ES2637071T3 - Dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para un aerogenerador o una instalación hidroeléctrica - Google Patents
Dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para un aerogenerador o una instalación hidroeléctrica Download PDFInfo
- Publication number
- ES2637071T3 ES2637071T3 ES11710761.5T ES11710761T ES2637071T3 ES 2637071 T3 ES2637071 T3 ES 2637071T3 ES 11710761 T ES11710761 T ES 11710761T ES 2637071 T3 ES2637071 T3 ES 2637071T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- intermediate circuit
- voltage
- equipment
- regulation
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 55
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 96
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 42
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 17
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 201000008217 Aggressive systemic mastocytosis Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
- F03D7/0224—Adjusting blade pitch
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters with pulse width modulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/76—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism using auxiliary power sources
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/79—Bearing, support or actuation arrangements therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/10—Purpose of the control system
- F05B2270/107—Purpose of the control system to cope with emergencies
- F05B2270/1074—Purpose of the control system to cope with emergencies by using back-up controls
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Dispositivo (10) de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para la graduacion de una pala de rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica, que comprende un equipo invertor (14) y un motor de accionamiento de corriente trifasica, caracterizado por que el motor de accionamiento es un motor (12) sincrono IPM (Interior Permanent Magnet) de corriente trifasica, y por que tanto en funcionamiento normal como de emergencia un equipo (20) acumulador de energia de tension continua esta acoplado directamente o por una unidad (24) de acoplamiento basada en diodos y/o inductancia pasiva para la supresion de maximos de tension interferentes en un circuito intermedio (18) de tension continua entre un equipo rectificador (16) y el equipo invertor (14) para un suministro de energia al menos a corto plazo del motor (12) sincrono IPM, de modo que se ajusta una continuidad de corriente entre el equipo (20) acumulador de energia y el circuito intermedio (18) al menos en caso de una diferencia de tension mayor que un valor de tension Vf especifico de componente de acoplamiento, por lo que el motor (12) sincrono IPM tambien se puede hacer funcionar regulando la velocidad de rotacion en caso de una tension UZK de circuito intermedio decreciente, al menos a corto plazo.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica
Estado de la tecnica
La presente invencion se refiere a un dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para la graduation de un paso de pala del rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica.
Los dispositivos genericos sirven para la modification de un angulo de ataque (paso) de una pala de rotor con respecto a un medio de aire o agua que fluye para accionar un dispositivo de generation de energia, en particular, un generador de corriente.
Del estado de la tecnica se conoce el empleo de motores asincronos (ASM) de CC y CA cuya velocidad de rotation de se puede controlar en sistemas de accionamiento electromecanicos para la graduacion de la pala del rotor de un rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica. Se emplean maquinas de CC, ya que hacen posible una marcha de emergencia de la pala del rotor a un paso de embanderado tambien en el caso de un fallo de un sistema electronico de control y de potencia, encargandose un bloque acumulador o de bateria del suministro de tension continua en caso de fallo de la alimentation electrica. Las maquinas de CA se emplean a menudo, ya que casi no requieren mantenimiento, son economicas y pueden poner a disposition altas potencias de par de fuerzas. Por lo general se usan motores asincronos como maquinas de CA, cuya velocidad de rotacion se puede controlar casi siempre mediante un sistema electronico de potencia, comprendiendo por norma general un equipo rectificador y uno invertor, asi como un equipo de regulation para el control por PWM de los bobinados del motor. Para un funcionamiento de emergencia, en muchos casos estan previstos accionamientos de CC alternativos, que pueden llevar a cabo una marcha de emergencia mediante una fuente de tension continua en caso de fallo de la alimentacion electrica.
Una regulacion de la velocidad de rotacion por norma general se lleva a cabo sobre la base de datos de medicion de sensores de velocidad de rotacion o de position. En caso de un fallo de sensor se pueden desplazar los ASM en funcionamiento V/f (regulacion de frecuencia/tension) de forma controlada a una posicion segura, en particular, en paso de embanderado. En el caso de tipos de motor tanto de CC como de CA es posible llevar a cabo un shuntado para hacer posible altas velocidades de rotacion tambien en el caso de tensiones de circuito intermedio de tension continua reducidas. Un funcionamiento de shuntado significa que en el caso de un aumento de velocidad de rotacion se debilita la intensidad del campo magnetico accionador, manteniendose constante la corriente. A este respecto, el par de fuerzas que se puede liberar tambien se reduce, ya que el par de fuerzas se genera como producto del campo magnetico y la corriente.
En el documento DE 103 35 575 A1 se describe un dispositivo de accionamiento de paso para un funcionamiento de emergencia, en el que un acumulador de energia se alimenta mediante un rectificador de un convertidor de frecuencia. La alimentacion tiene lugar de manera conmutable por una resistencia de carga. En el caso de funcionamiento de emergencia, el circuito intermedio puede recibir corriente por un diodo de desacoplamiento, presentando el acumulador de energia una capacidad muy alta, de modo que la magnitud de la tension nominal de circuito intermedio de funcionamiento normal en caso de funcionamiento de emergencia se mantiene durante un cierto tiempo, en particular varios segundos. Como motor de paso se usa un motor trifasico habitual.
El documento US 2009/0155075 A1 describe un dispositivo de accionamiento de paso, en el que en caso de mal funcionamiento de un control de invertor del motor de paso conectado a la red se puede conmutar entre el control de invertor conectado a la red y un control de invertor de funcionamiento de emergencia sin cortes. A este respecto esta prevista una unidad de regulacion vectorial orientada a campo para la regulacion de velocidad de rotacion sin sensores.
Del estado de la tecnica resultan algunas desventajas: Los motores de CC son muy caros y requieren mucho mantenimiento. Debido a su reducida densidad de potencia, su momento de inercia por lo general es alto. Por ello, estos motores no son adecuados para aplicaciones dinamicas, como una regulacion de pala individual continua en el funcionamiento con inversion. Las maquinas de CA tienen la desventaja de que el momento maximo teorico disminuye de manera cuadratica con la tension. Dado que la tension U7K de circuito intermedio en caso de fallo es baja, inferior a 400 voltios, se deben concebir para una tension reducida y obligan a una alta continuidad de corriente, que debe poner a disposicion el invertor.
Estas desventajas se resuelven mediante un dispositivo segun la revindication 1 independiente. Los perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Descripcion de la invencion
De acuerdo con la invencion, se propone un dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para la graduacion de una pala de rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
que comprende al menos un equipo invertor y un motor de accionamiento de corriente trifasica. El motor de accionamiento de corriente trifasica esta realizado como motor smcrono IPM (Interior Permanent Magnet) de corriente trifasica excitado por iman permanente. Un motor sincrono IPM con un inducido dotado de un iman permanente, cuyos imanes estan enterrados en el interior del inducido, en caso de una tension decreciente de circuito intermedio, por ejemplo, con un fallo de una o dos fases de red de un suministro de red de corriente trifasica, un defecto de una rama de un rectificador o invertor o en caso de un funcionamiento de emergencia por una fuente de tension continua de funcionamiento de emergencia de circuito intermedio, puede alcanzar un par de fuerzas mas grande que un motor sincrono convencional comparable con inducido de bobinas moviles alimentado con corriente continua o inducido SPM (inducido de iman permanente unido a superficie (Surface Attached Permanent Magnet). Por lo tanto, puede lograrse un alto par de fuerzas en el caso de tension de suministro decreciente, en particular en caso de fallo y garantizarse una rapida marcha de emergencia o graduacion del rotor en caso de fallo. Por ello se mejora claramente la robustez del dispositivo de graduacion de pala de rotor y se aumenta la seguridad de la instalacion energetica.
De acuerdo con la invencion, para un funcionamiento de emergencia se conmuta un equipo acumulador de energia de tension continua esencialmente de inmediato en un circuito intermedio de tension continua entre un equipo rectificador y el equipo inversor para el suministro de energia al menos a corto plazo del motor sincrono, de modo que el motor sincrono IPM tambien en el caso de una tension de circuito intermedio Vzk que desciende se puede hacer funcionar regulando la velocidad de rotacion al menos a corto plazo. Por lo tanto, al menos en caso de funcionamiento de emergencia, el equipo acumulador de energia puede alimentar directamente energia CC al circuito intermedio entre el equipo rectificador y el invertor, y el motor sincrono se puede hacer funcionar regulando la velocidad de rotacion siempre que el equipo acumulador de energia pueda suministrar energia.
Aparte de esto, de acuerdo con la invencion el equipo acumulador de energia de tension continua puede estar conectado al circuito intermedio por una unidad de acoplamiento, en particular una unidad de acoplamiento basada en diodos para la supresion de picos de tension molestos. Una unidad de acoplamiento se encarga de que las perdidas de conmutacion se puedan cubrir por los condensadores internos ZK y no por el equipo acumulador de energia, ya que esto presenta ventajas con respecto a la CEM (exigencias de compatibilidad electromagnetica) y al rendimiento. A este respecto, la unidad de acoplamiento hace posible un desacoplamiento del equipo acumulador de energia y del circuito intermedio en una magnitud de tension de Vf, teniendo lugar un acoplamiento, es decir, la continuidad de corriente solo en caso de una diferencia entre Vzk y tension del equipo acumulador de energia, en caso de que se ajuste una diferencia de tension mayor que Vf. Gracias a la unidad de acoplamiento basada en diodos, el equipo acumulador de energia no se somete a carga por marcas rizadas de corriente, mientras la tension de circuito intermedio no descienda mas alla de un valor Vf especifico de componente de la unidad de acoplamiento. Como alternativa, o de manera adicional, la unidad de acoplamiento comprende un circuito de inductancia para atenuar interferencias de alta frecuencia y nivelar la corriente, de modo que el equipo acumulador de energia se puede cargar y descargar de manera suave. Tambien se puede intercalar un circuito de diodos Zener o un circuito comparable, por ejemplo, uno o varios diodos Zener en conexion en serie, cuya tension Zener Vz, por ejemplo, puede corresponder a la tension Vf. Preferentemente, una combinacion de los elementos componentes anteriormente mencionados esta comprendida en una unidad de acoplamiento pasiva.
