ES2665791T3 - Procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión así como aerogenerador de este tipo - Google Patents

Procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión así como aerogenerador de este tipo Download PDF

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Abstract

Procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión, presentando el aerogenerador un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica, con las siguientes etapas de procedimiento: - identificar el fallo de red, - registrar un valor actual de una magnitud que representa una potencia del aerogenerador, - especificar un valor teórico de no reposición para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador durante un periodo de no reposición, correspondiendo el valor teórico de no reposición al valor actual de la magnitud que representa una potencia al producirse el fallo de red - determinar un valor teórico admisible máximo para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador, aumentando con el tiempo el valor teórico admisible máximo una vez transcurrido el periodo de no reposición, - activar el aerogenerador con una especificación de valor teórico, que corresponde al número de revoluciones actual, limitándose la especificación de valor teórico al valor teórico admisible máximo, - finalizar una especificación del valor teórico admisible máximo, en cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones es inferior al valor teórico admisible máximo.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión así como aerogenerador de este tipo
La presente invención se refiere a un procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión, presentando el aerogenerador un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y la red de distribución eléctrica. Además, la invención se refiere a un aerogenerador de este tipo con un convertidor y un generador.
El documento WO 2006/069569 divulga un procedimiento para controlar un aerogenerador en el caso de un fallo de red.
Por el documento DE 10 2007 035 570 A1 se ha dado a conocer un procedimiento para hacer funcionar un generador asíncrono de doble alimentación, en el que el estator está conectado a una red de distribución de energía. El rotor se hace funcionar a través del tren de accionamiento del aerogenerador. El rotor está eléctricamente acoplado, a través de un convertidor en el lado de la máquina y uno en el lado de la red, a la red de distribución de energía. Al identificarse corrientes de cortocircuito en la red se registra el valor real actualmente presente de la corriente de rotor en el lado de la máquina, se fija y se usa en lugar de los valores teóricos seleccionados para la regulación de la corriente de rotor en el lado de la máquina.
Por el documento WO 2009/083447 A2 se ha dado a conocer un aerogenerador y un procedimiento para hacerlo funcionar en caso de fallo de red con tensión baja. El procedimiento conocido prevé, durante un fallo de red con tensión baja, controlar la corriente de salida en función de una potencia almacenada en el sistema. El ángulo de ajuste de pala se mantiene constante durante la caída de tensión.
Por el documento WO 2008/031434 A2 se ha dado a conocer un procedimiento para el control de un aerogenerador, en el que, en el caso de un fallo de red, se activan una o más palas de rotor en un modo de fallo, para mantener estable el número de revoluciones del rotor en un intervalo predeterminado.
Por el documento EP 1 651 865 B1 se ha dado a conocer un procedimiento para controlar un aerogenerador durante un funcionamiento defectuoso en la red eléctrica, en el que una o más palas de rotor del aerogenerador se activan durante el fallo de red para mantener la temperatura en el estator y/o rotor del generador por debajo de una temperatura máxima predeterminada.
Por el documento DE 10 2008 010 543 A1 se ha dado a conocer un procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador, en el que un ángulo de ajuste de pala para la pala de rotor se ajusta en función de un número de revoluciones. Al especificar un nuevo ángulo de ajuste de pala, el aerogenerador puede ajustarse para una rápida reducción de carga a un nuevo punto de trabajo estable sin separarse de la red.
Por el documento US 6.921.985 B2 se ha dado a conocer un procedimiento para controlar un aerogenerador, en el que se identifica un fallo de red y, como respuesta al fallo de red, tiene lugar un control del ángulo de ajuste de pala, alimentándose durante el fallo de red el cambio de posición del ángulo de ajuste de pala desde una fuente de alimentación libre de interrupciones.
En general, la situación en un aerogenerador es tal que el aerogenerador, en caso de fallos de red inesperados, no puede entrar la máxima potencia. El cambio brusco de potencia resultante del aerogenerador provoca, en primer lugar, un incremento del número de revoluciones y, una vez finalizado el fallo de red, una suboscilación temporal del número de revoluciones. En el caso de un fallo de red, la tensión de red disminuye durante un periodo de varios segundos tanto que también la potencia eléctrica activa entregada del aerogenerador cae de manera correspondiente, en determinadas circunstancias hasta 0 kW. La carga reducida en la cadena de accionamiento provoca un incremento del número de revoluciones. El regulador de número de revoluciones regula entonces, en aerogeneradores convencionales, el número de revoluciones aumentado. Debido a la dinámica de regulación pueden aparecer a continuación suboscilaciones del número de revoluciones. El número de revoluciones inicialmente elevado carga el aerogenerador y puede ser, además, problemático para un convertidor del aerogenerador.
