REGULADOR ELECTRÓNICO PARA AEROGENERADORES.

Regulador electrónico para aerogeneradores.Permite adecuar tensiones y corrientes eléctricas de un aerogenerador para optimizar la energía que se lleva a un equipo receptor,

estructurándose en un circuito que cuenta al menos con una etapa elevadora de potencia boost (8) y con un puente H ondulador (13) que permiten evitar pérdidas y armónicos; incorporando el circuito dos entradas adicionales para grupo electrógeno y paneles solares respectivamente; y estando la adecuación de tensiones y corrientes controlada por un sistema microprocesado que aplica parámetros preconfigurados

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200801627.

Solicitante: WINDECO RENOVABLE S.L.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: MURCIA.

Inventor/es: FORTE ORTEGA,FCO. JAVIER.

Fecha de Solicitud: 30 de Mayo de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 30 de Enero de 2012.

Clasificación PCT:

  • F03D9/00 SECCION F — 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.Adaptaciones de los motores de viento para usos especiales; Combinaciones de motores de viento con los aparatos que accionan (disposiciones relativas a conjuntos de propulsión de vehículos alimientados por energía eólica B60K 16/00; bombas caracterizadas por su combinación con motores de viento F04B 17/02).
  • H02J3/38 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para la alimentación en paralelo de una sola red por dos o más generadores, convertidores o transformadores.
  • H02M7/537 H02 […] › H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P; generadores de impulsos H03K). › H02M 7/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente alterna en una potencia de salida en corriente continua; Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente alterna. › utilizando solamente dispositivos semiconductores, p. ej. inversores de impulsos de única conmutación.

Fragmento de la descripción:

Regulador electrónico para aerogeneradores.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un regulador electrónico para aerogeneradores que convierten la energía eólica del viento en energía eléctrica, siendo la finalidad esencial de este regulador el proporcionar un circuito que evite pérdidas y armónicos debido al amplio rango de tensiones de trabajo; siendo también finalidades de la invención el facilitar dos nuevas entradas de energía que permiten que el circuito regulador de la invención tenga como fuente de energía además de la salida del aerogenerador, la salida de un grupo electrógeno y la salida de un campo fotovoltáico de paneles solares, lo que facilita en el regulador de la invención un mayor atractivo comercial y una mayor eficiencia en las instalaciones que lo incluyan. Otros objetivos de la invención consisten en proporcionar un circuito en el que se puedan efectuar cambios de parametrización de funcionamiento sin necesidad de contacto presencial en la correspondiente instalación, y en facilitar elementos que permitan una adaptación a las condiciones de trabajo del aerogenerador.

Antecedentes de la invención

Hasta la fecha, la parte de electrónica de potencia que compone el equipo regulador de los aerogeneradores disponía de una configuración de doble puente en H, un sistema con transformador de alta frecuencia y con sistema de modulación en anchura de pulso para poder regular los parámetros y adecuar las tensiones y corrientes de trabajo al aerogenerador. Esta topología conocida presenta inconvenientes conocidos relativos a que presenta pérdidas de potencia considerables y una elevada cantidad de armónicos derivados del amplísimo rango de tensiones de trabajo a las que se encuentra sometido el transformador de alta frecuencia.

Por otra parte, son conocidos diversos aerogeneradores que transforman la energía eólica en energía eléctrica, como por ejemplo el que se describe en la patente con número de solicitud 200300474 y enunciado como "aerogenerador perfeccionado para aplicaciones de baja potencia". El aerogenerador correspondiente a dicha patente y otros existentes en el mercado son susceptibles de incorporar un circuito regulador como el facilitado por la presente invención.

No conocemos en el estado actual de la técnica ningún circuito regulador electrónico para aerogeneradores que disponga de etapa elevadora de potencia y de puente ondulador, y que presente dos entradas adicionales para grupo electrógeno y paneles solares, según lo hace el regulador de la presente invención.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un regulador electrónico para aerogeneradores que permite regular parámetros y adecuar tensiones y corrientes eléctricas de trabajo proporcionadas por el aerogenerador para optimizar la energía que se lleva a un equipo receptor tal como baterías, inversor de vertido a red u otro; estructurándose en un circuito electrónico cuya entrada se conecta al aerogenerador y cuya salida se conecta al equipo receptor.