La invencion se basa en un concepto de sistema que auna distintas ventajas. Un dispositivo de accionamiento de paso ventajoso comprende tres componentes clave: Una maquina sincronica con inducido de un iman permanente, que presenta imanes enterrados, y que sirve como motor de accionamiento de paso, una unidad de invertor como servo-convertidor de frecuencia y, por ultimo, un equipo acumulador de energia de tension continua como acumulador de energia de reserva, constituido de manera ventajosa por condensadores de alta capacitancia. El equipo acumulador de energia de tension continua se acopla directamente en el circuito intermedio entre la unidad de rectificador y la unidad de invertor, sin que, por ejemplo, se tengan que emplear diodos de desacoplamiento conocidos por el estado de la tecnica. Esto significa que el nivel de tension de circuito intermedio Vzk, equipo de convertidor de frecuencia y equipo acumulador de energia nominalmente es identico.
En caso de fallo del suministro de red, el equipo acumulador de energia de tension continua por norma general no puede mantener el alto nivel de tension de circuito intermedio de 560 V CC, de modo que la tension continua Vzk puede bajar en funcion del consumo de energia del accionamiento de paso y de la capacidad de acumulacion a valores de hasta 100 V. En esta situacion, la velocidad de rotacion de los motores sincronos SPM (Surface Permanent Magnet) convencionales solo se puede regular de manera insuficiente y entre estrechos limites, su par de fuerzas disminuye mucho y el peligro de una averia del accionamiento de paso es alto.
En general, los motores sincronos tienen la ventaja de que el par de parada depende en exclusiva de la corriente del motor que esta a disposicion y no presenta ninguna dependencia de la tension que esta a disposicion, como, por ejemplo, en el caso de maquinas de excitacion mixta o asincronas. De acuerdo con la invencion, el motor sincrono es un motor sincrono IPM (imanes permanentes interiores, Interior Permanent Magnets) con imanes de rotor enterrados en el interior. Un motor sincrono IPM presenta una reluctancia alta, de modo que presenta propiedades similares a un motor de reluctancia. A este respecto, la caracteristica de reluctancia por los imanes enterrados conlleva dos ventajas: La potencia maxima de la maquina en el caso de tension de circuito intermedio reducida es mayor que la de una maquina equipada con imanes superficiales. Ademas, el efecto de reluctancia de la maquina se puede usar para
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
regular la maquina sin sensores para velocidades de rotacion bajas con grandes reservas de par de fuerzas. En el caso de un fallo del codificador rotatorio, la pala por lo tanto se puede seguir desplazando de manera segura al paso de embanderado.
Esta ventaja se hace posible por las siguientes propiedades del motor IPM: los motores sincronos IPM presentan una clara diferencia entre la inductancia longitudinal Ld y la inductancia transversal Lq, valiendo por norma general Lq >Ld. Ld y la corriente Id que la atraviesa describen la componente que forma el campo del campo magnetico y Lq asi como Iq, la componente que forma el par de fuerzas. Por esta diferencia, un motor IPM, como esta representado en la figura 6, es perfectamente adecuado para poner a disposicion pares de fuerzas mas altos en el caso de velocidades de rotacion menores y en el caso de una tension reducida, asi como para regularse sin sensores.
En el caso de una construccion IPM, los imanes permanentes se introducen en escotaduras de un inducido, como esta representado en la figura 5. Por lo tanto, se puede conseguir un entrehierro mecanico pequeno, lo que lleva a una mayor influencia sobre el valor de inductancia del bobinado del estator. Debido a la disposicion de imanes permanentes, el entrehierro efectivo en direccion al eje del flujo de rotor (direccion d) es mas grande que en la direccion q, por lo que se presenta una bajada de la inductancia en direccion d en comparacion con la inductancia en el eje transversal q. Esta asimetria de la maquina (Ld < Lq) provoca un par de reluctancia adicional y hace posible la ventaja anteriormente mencionada.
El dispositivo de acuerdo con la invencion, asi como los perfeccionamientos ventajosos descritos a continuacion y las caracteristicas de sistema anteriores tienen la siguiente finalidad:
• Aumento del rendimiento del sistema:
o La energia que se genera en caso de invertir la marcha no se transforma como hasta ahora por un cortador de freno (resistencia de freno) en calor, sino que se puede acumular en la unidad de acumulador de energia, preferentemente en una disposicion de condensadores.
o Por la caracteristica especial de un motor sincrono, en particular de un motor sincrono IPM (Integrated Permanent Magnets) se puede minimizar el consumo de corriente del motor en caso de correspondiente carga.
o Por la limitacion de la corriente de entrada de circuito intermedio se pueden recoger maximos de carga necesarios por la energia acumulada en la unidad de acumulador de energia. El esfuerzo maximo del anillo colector y de la red baja. Las perdidas de potencia de reducen, se protege el anillo colector del rotor.
o Por un momento de inercia reducido del motor sincrono, condicionado por la construccion, se pueden reducir perdidas al acelerar y frenar el accionamiento.
• Aumento de la seguridad del sistema:
o Por la posibilidad de una regulation sin sensores del motor sincrono al menos en funcionamiento de emergencia, incluso en caso de una velocidad de rotacion muy pequena, el dispositivo de accionamiento de paso en caso de fallo de un codificador rotatorio puede llevar a cabo de manera autarquica una marcha regulada al paso de embanderado seguro.
o Los maximos necesarios de potencia / par de fuerzas en el lado de salida tambien pueden ponerse a disposicion en caso de fallo del suministro de tension por parte de la red.
o En caso de producirse un fallo de la unidad acumuladora de energia, se puede asegurar la funcionalidad de freno a pesar de ello por una unidad ventajosa de resistencia de frenado de emergencia. Se puede seguir llevando a cabo una marcha de emergencia regulada al paso de embanderado.
En resumen, la invencion hace posible al menos un funcionamiento de emergencia mediante el control de la velocidad de rotacion del dispositivo de accionamiento de paso en caso de una tension de circuito intermedio Vzk decreciente con par de fuerzas alto, mejorando el equipo acumulador de energia de tension continua como compensador de energia el rendimiento, y disminuyendo una transmision de corriente por el anillo colector del rotor.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, el motor sincrono IPM puede estar concebido para un intervalo de velocidad de rotacion alto de 300 a 3000 rpm, debiendo poderse alcanzar un rendimiento optimo en el intervalo de velocidad de rotacion inferior, en particular en el intervalo de una velocidad de rotacion nominal de 500 rpm. En particular, en caso de una marcha de emergencia se puede usar una velocidad de rotacion de 2500 rpm o superior para desplazar la pala del rotor en poco tiempo a un paso de embanderado. Cuando se aprovecha el par de reluctancia de un motor sincrono IPM por una regulacion modificada correspondientemente del equipo invertor, entonces el motor IPM con la misma tension de circuito intermedio posee un mayor intervalo de velocidad de rotacion - par de fuerzas que un motor sincrono comparable con imanes dispuestos en la superficie (SPM - Surface Permanent Magnet). Esta propiedad
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
de un gran intervalo de velocidad - giro de par de fuerzas en particular es ventajosa para el uso como accionamiento de pala de rotor, ya que durante la marcha de emergencia a corto plazo se tienen que poner a disposicion reservas de potencia grandes, es decir, momentos maximos se deben poner a disposicion en el caso de altas velocidades de rotacion. La posibilidad de un funcionamiento de shuntado abierta por un motor sincrono IPM permite aprovechar un gran intervalo de par de fuerzas/velocidad de rotacion, incluso cuando la tension de circuito intermedio del equipo acumulador de energia, en particular de una disposicion de condensadores, haya bajado a un valor reducido (a hasta 100-200 V CC). Gracias a la posibilidad de aprovechamiento de un gran intervalo de tension, la capacidad de acumulacion del equipo acumulador de energia se puede calcular mas baja que en caso de emplear un motor de accionamiento de paso convencional. Por otro lado, resulta posible concebir el motor sincrono iPm con un par de fuerzas muy grande. Una constante de par de fuerzas grande significa que el motor sincrono IPM permite un alto rendimiento de par de fuerzas en el caso de una continuidad de corriente dada. Hasta ahora, la magnitud de esta constante estaba limitada, ya que un aumento de la constante de par de fuerzas influye directamente en la velocidad de rotacion maxima. Cuando, por ejemplo, se amplia en el caso de un motor SpM (Surface Permanent Magnet) convencional la constante de par de fuerzas en un 40 %, entonces la velocidad de rotacion maxima posible baja en aproximadamente un 40 % debido a la mayor tension inducida. En el caso del empleo propuesto de un motor IPM, sin embargo, hasta el 30 % del par de fuerzas proviene del denominado par de reluctancia, que no tiene influencia sobre la tension inducida. Cuando se quiere aumentar la constante de par de fuerzas como en el ejemplo de arriba, por ejemplo, en un 40 %, se reduce la velocidad de rotacion maxima solo en un 28 %. Por ello es evidente que el empleo del motor IPM permite minimizar el consumo de corriente en caso de un correspondiente par y garantiza que se alcancen los valores objetivo de potencia (Mmax a Nmax) deseados.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, el equipo acumulador de energia de tension continua puede ser una disposicion de condensadores de alta capacitancia. La disposicion de condensadores esencialmente puede estar conectada directamente en el circuito intermedio, de modo que toda la tension de circuito intermedio se encuentra en los condensadores. Durante un desplazamiento de una pala del rotor se generan tipicamente constantes procesos de inversion, es decir, procesos frecuentes de inversion del sentido de rotacion del motor sincrono, generandose maximos de tension y energia regenerativa retroalimentada o energia de frenado. Una disposicion de condensadores de alta capacitancia es capaz de recoger la energia regenerativa o maximos de tension, de modo que no debe de ser eliminada como hasta ahora por una resistencia de frenado y transformarse en calor. Esto aumenta el rendimiento del sistema y sirve para minimizar la energia. Ademas, los condensadores estan a disposicion para breves maximos de potencia del accionamiento de pala del rotor, minimizan por tanto la continuidad de corriente de la red y en consecuencia descargan el anillo colector del sistema, que transmite energia de la gondola fija al eje del rotor movido.