En caso de fallos de red con caídas de tensión, la disminución de la potencia hace que el aerogenerador solo pueda entregar una potencia reducida a la red y la potencia sobrante debido a un aumento del número de revoluciones se acumula en el rotor del aerogenerador. Después del fallo de red, el regulador de potencia, debido al mayor número de revoluciones, demanda entonces una mayor potencia de la que está realmente presente en el viento. El número de revoluciones vuelve a disminuir debido a ello. La energía acumulada en el rotor se entrega a la red en un breve periodo de tiempo, lo que no es deseable desde el punto de vista del operador de red.
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En caso de fallos de red en el funcionamiento a carga nominal del aerogenerador, este trabaja con un número de revoluciones nominal y tiene lugar una regulación del número de revoluciones y de la potencia mediante un cambio de posición del ángulo de ajuste de pala. No puede acumularse energía en el rotor, porque una regulación para el ángulo de ajuste de pala devuelve el número de revoluciones del rotor al número de revoluciones nominal. Cuando, entonces, una vez finalizado el fallo de red, la potencia entregada de la instalación vuelve a subir, el número de revoluciones cae a valores por debajo del número de revoluciones nominal. El regulador de potencia reduce entonces, en función de su curva momentos de rotación-número de revoluciones, la especificación de valor teórico para la potencia, para llevar la instalación a un punto de trabajo estable. Al mismo tiempo, el regulador de ajuste de pala reacciona y trata de llevar el número de revoluciones, por medio de cambio de posición del ángulo de ajuste de pala, de nuevo al número de revoluciones nominal. Una vez solucionado el fallo de red, aparece por tanto una breve caída de potencia, que ha de evitarse con vistas a la estabilidad de la red de distribución eléctrica.
La invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador y un aerogenerador de este tipo, que permita, con medios sencillos, devolver el aerogenerador, una vez solucionado un fallo de red, a un punto de trabajo estable.
El objetivo de acuerdo con la invención se consigue mediante un procedimiento con las características de las reivindicaciones 1 y 2. Asimismo, el objetivo de acuerdo con la invención se consigue mediante un aerogenerador con las características de las reivindicaciones 9 y 10.
El procedimiento de acuerdo con la invención para hacer funcionar un aerogenerador está previsto para, cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión, devolver el aerogenerador, una vez solucionado el fallo de red, de nuevo a un punto de trabajo estable. El aerogenerador presenta un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala. Además, el aerogenerador tiene un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica. El procedimiento de acuerdo con la invención presenta la etapa de procedimiento de identificar un fallo de red. Además tiene lugar un registro de un valor actual de una magnitud que representa una potencia. Además tiene lugar una especificación de un valor teórico de no reposición para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador durante un periodo de no reposición, correspondiendo el valor teórico de no reposición al valor actual de la magnitud que representa una potencia al producirse el fallo de red. El procedimiento de acuerdo con la invención prevé, además, determinar un valor teórico admisible máximo para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador, aumentando con el tiempo el valor teórico admisible máximo una vez transcurrido el periodo de no reposición. El aerogenerador se activa en función de una especificación de valor teórico que corresponde al número de revoluciones actual del aerogenerador, limitándose la especificación de valor teórico al valor teórico admisible máximo. El procedimiento de acuerdo con la invención finaliza la especificación de un valor teórico admisible máximo, en cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones es menor que el valor teórico admisible máximo, y a continuación se activa el aerogenerador en función del valor teórico dependiente del número de revoluciones. El procedimiento de acuerdo con la invención termina, por tanto, una vez transcurrido el periodo de no reposición, cuando valor teórico del aerogenerador determinado en función del número de revoluciones se sitúa por debajo del valor teórico admisible máximo. En el procedimiento de acuerdo con la invención se fija por tanto una especificación de valor teórico para el aerogenerador dentro del periodo de no reposición y se limita a continuación, en cuanto el aerogenerador se activa con un valor teórico especificado en función del número de revoluciones. Para alcanzar de nuevo un punto de trabajo estable una vez finalizado el periodo de no reposición, el valor teórico del aerogenerador se restringe a continuación y se libera lentamente con el tiempo. En cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones se sitúa por debajo del valor teórico admisible máximo, el aerogenerador ha alcanzado de nuevo un punto de trabajo estable. Además, en el procedimiento de acuerdo con la invención, no se entrega una energía adicional, posiblemente acumulada en el rotor, en poco tiempo y repentinamente a la red de distribución eléctrica, sino que mediante la elevación del valor teórico admisible máximo tiene lugar una entrega retardada de la potencia acumulada a la red de distribución eléctrica.
