Instalación de energía eólica con un suministro de energía autárquico para un dispositivo de regulación de palas.

Instalación de energía eólica con un generador (13) accionado por un rotor (2) con palas de rotor (21) regulables parala generación de energía eléctrica,

en el que está previsto un dispositivo de regulación de paso (3) para la regulación delas palas que comprende un circuito de emergencia (5) con un acumulador de energía eléctrica (50) para elaccionamiento de un motor de ajuste de palas (55), caracterizada porque en paralelo al acumulador de energía (50) estáprevista una rama de derivación (60) con un dispositivo de espejo de corriente (6, 6'), estando configurado el dispositivode espejo de corriente (6, 6') para controlar la corriente en la rama de derivación (60) en función de la corriente derealimentación del motor de ajuste de palas (55).

Instalación de energía eólica con un suministro de energía autárquico para un dispositivo de regulación de palas La invención se refiere a una instalación de energía eólica con un generador accionado por un rotor con palas regulables para la generación de energía eléctrica, está previsto un dispositivo de regulación de paso para la regulación de las palas que presenta un circuito de emergencia con un acumulador de energía eléctrica para el accionamiento de las palas mediante un motor de ajuste de palas.

Por motivos de seguridad las instalaciones de energía eólica se montan en general con palas de rotor de paso regulable a fin de regular también las palas del rotor en caso de avería de la red mediante un acumulador de energía autárquico. Para poder detener de forma segura la instalación de energía eólica en un caso semejante está previsto un dispositivo de accionamiento de emergencia. Por el documento DE-B-103 35 575 se conoce un accionamiento de regulación de paso con un dispositivo de accionamiento de emergencia que presenta un acumulador como acumulador de energía eléctrica independiente para el accionamiento de regulación de paso. El acumulador está conectado a un convertidor de modo que en el caso de fallo se conecta el acumulador con el convertidor mediante un interruptor, y con ello se facilita la energía necesaria para el accionamiento del motor. Pero se ha mostrado que durante el funcionamiento del dispositivo de accionamiento de emergencia pueden parecer ciertos estados de carga en los que la pala de rotor a regular acciona el motor. Entonces se origina un estado de deslizamiento. En este caso se genera potencia eléctrica en el motor de ajuste de palas por lo que existe el peligro de que se realimente la potencia eléctrica generada al acumulador. Por varios motivos no se desea una realimentación semejante y puede conducir a deterioros. En el caso de la realimentación pueden aparecer elevadas corrientes de carga para las que no es apropiado el acumulador. En general es tal que la resistencia interna de un acumulador es mayor durante el funcionamiento de carga que aquella en la descarga, de modo que en la carga y en particular en una carga indeseada con elevadas corrientes de carga pueden aparecer de forma peligrosa tensiones de baterías elevadas. Otro efecto nocivo consiste en que en el caso de la realimentación se puede producir una subida de la velocidad de rotación en vacío del motor de ajuste de palas. Esto conduce a un deslizamiento de las curvas características y aumenta las cargas que actúan en el dispositivo de regulación de paso y sobre las palas.

Se ha propuesto aniquilar la potencia eléctrica generada por el motor de ajuste de palas en el funcionamiento de deslizamiento mediante un dispositivo de chopper, y proteger así el acumulador frente a una carga nociva de gran amperaje. Para el control del chopper de freno se puede medir la tensión o la corriente que fluye en el circuito de emergencia. Pero se ha mostrado que en un funcionamiento en tensión no se pueden dominar de forma segura y en todos los estados de funcionamiento los problemas por la corriente de carga demasiado elevada.

La invención tiene el objetivo de mejorar la protección del acumulador de energía eléctrica en una instalación de energía eólica del tipo mencionado al inicio.

La solución según la invención se encuentra en las características de las reivindicaciones independientes. Ampliaciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

En una instalación de energía eólica con un generador accionado por un rotor con palas regulables para la generación de energía eléctrica, estando previsto un dispositivo de regulación de paso para la regulación de las palas, que está conectado a través de un circuito de emergencia con un acumulador de energía eléctrica para el accionamiento de las palas mediante el acumulador de energía, o está puesto a tierra o a otro disipador de corriente apropiado.

