, la turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
Descripción detallada de la invención
Según su uso en la presente, el término "pala" se pretende que sea representativo de cualquier dispositivo que provea fuerza reactiva cuando está en movimiento relativo respecto de un fluido circundante. Según su uso en la presente, el término "turbina eólica" se pretende que sea representativo de cualquier dispositivo que genere energía rotatoria de la energía eólica y, más concretamente, que convierta la energía cinética del viento en energía mecánica. Según su uso en la presente, el término "generador eólico" se pretende que sea representativo de cualquier turbina eólica que genere energía eléctrica de la energía rotatoria generada de la energía eólica y, más concretamente, que convierta la energía mecánica convertida de la energía cinética del viento en energía eléctrica.
La figura 1 es una perspectiva de una realización ejemplar de una turbina 10 eólica ejemplar. La turbina 10 eólica descrita e ilustrada en la presente es un generador eólico para la generación de energía eléctrica de la energía eólica. La turbina 10 eólica ejemplar descrita e ilustrada en la presente incluye una configuración de eje horizontal. Sin embargo, en algunas realizaciones, la turbina 10 eólica puede incluir, además de o alternativamente a la configuración de eje horizontal, una configuración de eje vertical (no se muestra). La turbina 10 eólica se acopla a una carga eléctrica (no se muestra en la figura 1), tal como, pero no limitada a, una red eléctrica, un dispositivo de almacenamiento de energía, un electrolizador de hidrógeno, y/o un motor eléctrico, para recibir energía eléctrica auxiliar de los mismos y/o para el suministro de la energía eléctrica generada por la turbina 10 eólica al mismo. Aunque solamente está ilustrada una turbina 10 eólica, en algunas realizaciones pueden estar agrupadas entre sí una pluralidad de turbinas 10 eólicas, denominadas a veces colectivamente "parque eólico".
La turbina 10 eólica incluye un cuerpo 12, a veces denominado "góndola", y un rotor (generalmente designado con el numeral 14) acoplado al cuerpo 12 para su rotación respecto del cuerpo 12 alrededor de un eje 16 de rotación. En la realización ejemplar, la góndola 12 está montada sobre una torre 18. Sin embargo, en algunas realizaciones, además de o alternativamente a la góndola 12 montada sobre una torre, la turbina 10 eólica incluye una góndola 12 contigua al suelo y/o a una superficie de agua. La altura de la torre 18 puede ser cualquier altura adecuada que permita a la turbina 10 eólica funcionar como se describe en la presente. El rotor 14 incluye un buje 20 y una pluralidad de palas 22 (a veces denominadas "álabes") que se extienden radialmente hacia fuera desde el buje 20 para convertir la energía eólica en energía rotatoria. Aunque el rotor 14 se describe y se ilustra en la presente con tres palas 22, el rotor 14 puede tener cualquier número de palas 22. Cada una de las palas 22 puede tener cualquier longitud (como se describe en la presente). Por ejemplo, en algunas realizaciones una o más palas 22 del rotor tienen aproximadamente 0,5 metros de longitud, mientras que en algunas realizaciones una o más palas 22 del rotor tienen aproximadamente 50 metros de longitud. Otros ejemplos de longitudes de la pala 22 incluyen 10 metros o menos, aproximadamente 20 metros, aproximadamente 37 metros, y aproximadamente 40 metros. Otros ejemplos incluyen palas 22 de rotor de entre aproximadamente 50 y aproximadamente 100 metros de longitud.
A pesar de cómo están ilustradas las palas 22 del rotor en la figura 1, el rotor 14 puede tener palas 22 de cualquier forma y puede tener palas 22 de cualquier tipo y/o configuración, esté descrito y/o ilustrado o no en la presente dicha forma, tipo y/o configuración. Un ejemplo de otro tipo, forma y/o configuración de las palas 22 del rotor está en un rotor entubado (no se muestra) que tiene una turbina (no se muestra) contenida dentro de un conducto (no se muestra). Otro ejemplo de otro tipo, forma, y/o configuración de las palas 22 del rotor está en una turbina eólica Darrieus, denominada a veces turbina "batidora de huevos". Otro ejemplo más de otro tipo, forma y/o configuración de las palas 22 de un rotor está en una turbina eólica Savonious. Otro ejemplo aún de otro tipo, forma y/o configuración de palas 22 de rotor está en un molino de viento...
Reivindicaciones:
1. Una turbina (10) eólica caracterizada porque comprende:
un rotor (14) que comprende un buje (20), al menos una pala (22) de rotor acoplada a dicho buje, y un eje (26, 28) de rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo;
un generador (24) eléctrico acoplado a dicho eje del rotor;
un convertidor (36) de frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente a dicho generador eléctrico para convertir la CA de frecuencia variable recibida de dicho generador eléctrico en CC, dicho convertidor de frecuencia del lado del generador está acoplado eléctricamente a una carga (40) eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de energía eléctrica reactiva de dicha carga eléctrica;
un convertidor (38) de frecuencia en el lado de la red acoplado eléctricamente a dicho convertidor de frecuencia del lado del generador para convertir la CC recibida de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija, dicho convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica,
y porque comprende además un conmutador (42) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre dicho generador (24) eléctrico y dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y selectivamente dicho generador eléctrico de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador.
2. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red están acoplados eléctricamente a la carga (40) eléctrica en paralelo.
3. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un conmutador (46) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre la carga (40) eléctrica y dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y selectivamente la carga eléctrica de dicho convertidor de frecuencia del lado del generador.
4. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un procesador (52) acoplado a dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y a dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
5. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizada porque dicho procesador (52) está configurado para suministrar a la carga (40) eléctrica energía eléctrica reactiva desde dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y, simultáneamente, desde dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
6. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizada porque dicho procesador (52) está configurado para absorber simultáneamente energía eléctrica reactiva de la carga (40) eléctrica usando, dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
7. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizada porque dicho procesador (52) está acoplado a la carga (40) eléctrica y está configurado para regular un voltaje de la carga eléctrica usando dicho convertidor (36) de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado de la red.
8. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque la carga (40) eléctrica es una red de potencia.
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