En este contexto, de acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso se puede concebir el equipo acumulador de energia de tension continua para una tension de circuito intermedio Vzk de 100 V CC a 600 V CC. El equipo acumulador de energia electrico en el dispositivo de accionamiento de paso tiene los siguientes objetivos:
1. Poner a disposicion la energia para, en caso de un fallo del suministro por parte de la red, llevar a cabo una marcha de emergencia regulada por el invertor (intervalo de tiempo de hasta 20 s);
2. Alimentar maximos de potencia a corto plazo (intervalo de tiempo por encima de 4 s, al menos 3 s);
3. Acumular toda la energia que se presenta al frenar el accionamiento de paso. (proceso de inversion).
Hasta ahora se habian concebido los equipos acumuladores de energia conocidos, preferentemente disposiciones de condensadores, solo para el objetivo mencionado en 1. A este respecto se trataba en exclusiva de acumuladores de energia pasivos, es decir, baterias o acumuladores que solamente se activaban durante la marcha de emergencia para cumplir con el objetivo mencionado en 1. El nivel de tension de estos equipos acumuladores de energia conocidos por norma general es inferior al nivel de circuito intermedio nominal de aproximadamente 560 V CC, por lo que se protegen mediante un diodo de desacoplamiento de una carga indeseada debida al circuito intermedio, y a menudo no se conectan al circuito intermedio hasta el funcionamiento de emergencia. Ademas, el equipo acumulador de energia conocido requiere a menudo una unidad de carga separada para la carga de mantenimiento y conservation de la disposicion de acumulador de reserva.
Aparte de esto, existen equipos acumuladores de energia en los que se lleva a cabo un acoplamiento directo de la disposicion de condensadores en el circuito intermedio para encargarse de los objetivos mencionados en 2. y 3. que, sin embargo, no cumplen el objetivo mencionado en 1. A este respecto, las disposiciones de condensadores de manera explicita se conciben para una tension de circuito intermedio reducida de aproximadamente 100 V.
Como caracteristicas especiales del equipo acumulador de energia ventajoso, en particular de la disposicion de condensadores propuesta en comparacion con el estado de la tecnica anterior se deben mencionar las siguientes:
• La tension nominal del equipo acumulador de energia corresponde a la tension de circuito intermedio Vzk habitual, en particular, aproximadamente 560 V;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
• El equipo acumulador de ene^a se une casi directamente con el circuito intermedio;
• La ene^a regenerativa es captada principalmente por el equipo acumulador de energia. La tension de circuito intermedio aumenta de manera correspondiente, por lo que se puede prescindir de una resistencia de freno;
• En caso de fallo del suministro de tension por parte de la red, la tension del equipo acumulador de energia y con ello tambien la tension del circuito intermedio puede bajar de un valor inicial de 560 V CC a 150 V CC;
• Al permitirse esta caida de tension durante la marcha de emergencia, se puede minimizar la capacitancia de la disposition de condensadores, ya que en caso de tensiones mayores se puede acumular mas energia en condensadores menores. En comparacion con el anterior diseno de “baja tension”, la capacitancia de la disposicion de condensadores puede resultar hasta 50 veces mas baja, por lo que se puede alcanzar un ahorro de costes muy alto. La exigencia de capacitancia reducida hace posible un uso alternativo de tecnologias de condensador economicas para la disposicion de condensadores y se traduce en una reduction de los costes para el dispositivo de accionamiento de paso.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, la unidad de acoplamiento puede comprender para el aumento de la capacitancia de un condensador de circuito intermedio al menos otro condensador de circuito intermedio. De esta manera, la unidad de acoplamiento preferentemente se puede ampliar con otros condensadores de circuito intermedio, que estan conectados entre las lineas de CC del circuito intermedio, por lo que el condensador de circuito intermedio interno se puede ampliar con condensadores adecuados en consonancia para reducir adicionalmente fluctuaciones de tension del circuito intermedio.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, la unidad de acoplamiento puede comprender un medio de control y un medio de conmutacion, por lo que se puede conmutar al menos una corriente Ig de carga del circuito intermedio de tension continua al equipo acumulador de tension continua. La unidad de acoplamiento de este perfeccionamiento comprende componentes activos, que pueden estar conectados en cualquier combination posible con los componentes pasivos anteriormente mencionados y que pueden conmutar al menos la corriente de carga Ig. El medio de conmutacion puede ser un medio de conmutacion electromecanico tal como un telerruptor o un rele, o un medio de conmutacion semiconductor electronico tal como IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), Power-FET o similares. El medio de control puede ser un circuito de control electronico, FPGA, microcontrolador o similares. El medio de control puede recibir ordenes de conmutacion de un equipo de vigilancia y control externo y activar, es decir, encender el medio de conmutacion, por ejemplo, en caso de emergencia, en caso de tension de circuito intermedio decreciente, al arrancar el motor de accionamiento, fallo de la alimentation electrica, defecto del equipo rectificador o similares y, por ejemplo, desactivar el medio de conmutacion en caso de funcionamiento normal o durante intervalos de carga especiales del motor IPM, en los que aparecen altos impulsos de corriente en el circuito intermedio. Una carga controlada del dispositivo acumulador de energia y/o un consumo controlado de energia regenerativa del circuito intermedio es posible gracias a una activacion concreta del medio de conmutacion. El medio de control en principio puede activar el medio de conmutacion de dos posibles formas distintas: por un lado, por un procedimiento de regulation, por ejemplo, un circuito de regulation cerrado para la regulation de la corriente de carga Ig mediante conceptos de regulacion similares a PWM o similares. Por otro lado, por una activacion/desactivacion estatica del medio de conmutacion a base de senales de control externas, por ejemplo, por un equipo de control de motor de paso de orden superior. Mediante el primer procedimiento de regulacion mencionado (regulacion a corriente constante o tension constante del circuito intermedio) se puede hacer posible un control de carga del equipo acumulador de energia. En el marco de la segunda posibilidad mencionada, el medio de conmutacion se puede activar, es decir, cerrarse, en cuanto la energia regenerativa vuelve a fluir desde el acumulador de energia al circuito intermedio.
El control del medio de conmutacion puede tener lugar de manera similar al caso de un control convencional de un cortador IGBT en un invertor. De esta manera, la energia regenerativa se puede acumular en el acumulador de energia y, despues de acabar la fase regenerativa (por ejemplo, del accionamiento por generadores del motor IPM), la energia se puede volver a alimentar al motor. El medio de conmutacion puede estar activado durante el arranque del invertor. El medio de conmutacion, por lo tanto, puede hacer posible y respaldar un arranque del motor con limitation de corriente por una precarga del circuito intermedio. Durante el proceso de precarga se puede cerrar el medio de conmutacion y en el funcionamiento normal el acumulador de energia se puede volver a cargar. Por lo tanto, se puede lograr un acoplamiento o desacoplamiento conmutable del equipo acumulador de energia y del circuito intermedio, de modo que el equipo acumulador de energia este protegido de maximos de corriente que pueden aparecer durante el funcionamiento del motor. Esto hace posible una mayor vida util del equipo acumulador de energia y una capacidad de marcha de emergencia mejorada.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, puede estar conectada en paralela al medio de conmutacion una rama de puente que comprende un diodo de acoplamiento para la alimentacion del circuito intermedio de tension continua con una corriente Im de alimentacion, de modo que una corriente Im de alimentacion puede fluir de manera independiente del estado de conmutacion del medio de conmutacion. Con ello, siempre que la tension Vzk del circuito intermedio sea mas pequena que la del equipo acumulador de energia, Vb, puede tener lugar una alimentacion del circuito intermedio con energia del equipo acumulador de energia de manera puramente pasiva sin
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
la activacion del medio de conmutacion, de modo que la seguridad de funcionamiento y la capacidad de marcha de emergencia de todo el dispositivo aumenta sin ser necesaria una intervencion activa. El medio de control puede controlar de manera activa una carga del equipo acumulador de energia controlando la corriente Ig; el suministro de emergencia del circuito intermedio tiene lugar de manera independiente de la posicion de conmutacion del medio de conmutacion.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, al menos el medio de conmutacion puede ser un medio de conmutacion de semiconductor y estar integrado en una carcasa de un modulo de potencia de semiconductor junto con medios de conmutacion de semiconductor del equipo invertor y/o diodos de puente de semiconductor del equipo rectificador, preferentemente en una carcasa de IPM (Integrated PowerModul). Los IPM convencionales, en particular DIP-IPM (Dual Inline Package IPMs) comprenden, aparte de componentes semiconductores de potencia para equipo invertor y/o equipo rectificador, medios de conmutacion de semiconductor individuales, por ejemplo, para un cortador de freno, pudiendose usar estos medios de conmutacion de semiconductor al menos parcialmente como medios de conmutacion de semiconductor para una unidad de acoplamiento activa. Por lo tanto, se puede lograr una estructura compacta y economica.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, el equipo invertor puede comprender una unidad de regulation vectorial orientada a campo para la regulacion de velocidad de rotation sin sensores del motor sincrono, que puede ejecutar una regulacion de velocidad de rotacion al menos en un modo de funcionamiento y preferentemente en un intervalo bajo de velocidad de rotacion del motor sincrono de 300 a 700 rpm, en particular, para una velocidad de rotacion nominal de 500 rpm. Sin embargo, se debe garantizar que en caso de funcionamiento de emergencia se pueda alcanzar sin el uso de sensores una graduation rapida con una velocidad de rotacion alta de mas de 1500 rpm, en particular alrededor de 2500 rpm. Una unidad de regulacion vectorial, en particular en caso de fallo de una regulacion basada en sensores, por ejemplo, en el caso de un fallo de un sensor de velocidad de rotacion o angulo de rotacion, puede asumir una regulacion de velocidad de rotacion del motor IPM. En principio, la regulacion de velocidad de rotacion sin sensores puede llevar a cabo la regulacion del motor sincrono en todos los modos de funcionamiento, es decir, en caso del funcionamiento normal exento de perturbaciones, en caso de aparecer defectos (funcionamiento defectuoso) o en caso de un funcionamiento de emergencia. Preferentemente, la regulacion sin sensores se usara al menos en caso de un funcionamiento defectuoso, en el que, por ejemplo, fallan uno o varios sensores de velocidad de rotacion o angulo de rotacion de una regulacion respaldada por sensores, falla al menos una fase de red o al conmutar entre funcionamiento de suministro de red y propia, etc. Ademas, la regulacion sin sensores puede regular una graduacion rapida de la pala del rotor a un paso de embanderado en el caso de un funcionamiento de emergencia con alta carga de viento, fallo del suministro de tension, etc.
