Procedimiento para accionar una instalación de energía eólica.

Procedimiento para accionar una instalación de energía eólica con velocidad de giro variable,

que puede conectarse posteriormente a una red con un rotor con velocidad de giro variable, un regulador de momentos, un regulador de ángulo de paso de pala y un convertidor de frecuencia principal, regulándose antes de la conexión posterior de la instalación de energía eléctrica la velocidad de giro del rotor mediante la variación del ángulo de paso de pala, caracterizado por que se averigua un ángulo de paso de pala mínimo Φinicio, constante en función de la velocidad del viento y no se alcanza antes de la conexión posterior, estableciéndose el ángulo de paso de pala mínimo Φinicio al sobrepasar una velocidad de viento límite (vvientolim) en un primer valor (Φinciovientoalta), si no en un segundo valor (Φiniciovientobaja), siendo el segundo valor (Φiniciovientobaja) más pequeño que el primer valor (Φinciovientoalta).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12004396.

Solicitante: NORDEX ENERGY GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Langenhorner Chaussee 600 22419 Hamburg ALEMANIA.

Inventor/es: Richter,Kay, KABATZKE,WOLFGANG.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D7/02 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.F03D 7/00 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). › teniendo los motores de viento el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor.
  • F03D7/04 F03D 7/00 […] › Control automático; Regulación.

PDF original: ES-2545345_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para accionar una instalación de energía eólica La invención se refiere a un procedimiento para regular la velocidad de giro de una instalación de energía eólica con velocidad de giro variable mediante la variación del ángulo de paso de pala y del momento para el proceso de conexión posterior a la red. La instalación de energía eólica dispone para ello de un regulador de momentos y un regulador de ángulo de paso de pala.

Se conocen instalaciones de energía eólica con velocidad de giro variable con reguladores de momentos y reguladores de ángulo de paso de pala. En la regulación de ángulo de paso de pala, cada pala del rotor se ajusta alrededor de su eje longitudinal a su ángulo de paso de pala. En el caso de diferentes ángulos de paso de pala, la pala de rotor recoge del viento un momento diferente en cada caso.

Para el control/regulación de las instalaciones de energía eólica se conoce la diferenciación de dos modos de funcionamiento. El primer modo de funcionamiento se denomina funcionamiento de carga parcial en el que mediante la especificación de un momento de giro se realiza una regulación de la velocidad de giro. El segundo modo de funcionamiento es el funcionamiento de carga total en el que se realiza una regulación de la velocidad de giro mediante un ajuste del ángulo de paso.

Para alcanzar un rendimiento óptimo con la instalación de energía eólica la velocidad de giro de la instalación en el intervalo de carga parcial se ajusta a la relación óptima entre la velocidad periférica del rotor y la velocidad del viento (opt) . Las palas de rotor se ajustan en este caso a un ángulo de pala que genera el momento de accionamiento máximo para el árbol de rotor. La velocidad de giro del rotor se ajusta en el intervalo de carga parcial mediante el momento de giro antagónico generado en el generador y/o convertidor de frecuencia.

Si en el caso de una velocidad nominal el momento de giro antagónico máximo se consigue en el generador entonces al aumentar adicionalmente el momento de generador la velocidad de giro no se mantienen durante más tiempo en el punto de trabajo. Una sobrecarga del sistema se evita empeorándose la eficiencia aerodinámica de las palas y éstas se salen del ángulo de paso óptimo. La velocidad de giro del rotor se ve influenciada por tanto tras alcanzar el momento de generador máximo mediante el ángulo de paso de las palas.

Para poder accionar una instalación de energía eólica en el funcionamiento de carga parcial o en el funcionamiento de carga total descritos la instalación debe primeramente conectarse posteriormente a la red. Con anterioridad no puede generarse en el generador ningún momento de giro antagónico porque sin conexión a la red no puede aplicarse ninguna corriente al generador. Antes de la conexión posterior el rotor de la instalación eólica se gira por lo general libremente, con la conexión posterior se establece una conexión eléctrica a la red y una excitación de la instalación de energía eólica se inicia para alimentar energía eléctrica a la red.

Para el proceso de conexión posterior se requiere una velocidad de giro mínima del generador acoplado con el rotor la denominada velocidad de giro sincronizada sinc.

Por el documento GB 2 023 237 A se ha dado a conocer un procedimiento para accionar una instalación de energía eólica de funcionamiento con velocidad de giro fija con un generador de sincronización acoplado a la red 45 directamente. Lo mismo es válido para el documento EP 0 008 584 A1.

Por el documento EP 1 007 844 B1 se conoce una instalación de energía eólica con velocidad de giro variable que posee un generador de inducción con rotor arrollado. Para la gerencia de funcionamiento, en la instalación de energía eléctrica conocida se conoce un control de momento de giro y un control para el ángulo de paso de pala que funciona independientemente del control de momento de giro.

En la instalación de energía eólica conocida la regulación de ángulo de paso de pala ajusta, por debajo de una velocidad de giro del generador determinada, muy baja que se sitúa muy por debajo de la velocidad de giro sincronizada, un ángulo de paso de pala grande, de por ejemplo 25º. Con ello se consigue que también con 55 velocidades de giro del rotor muy bajas se recoja desde el viento un momento suficiente para impulsar el rotor. Tan pronto como se consiga la velocidad de giro predeterminada muy baja del generador se ajusta un ángulo de paso de pala que corresponda al ángulo de paso óptimo para el funcionamiento en el intervalo de carga parcial.