El procedimiento de acuerdo con la invención puede llevarse a cabo de acuerdo con la reivindicación 2 igualmente con un valor teórico admisible mínimo para la magnitud que representa una potencia. En este caso se determina el valor teórico admisible mínimo y, una vez transcurrido el periodo de no reposición, disminuye con el tiempo. La limitación del valor teórico tiene lugar, entonces, de modo que la especificación de valor teórico correspondiente al número de revoluciones actual se limita al valor teórico admisible mínimo. El procedimiento de acuerdo con la invención termina, en cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones es mayor que el valor teórico admisible mínimo.
De acuerdo con la invención está previsto, igualmente, llevar a cabo un procedimiento en el que se determinan tanto un valor teórico admisible mínimo para la magnitud que representa una potencia como un valor teórico admisible máximo para la magnitud que representa una potencia. En este caso, el valor teórico admisible máximo y mínimo define un intervalo de valor teórico admisible dentro del cual se sitúa la especificación de valor teórico dependiente del número de revoluciones para la activación del aerogenerador.
En una configuración preferida del procedimiento de acuerdo con la invención, la identificación de un fallo de red
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tiene lugar en función de una o varias de las siguientes magnitudes: variación de una tensión de red, variaciones de una frecuencia de red, un aviso de fallo del convertidor y un aviso de fallo del generador. En la medida en que esto se ajusta a una variación de una magnitud eléctrica, puede definirse preferiblemente un intervalo de valor umbral, de modo que, cuando la variación de la magnitud eléctrica se sitúa fuera del intervalo de tolerancia admisible, se identifica un fallo de red. En un procedimiento de acuerdo con la invención, las magnitudes eléctricas para una identificación del fallo de red pueden medirse en el aerogenerador o en el punto de alimentación del aerogenerador a la red de distribución eléctrica. Alternativamente, también es posible que estas magnitudes eléctricas se midan en otro punto en la red de distribución eléctrica y se reenvíen al aerogenerador para la identificación del fallo de red.
En una configuración preferida, la magnitud que representa una potencia es un valor real o valor teórico de una potencia eléctrica que ha de generarse. En el caso de la magnitud que representa la potencia, también puede ajustarse a un valor real o valor teórico de un momento del generador. También es posible interrelacionar ambas magnitudes, para obtener una magnitud adecuada para el procedimiento de acuerdo con la invención.
En una configuración preferida tiene lugar una regulación del ángulo de ajuste de pala durante el periodo de no reposición, para ajustar un número de revoluciones correspondiente al valor teórico de no reposición. Con esta característica se intenta, durante la aparición del fallo de red, mediante un cambio de posición del ángulo de ajuste de pala, hacer funcionar el aerogenerador con un número de revoluciones que corresponde al valor teórico de no reposición fijado. De este modo se facilita, una vez finalizado el periodo de no reposición, la consecución de un punto de trabajo estable.
En un perfeccionamiento preferido del procedimiento de acuerdo con la invención tiene lugar un aumento del valor teórico admisible máximo con una primera tasa de variación predeterminada. El valor teórico admisible mínimo se reduce preferiblemente con una segunda tasa de variación predeterminada. Las tasas de variación primera y segunda pueden seleccionarse iguales.
El procedimiento de acuerdo con la invención prevé, además, que se produzca una finalización del periodo de no reposición cuando el número de revoluciones disminuye por debajo de un valor mínimo predeterminado para el número de revoluciones. De esta manera se evitará que el número de revoluciones caiga durante el periodo de no reposición demasiado como para alcanzar, una vez solucionado el fallo de red, de nuevo un punto de trabajo estable.
En una configuración preferida, el valor del valor teórico admisible mínimo es igual al valor del valor teórico admisible máximo. De este modo surge, al aumentar el valor teórico admisible máximo y al reducirse el valor teórico admisible mínimo, un intervalo de valor teórico que comienza con la amplitud de intervalo más pequeña al inicio del periodo de no reposición y aumenta con el tiempo.
El objetivo de acuerdo con la invención se consigue igualmente mediante un aerogenerador con las características de la reivindicación 9. El aerogenerador de acuerdo con la invención tiene un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el rotor y con la red de distribución eléctrica. El aerogenerador de acuerdo con la invención tiene un equipo de identificación de fallo de red, que identifica un fallo de red en la red de distribución eléctrica. Además, el aerogenerador de acuerdo con la invención está equipado con un control, que especifica al convertidor y/o al generador durante el periodo de no reposición, en respuesta a un fallo de red identificado, un valor actual de una magnitud que representa una potencia como valor teórico de no reposición. El control especifica además, una vez transcurrido el periodo de no reposición, al convertidor y/o al generador un valor teórico dependiente del número de revoluciones. El aerogenerador de acuerdo con la invención tiene además un equipo de limitación de valor teórico que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, limita el valor teórico especificado a un valor teórico admisible máximo y aumenta con el tiempo el valor teórico admisible máximo. El equipo de limitación de valor teórico garantiza que, cuando, una vez transcurrido el periodo de no reposición, se especifica un valor teórico dependiente del número de revoluciones del aerogenerador para la activación, su valor esté limitado al valor teórico admisible máximo.
