Sistema de alimentación de emergencia de un mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica.

Un sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas,

quecomprende un generador (400; 500) auxiliar para producir energía eléctrica,

en el que el generador (400; 500) auxiliar es un generador multipolo permanentemente excitado adaptado paragenerar suficiente energía para un mecanismo de regulación (145) del paso de las palas de una turbina eólica (100),cuando es regulada con la velocidad de un rotor eólico, y

en el que el generador (400; 500) auxiliar está conectado a al menos un mecanismo de regulación (145) del paso delas palas de la turbina eólica (100); caracterizado porque:

el generador auxiliar es un generador (500) anular y los devanados (520) del rotor del generador (500)anular están montados sobre un buje (130) de la turbina eólica (100) y los imanes (510) del estator delgenerador (500) anular están montados sobre una góndola (120) de la turbina eólica (100).

Sistema de alimentación de emergencia de un mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica La presente invención se refiere a un sistema de alimentación de emergencia de un mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica.

Típicamente, las modernas turbinas eólicas incorporan unas palas del rotor con un ángulo de paso ajustable. Las palas del rotor pueden ser rotadas alrededor de su eje geométrico longitudinal por medio del mecanismo de regulación del paso de las palas dispuesto dentro del buje del rotor. Típicamente, el mecanismo de regulación del paso de las palas es accionado eléctrica o hidráulicamente. Mediante el ajuste de los ángulos de paso de las palas del rotor, la generación de potencia de la turbina eólica puede ser controlada, pudiendo también llevarse a cabo un frenado aerodinámico del rotor. En particular, las palas del rotor generan un par de torsión de frenado cuando son desplazadas a una posición de cambio del paso de la hélice. De esta manera, las palas del rotor aseguran que el rotor no se acelera más y, de esta manera, las palas del rotor constituyen un freno aerodinámico de la turbina eólica.

El efecto de freno aerodinámico de las palas del rotor es también utilizado para el frenado del rotor en caso de emergencia, por ejemplo, cuando se produce un fallo en el sistema del mecanismo de regulación o cuando la turbina eólica se encuentra en un estado descontrolado. De acuerdo con ello, es muy importante que el sistema de emergencia funcione de una manera absolutamente fiable, incluso cuando la turbina eólica está dañada o en estado incontrolado, por ejemplo debido a los relámpagos. Se necesita, sobretodo, que el mecanismo de regulación del paso de las palas funcione incluso en un estado de interrupción de la potencia.

En la actualidad, las baterías dispuestas dentro del buje son utilizadas para almacenar energía eléctrica a los mecanismos de regulación del paso de las palas en un caso de emergencia. De esta manera, las palas del rotor pueden ser giradas y sacadas del lecho del viento durante un fallo de emergencia, incluso cuando el sistema de alimentación del mecanismo de regulación del paso de las palas esté fuera de servicio. Sin embargo, los acumuladores utilizados como baterías son de gran peso y necesitan condiciones térmicas estables para su funcionamiento adecuado. Así mismo, su vida útil está limitada y requieren un mantenimiento frecuente. Así mismo, se necesita un circuito de carga complejo para recargar las baterías.

Por ejemplo, el documento DE 200 20 232 describe una planta de energía eólica con un dispositivo de potencia auxiliar para ajustar las palas del rotor en supuestos de funcionamiento incorrecto. A la vista de lo expuesto, se proporciona un sistema de alimentación de emergencia de un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con la reivindicación adjunta 1. El sistema de alimentación del mecanismo de regulación del paso de las palas incluye un generador auxiliar para producir energía eléctrica, en el que el generador auxiliar es un generador multipolo permanentemente excitado adaptado para generar la energía suficiente con destino al mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica cuando es impulsado con la velocidad del rotor eólico. Así mismo, el generador auxiliar está conectado al menos a un motor del mecanismo de regulación del paso de las palas de la turbina eólica.

Con ello, resulta innecesaria la provisión de baterías como almacenamiento de energía para casos de emergencia. En su lugar, el generador auxiliar utiliza la energía rotacional del rotor eólico para ajustar el paso de las palas del rotor para el frenado aerodinámico. El generador permanentemente excitado no depende de un sistema de alimentación externo, de manera que funciona adecuadamente incluso en casos de completa interrupción de la energía del sistema de turbinas eólicas. Así mismo, el generador auxiliar puede ofrecer un diseño sencillo y robusto de manera que la labor de mantenimiento se recorte drásticamente en comparación con el mantenimiento de energía por baterías. Por último, dichos sistema de alimentación de regulación del paso las palas es más fiable que un sistema de alimentación a base de baterías, lo que constituye una cuestión de la máxima importancia en sistemas de apoyo.

Otros aspectos, ventajas y características de la presente invención se ponen de manifiesto a partir de las reivindicaciones dependientes, de la descripción y de los dibujos que se acompañan.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un sistema de alimentación de apoyo de un mecanismo de regulación del paso de las palas. El sistema de apoyo de alimentación del sistema de regulación del paso de las palas incluye un generador multipolo de apoyo, con unos imanes permanentes. El generador de apoyo está diseñado para generar la potencia suficiente con destinado al mecanismo de regulación del paso de las palas a una velocidad del rotor baja. Así mismo, el generador de apoyo está conectado al mecanismo de regulación del paso de las palas de la turbina eólica.