En aquel intervalo de velocidad de giro en el que se encuentra el proceso de conexión posterior, en la instalación de energía eólica conocida no está prevista por consiguiente ninguna regulación de la velocidad de giro mediante el ángulo de paso de pala, porque el ángulo de paso de pala ya ha aceptado un valor fijo, óptimo para el intervalo de carga parcial. Dado que antes de la conexión posterior tampoco es posible una influencia de la velocidad de giro al especificar un momento en el generador, la velocidad de giro antes de la conexión posterior no se regula en absoluto.

Por el manual "Windenergieanlagen- Systemauslegung, Netzintegration und Regelung" (Instalaciones de energía

eólica, diseño de sistema, integración de redes y regulación) de Siegfried Heier, 4ª edición 2005 se ha dado a conocer un procedimiento para accionar una instalación de energía eólica con velocidad de giro variable con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Partiendo de esto el objetivo de la invención es indicar un procedimiento para accionar una instalación de energía eólica que mejore el proceso de conexión posterior.

El objetivo se soluciona mediante un procedimiento para accionar una instalación de energía eólica que puede conectarse posteriormente a la red con un rotor con velocidad de giro variable, un regulador de momentos y un regulador de ángulo de paso de pala en el que antes de la conexión posterior de la instalación de energía eólica se regula la velocidad de giro del rotor mediante la variación del ángulo de paso de pala.

Con ello, la velocidad de giro del rotor y del generador acoplado con el rotor puede estabilizarse con respecto a un giro libre. El proceso de conexión posterior se facilita porque puede evitarse tanto un aumento de la velocidad de giro excesivo mientras o antes del proceso de conexión posterior, como también un descenso de la velocidad de giro.

De acuerdo con una configuración, la regulación de la velocidad de giro se realiza a una velocidad de giro sincronizada del generador nsinc adecuada para la conexión posterior a la red. Por ello se realiza la estabilización de la velocidad de giro del generador en un intervalo adecuado para el proceso de conexión posterior o bien especialmente preferido.

En una configuración preferida se inicia la regulación de velocidad de giro hasta que no se sobrepase una velocidad de giro sincronizada nsinc. Por ello el ángulo de paso de pala puede seleccionarse libremente por la regulación por debajo de la velocidad de giro sincronizada nsinc. Al mismo tiempo, la regulación del ángulo de paso de pala afectada con un cierto consumo de energía se exige solamente entonces si la velocidad de giro necesaria para la conexión posterior se ha conseguido realmente.

De manera conveniente está previsto, al poner en marcha la instalación de energía eólica antes del inicio de la regulación de la velocidad de giro, disminuir continuamente el ángulo de paso de pala partiendo de un ángulo de paso de pala máximo max. Por ello el ángulo de paso de pala durante la puesta en marcha de la instalación eólica, es decir, por encima de un intervalo de velocidad de giro grande puede mantenerse en un intervalo favorable para la recogida de momento máxima del viento. La instalación de energía eólica puede llevarse así a la velocidad de giro necesaria para la conexión posterior más rápidamente que en el caso de un ajuste del ángulo de paso de pala que se realiza de manera fija o escalonadamente En una configuración la disminución del ángulo de paso de pala se realiza en función de la velocidad de giro. Con ello puede conseguirse también que en cada velocidad de giro se ajuste el ángulo de paso de pala óptimo. De esta manera puede alcanzarse una puesta en funcionamiento del rotor lo más rápida posible también con velocidades de viento oscilantes.

Con la invención, la disminución del ángulo de paso de pala se realiza hasta un ángulo de paso de pala mínimo inicio. El ángulo de paso de pala mínimo inicio puede ser en este caso mayor que el ángulo de paso de pala óptimo para el... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para accionar una instalación de energía eólica con velocidad de giro variable, que puede conectarse posteriormente a una red con un rotor con velocidad de giro variable, un regulador de momentos, un 5 regulador de ángulo de paso de pala y un convertidor de frecuencia principal, regulándose antes de la conexión posterior de la instalación de energía eléctrica la velocidad de giro del rotor mediante la variación del ángulo de paso de pala, caracterizado por que se averigua un ángulo de paso de pala mínimo inicio, constante en función de la velocidad del viento y no se alcanza antes de la conexión posterior, estableciéndose el ángulo de paso de pala mínimo inicio al sobrepasar una velocidad de viento límite (vvientolim) en un primer valor (inciovientoalta) , si no en un segundo valor (iniciovientobaja) , siendo el segundo valor (iniciovientobaja) más pequeño que el primer valor (inciovientoalta) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la regulación de velocidad de giro se realiza a una velocidad de giro sincronizada del generador nsinc adecuada para la conexión posterior a la red.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la regulación de velocidad de giro comienza después de que se sobrepasara una velocidad de giro sincronizada nsinc.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que al poner en funcionamiento la instalación de energía eólica antes del comienzo de la regulación de la velocidad de giro se 20 disminuye continuamente el ángulo de paso de pala partiendo de un ángulo de paso de pala máximo max.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que la disminución del ángulo de paso de pala se realiza en función de la velocidad de giro.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que la disminución del ángulo de paso de pala se efectúa hasta el ángulo de paso de pala mínimo inicio.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que tras la conexión posterior el ángulo de paso de pala no alcanza el ángulo de paso de pala mínimo inicio. 30

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que tras la conexión posterior se accionan reguladores de ángulo de paso de pala y reguladores de momentos simultáneamente.


 

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