De acuerdo con la invención, el objetivo se consigue también mediante un aerogenerador con las características de la reivindicación 10. Este aerogenerador tiene igualmente un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica. El aerogenerador tiene un equipo de identificación de fallo de red, que identifica un fallo de red en la red de distribución eléctrica. Un control especifica al convertidor y/o al generador, durante un periodo de no reposición, en respuesta a un fallo de red identificado, un valor actual de una magnitud que representa una potencia como valor teórico de no reposición. Una vez transcurrido el periodo de no reposición, el control especifica al convertidor y/o al generador un valor teórico dependiente del número de revoluciones. El aerogenerador de acuerdo con la invención según reivindicación 10 tiene un equipo de limitación de valor teórico que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, limita el valor teórico especificado a un valor teórico admisible mínimo y reduce con el tiempo el valor teórico admisible mínimo. Este equipo de limitación de valor teórico garantiza que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, cuando se especifica al aerogenerador para la activación un valor
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teórico dependiente del número de revoluciones, este no sea menor que el valor teórico admisible mínimo. Debido a la reducción del valor teórico admisible mínimo se devuelve el aerogenerador a un punto de trabajo estable.
Además de la configuración en la que el equipo de limitación de valor teórico establece un valor teórico admisible máximo y lo aumenta con el tiempo y la configuración en la que el equipo de limitación de valor teórico tiene un valor teórico admisible mínimo y lo reduce con el tiempo, está previsto de acuerdo con la invención también un aerogenerador cuyo equipo de limitación de valor teórico tiene tanto un valor teórico admisible máximo como un valor teórico admisible mínimo y, una vez transcurrido el periodo de no reposición, limita un valor teórico especificado por el control de tal manera que se sitúe en el intervalo entre el valor teórico admisible mínimo y el valor teórico admisible máximo. En esta configuración, una vez transcurrido el periodo de no reposición, el intervalo aumenta con el tiempo.
El aerogenerador de acuerdo con la invención está equipado además con una regulación de ajuste de pala que, en respuesta a un fallo de red, controla o regula un ángulo de ajuste de pala de una pala de rotor, para alcanzar un número de revoluciones correspondiente al valor teórico de no reposición. El valor teórico de no reposición se refiere a un valor actual de una magnitud que representa una potencia, de modo que esta corresponda al valor teórico de no reposición de un número de revoluciones. En esta configuración tiene lugar por tanto, ya durante la aparición del fallo de red, cuando se especifica para el control del aerogenerador el valor teórico de no reposición, un ajuste del ángulo de ajuste de pala conforme a un número de revoluciones del rotor, que corresponde al valor teórico de no reposición.
En una configuración preferida, el equipo de limitación de valor teórico hace caer a cero con el tiempo el valor teórico admisible mínimo. Asimismo, el equipo de limitación de valor teórico puede aumentar con el tiempo el valor teórico admisible máximo a la potencia nominal del aerogenerador o a un valor fijo por encima de la potencia nominal.
Una configuración preferida de la invención se explica más detalladamente a continuación en un ejemplo. Muestran:
la figura 1
la figura 2
la figura 3 la figura 4
la figura 5
la figura 6
la figura 7
la figura 8
la figura 9
la figura 10 la figura 11 la figura 12 la figura 13
la evolución de la tensión de red a lo largo del tiempo con una marca de tiempo antes del inicio del fallo de red,
el momento del generador con respecto al número de revoluciones con el punto de trabajo actual del aerogenerador, antes del inicio del fallo de red
la evolución tensión-tiempo de la figura 1 con una marca de tiempo al inicio del fallo de red, el momento del generador en función del número de revoluciones, con el punto de trabajo actual del aerogenerador, al inicio del fallo de red,
la evolución tensión-tiempo de la figura 1 con una marca de tiempo para un instante una vez solucionado el fallo de red,
el momento del generador con respecto al número de revoluciones con el punto de trabajo actual del aerogenerador una vez solucionado el fallo de red,
la evolución temporal del valor real del número de revoluciones del aerogenerador en el funcionamiento a carga parcial, usando el procedimiento de acuerdo con la invención, en comparación con un procedimiento convencional,
la evolución temporal del valor teórico para el momento del generador en el funcionamiento a carga parcial usando el procedimiento de acuerdo con la invención, en comparación con un procedimiento convencional,
la evolución temporal del valor real de la potencia generada en el funcionamiento a carga parcial, usando el procedimiento de acuerdo con la invención, en comparación con un procedimiento convencional,
un diagrama de bloques para la regulación del aerogenerador de acuerdo con la invención, la evolución temporal para el valor teórico de no reposición y la potencia admisible máxima, la evolución temporal para el valor teórico de no reposición y la potencia admisible mínima, y la evolución temporal para el valor teórico de no reposición y la potencia admisible mínima y máxima.