Novedosamente, según la invención, el aludido circuito cuenta al menos con una etapa elevadora de potencia boost y con un puente H ondulador que permiten evitar pérdidas y armónicos debidos al amplio rango de tensión de trabajo; incorporando además dicho circuito dos entradas adicionales que permiten llevar energía al referido equipo receptor y que provienen de un grupo electrógeno y de un campo fotovoltáico de paneles solares respectivamente; y estando la referida adecuación de tensiones y corrientes controlada por un sistema microprocesado que aplica parámetros preconfigurados.

Según la realización preferente de la invención, en el referido circuito se incorpora una interface hombre/máquina mediante un display lcd y unos pulsadores para visualizar en tiempo real los parámetros de funcionamiento y los registros acumulados en la memoria interna del microprocesador del sistema de microprocesado; incorporándose además un puerto de comunicaciones a través del cual se efectúa al menos monitorización en tiempo real, registro de todos los valores de funcionamiento, y cambio de parametrización de funcionamiento sin necesidad de contacto presencial en la instalación.

Según la realización preferente de la invención, mediante dicho puerto de comunicaciones se implementa una curva de regulación de demanda de par mecánico al aerogenerador que demanda un par determinado para cada régimen de giro del aerogenerador y que permite al instalador adecuar el aerogenerador a cualquier ubicación dependiendo de los regímenes de viento a los que va a ser expuesto; teniéndose en cuenta en dicha curva si el aerogenerador está acelerando o desacelerando y si el equipo receptor es capaz de asumir toda la energía proveniente del recurso eólico.

Según la realización preferente de la invención, el aludido circuito electrónico comprende unos bloques funcionales consistentes en: un primer transductor de tensión, un detector de paso por cero, un primer puente semicontrolado y un contactor de frenado que conectan con la entrada unida al aerogenerador; un segundo transductor de tensión y un segundo puente semicontrolado que conectan con la entrada unida al grupo electrógeno; conectando además este segundo puente con el primer puente, con un tercer transductor de tensión y con la etapa elevadora de potencia boost; estando también conectada esta etapa boost con un primer interruptor electrónico SW, con un cuarto transductor de tensión, con un primer transductor de intensidad, con el puente H ondulador y con un segundo interruptor electrónico SW; conectando a su vez este segundo interruptor con una fuente de alimentación auxiliar DC/DC que está unida a una fuente de alimentación DC/DC del microprocesador y al borne positivo de la salida al equipo receptor, el cual se constituye en una salida a batería de 40 a 60 voltios; en tanto que la entrada adicional que proviene del campo fotovoltáico de paneles solares conecta con un quinto transductor de tensión y con un segundo transductor de intensidad que a su vez conecta con un tercer interruptor electrónico SW y con un cuarto interruptor electrónico SW unido al borne negativo de la salida a batería, conectándose también en este borne negativo un tercer transductor de intensidad que está unido a un sexto transductor de tensión que conecta con el borne positivo de la salida a batería; estando también unidos a este borne positivo el quinto transductor de tensión y el puente H ondulador.

Con la estructura que se ha descrito, el regulador de la invención presenta ventajas relativas a que permite evitar pérdidas de potencia y armónicos que se dan en reguladores convencionales. Otra ventaja de la invención consiste en que se puede utilizar como fuente del regulador, además del aerogenerador, un grupo electrógeno y un campo fotovoltáico de paneles solares. Otras ventajas de la invención consisten en sus facilidades de automatización y cambio de parámetros a distancia, y en su adaptabilidad a las distintas condiciones de trabajo del aerogenerador.

A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompaña una figura única en la que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

Breve descripción de la figura

Figura 1.- Representa un diagrama de bloques funcionales que muestra esquemáticamente a un circuito regulador electrónico para aerogeneradores realizado según la presente invención.

Descripción de un ejemplo de realización de la invención

Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en la figura.

Así, el regulador electrónico para aerogeneradores de este ejemplo de la invención presenta un diagrama de bloques funcionales con referencias numéricas 1 a 21 que puede apreciarse en la figura 1.