De esta manera, resulta innecesaria la provisión de baterías como almacenamiento de energía en casos de emergencia. En su lugar, el generador de apoyo suministra la energía eléctrica generada a partir de la energía eólica captada por el rotor eólico. De esta manera, el mecanismo de propulsión del paso de las palas es energizado para hacer girar las palas del rotor fuera del lecho del vientoa. Dado que el generador de apoyo permanentemente excitado no se basa en un sistema de alimentación externo, su funcionamiento queda asegurado incluso en casos de extrema interrupción de la potencia. Así mismo, el mantenimiento requerido por el generador de apoyo se reduce de manera considerable en comparación con el de la alimentación de energía por baterías. Por último, el sistema de apoyo del mecanismo de regulación del paso de las palas funciona de una manera más fiable que un sistema de baterías de seguridad.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una turbina eólica con un rotor eólico que incorpora al menos una pala del rotor de acuerdo con la reivindicación adjunta 6. El paso de la al menos una pala del

rotor puede ser ajustada por un mecanismo de regulación del paso de las palas. Así mismo, el rotor eólico está conectado a un eje del rotor de baja velocidad para impulsar un generador principal. La turbina eólica incluye así mismo un generador principal regulable a través del eje del rotor, y un generador auxiliar multipolo permanentemente excitado conectado al mecanismo de regulación del paso de las palas.

Así, la turbina eólica está adaptada para inclinar las palas del rotor en una posición de cambio de paso de las palas incluso cuando no hay disponible ninguna energía externa, por ejemplo, en el caso de un fallo completo de la red. Así mismo, la labor de mantenimiento, esto es, el tiempo y los costes, se reducen de manera considerable en comparación con un sistema de seguridad por baterías. Ello mejora la utilización de dicha turbina eólica de apoyo remoto, como por ejemplo en puntos alejados de la costa. Por último el sistema de generador de apoyo es más robusto en comparación con el sistema de baterías de apoyo de manera que una turbina eólica que emplee dicho generador auxiliar está mejor adaptada en situaciones ambientales hostiles, por ejemplo en condiciones fuera de la costa.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para el suministro de energía eléctrica a al menos un mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica en un caso de emergencia de acuerdo con la reivindicación adjunta 7. El procedimiento incluye las etapas de la provisión de un generador de apoyo multipolo permanentemente excitado de una turbina eólica, el accionamiento del generador de apoyo a una velocidad baja en el intervalo de 12 y 50 rpm para generar energía eléctrica y, en caso de emergencia, el suministro de la energía eléctrica así generada hacia el mecanismo de regulación del paso de las palas para inclinar las palas del rotor hasta una posición de cambio de las palas.

Una divulgación completa y virtual de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida al

experto en la materia, se desarrolla con más detenimiento en el resto de la memoria descriptiva, incluyendo la referencia a las figuras que se acompañan, advirtiendo que las Figs. 2 a 7 muestran modos de realización no de acuerdo con la invención.

La Fig. 1 es una vista esquemática de una turbina eólica.

La Fig. 2 es un... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas, que comprende un generador (400; 500) auxiliar para producir energía eléctrica,

en el que el generador (400; 500) auxiliar es un generador multipolo permanentemente excitado adaptado para generar suficiente energía para un mecanismo de regulación (145) del paso de las palas de una turbina eólica (100) , cuando es regulada con la velocidad de un rotor eólico, y

en el que el generador (400; 500) auxiliar está conectado a al menos un mecanismo de regulación (145) del paso de las palas de la turbina eólica (100) ; caracterizado porque:

el generador auxiliar es un generador (500) anular y los devanados (520) del rotor del generador (500) anular están montados sobre un buje (130) de la turbina eólica (100) y los imanes (510) del estator del generador (500) anular están montados sobre una góndola (120) de la turbina eólica (100) .

2. El sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el generador (400; 500) auxiliar está diseñado para un intervalo de 12 a 50 rpm y /

o el generador (400; 500) auxiliar incorpora de 12 a 60 polos (410, 420; 510, 520) .

3. El sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador (400; 500) auxiliar es un generador síncrono trifásico sin escobillas y el al menos un motor del mecanismo de regulación (145) del paso de las palas es un motor asíncrono trifásico sin escobillas.

4. El sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que el generador (400; 500) auxiliar es un generador de cc y el al menos un motor del mecanismo de regulación (145) del paso de las palas es un motor de cc.

5. El sistema de alimentación de emergencia para un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende al menos otro generador (400; 500) auxiliar multipolo permanentemente excitado adaptado para generar suficiente energía para un mecanismo de regulación (145) del paso de las palas de la turbina eólica (100) cuando es regulado con una velocidad del rotor eólico, y que está conectado a al menos un motor del mecanismo de regulación (145) del paso de las palas de la turbina eólica.

6. Una turbina eólica (100) , que comprende un generador (300) principal para alimentar energía eléctrica a una red eléctrica, y

un sistema de alimentación (400, 450; 500, 550) para un mecanismo de regulación del paso de las palas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

7. Un procedimiento para un sistema de alimentación de energía eléctrica a al menos un mecanismo de regulación del paso de las palas de una turbina eólica en caso de emergencia, que comprende las etapas de la provisión del generador auxiliar multipolo permanentemente excitado en la turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 6,

la impulsión de dicho generador auxiliar con una velocidad baja en el intervalo de 12 y 50 rpm para producir energía eléctrica,

en caso de emergencia, la alimentación de dicha energía eléctrica a al menos un mecanismo de regulación (145) del paso de las palas para hacer girar al menos una pala del rotor fuera del lecho del viento.