En general se entiende por una regulacion vectorial un movimiento del vector espacial (en ingles, space vector), que rota con el arbol del rotor. Se basa fundamentalmente en un retroacoplamiento de un bucle de regulacion del motor, asi como una transformation consecutiva de las corrientes de estator medidas. Mediante la denominada transformation d/q, en el caso de la regulacion vectorial, el par de fuerzas solo se regula por la componente q de la corriente de estator y la componente d se aproxima a cero en el caso de la maquina sincronica de corriente trifasica excitada por imanes permanentes. Cuando en el caso del motor sincrono el flujo de estator y la corriente de estator son paralelos en el campo D-Q (por transformacion d/q del sistema de 3 fases) en rotacion, entonces el par de fuerzas es igual a cero. En el caso de un vector espacial que se encuentra en angulo recto, en cambio se genera un par de fuerzas maximo. En este caso, el flujo excitador y las ampere-vueltas del inducido se encuentran de manera perpendicular entre si, de forma similar al caso de la maquina de corriente continua. Por lo tanto, este es el estado pretendido de la regulacion. De manera convencional, para la regulacion al maximo del vector espacial en angulo recto se necesita un circuito de regulacion con retroacoplamiento que indica la situation del armazon polar. Este retroacoplamiento a menudo se ha llevado a cabo mediante sensores de velocidad de rotacion, por ejemplo, codificadores (resolutores, sensores incrementales y de valores absolutos opticos o sensores inductivos). La regulacion propuesta sin sensores se puede realizar en el caso de conmutacion en bloque (control de motor por PWM) midiendo de nuevo la contratension inducida en el motor. Este retroacoplamiento tiene cada vez mas desventajas en el caso de motores SPM convencionales, en particular, en el caso de pequenas velocidades, sin embargo, se puede emplear, en particular en el caso de motores iPm, de manera muy ventajosa, como se explica a continuation:
El equipo invertor puede disponer de un software de regulacion adaptado de un microcontrolador que regula los procesos de inversion (inversion del sentido de rotacion), que por un lado permite regular el motor sincrono, preferentemente el motor sincrono IPM sin sensores, como tambien aprovechar el par de reluctancia durante el funcionamiento normal para aumentar el rendimiento del motor. Ademas, la unidad de regulacion vectorial puede ser capaz de compensar la tension que baja durante la marcha de emergencia de valores superiores a 500 V, en particular 560 V, a valores inferiores a 300 V, en particular, 200 V mediante un correspondiente shuntado, para seguir poniendo a disposition en el lado de salida la potencia maxima necesaria. Un motor sincrono, en particular un motor sincrono IPM tiene de por si inductancias Ld y Lq de diferentes tamanos y posee un asi llamado par de reluctancia. Las diferentes inductancias se pueden usar para hacer funcionar el motor sin sensores, incluso en el caso de velocidades de rotacion pequenas. En el caso de tipos de maquinas tradicionales, esto solo es posible para grandes velocidades de rotacion. A este respecto, a la corriente nominal se superpone una corriente de inyeccion sinusoidal, por cuya medicion un observador familiarizado con la tecnica de regulacion de accionamientos es capaz de estimar la velocidad de rotacion actual. Para el tipo de regulacion sin sensores descrito, el motor sincrono IPM aqui descrito es especialmente
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
adecuado. La regulation de motor que se emplea, implementada en un software del equipo invertor, de manera preferente puede presentar las siguientes propiedades:
En general existen dos posibilidades de influir en el par de un motor electrico:
• flujo magnetico
• corriente de motor Iq que forma el par de fuerzas.
En el caso de la regulacion de motores de CA existe una relation directa entre el flujo magnetico y la asi llamada corriente Id d, asi como la corriente Iq que forma el par de fuerzas. El consumo de corriente total de la maquina resulta como sigue:
^abs ~ + lq
Minimizar esta cantidad de corriente dependiendo del punto actual de trabajo del motor (Mact, nact) (par de fuerzas, velocidad de rotation) es el objetivo de una regulacion optimizada en cuanto a perdidas. En el caso de una regulacion de un motor sincrono IPM preferente, este tipo de regulacion es especialmente ventajosa por las propiedades condicionadas por la construction. Para ello es necesaria la destacada posibilidad de un funcionamiento de shuntado de un motor sincrono IPM justo en la aplicacion aqui descrita. La velocidad de rotacion exigida durante la marcha de emergencia es de dos a tres veces mayor la velocidad de rotacion media durante el funcionamiento. Por esta razon, el motor deberia estar concebido en particular para pequenas velocidades de rotacion, sin embargo, debe ser capaz de funcionar (al menos durante mas de 10 s, preferentemente al menos 20 s) tambien a una velocidad de rotacion de dos a cuatro veces mayor, preferentemente una velocidad de rotacion tres veces mayor para poder llevar a cabo una rapida marcha de emergencia. Para estas exigencias, un motor IPM es muy adecuado de manera condicionada por la construccion, ya que presenta una fijacion robusta de los imanes enterrados y, por lo tanto, hace posible altas velocidades de rotacion de embalamiento, y el circuito magnetico es robusto contra apariciones de desimantacion tanto en funcionamiento de shuntado como en el intervalo de sobrecarga. Por una gran diferencia entre la inductancia q y d se puede llevar a cabo una regulacion sin sensores del motor tambien en caso de velocidades de rotacion pequenas. Para ello, en el intervalo de velocidades de rotacion pequenas se aplica una asi llamada senal de inyeccion a la corriente del motor, que permite a un observador familiarizado con la tecnica de regulacion detectar la position del rotor actual debido a la asimetria magnetica condicionada por la construccion. Por la posibilidad de una regulacion sin sensores, el accionamiento de paso se puede regular incluso en caso de fallo de un sensor de velocidad de rotacion al menos en una marcha de emergencia y desplazarse, bajo influencia de carga total, al asi llamado paso de embanderado.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso y posteriormente al ejemplo de realization anterior, el equipo invertor puede comprender una unidad de regulacion de sensores convencional que esta unida con uno o varios sensores de velocidad de rotacion mecanicos (codificadores) para la regulacion de velocidad de rotacion del motor sincrono, y comprender una unidad de conmutacion de regulacion que puede conmutar entre la unidad de regulacion de sensores para una regulacion de velocidad de rotacion en funcionamiento normal y la unidad de regulacion vectorial para una regulacion de velocidad de rotacion en funcionamiento de emergencia. La unidad de regulacion de sensores regula los procesos de conmutacion de PWM del equipo invertor segun las velocidades de rotacion medidas del sensor de velocidad de rotacion, y puede encargarse, como unidad de regulacion de paso adicional, de controlar el motor sincrono preferentemente en funcionamiento normal. La unidad de conmutacion de regulacion puede llevar a cabo de manera autarquica o a petition la conmutacion de la regulacion de motor entre unidad convencional, activa en funcionamiento normal, de regulacion de sensores y unidad de regulacion vectorial. Esto significa que cuando durante el funcionamiento normal se genera un fallo de un sensor, este fallo se comunica a la regulacion de orden superior, es decir, a la unidad de conmutacion de regulacion, y tiene lugar una conmutacion automatica a un funcionamiento sin sensores.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, el equipo rectificador puede comprender una unidad de control de corriente para la limitation de la corriente de red acogida y/o para la carga regulada por corriente del equipo acumulador de energia de tension continua del condensador de circuito intermedio y el equipo invertor, pudiendo regular la unidad de control de corriente en funcionamiento normal la tension de circuito intermedio Vzk a un valor que se puede ajustar previamente. Un puente de entrada completamente controlado del equipo rectificador puede encargarse de que la corriente de entrada, en particular en el caso de un equipo acumulador de energia de tension continua descargado, se pueda limitar a un valor maximo permitido, pudiendo limitarse en el caso de la carga del equipo acumulador de energia la continuidad de corriente para evitar un caso de sobrecarga. La unidad de control de corriente puede cumplir las siguientes funciones y objetivos:
• carga regulada por corriente de todo el circuito intermedio (invertor, circuito intermedio CC y equipo acumulador de energia) a una tension de circuito intermedio Vzk nominal de, en particular, 560 V;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
• limitacion del consumo de corriente maximo de la red a un valor ajustable: /max = K2 • Inom con K2 = 1 ...2;
• la tension de circuito intermedio Vzk se puede regular con ayuda del circuito de precarga a un valor ajustable;
• cuando se llega a una sobrecarga de la unidad de control de corriente, temporalmente se puede activar una unidad de resistencia de freno de emergencia ventajosa.