Si en caso de una regulación rápida de las palas del rotor, en particular a su posición de bandera, se produce un estado de deslizamiento debido a las fuerzas aerodinámicas que afectan a las palas, entonces el motor de ajuste de palas actúa como generador. Genera por consiguiente una corriente que fluye casi hacia atrás a través del circuito de emergencia al acumulador de energía eléctrica. Pero la corriente no alcanza el acumulador de energía eléctrica, sino que se evacua mediante la rama de derivación. El núcleo de la invención se sitúa en la idea de determinar el valor de la corriente conducida a través de la rama de derivación de modo que se corresponda a la corriente generada por el motor de ajuste de palas durante el funcionamiento de deslizamiento. La invención lo consigue gracias al dispositivo de espejo de corriente. De este modo se consigue que se pueda llevar a cero la corriente realimentada al acumulador de energía eléctrica, que se corresponde a la diferencia de la corriente generada por el motor de ajuste de palas y la corriente evacuada a través de la rama de derivación. Entonces se logra que no fluya una corriente de realimentación a la batería. La idea que sirve de base a la invención del espejo de corriente en la rama de derivación proporciona con ello de manera asombrosamente sencilla una protección segura del acumulador de energía eléctrica frente a corrientes de realimentación.

En este caso el dispositivo de espejo de corriente puede estar configurado en la forma más sencilla de modo que presentan una entrada y una salida, estando conectado a la entrada un dispositivo de determinación para la corriente de realimentación del motor de ajuste de palas y determinando su salida la corriente a través de la rama de derivación. Esto hace posible formar el dispositivo de espejo de corriente de manera sencilla a partir de componentes pasivos. Esto no sólo reduce el coste necesario para la fabricación, sino que también hace posible una elevada fiabilidad durante el

funcionamiento gracias a la baja complejidad.

Pero alternativamente o adicionalmente también se puede prever proveer el dispositivo de espejo de corriente con un control activo. Para ello el dispositivo de espejo de corriente está configurado convenientemente de modo que presenta un elemento de conmutación controlable, que se acciona mediante un control separado, en serie a un elemento de carga. Si el elemento de conmutación es excitado por el control conmuta de modo que en la rama de derivación puede fluir la corriente a través del elemento de carga; si no se excita el elemento de conmutación abre entonces y está interrumpido el flujo de corriente en la rama de derivación. El control no debe estar realizado forzosamente como una unidad separada espacialmente, sino que también puede estar integrado adecuadamente en una unidad de control ya existente, como por ejemplo, una unidad de control de la gestión de funcionamiento prevista en general.

El control puede presentar convenientemente un generador de ritmo que puede estar realizado en particular como modulador por ancho de pulsos (PWM) . Esto hace posible generar de manera sencilla una señal de excitación para el elemento de conmutación. Entonces un modulador por ancho de pulsos permite en particular excitar el elemento de conmutación con una frecuencia fija de, por ejemplo, 4 kHz, y determinar mediante la relación de ritmo la corriente que se evacua a través de la rama de derivación. Por consiguiente existe una relación lineal entre la relación de ritmo del modulador por ancho de pulsos y la corriente en la rama de derivación. Un comportamiento de transmisión lineal semejante es ventajoso en particular luego si están previstas regulaciones adicionales.

Al control está conectado convenientemente un dispositivo de determinación para la corriente de realimentación. En este caso se tratará la mayoría de las veces de un sensor de medición para la corriente del motor de ajuste de palas. Pero no se debe excluir que en lugar de una medición directa de la corriente en el transcurso de un cálculo se constituya una medida para la determinación indirecta de la corriente de realimentación a partir de otras magnitudes que se puedan medir eventualmente más sencillamente, como una diferencia de tensión.

Según una forma de realización preferida de la invención, que merece eventualmente protección independiente, el control proporciona funciones adicionales que exceden de una función pura de espejo de corriente. En esta variante de la invención designada como “espejo de corriente modificado” puede estar previsto en particular que la función de transmisión del espejo de corriente presente un offset o se pueda modificar respecto a su gradiente. Para ello puede estar previsto... [Seguir leyendo]

1. Instalación de energía eólica con un generador (13) accionado por un rotor (2) con palas de rotor (21) regulables para la generación de energía eléctrica, en el que está previsto un dispositivo de regulación de paso (3) para la regulación de las palas que comprende un circuito de emergencia (5) con un acumulador de energía eléctrica (50) para el accionamiento de un motor de ajuste de palas (55) , caracterizada porque en paralelo al acumulador de energía (50) está prevista una rama de derivación (60) con un dispositivo de espejo de corriente (6, 6’) , estando configurado el dispositivo de espejo de corriente (6, 6’) para controlar la corriente en la rama de derivación (60) en función de la corriente de realimentación del motor de ajuste de palas (55) .

2. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de espejo de corriente (6’) presenta una entrada y una salida, estando conectado en la entrada un dispositivo para la determinación de la corriente de realimentación del motor de ajuste de palas (55) y determinando la salida la corriente a través de la rama de derivación (60) .

3. Instalación de energía eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de espejo de corriente (6) presenta un elemento de carga (71) y un elemento de conmutación (73) conectado en serie que se acciona mediante un control (8) separado.

4. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3, caracterizada porque el control (8) presenta un modulador por ancho de pulsos (89) .

5. Instalación de energía eólica según la reivindicación 3 ó 4, caracterizada porque el control (8) presenta un dispositivo de determinación (81) para la corriente de realimentación del motor de ajuste de palas (55) .

6. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el control presenta un módulo de offset (83) que está configurado para regular una corriente base en la rama de derivación (60) durante el funcionamiento de emergencia.

7. Instalación de energía eólica según la reivindicación 6, caracterizada porque el módulo de offset (83) presenta un dispositivo de supresión (84) que está configurado para reducir la corriente base en caso de plena carga del motor de ajuste de palas (55) .

8. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizada porque el control presenta un módulo de regulación de gradiente (85) que está configurado para amplificar linealmente la corriente en la rama de derivación.

9. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizada porque el control presenta un módulo de compensación (82) que está configurado para modificar la corriente de espejo en la rama de derivación en función del estado de carga del acumulador de energía (50) .

10. Instalación de energía eólica según la reivindicación 9, caracterizada porque el módulo de compensación (82) presenta un dispositivo de medición de tensión (62) para la determinación del estado de carga del acumulador de energía eléctrica (50) .

11. Instalación de energía eólica según una de las reivindicaciones 3 a 10, caracterizada porque el control presenta un módulo de protección (81) que está configurado para disminuir la corriente de espejo en la rama de derivación (60) en función de un estado de carga del elemento de carga (71) .

12. Instalación de energía eólica según la reivindicación 11, caracterizada porque está previsto un dispositivo de medición de la temperatura (74) para el elemento de carga (71) a fin de determinar el estado de carga.

13. Instalación de energía eólica según la reivindicación 11, caracterizada porque está previsto un dispositivo de estimación (86) para el estado de carga y está configurado para determinar una medida para el estado de carga térmica a partir de la tensión del acumulador de energía eléctrica (50) y de una señal de salida del control (8) .

14. Procedimiento para la operación de un dispositivo de regulación de paso para las palas de un rotor de una instalación de energía eólica, en el que el rotor (2) acciona un generador (13) para la generación de energía eléctrica, y en el que un motor de ajuste de palas (55) se acciona a través de un circuito de emergencia (5) con un acumulador de energía eléctrica (50) durante un funcionamiento de emergencia, caracterizado por la disposición de un dispositivo de espejo de corriente (6, 6’) en paralelo al acumulador de energía eléctrica (50) en una rama de derivación (60) y la operación del dispositivo de espejo de corriente (6, 6’) a fin de controlar la corriente en la rama de derivación (60) en función de una corriente de realimentación del motor de ajuste de palas (55) .

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por la operación del espejo de corriente en un modo ampliado en el que se regula una corriente base en la rama de derivación (60) .

16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado por la amplificación lineal de la corriente en la rama de derivación (60) .

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado por la determinación del estado de carga 5 del acumulador de energía eléctrica (50) y el aumento de la corriente en la rama de derivación (60) en función del estado de carga.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por la disminución de la corriente en la rama de derivación (60) en función de un estado de carga del dispositivo de espejo de corriente (6, 6’) .

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado por la estimación del estado de carga mediante la 10 determinación de una medida en base a una tensión del acumulador de energía eléctrica (50) y una señal de salida de un control (8) del dispositivo de espejo de corriente (6) .