La figura 1 muestra una evolución 10 de la tensión de red U a lo largo del tiempo t. La tensión de red U puede ser un valor efectivo resultante de la tensión de red trifásica o de la tensión de red en una única fase. En el instante t0, en la red está presente la tensión nominal con el valor Un. Para mayor claridad, en la figura 1 se han dibujado también valores para la tensión máxima Umax y la tensión mínima Umin. Se recurre a estos valores para definir la aparición de un fallo de red en caso de superarse o quedar por debajo de los límites de tensión.
La figura 2 muestra una curva característica conocida en sí misma para el control del momento del generador M en función del número de revoluciones n. La curva característica 12 especifica a un control de un aerogenerador, en función del número de revoluciones, un valor teórico para el momento del generador que ha de ajustarse. El producto del número de revoluciones n y el momento del generador M corresponde al valor teórico para la potencia que ha de generarse o alimentarse Ps. El uso de un valor teórico dependiente del número de revoluciones para el momento del generador facilita la exposición de la invención y deja clara la relación física que subyace entre potencia eléctrica, potencia mecánica y número de revoluciones. En el control del aerogenerador se convierte el valor teórico para el momento del generador automáticamente en un valor teórico para la potencia que ha de
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generarse, ya que el convertidor activado tiene siempre una potencia eléctrica como magnitud de partida.
En el presente punto de trabajo 14, la instalación se encuentra en el intervalo de carga parcial, en el que todavía no se ha alcanzado el valor nominal para el momento del generador Mn. Este estado de funcionamiento del aerogenerador está presente en el instante tü indicado en la figura 1 El punto de trabajo 14 se encuentra en una rama que sube de forma pronunciada de la curva característica del aerogenerador, en la que aumenta mucho el momento del generador generado inmediatamente antes de alcanzarse el número de revoluciones nominal nN.
La figura 3 muestra la evolución tensión-tiempo 10 de la figura 1 con una marca de tiempo al inicio del fallo de tensión en el instante t-i.
La figura 4 muestra la curva característica 12 de la figura 2 para el momento del generador en función del número de revoluciones, estando presente el punto de trabajo 16 para el aerogenerador. En el procedimiento de acuerdo con la invención, al producirse el fallo de red, es decir en el instante t1 indicado en la figura 3 o inmediatamente después del mismo, el valor teórico para la potencia eléctrica se fija para el periodo de no reposición. Debido a la relación ya comentada entre potencia eléctrica, número de revoluciones y momento se deduce, en el caso de una potencia fijada, que el valor teórico para el momento del generador es inversamente proporcional al número de revoluciones. Por tanto se obtiene en la figura 4 la curva característica 18 que pasa por el punto de trabajo 16 y describe los puntos de trabajo del aerogenerador en los que el valor teórico, obtenido a partir del producto del momento del generador y el número de revoluciones, corresponde a una potencia constante. Si en el instante del fallo de red estuviese presente otro punto de trabajo distinto del punto de trabajo 16 representado en la figura 4, la curva característica 18 pasaría con potencia constante de manera correspondiente por este punto de trabajo.
La figura 5 muestra la curva característica tensión-tiempo 10 de la figura 1 con un marcado del instante considerado t2. En el instante t2, la tensión de red U ya ha regresado, es decir, se ha solucionado el fallo de red. Por consiguiente, la tensión de red se sitúa también de nuevo dentro del intervalo entre Umin y Umax.
La figura 6 muestra el punto de trabajo 20 del aerogenerador en la curva característica 18 en el instante t2 indicado en la figura 5. Para devolver el aerogenerador, tras un fallo de red con caída de tensión, a un punto de trabajo estable, es necesario desplazar el punto de trabajo 20 de nuevo a la curva característica 12. En el ejemplo representado en la figura 6, el valor real del número de revoluciones es mayor que el valor teórico del número de revoluciones especificado por la curva característica 12. Para devolver el punto de trabajo 20 a la curva característica 12, se aumenta el valor teórico para el momento del generador y se disminuye por tanto, automáticamente, el número de revoluciones, hasta que el punto de trabajo 20 se sitúe de nuevo en la curva característica 12 y por tanto el valor teórico para el momento del generador vuelva a especificarse en función del número de revoluciones. La devolución del punto de trabajo 20 a la curva característica 12 se limita por un momento del generador máximo Mmax y un momento del generador mínimo Mmin. Al aumentar el valor teórico para el momento del generador se tiene cuidado de que este no supere el valor Mmax ni quede por debajo del valor Mmin. En la figura 6 puede aumentarse la especificación de valor teórico para el momento del generador hasta el valor Mmax, especificándose entonces, a continuación, una velocidad de variación ajustable para el aumento del valor teórico admisible máximo Mmax.