De acuerdo con un perfeccionamiento ventajoso, en el circuito intermedio de tension continua puede estar unida, de manera que se puede conectar, una unidad de resistencia de freno de emergencia para la desviacion de energia electrica para un frenado rapido del motor sincrono, pudiendo conectarse, en particular en el caso de una tension de circuito intermedio Vzk aumentada, la unidad de resistencia de freno. Por ello, en el caso de un equipo acumulador de energia defectuoso o un defecto en una unidad de control de corriente se puede seguir llevando a cabo una marcha de emergencia respaldada por la red, inclusive proceso de frenado.
Figuras
Otras ventajas resultan de la presente descripcion de las figuras. En las figuras se representan ejemplos de realizacion de la invencion. Las figuras, la descripcion y las reivindicaciones contienen numerosas caracteristicas en combinacion. El experto en la materia tambien contemplara las caracteristicas de manera adecuada individualmente y las agrupara en otras combinaciones razonables.
Muestran:
la figura 1 un primer ejemplo de realizacion de un dispositivo de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion;
la figura 2 un segundo ejemplo de realizacion de un dispositivo de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion;
la figura 3 una primera hasta cuarta unidad de acoplamiento de un ejemplo de realizacion de un dispositivo de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion;
la figura 4 una unidad de acoplamiento activa de un ejemplo de realizacion de un dispositivo de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion;
la figura 5 un diagrama esquematico de una estructura de rotor de un motor sincrono IPM para un ejemplo de realizacion de un dispositivo de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion;
la figura 6 un diagrama diferencial de par de fuerzas/velocidad de rotacion entre motores sincronos IPM/SPM comparables.
Formas de realizacion de la invencion
En las figuras, los componentes iguales o del mismo tipo estan numerados con las mismas referencias. Los siguientes cuadros de conexiones sirven para una ilustracion esquematica, de esta manera, por ejemplo, una linea de union significa una union electrica de dos equipos electricos y comprende por norma general al menos una linea de ida y una de retorno. Los simbolos de conmutacion no solo representan componentes individuales, sino tambien grupos de conmutacion que pueden comprenden uno o varios componentes.
La figura 1 representa un primer ejemplo de realizacion de un dispositivo 10 de accionamiento de paso de acuerdo con la invencion. El dispositivo 10 de accionamiento de paso comprende un motor 12 sincrono, que esta concebido como motor IPM, asi como un equipo 20 acumulador de energia de tension continua y un equipo invertor 14, que controla el motor 12 mediante un equipo 64 de regulacion de motor por una linea 60 de control de motor por PWM (Pulse Width Modulation) para ajustar una graduacion de pala de rotor deseada de una pala 48 de rotor.
El motor 12 de paso esta acoplado por un engranaje 56 de paso para la conversion de velocidad de rotacion en el punto de raiz apoyado de la pala 48 de rotor, pudiendo cambiar un funcionamiento regulado del motor 12 de paso el angulo de ataque (paso) de la pala 48 de rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica. Para la determinacion del estado de rotacion del motor 12 estan unidos un sensor 46 de velocidad de rotacion, un sensor 50 de angulo de rotacion asi como un sensor 52 de posicion final, que puede indicar una posicion de tope final de la pala 48 de rotor, por una o varias lineas 72 de sensor, preferentemente por un bus de sensor con el equipo 64 de regulacion de motor, por lo que una unidad 32 de regulacion de sensor comprendida por el equipo 64 de regulacion del motor puede recibir velocidad de rotacion y angulo de rotacion del motor 12. El equipo 64 de regulacion de motor mediante los datos de sensor puede ejecutar un control en concordancia de fase de un invertor comprendido en el equipo invertor 14 para ajustar un sentido de rotacion y una velocidad de rotacion deseadas del motor 12. El motor 12, ademas, se puede frenar mediante un freno 54, el freno 54 a su vez se acciona por el equipo 64 de regulacion de motor.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En funcionamiento normal, la energia electrica se obtiene por una red 64 de suministro, protegiendo un fusible de preconexion F el dispositivo 10 de accionamiento de paso de sobretension. La tension de suministro se transmite por un anillo colector del sistema de una gondola fija de un aerogenerador al eje de rotor que gira. Dentro del dispositivo 10 de accionamiento de paso, la corriente alterna de tres fases de 400 V del lado de la red se rectifica mediante un equipo rectificador 16 a una tension continua del circuito intermedio 18, cuyo valor generalmente es Vzk=560 V (400 V*1,41). El equipo rectificador 16 comprende ademas una unidad 36 de control de corriente, que vigila y limita la continuidad de corriente, de modo que en el caso de arrancar el dispositivo 10 de accionamiento de paso fluye una corriente reducida, en particular para cargar el equipo 20 acumulador de energia y para producir una tension Vzk de circuito intermedio deseada. En el circuito intermedio 18 esta conectado un condensador 26 de circuito intermedio para nivelar la tension Vzk rectificada del equipo rectificador 16, asi como para la desviacion de maximos de tension que se generan por los procesos de conmutacion de alta frecuencia del equipo invertor 14, entre los conductores de potencial del circuito intermedio 18. Ademas, en el circuito intermedio 18 esta conectada una unidad 38 de resistencia de freno de manera conmutable por un elemento 62 de conmutacion de freno, que puede ser un elemento de conmutacion de semiconductor. El equipo 64 de regulation de motor por accionamiento del elemento 62 de conmutacion de freno puede conducir corriente del circuito intermedio 18 a la unidad 38 de resistencia de freno, por lo que se puede frenar el circuito intermedio 18 sin energia y el motor 12 de paso por lo tanto de manera electrica.
Al menos en funcionamiento de emergencia se puede conectar un equipo 20 acumulador de energia de tension continua por un contacto de seguridad Ko y una unidad 24 de acoplamiento en el circuito intermedio 18 de manera inmediata. El contacto de seguridad Ko y el conmutador Qi que se debe accionar manualmente sirven como equipos 66 de conmutacion de acumulador de energia que, por ejemplo, en caso de reparation o mantenimiento hacen posible una separation electrica del equipo 20 acumulador de energia del circuito intermedio 18. El equipo 20 acumulador de energia comprende una conexion en serie y en paralelo de condensadores en una disposition 22 de condensadores de alta capacitancia, que es capaz de acumular energia en el nivel de potencial Vzk del circuito intermedio 18, pudiendo alimentarse en funcionamiento de emergencia a corto plazo la energia electrica acumulada en el circuito intermedio 18 para al menos hacer posible una marcha de emergencia del motor 12. El equipo 20 acumulador de energia esta acoplado por una unidad 24 de acoplamiento al circuito intermedio 18, teniendo la unidad 24 de acoplamiento el objetivo de suprimir una continuidad de corriente en caso de ligeras fluctuaciones de tension entre tension de circuito intermedio Vzk y tension del equipo 20 acumulador de energia para proteger el equipo 20 acumulador de energia, pudiendose recoger las fluctuaciones de tension por el condensador 26 de circuito intermedio. Por lo tanto, la unidad 24 de acoplamiento sirve para la distribution de objetivos definida entre el equipo 20 acumulador de energia y el condensador 24 de circuito intermedio. El equipo 64 de regulacion de motor comprende ademas una unidad 34 de conmutacion de regulacion que, en el caso de pasar de un funcionamiento normal a uno de emergencia, puede conmutar entre la unidad 32 de regulacion de sensor y una unidad 30 de regulacion vectorial orientada a campo. La unidad 30 de regulacion vectorial orientada a campo se ocupa de una regulacion sin sensores del motor 12 IPM a base de corrientes de motor medidas, por lo que el diseno caracteristico del motor IPM, en particular en intervalos de velocidad de rotation bajos, permite una regulacion precisa del comportamiento de accionamiento del accionamiento de paso.
En un funcionamiento de emergencia, por ejemplo, en el caso de fallo de la red 68 de suministro, fallo del equipo rectificador 16, fallo de un sensor 46 de velocidad de rotacion, sensor 50 de angulo de rotacion, sensor 52 de position final, etc., la unidad 34 de conmutacion de regulacion del equipo 64 de regulacion de motor conmuta de un equipo 32 de regulacion de sensor a una unidad 30 de regulacion vectorial, que efectua una regulacion de la velocidad de rotacion del motor 12 IPM a base de corrientes de inyeccion medidas. En este caso, la energia se conduce desde el equipo 20 acumulador de energia al circuito intermedio 18, pudiendo bajar la tension Vzk del circuito intermedio 18 hasta debajo de 200 V. Debido a la caracteristica IPM del motor 12 se puede llevar a cabo incluso en el caso de una tension de circuito intermedio Vzk reducida y en caso de velocidades de rotacion bajas un control por PWM orientado a campo, de modo que se puede ocupar al menos un paso de embanderado de la pala 48 del rotor.
En la figura 2 esta representado otro ejemplo de realization de un dispositivo 10 de accionamiento de paso de acuerdo con la invention. Esencialmente, el dispositivo 10 de accionamiento de paso representado en la figura 2 corresponde a la forma de realizacion representada en la figura 1, de modo que en gran parte se prescinde de la description de los componentes individuales. El equipo rectificador 16 comprende un rectificador de puente de tres fases para rectificar la tension de circuito intermedio de tension continua Vzk del circuito intermedio 18 a partir de la tension de red de tres fases de la red 68 de suministro. En el circuito intermedio 18 estan conectados uno o varios diodos 44 de guia de corriente para evitar un flujo de retorno de corriente del equipo invertor de vuelta al equipo rectificador 16, de modo que los maximos de tension que aparecen solo se reciben por el condensador 26 de circuito intermedio. El equipo invertor 14 comprende un invertor de tres puentes, que contiene seis elementos de conmutacion de semiconductor, preferentemente elementos de conmutacion IGBT para transformar la tension continua Vzk del circuito intermedio 18 en tension de control modulada por PWM para el funcionamiento reglado por velocidad de rotacion del motor 12 sincrono. Los elementos de conmutacion de semiconductor del equipo invertor 14 se conectan en concordancia de fase en funcionamiento normal por la unidad 32 de regulacion de sensor y en funcionamiento de emergencia por la unidad 30 de regulacion vectorial, conmutando la unidad 34 de conmutacion de regulacion entre estas dos unidades 30, 32 de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
regulation al pasar de funcionamiento normal a funcionamiento de emergencia. Sin embargo, tambien es concebible que la unidad 30 de regulacion vectorial tanto en caso de funcionamiento normal como de emergencia se encargue de la regulacion de velocidad de rotation.