Se trata de un regulador de par mecánico para alternadores de imanes permanentes que discretiza la energía mecánica que demanda el alternador, pudiendo así optimizar la disposición de energía del recurso energético con el que se esté haciendo girar el alternador. Basa su funcionamiento en el análisis de la energía que el alternador entrega en cada momento analizando sus valores para determinar cual es la energía máxima disponible para estos valores según su parametrización....

 


Reivindicaciones:

1. Regulador electrónico para aerogeneradores, que permite regular parámetros y adecuar tensiones y corrientes eléctricas de trabajo proporcionadas por el aerogenerador para optimizar la energía que se lleva a un equipo receptor tal como baterías, inversor de vertido a red u otro; estructurándose en un circuito electrónico cuya entrada se conecta al aerogenerador y cuya salida se conecta al equipo receptor; caracterizado porque ese circuito cuenta con al menos una etapa elevadora de potencia boost (8) y con un puente H ondulador (13) que permiten evitar pérdidas y armónicos debidos al amplio rango de tensiones de trabajo; incorporando el referido circuito dos entradas adicionales que permiten llevar energía al referido equipo receptor y que provienen de un grupo electrógeno y de un campo fotovoltáico de paneles solares respectivamente; y estando la referida adecuación de tensiones y corrientes controlada por un sistema microprocesado que aplica parámetros preconfigurados.

2. Regulador electrónico para aerogeneradores, según la reivindicación 1, caracterizado porque en el referido circuito se incorpora una interface hombre/máquina mediante un display lcd y unos pulsadores para visualizar en tiempo real los parámetros de funcionamiento y los registros acumulados en la memoria interna del microprocesador del sistema de microprocesado; incorporándose además en el referido circuito un puerto de comunicaciones a través del cual se efectúa al menos monitorización en tiempo real, registro de todos los valores de funcionamiento, y cambio de parametrización de funcionamiento sin necesidad de contacto presencial en la instalación.

3. Regulador electrónico para aerogeneradores, según la reivindicación 2, caracterizado porque mediante dicho puerto de comunicaciones se implementa una curva de regulación de demanda de par mecánico al aerogenerador que demanda un par determinado para cada régimen de giro del aerogenerador y que permite al instalador adecuar el aerogenerador a cualquier ubicación dependiendo de los regímenes de viento a los que va a ser expuesto; teniéndose en cuenta en dicha curva si el aerogenerador está acelerando o desacelerándose y si el equipo receptor es capaz de asumir toda la energía proveniente del recurso eólico.

4. Regulador electrónico para aerogeneradores, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el referido circuito electrónico en el que se estructura el regulador comprende unos bloques funcionales consistentes en: un primer transductor de tensión (1), un detector de paso por cero (2), un primer puente semicontrolado (3) y un contactor de frenado (4) que conectan con la entrada unida al aerogenerador; un segundo transductor de tensión (5) y un segundo puente semicontrolado (6) que conectan con la entrada unida al grupo electrógeno; conectando además este segundo puente (6) con el primer puente (3), con un tercer transductor de tensión (7) y con la etapa elevadora de potencia boost (8); estando también conectada esta etapa boost (8) con un primer interruptor electrónico SW (9) con un cuarto transductor de tensión (10), con un primer transductor de intensidad (12), con el puente H ondulador (13) y con un segundo interruptor electrónico SW (11); conectando a su vez este segundo interruptor (11) con una fuente de alimentación auxiliar DC/DC (14) que está unida a una fuente de alimentación DC/DC del microprocesador (15) y al borne positivo de la salida al equipo receptor, que se constituye en una salida a batería de 40 a 60 voltios; en tanto que la entrada adicional que proviene del campo fotovoltáico de paneles solares conecta con un quinto transductor de tensión (21) y con un segundo transductor de intensidad (20) que a su vez conecta con un tercer interruptor electrónico SW (19) y con un cuarto interruptor electrónico SW (18) unido al borne negativo de la salida a batería, conectándose también en este borne negativo un tercer transductor de intensidad (17) que está unido a un sexto transductor de tensión (16) que conecta con el borne positivo de la salida a batería; estando también unidos a este borne positivo el quinto transductor de tensión (21) y el puente H ondulador (13).


 

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