Las figuras 11 a 13 muestran la operación de especificación de un valor teórico de no reposición constante para la potencia Ph y de elevación o disminución de un límite superior o inferior para la potencia Pmax o Pmin en función del tiempo. En la figura 11 se representa el valor teórico para la potencia eléctrica activa del generador P a lo largo del tiempo. En la figura 11 se supone que el fallo de red se inicia en el instante t3 y el periodo de no reposición según la invención comienza en t3 y termina en el instante t4. Durante el intervalo de tiempo t3, t4 se fija el valor teórico actual para la potencia eléctrica activa del generador al valor Ph. Este valor corresponde al valor teórico actual para la potencia eléctrica activa del generador P en el instante t3. Comenzando con el instante t4 se define y especifica un valor teórico admisible máximo, que aumenta continuamente a lo largo del tiempo.
La figura 12 muestra una configuración alternativa, en la que el fallo de red se inicia en el instante t3 y el periodo de no reposición comienza en t3 y termina en el instante t4. Durante el intervalo de tiempo t3, t4 se fija el valor teórico actual para la potencia eléctrica activa al valor Ph. Este valor corresponde al valor teórico actual para la potencia eléctrica activa del generador P en el instante t3. Una vez transcurrido el periodo de no reposición, es decir en el instante t4, se define y especifica un valor teórico admisible mínimo, que se reduce continuamente a lo largo del tiempo.
La figura 13 muestra una configuración correspondiente, en la que el fallo de red se inicia en el instante t3 y el periodo de no reposición comienza en t3 y termina en el instante t4. Una vez transcurrido el periodo de no reposición en el instante t4 se definen y especifican un valor teórico admisible mínimo para la potencia eléctrica activa Pmin y un valor teórico admisible máximo para la potencia eléctrica activa Pmax. En el ejemplo de realización representado, el valor teórico admisible mínimo y el valor teórico admisible máximo tienen en el instante t4 un mismo valor, que corresponde aquí al valor del valor teórico de no reposición de la potencia eléctrica activa Ph. En el tiempo tras el instante t4, el valor teórico para la die debe situarse solo dentro de los límites entre Pmin y Pmax. Si el valor teórico especificado en función del número de revoluciones se situara fuera de estos valores, se limitará a estos valores.
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En los ejemplos de las figuras 11 a 13 se usan límites de potencia. Alternativamente, también es posible, en lugar de un valor teórico de no reposición y valores teóricos admisibles máximo y mínimo para la potencia del generador, definir también límites de momento a lo largo del tiempo, influyendo estos igualmente en la potencia del generador o del aerogenerador.
Como puede verse en la figura 6, el punto de trabajo 20 debe devolverse, tras un fallo de red con caída de tensión, mediante una variación del momentos y del número de revoluciones, a la curva característica 12, pudiendo guiarse el punto de trabajo del aerogenerador de forma no controlada a lo largo de la curva característica 18. Conforme a las figuras 11 a 13, tras el instante t4 aparecen valores de potencia que se desvían del valor teórico de no reposición para la potencia que ha de generarse Ph. Por tanto, el valor teórico de potencia especificado se restringe a los valores Pmax o Pmin.
La figura 7 muestra el valor real del número de revoluciones na cuando se produce un fallo de red, en un funcionamiento convencional de un aerogenerador, sin especificación de un valor teórico de no reposición para la potencia que ha de generarse Ph durante el fallo de red. Aquí, el valor real del número de revoluciones sigue la línea indicada con 22. Puede verse claramente que el número de revoluciones se incrementa tras el inicio de un fallo de red en el instante ti, vuelve a caer rápidamente una vez solucionado el fallo de red y vuelve a presentar en el instante t2 el valor de antes del inicio del fallo de red. En el procedimiento de acuerdo con la invención, el valor real del número de revoluciones se incrementa igualmente con la curva 24 tras el inicio del fallo de red en el instante t1, pero se mantiene alto notablemente más allá del instante t2, ya que las posibles especificaciones de valor teórico según la invención también se limitan tras finalizar el fallo de red.
Como puede verse en la figura 8, esto significa, en relación al valor teórico para el momento del generador Ms 26, que este disminuye inicialmente tras el inicio del fallo de red, se mantiene disminuido durante el fallo de red y, una vez solucionado el fallo de red, muestra una ligera sobresoscilación 28. La disminución del valor teórico para el momento del generador se deriva de la demanda de una potencia que ha de generarse de manera constante, cuando se tiene en cuenta que el valor real del número de revoluciones 24 se incrementa, tal como se observa en la figura 7, tras el inicio del fallo de red.