El equipo rectificador 16 comprende una unidad 36 de control de corriente, que puede controlar la magnitud de la corriente que fluye al circuito intermedio 18 y, en particular, al arrancar el dispositivo 10 de accionamiento de paso puede suprimir una continuidad de corriente excesiva, asi como ajustar la magnitud de la tension de circuito intermedio Vzk. Para la medicion de la corriente alimentada del equipo rectificador 16 esta conectado un equipo 42 de medicion de corriente en el circuito intermedio CC 18, que comunica la magnitud de la corriente al equipo 64 de regulacion de motor, que a su vez puede inducir el control de la magnitud de la corriente por parte de la unidad 36 de control de corriente.
Un equipo 20 acumulador de energia esta conectado por un equipo 24 de acoplamiento de manera directa al circuito intermedio 18, no permitiendo el equipo 24 de acoplamiento un intercambio de energia entre el circuito intermedio 18 y el equipo 20 acumulador de energia hasta que sobrepasa una diferencia de potencial Vf predeterminable. En cuanto a estructura, modo de accion y desarrollo en un caso de funcionamiento de emergencia, el ejemplo de realization de la figura 2 corresponde en gran parte al de la figura 1.
La figura 3 muestra de manera esquematica cuatro ejemplos de realizacion de una unidad 24 de acoplamiento pasiva, que hace posible un acoplamiento de un equipo 20 acumulador de energia al circuito intermedio 18 de un dispositivo 10 de accionamiento de paso. En algunos casos, en el circuito intermedio 18 esta conectado un condensador 26 de circuito intermedio, que puede igualar fluctuaciones de tension, nivelar la tension Vzk de circuito intermedio, asi como alojar maximos de tension. El equipo 20 acumulador de energia comprende una disposition 22 de condensadores, que mediante condensadores conectados en serie y/o paralelo hace posible una acumulacion de energia de alta capacidad del acumulador de energia de reserva. El equipo 20 acumulador de energia tiene el objetivo de poner a disposicion energia para una marcha de funcionamiento de emergencia a corto plazo del motor 12 de accionamiento de paso, acoger energia regenerativa en caso de procesos de inversion, asi como poner a disposicion energia para maximos de potencia en el caso de altas exigencias de par de fuerzas. La unidad 24 de acoplamiento sirve para suprimir una continuidad de corriente en el caso de ligeras diferencias de tension entre el circuito intermedio 18 y tension de condensador interior del equipo 20 acumulador de energia, ya que para igualar estas diferencias de tension se debe recurrir al condensador 26 de circuito intermedio. Una unidad 24 de acoplamiento de la invention puede contener elementos individuales o una combination de elementos de las unidades 24 de acoplamiento representadas a continuacion.
En la figura 3a esta representado un primer ejemplo de realizacion de una unidad 24 de acoplamiento, que comprende dos diodos de potencia de semiconductor interconectados uno con respecto a otro como diodos 40 de acoplamiento con una tension de valor umbral Vf. Una continuidad de corriente entre el equipo 20 acumulador de energia y circuito intermedio 18 no tiene lugar hasta que la diferencia de potencial supere la tension Vf de valor umbral de la unidad 24 de acoplamiento. La tension Vf de valor umbral puede aumentarse de manera discrecional por conexion en serie de varios diodos, de modo que dado el caso de manera ajustable es posible una “division del trabajo” entre condensador 26 de circuito intermedio y equipo 20 acumulador de energia.
En la figura 3b esta representado un segundo ejemplo de realizacion de una unidad 24 de acoplamiento, que antes de los diodos 40 de acoplamiento interconectados uno con respecto a otro comprende uno o varios condensadores 28 de circuito intermedio conectados en paralelo entre las barras de potencial del circuito intermedio 30. Los otros condensadores de circuito intermedio 28 aumentan la capacitancia del condensador de circuito intermedio 26, de modo que se hacen posibles una amortiguacion de maximos de tension mas altos, una suspension de ondulacion mejorada y una tension Vzk de circuito intermedio mas estable.
La figura 3c representa un tercer ejemplo de realizacion de una unidad 24 de acoplamiento, que comprende un circuito 90 de inductancia. El circuito 90 de inductancia puede comprender una o varias inductancias, por las que puede fluir corriente entre el equipo 20 acumulador de energia de tension continua y el circuito 18 intermedio de tension continua. El circuito 90 de inductancia nivela maximos de corriente y atenua frecuencias superiores, como las que pueden aparecer en caso de procesos de conmutacion rapidos del equipo invertor 14, fallo de una fase de red, alternation de carga del motor 12 u otras averias. Por lo tanto, el equipo 20 acumulador de energia se somete constantemente a carga y se protege de fluctuaciones de corriente de alta frecuencia, por lo que aumenta la vida util.
Ademas, la figura 3d muestra una unidad 24 de acoplamiento, que comprende un circuito 92 de diodos Zener. El circuito 92 de diodos Zener puede comprender uno o varios diodos Zener o componentes comparables que solo permiten que la corriente fluya del equipo 20 acumulador de energia hacia el circuito intermedio 18 cuando la tension Vzk de circuito intermedio es inferior a la tension Vb del equipo 20 cumulador de energia de tension continua por un valor igual a la tension Vz de Zener. Debido a la caracteristica particular del diodo Zener, la energia regenerativa del circuito intermedio 18 se traslada al equipo 20 acumulador de energia. Mientras la tension Vb del acumulador de energia 20 sea mas alta en Vz que la tension Vzk de circuito intermedio, se podra liberar la energia contenida en el acumulador 20 de energia al circuito intermedio 18. En funcionamiento, esto significa que la tension Vb del acumulador 20 de energia puede variar entre Vzk+Vz y VBmax (tension maxima del acumulador 20 de energia).
5
10
15
20
25
30
35
40
45
En la figura 4 esta representada una unidad 24 de acoplamiento activa, por la que se puede conectar y desconectar el equipo 20 acumulador de ene^a del circuito intermedio 18, de modo que el equipo 20 acumulador de energia se puede desacoplar del circuito intermedio 18. La unidad 24 de acoplamiento comprende un medio 94 de control, que esta unido con un medio 96 de conmutacion, en este caso un transistor de potencia, por ejemplo, IGBT. Ademas, el medio 94 de control comprende un sensor 100 de corriente para el registro de una corriente Ig de carga, que en estado conectado de circuito intermedio 18 puede fluir al equipo 24 acumulador de energia, asi como dos sensores de medicion de tension que pueden registrar la tension Vb en el lado del equipo 20 acumulador de energia, asi como Vzk en el lado del circuito intermedio 18. Finalmente, la unidad 24 de acoplamiento comprende un circuito 90 de inductancia y una rama 102 de puente, que contiene un diodo 40 de acoplamiento y que salva el medio 96 de conmutacion, de modo que mientras Ub>Uzk, puede fluir corriente Im del equipo 20 acumulador de energia al circuito intermedio 18. Por la conexion del medio 96 de conmutacion por el medio 94 de control puede fluir corriente regenerativa o corriente Ig de carga del circuito intermedio 18 al equipo 20 acumulador de energia. En el caso de que la tension Ub de circuito intermedio caiga por debajo del nivel de la tension Uzk del equipo acumulador de energia, el equipo acumulador de energia suministra por el diodo 40 corriente al circuito intermedio 18. El medio 94 de conmutacion puede estar unido con un control de orden superior, por ejemplo, con un equipo de control de motor (no representado), y puede recibir ordenes externas para una carga regular y/o controlada del acumulador 20 de energia, para conectar durante el arranque del invertor 14, o para la separation durante el funcionamiento del motor o en caso de determinados intervalos de funcionamiento del motor 12, por ejemplo, durante un funcionamiento de carga elevada o un funcionamiento de alta frecuencia. El medio 94 de control puede activar de manera estatica el medio 96 de conmutacion, por ejemplo, al recibir una senal externa de conexion o desconexion, o, por ejemplo, llevar a cabo una activation controlada del medio 96 de conmutacion por un procedimiento de regulation, por ejemplo, por un circuito de regulation cerrado para la regulacion de la corriente de carga Ig.
La figura 5 muestra de manera esquematica la estructura basica de un inducido 74 de iman permanente de una maquina sincronica IPM. El inducido 74 presenta un eje 80 de inducido y comprende un nucleo 76 laminado de inducido que, de manera correspondiente a la cantidad de imanes 78 ocultos, presenta abombamientos de borne de polo perfilados. El nucleo 76 laminado de inducido esta laminado para la supresion de perdidas de corriente parasita. En el interior del nucleo laminado de inducido estan enterrados 4 imanes permanentes 78 respectivamente desplazados en 90° alrededor del eje 80 de inducido, es decir, al contrario que los motores SPM desplazados radialmente hacia dentro. Debido a este modo de construccion, este tipo de motor presenta un efecto de reluctancia pronunciado y es especialmente adecuado para una regulacion sin sensores en particular en el intervalo de velocidad de rotation bajo, asi como en funcionamiento de shuntado en caso de tension de circuito intermedio baja, que puede ponerse a disposition por el equipo 20 acumulador de energia.
