Dispositivo de ajuste de palas de rotor para una instalación de energía eólica.

Instalación de energía eólica que comprende un rotor (12) con palas de rotor (13) ajustables para elaccionamiento de un generador (14),

con un dispositivo de ajuste (3) para las palas de rotor (13) con un motor deajuste (4) que presenta al menos un devanado excitador (41) así como un inducido (40), presentando el dispositivode ajuste (3) un dispositivo atenuador del par que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste(4), caracterizada porque el dispositivo atenuador del par presenta un divisor de corriente (8) con una relación dedivisión fija que conmuta la corriente de inducido (IA) que fluye por el devanado excitador (41), de tal manera que eldevanado excitador (41) es atravesado totalmente por la corriente de inducido (IA) en el régimen motor y sóloparcialmente en el régimen de desaceleración, desarrollando la magnetización del devanado excitador (41) aún unpar de frenado suficientemente grande en el régimen de desaceleración.

Dispositivo de ajuste de palas de rotor para una instalación de energía eólica La invención se refiere a una instalación de energía eólica con un rotor con palas de rotor ajustables para el accionamiento de un generador, con un dispositivo de ajuste para las palas de rotor con un motor de ajuste que presenta al menos un devanado excitador, presentando el dispositivo de ajuste un dispositivo atenuador del par que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste.

Las instalaciones de energía eólica modernas presentan rotores con palas de rotor ajustables. Mediante el ajuste se puede modificar el ángulo de inclinación de los palas de rotor con respecto a la corriente de aire. El ajuste de las palas de rotor sirve también para parar el rotor de la instalación de energía eólica. Para ello, las palas de rotor se desplazan a una llamada posición de bandera. Por razones de seguridad, las instalaciones de energía eólica tienen que estar preparadas de tal forma que, en caso de necesidad, el rotor pueda detenerse rápidamente. Esto se realiza, por una parte, cuando el viento se vuelve excesivamente fuerte, pero por otra parte también en caso de fallar partes de la instalación de energía eólica. El ajuste de las palas de rotor a la posición de bandera segura se realiza durante el régimen de regulación mediante un accionamiento de ajuste de palas y su regulación. Sin embargo, para un régimen de emergencia seguro ya no se puede partir de que la regulación aún esté disponible en su totalidad. El dispositivo de ajuste de palas debe estar realizado de tal forma que, incluso durante el régimen de emergencia no regulado, las palas de rotor puedan desplazarse de forma rápida y segura a la posición de bandera.

Se ha demostrado que en el régimen de emergencia no regulado, bajo determinadas condiciones, la pala de rotor que ha de ser ajustada se ajusta más rápidamente a causa de fuerzas aerodinámicas de lo que corresponde a la velocidad del motor de ajuste. Entonces, el motor de ajuste es accionado por la pala de rotor y actúa como generador. Se invierte el flujo de corriente por el inducido. Esta llamada corriente de retroalimentación fluye por el devanado en serie, por lo que aumenta la magnetización. Crece la tensión inducida, lo que puede conducir a otro incremento de la corriente. Como resultado, se produce una realimentación positiva no deseada que puede provocar inestabilidades peligrosas. Especialmente, cambia la carga que actúa también sobre la cabeza de torre de la instalación de energía eólica, por lo que se pueden producir oscilaciones en la torre.

Para evitar la aparición de este tipo de inestabilices también durante el régimen de desaceleración, se conoce el modo de puentear el devanado en serie en motores de ajuste realizados como motores en compound, mediante un diodo en el régimen de desaceleración. La corriente generada por el motor de ajuste en el régimen de desaceleración es cortocircuitada por el diodo, de modo que correspondientemente ya no fluye corriente por el devanado en serie disminuyendo correspondientemente la magnetización. Esto hace que disminuya el par de arrastre del motor (documento EP-A-1744444) . Sin embargo, se ha demostrado que en determinados tipos de construcción, especialmente de motores en compound, la puesta en cortocircuito del devanado en serie provoca un desarrollo desfavorable de la línea característica par /número de revoluciones, siendo demasiado plano el aumento del par a lo largo del número de revoluciones. Existe el peligro de números de revoluciones excesivos que dañen el dispositivo de ajuste.

La invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de ajuste mejorado para las palas de rotor de una instalación de energía eólica, que evite de manera sencilla las desventajas mencionadas anteriormente.

La solución según la invención consiste en las características de las reivindicaciones independientes. Algunas variantes son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En una instalación de energía eólica que comprende un rotor con palas de rotor ajustables para accionar un generador, un dispositivo de ajuste para las palas de rotor con un motor de ajuste que presenta al menos un devanado excitador, presentando el dispositivo de ajuste un dispositivo atenuador del par que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste, según la invención está previsto que el dispositivo atenuador del par comprende un divisor de corriente que conmuta una corriente que fluye por el devanado excitador, de tal manera que el devanado excitador es atravesado totalmente por la corriente en el régimen a motor y sólo parcialmente en el régimen de desaceleración.

La invención ha encontrado que mediante una alimentación eléctrica parcial del devanado excitador por medio del divisor de corriente, la magnetización causada por el devanado excitador se puede ajustar de manera sencilla de tal forma que por una parte se pueda conseguir la estabilidad deseada por la disminución de la magnetización en el régimen generador del motor de ajuste, pero que por otra parte se mantenga la magnetización en tal medida que aún se produzca un par de frenado suficientemente grande. En comparación con la forma de realización con el puenteado del devanado excitador, conocida por el estado de la técnica, resulta por tanto el desarrollo más empinado, deseado, de la línea característica par/número de revoluciones. La invención confiere al motor de ajuste una línea característica propia para el régimen de desaceleración. Permite añadir con el menor gasto a la línea característica del motor de ajuste para el régimen a motor una segunda línea característica seleccionable para el régimen de desaceleración.

Como se describe en detalle a continuación, el divisor de corriente puede estar realizado completamente a partir de componentes pasivos. De esta manera, el divisor de corriente según la invención combina de manera sorprendentemente sencilla las ventajas en cuanto a la estabilidad mejorada, un par de frenado suficientemente grande, con la máxima seguridad contra los fallos y, por tanto, la aptitud para el régimen de emergencia. Se contrarresta el peligro de daños del accionamiento. Además, se contrarresta el peligro de oscilaciones de la torre o de la cabeza de torre, por lo que se reduce el riesgo de sobrecargas de la estructura mecánica. Gracias a la invención, es posible incrementar considerablemente la seguridad de operación y contra fallos de la instalación.

A continuación, se describen algunos términos empleados:

Por par de arrastre se entiende el par absorbido por el motor, que absorbe como freno de efecto generador.

Por régimen de emergencia se entiende un régimen en el que no se precisa ningún control externo y que, dado el caso, se alimenta desde una alimentación de energía (de corriente continua) propia, independiente. Preferentemente, puede estar previsto un "control de contactores" realizado con componentes robustos.

Convenientemente, el divisor de corriente comprende un elemento conmutador que durante el régimen de desaceleración conmuta de forma pasiva. Por pasivo se entiende que no se precisa ninguna señal de conmutación suministrada por un control externo o por una regulación externa. Para el régimen de emergencia, esto ofrece la ventaja considerable de que el elemento conmutador trabaja de forma independiente. Por lo tanto, un fallo del control de operación de la instalación de energía eólica o de otras piezas de control no influye en el funcionamiento del divisor de corriente según la invención.