En un funcionamiento convencional de un aerogenerador, en el que durante el fallo de red el valor de potencia no se mantiene constante, el valor teórico para el momento del generador 30 se incrementa tras el inicio del fallo de red y disminuye tras finalizar el fallo de red.
La figura 9 muestra el valor real de la potencia eléctrica activa Pa del aerogenerador. Antes y durante el fallo de red, ambos procedimientos muestran necesariamente la misma evolución. Solo tras finalizar el fallo de red se incrementa notablemente el valor real de la potencia eléctrica activa 32 en un aerogenerador convencional. Además tiene lugar una entrega rápida de la potencia acumulada durante el fallo de red a la red de distribución eléctrica. En el procedimiento de acuerdo con la invención, la evolución 34 del valor real de la potencia eléctrica activa muestra que la potencia eléctrica acumulada se entrega notablemente más tarde y más despacio.
La figura 10 muestra un modelo funcional para el funcionamiento del aerogenerador cuando se produce un fallo de red. El generador 36 experimenta un momento de rotor Mr 38 así como un momento del generador Mg 40. Esas dos magnitudes de entrada para la generación de potencia eléctrica para la red de distribución eléctrica se convierten por el generador 36 en el número de revoluciones na 42 y una potencia eléctrica activa Pa 44. El valor real del número de revoluciones na 42 se aplica al regulador 46 del aerogenerador, que aplica al convertidor 48 un valor teórico para la potencia eléctrica Ps o el momento del generador Ms que ha de generarse. Al regulador 46 se le aplica como magnitud de entrada adicional un número de revoluciones óptimo nopt 50, que corresponde a un número de revoluciones en el funcionamiento a carga nominal.
En la invención está previsto un equipo de limitación de valor teórico 52 que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, especifica un valor teórico admisible máximo Pmax 56 y un valor teórico admisible mínimo Pmin 58 para la potencia eléctrica activa que ha de generarse. Al equipo de limitación de valor teórico 52 se le aplica el valor real de la potencia eléctrica activa Pa 44. El equipo de limitación de valor teórico 52 identifica, mediante una señal en la entrada 54, que existe un fallo de red, por lo que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, se limita la especificación de valor teórico del regulador 46 al valor máximo o al valor mínimo de la potencia eléctrica activa Pmax o Pmin y se reenvía de manera correspondiente al convertidor 48.
El modelo funcional representado esquemáticamente en la figura 10 deja claro que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, la regulación del aerogenerador tiene lugar mediante el regulador 46, el convertidor 48 y el generador 36. La magnitud de partida del regulador 46, un valor teórico de una potencia eléctrica que ha de generarse Ps o un momento del generador Ms que ha de generarse, se restringe a continuación todavía mediante el equipo de limitación de valor teórico 52. De esta manera, el regulador 46 trabaja de forma continua tras finalizar el periodo de no reposición y se limita solo en el periodo en el que se especifican valores teóricos admisibles máximo y/o mínimo, por el equipo de limitación de valor teórico 52. Alternativamente, también es posible que el regulador P/M también trabaje durante el periodo de no reposición de forma continua, pero entonces sus valores de partida se establecen durante el periodo de no reposición, por ejemplo por el equipo de limitación de valor teórico, al valor
teórico de no reposición o se corrigen con respecto al mismo.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión, presentando el aerogenerador un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica, con las siguientes etapas de procedimiento:
    - identificar el fallo de red,
    - registrar un valor actual de una magnitud que representa una potencia del aerogenerador,
    - especificar un valor teórico de no reposición para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador durante un periodo de no reposición, correspondiendo el valor teórico de no reposición al valor actual de la magnitud que representa una potencia al producirse el fallo de red
    - determinar un valor teórico admisible máximo para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador, aumentando con el tiempo el valor teórico admisible máximo una vez transcurrido el periodo de no reposición,
    - activar el aerogenerador con una especificación de valor teórico, que corresponde al número de revoluciones actual, limitándose la especificación de valor teórico al valor teórico admisible máximo,
    - finalizar una especificación del valor teórico admisible máximo, en cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones es inferior al valor teórico admisible máximo.