En la figura 6 esta confrontada una curva caracteristica M/U de par de fuerzas/velocidad de rotacion de un motor IPM preferente frente a un motor SPM con los mismos datos de potencia. El motor IPM presenta un intervalo de velocidad de rotacion nominal mas alto con igual consumo de corriente y pares de fuerza M claramente mas altos con velocidades de rotacion U iguales y, por lo tanto, es claramente superior al motor SPM especialmente en funcionamiento de shuntado. Por lo tanto, en particular en funcionamiento de emergencia, en el caso de una tension Vzk de circuito intermedio reducida, que se puede poner a disposicion por un equipo 20 acumulador de energia, se puede facilitar un par de fuerza M alto para una marcha de emergencia en el caso de velocidades U de rotacion altas, pudiendo llevarse a cabo en caso de fallo de sensores de rotacion debido al efecto de reluctancia pronunciado una regulacion vectorial orientada a campo sin sensores, incluso en caso de velocidades U de rotacion bajas.
Claims (8)
10
15
2.
20
3. 25
4.
30 5.
6.
35
40
7.
45
8.
50
55
9.
60
REIVINDICACIONES
Dispositivo (10) de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para la graduation de una pala de rotor de un aerogenerador o una instalacion hidroelectrica, que comprende un equipo invertor (14) y un motor de accionamiento de corriente trifasica, caracterizado por que el motor de accionamiento es un motor (12) sincrono IPM (Interior Permanent Magnet) de corriente trifasica, y por que tanto en funcionamiento normal como de emergencia un equipo (20) acumulador de energia de tension continua esta acoplado directamente o por una unidad (24) de acoplamiento basada en diodos y/o inductancia pasiva para la supresion de maximos de tension interferentes en un circuito intermedio (18) de tension continua entre un equipo rectificador (16) y el equipo invertor (14) para un suministro de energia al menos a corto plazo del motor (12) sincrono IPM, de modo que se ajusta una continuidad de corriente entre el equipo (20) acumulador de energia y el circuito intermedio (18) al menos en caso de una diferencia de tension mayor que un valor de tension Vf especifico de componente de acoplamiento, por lo que el motor (12) sincrono IPM tambien se puede hacer funcionar regulando la velocidad de rotation en caso de una tension Uzk de circuito intermedio decreciente, al menos a corto plazo.
Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el motor (12) sincrono IPM esta concebido para un intervalo de velocidad de rotacion alto de 300 a 3000 rpm, pudiendo alcanzarse un rendimiento optimo en el intervalo de velocidad de rotacion inferior, en particular alrededor de una velocidad de rotacion nominal de 500 rpm.
Dispositivo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el equipo (20) acumulador de energia de tension continua es una disposicion (22) de condensadores de alta capacitancia.
Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado por que el equipo (20) acumulador de energia de tension continua esta concebido para una tension Uzk de circuito intermedio de 100 V CC a 650 V CC.
Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad (24) de acoplamiento para el aumento de la capacitancia de un condensador de circuito intermedio (26) comprende al menos otro condensador de circuito intermedio (28).
Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad (24) de acoplamiento comprende un medio (94) de control y un medio (96) de conmutacion, por lo que se puede conmutar una corriente Ig de carga del circuito (18) intermedio de tension continua al equipo (20) acumulador de tension continua, estando conectada en paralelo al medio (96) de conmutacion una rama (102) de puente que comprende un diodo (40) de acoplamiento para el suministro al circuito (18) intermedio de tension continua de una corriente Im de suministro, de modo que una corriente Im de suministro puede fluir de manera independiente del estado (96) de conmutacion del medio de conmutacion.
Dispositivo segun la reivindicacion 6, caracterizado por que al menos el medio (96) de conmutacion es un medio de conmutacion de semiconductor y esta integrado en una carcasa de un modulo de potencia de semiconductor junto con medios de conmutacion de semiconductor del equipo invertor (14) y/o diodos de puente de semiconductor del equipo rectificador (16), preferentemente en una carcasa IPM (Integrated Power Modul).
Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el equipo invertor (14) comprende una unidad (30) de regulation vectorial orientada a campo para la regulation de velocidad de rotacion sin sensores del motor (12) sincrono, que puede ejecutar una regulacion de velocidad de rotacion al menos en un modo de funcionamiento y preferentemente en un intervalo de velocidad de rotacion bajo del motor (12) sincrono de 300 a 700 rpm, en particular en un intervalo de velocidad de rotacion de 500 rpm.
Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el equipo invertor (14) comprende una unidad (32) de regulacion de sensor, que esta unida con uno o varios sensores (46, 50, 52) de velocidad de rotacion/angulo de rotacion/posicion mecanicos para la regulacion de velocidad de rotacion del motor (12) sincrono, y comprende una unidad (34) de conmutacion de regulacion, que puede conmutar entre la unidad (32) de regulacion de sensor para una regulacion de velocidad de rotacion en funcionamiento normal y la unidad (30) de regulacion vectorial para una regulacion de velocidad de rotacion en funcionamiento de emergencia.
Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el equipo rectificador (16) comprende una unidad (36) de control de corriente para la limitation de la corriente de red acogida y/o para
la carga regulada por corriente del equipo (20) acumulador de ene^a de tension continua, del condensador (26) de circuito intermedio y del equipo invertor (14), pudiendo regular la unidad (36) de control de corriente en funcionamiento normal la tension Uzk de circuito intermedio a un valor que se puede ajustar previamente.
5 11. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con el
circuito (18) intermedio de tension continua esta unida, de manera que se puede conectar, una unidad (38) de resistencia de freno de emergencia para la desviacion de energia electrica para un frenado rapido del motor (12) sincrono, pudiendose conectar la unidad (38) de resistencia de freno en particular en el caso de una tension Uzk de circuito intermedio aumentada.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102010016105 | 2010-03-23 | ||
| DE102010016105.5A DE102010016105B4 (de) | 2010-03-23 | 2010-03-23 | Notbetriebsfähige Pitchantriebsvorrichtung für eine Wind- oder Wasserkraftanlage |
| PCT/EP2011/054438 WO2011117293A2 (de) | 2010-03-23 | 2011-03-23 | Notbetriebsfähige pitchantriebsvorrichtung für eine wind- oder wasserkraftanlage |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2637071T3 true ES2637071T3 (es) | 2017-10-10 |
Family
ID=44586144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES11710761.5T Active ES2637071T3 (es) | 2010-03-23 | 2011-03-23 | Dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para un aerogenerador o una instalación hidroeléctrica |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9086048B2 (es) |
| EP (1) | EP2550451B1 (es) |
| JP (1) | JP5936197B2 (es) |
| CN (1) | CN102812238B (es) |
| AU (1) | AU2011231625B2 (es) |
| BR (1) | BR112012023785B8 (es) |
| CA (1) | CA2793747C (es) |
| DE (1) | DE102010016105B4 (es) |
| DK (1) | DK2550451T3 (es) |
| ES (1) | ES2637071T3 (es) |
| WO (1) | WO2011117293A2 (es) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2360433B1 (es) * | 2008-05-23 | 2012-04-20 | Ingeteam S.A. | Método y sistema de control de una instalación eólica ante faltas de red. |
| WO2012025348A2 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg | Pitchsystem für eine windenergieanlage |
| TWI515370B (zh) * | 2012-03-01 | 2016-01-01 | 台達電子工業股份有限公司 | 葉片轉速控制系統及其控制方法 |
| EP2637300A1 (de) * | 2012-03-07 | 2013-09-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebsregelungsverfahren |
| CN102619686B (zh) * | 2012-04-17 | 2013-11-20 | 兰州交通大学 | 一种具有低电压穿越能力的变桨控制装置及控制方法 |
| CN102720634B (zh) * | 2012-07-09 | 2014-05-21 | 兰州交通大学 | 一种优化参数的变论域模糊电动变桨控制方法 |
| US9115694B2 (en) | 2012-08-27 | 2015-08-25 | General Electric Company | Wind turbine pitch control system |
| DE102012215575A1 (de) | 2012-09-03 | 2014-03-06 | Wobben Properties Gmbh | Verfahren und Regeleinrichtung für eine Windenergieanlage sowie Computerprogrammprodukt, digitales Speichermedium und Windenergieanlage |
| DK2736159T3 (en) | 2012-11-23 | 2018-06-25 | Moog Unna Gmbh | FREQUENCY CONVERTER SYSTEM AND WINDOW AND WATER ENERGY SYSTEMS |
| US9677540B2 (en) * | 2012-11-29 | 2017-06-13 | General Electric Company | System and method for providing yaw backup to a wind farm |
| DK2821640T3 (en) * | 2013-07-05 | 2017-03-13 | Alstom Renovables Espana Sl | Pitch drive system with emergency power supply controlled by a switching device and method thereof |
| EP2824321A1 (de) * | 2013-07-08 | 2015-01-14 | Moog Unna GmbH | Verfahren zur Ladung eines elektrischen Notenergiespeichers |