Según la invención pueden estar previstas dos maneras para conseguir la división de la corriente que fluye por el devanado excitador causando una magnetización. Una primera manera consiste en que el divisor de corriente comprende una rama paralela hacia el devanado excitador con una resistencia y con un elemento conmutador que conmuta en el régimen de desaceleración. Por lo tanto, en el régimen de desaceleración, el devanado excitador y la resistencia están conectados en paralelo, de tal forma que la corriente se divide entre el devanado excitador y la resistencia. En el régimen normal a motor, en cambio, el elemento conmutador bloquea, de forma que no se produce ninguna ramificación de la corriente. Por la conexión en paralelo, en el régimen de desaceleración, el flujo de corriente por el devanado excitador se reduce según la relación de las conductancias del devanado excitador y de la resistencia. La selección del valor de resistencia (que es el valor inverso de la conductancia) permite determinar qué parte de la corriente ha de fluir por el devanado excitador y, por tanto, ajustar el ascenso de la línea característica de par/número... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica que comprende un rotor (12) con palas de rotor (13) ajustables para el accionamiento de un generador (14) , con un dispositivo de ajuste (3) para las palas de rotor (13) con un motor de 5 ajuste (4) que presenta al menos un devanado excitador (41) así como un inducido (40) , presentando el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo atenuador del par que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo atenuador del par presenta un divisor de corriente (8) con una relación de división fija que conmuta la corriente de inducido (IA) que fluye por el devanado excitador (41) , de tal manera que el devanado excitador (41) es atravesado totalmente por la corriente de inducido (IA) en el régimen motor y sólo parcialmente en el régimen de desaceleración, desarrollando la magnetización del devanado excitador (41) aún un par de frenado suficientemente grande en el régimen de desaceleración.

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque está previsto un elemento conmutador (82, 82’) que en el régimen de desaceleración conmuta de forma pasiva.

1.

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el divisor de corriente (8) comprende una rama paralela hacia el devanado excitador (41) con una resistencia (81) y con un elemento conmutador (82) que conmuta en el régimen de desaceleración, estando determinada la relación de división por las conductancias de la resistencia (81) y del devanado excitador (41) .

2.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada porque el divisor de corriente (8) está realizado con múltiples etapas con varias resistencias en paralelo (81) de diferentes valores, que están conectadas de forma seleccionable al elemento conmutador (82) .

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el divisor de corriente (8') está realizado como devanado excitador (41) que presenta dos devanados parciales (47, 48) , y en el régimen de desaceleración, el elemento conmutador (82') interrumpe la corriente de inducido (IA) por al menos uno, pero no por todos los devanados parciales (47) , estando determinada la relación de división por los números de devanados de los devanados parciales (47, 48) .

3.

6. Instalación de energía eólica según la reivindicación 5, caracterizada porque está prevista una pluralidad de devanados parciales (47, 48) conectados de forma seleccionable al elemento conmutador (82') .

7. Instalación de energía eólica según la reivindicación 4 ó 6, caracterizada porque está previsto un conmutador 35 selector (88) para seleccionar las resistencias (81) o los devanados parciales.

8. Instalación de energía eólica según la reivindicación 7, caracterizada porque el conmutador selector (88) y el elemento conmutador (82) están realizados de forma combinada.

9. Dispositivo de ajuste para las palas de rotor (13) de una instalación de energía eólica con un motor de ajuste (4) que presenta al menos un devanado excitador (41) así como un inducido (40) , comprendiendo el dispositivo de ajuste (3) un dispositivo atenuador del par que reduce automáticamente un par de arrastre del motor de ajuste (4) , caracterizada porque el dispositivo atenuador del par presenta un divisor de corriente (8, 8') con una relación de división fija que conmuta la corriente de inducido (IA) que fluye por el devanado excitador (41) de tal manera que el

devanado excitador (41) es atravesado totalmente por la corriente de inducido (IA) en el régimen a motor y sólo parcialmente en el régimen de desaceleración, desarrollando la magnetización del devanado excitador (41) aún un par de frenado suficientemente grande en el régimen de desaceleración.

10. Instalación de energía eólica según la reivindicación 8, caracterizada porque el divisor de corriente (8, 8') está 50 realizado según una de las reivindicaciones 2 a 8.