  2. 2. Procedimiento, en particular según la reivindicación 1, para hacer funcionar un aerogenerador cuando se produce un fallo de red con una caída de tensión, presentando el aerogenerador un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica, con las siguientes etapas de procedimiento:
    - identificar el fallo de red,
    - registrar un valor actual de una magnitud que representa una potencia der aerogenerador,
    - especificar un valor teórico de no reposición para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador durante un periodo de no reposición, correspondiendo el valor teórico de no reposición al valor actual de la magnitud que representa una potencia al producirse el fallo de red,
    - determinar un valor teórico admisible mínimo para la magnitud que representa una potencia del aerogenerador, disminuyendo con el tiempo el valor teórico admisible mínimo una vez transcurrido el periodo de no reposición,
    - activar el aerogenerador con una especificación de valor teórico, que corresponde al número de revoluciones actual, limitándose la especificación de valor teórico al valor teórico admisible mínimo,
    - finalizar una especificación del valor teórico admisible mínimo, en cuanto el valor teórico dependiente del número de revoluciones es mayor que el valor teórico admisible mínimo.
  3. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la identificación del fallo de red tiene lugar en función de una o de una combinación de varias de las siguientes magnitudes: variación de una tensión de red (AU), variación de una frecuencia de red (Af), un aviso de fallo del convertidor y un aviso de fallo del generador.
  4. 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la magnitud que representa la potencia del aerogenerador corresponde a una de las siguientes magnitudes o a una combinación de varias de las siguientes magnitudes: un valor real de una potencia eléctrica que ha de generarse, un valor teórico de una potencia eléctrica que ha de generarse, un valor real de un momento del generador y un valor teórico de un momento del generador.
  5. 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por:
    - regular un ángulo de ajuste de pala durante el periodo de no reposición, para ajustar un número de revoluciones correspondiente al valor teórico de no reposición.
  6. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que
    - cuando está presente un valor teórico admisible máximo, tiene lugar el aumento del valor teórico admisible máximo con una primera tasa de variación predeterminada, y
    - cuando está presente un valor teórico admisible mínimo, tiene lugar la reducción del valor teórico admisible mínimo con una segunda tasa de variación predeterminada.
  7. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por:
    - finalizar el periodo de no reposición, cuando el número de revoluciones disminuye por debajo de un valor mínimo predeterminado para el número de revoluciones.
  8. 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el valor del valor teórico admisible
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    máximo una vez transcurrido el periodo de no reposición corresponde al valor del valor teórico admisible mínimo.
  9. 9. Aerogenerador, que presenta un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica, caracterizado por:
    - un equipo de identificación de fallo de red, que identifica un fallo de red en la red de distribución eléctrica,
    - un control, que especifica al convertidor y/o al generador durante un periodo de no reposición, en respuesta a un fallo de red identificado, un valor actual de una magnitud que representa una potencia como valor teórico de no reposición y que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, especifica un valor teórico dependiente del número de revoluciones, y
    - un equipo de limitación de valor teórico que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, limita el valor teórico especificado a un valor teórico admisible máximo y aumenta con el tiempo el valor teórico admisible máximo.
  10. 10. Aerogenerador, en particular según la reivindicación 9, que presenta un rotor con al menos una pala de rotor que puede cambiar de posición en cuanto a su ángulo de ajuste de pala, un generador conectado con el rotor para generar una potencia eléctrica para una red de distribución eléctrica así como un convertidor conectado con el generador y con la red de distribución eléctrica, caracterizado por:
    - un equipo de identificación de fallo de red, que identifica un fallo de red en la red de distribución eléctrica,
    - un control, que especifica al convertidor y/o al generador, durante un periodo de no reposición, en respuesta a un fallo de red identificado, un valor actual de una magnitud que representa una potencia como valor teórico de no reposición y que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, especifica un valor teórico dependiente del número de revoluciones, y
    - un equipo de limitación de valor teórico que, una vez transcurrido el periodo de no reposición, limita el valor teórico especificado a un valor teórico admisible mínimo y reduce con el tiempo el valor teórico admisible mínimo.
  11. 11. Aerogenerador según la reivindicación 9 o 10, caracterizado por que una regulación de ajuste de pala controla o regula, en respuesta a un fallo de red, un ángulo de ajuste de pala de una pala de rotor, para alcanzar un número de revoluciones correspondiente al valor teórico de no reposición.
  12. 12. Aerogenerador según una de las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado por que el equipo de limitación de valor teórico hace caer a cero con el tiempo el valor teórico admisible mínimo.
  13. 13. Aerogenerador según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por que el equipo de limitación de valor teórico aumenta con el tiempo el valor teórico admisible máximo a la potencia nominal o a un valor predeterminado mayor que la potencia nominal del aerogenerador.
  14. 14. Aerogenerador según la reivindicación 9 a 13, caracterizado por que el equipo de identificación de fallo de red presenta medios de medición conectados con la red de distribución eléctrica, para registrar una variación de una tensión de red y/o una variación de una frecuencia de red.
  15. 15. Aerogenerador según la reivindicación 9 a 14, caracterizado por que el equipo de identificación de fallo de red reacciona a un aviso de fallo del convertidor y/o del generador.
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