| ES2677647T3 (es) * | 2013-10-18 | 2018-08-06 | Mita-Teknik A/S | Sistema para control de paso |
| ES2641741T3 (es) * | 2013-12-02 | 2017-11-13 | Moog Unna Gmbh | Sistema de cambio de paso y procedimiento de funcionamiento de un sistema de cambio de paso de una turbina eólica |
| CN104300565A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-21 | 许继集团有限公司 | 一种变桨系统和变桨系统供电方法 |
| GB2545743A (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-28 | Moog Unna Gmbh | A wind turbine pitch cabinet temperature control system |
| DE102016203155A1 (de) | 2016-02-29 | 2017-08-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Überwachung und Abgleich des Winkels eines Rotors bei einer elektrischen Maschine mit einem Winkelsensor |
| US9941827B2 (en) * | 2016-06-08 | 2018-04-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | High voltage DC power generating system including selectively removable neutral node |
| DE102016218334B4 (de) | 2016-09-23 | 2020-03-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Motorvorrichtung für einen Schalterantrieb eines elektrischen Schalters |
| CN106321353B (zh) * | 2016-11-16 | 2018-12-21 | 深圳市禾望电气股份有限公司 | 一种风力机变桨驱动器、控制方法及风力发电机系统 |
| JP2019093459A (ja) * | 2017-11-20 | 2019-06-20 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| DE102018115587A1 (de) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | Beckhoff Automation Gmbh | Windkraftanlagenblattverstellsystem |
| CN108649861A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-10-12 | 广东佛斯伯智能设备有限公司 | 一种电机的控制电路及控制方法 |
| US10697432B2 (en) | 2018-08-03 | 2020-06-30 | General Electric Company | Wind farm energy storage device for curtailment and auxiliary loads use |
| DE102019109992B3 (de) * | 2019-04-16 | 2020-06-04 | Voith Patent Gmbh | Wasserkraftanlage |
| EP4077928A1 (en) | 2019-12-17 | 2022-10-26 | General Electric Company | System and method for monitoring rotor blade health of a wind turbine |
| CN113864113B (zh) * | 2020-06-30 | 2023-11-10 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 提升风机安全性能的方法和设备 |
| EP3933191B1 (de) * | 2020-07-03 | 2025-11-19 | Siemens Gamesa Renewable Energy Service GmbH | Windenergieanlage und verfahren zum betreiben einer windenergieanlage |
| EP4244976B1 (en) | 2020-11-16 | 2025-01-01 | Roche Diagnostics GmbH | Monitoring device for monitoring an electric motor in a laboratory system |
| CN112392657B (zh) * | 2020-11-17 | 2021-11-23 | 中国船舶重工集团海装风电股份有限公司 | 一种风力发电机组偏航电机预励磁控制方法 |
| US11767821B2 (en) | 2021-11-29 | 2023-09-26 | General Electric Renovables Espana, S.L. | System and method for responding to a friction coefficient signal of a wind turbine |
| US12607163B2 (en) | 2022-08-31 | 2026-04-21 | GE Vernova Renovables Espana, S.L.U. | System and method for detecting and responding to rotor blade damage in a wind turbine |
| CA3222477A1 (en) | 2022-12-29 | 2024-06-29 | Enedym Inc. | Switched reluctance motor drive system for controlling pitch angle of wind turbine blades |
| CN116538007B (zh) * | 2023-04-28 | 2026-04-17 | 深圳众城卓越科技有限公司 | 风力发电机变桨的控制方法及系统 |
| WO2025045946A1 (de) * | 2023-08-31 | 2025-03-06 | Continental Automotive Technologies GmbH | Verfahren zum betreiben eines bürstenlosen elektromotors mit verbesserter notabschaltung |
| EP4589838A1 (en) * | 2024-01-16 | 2025-07-23 | Nordex Energy SE & Co. KG | A method for controlling an electro-mechanical actuator, electro-mechanical actuation system and wind turbine |
| EP4589837A1 (en) * | 2024-01-16 | 2025-07-23 | Nordex Energy SE & Co. KG | Method for controlling an electro-mechanical actuation system and electro-mechanical actuation system |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4927329A (en) * | 1988-10-21 | 1990-05-22 | General Electric Company | Aircraft engine unducted fan blade pitch control system |
| EP1014541B1 (en) * | 1997-09-08 | 2009-04-29 | Panasonic Corporation | Permanent magnet synchronous motor |
| DE10009472C2 (de) * | 2000-02-28 | 2002-06-13 | Norbert Hennchen | Vorrichtung zum Verstellen der Anstellwinkel der auf einer Nabe einer Rotorwelle verdrehbar angeordneten Rotorblätter einer Windkraftanlage |
| DE10335575B4 (de) * | 2003-07-31 | 2005-10-06 | Siemens Ag | Notbetriebseinrichtung zur Verstellung von Rotorblättern für eine Windkraftanlage |
| DE102005030709A1 (de) | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Bosch Rexroth Ag | Stellantrieb und Notenergieversorgungseinrichtung |
| PL1852605T3 (pl) * | 2005-12-15 | 2017-06-30 | Osterholz | Przestawianie łopat wirnika elektrowni wiatrowej w warunkach pracy awaryjnej |
| EP2034606B1 (de) | 2007-09-10 | 2015-03-11 | ABB Research Ltd. | Verfahren zum Betrieb einer rotierenden elektrischen Maschine |
| DE102007049313A1 (de) | 2007-10-15 | 2009-04-16 | Kenersys Gmbh | Rotorblattverstellsystem |
| EP2205862A2 (de) * | 2007-10-15 | 2010-07-14 | Suzion Energy GmbH | Windenergieanlage mit erhöhtem überspannungsschutz |
| DK2212194T3 (en) * | 2007-11-01 | 2017-12-04 | Windurance Llc | SYSTEM AND PROCEDURE FOR MANAGING A TURBINE BLADE |
| DE102007054228A1 (de) * | 2007-11-12 | 2009-05-20 | Siemens Ag | Stator einer dynamoelektrischen Maschine hoher Leistung |
| TWI392800B (zh) | 2007-12-14 | 2013-04-11 | Ind Tech Res Inst | 風力發電機之葉片旋角驅動裝置及其驅動方法 |
| CN101388642A (zh) * | 2008-07-09 | 2009-03-18 | 哈尔滨工业大学 | 交流伺服系统上电缓冲与动态紧急制动装置 |
| DE102009046883A1 (de) | 2009-11-19 | 2011-06-09 | Moog Unna Gmbh | Pitchantriebsvorrichtung für eine Wind- oder Wasserkraftanlage |
-
2010
- 2010-03-23 DE DE102010016105.5A patent/DE102010016105B4/de active Active
-
2011
- 2011-03-23 US US13/636,786 patent/US9086048B2/en active Active
- 2011-03-23 DK DK11710761.5T patent/DK2550451T3/en active
- 2011-03-23 ES ES11710761.5T patent/ES2637071T3/es active Active
- 2011-03-23 CN CN201180014896.3A patent/CN102812238B/zh active Active
- 2011-03-23 AU AU2011231625A patent/AU2011231625B2/en not_active Ceased
- 2011-03-23 CA CA2793747A patent/CA2793747C/en active Active
- 2011-03-23 JP JP2013500493A patent/JP5936197B2/ja active Active
- 2011-03-23 BR BR112012023785A patent/BR112012023785B8/pt active IP Right Grant
- 2011-03-23 EP EP11710761.5A patent/EP2550451B1/de active Active
- 2011-03-23 WO PCT/EP2011/054438 patent/WO2011117293A2/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2011231625A1 (en) | 2012-10-11 |
| CN102812238B (zh) | 2016-03-02 |
| CN102812238A (zh) | 2012-12-05 |
| US9086048B2 (en) | 2015-07-21 |
| US20130020804A1 (en) | 2013-01-24 |
| WO2011117293A3 (de) | 2012-02-02 |
| DE102010016105A1 (de) | 2011-09-29 |
| BR112012023785B1 (pt) | 2022-03-22 |
| JP2013525657A (ja) | 2013-06-20 |
| BR112012023785B8 (pt) | 2022-04-05 |
| EP2550451B1 (de) | 2017-05-10 |
| CA2793747C (en) | 2020-04-14 |
| DK2550451T3 (en) | 2017-09-04 |
| AU2011231625B2 (en) | 2014-12-11 |
| WO2011117293A2 (de) | 2011-09-29 |
| BR112012023785A2 (pt) | 2017-12-12 |
| DE102010016105B4 (de) | 2015-10-08 |
| BR112012023785A8 (pt) | 2019-01-22 |
| JP5936197B2 (ja) | 2016-06-22 |
| EP2550451A2 (de) | 2013-01-30 |
| CA2793747A1 (en) | 2011-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2637071T3 (es) | Dispositivo de accionamiento de paso con posibilidad de funcionamiento en caso de emergencia para un aerogenerador o una instalación hidroeléctrica | |
| ES2440925T3 (es) | Instalación de energía eólica | |
| ES2914580T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para el control de inercia de masa virtual para centrales eléctricas con máquina asíncrona de doble alimentación | |
| ES2879283T3 (es) | Control de tensión en un sistema de turbina eólica de generador de inducción doblemente alimentado | |
| US7764029B2 (en) | Activation current for DC motor having brake and emergency operation supply unit | |
| ES2265771B1 (es) | Metodo para mantener operativos los componentes de una turbina eolica y una turbina eolica con componentes que permitan el mantenimiento operativo. | |
| US20110142634A1 (en) | Overspeed protection system and method | |
| EP2301143B1 (en) | Power generators | |
| KR101775445B1 (ko) | 영구자석 교류발전기의 제어기 및 시스템 및 모터 | |
| WO2014113662A1 (en) | Turbine engine hybrid power supply | |
| US20190173404A1 (en) | Control of hybrid permanent magnet machine with rotating power converter and energy source | |
| US10976762B2 (en) | Control of an electrical power system responsive to sensing a ground fault | |
| US11050373B2 (en) | Rotary electric system | |
| ES2968033T3 (es) | Sistemas de potencia eléctrica que tienen componentes de potencia reactiva y soporte de armónicos | |
| JP6346685B2 (ja) | 電動機駆動式発電装置及び回転形系統安定化装置 | |
| EP3441255B1 (en) | Electrical power system for hybrid or electric vehicle | |
| EP3457556A1 (en) | Methods for operating electrical power systems | |
| JP5600788B1 (ja) | 高効率出力安定化発電装置及び流水式小水力発電システム | |
| US20130090203A1 (en) | Differential transmission for a wind power installation and method for operation of said differential transmission | |
| KR101322514B1 (ko) | 영구 자석 발전기의 제어기 및 제어기를 구비한 영구 자석 발전기 | |
| CN101546981B (zh) | 一种带电动机启动方式的垂直风力发电机 | |
| Koczara | Variable and Adjustable Speed Generation System | |
| ES2391015A1 (es) | Autosincronizador | |
| ES1080205U (es) | Dispositivo sincronizador para motores de inducción asíncronos, de un único devanado y rotor de jaula de ardilla |