ES2950259T3

ES2950259T3 - Un generador eléctrico y procedimiento para operar el mismo

Info

Publication number: ES2950259T3
Application number: ES21730311T
Authority: ES
Inventors: Nidhishri Tapadia; David Allan Torrey
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2023-10-06
Anticipated expiration: 2041-03-16
Also published as: JP7430300B2; WO2022197287A1; US20240038428A1; US11984259B2; EP4085502B1; CN115380456A; JP2023516215A; KR20220130111A; KR102588496B1; KR20230148408A; PL4085502T3; EP4085502A1

Abstract

Se proporciona un generador eléctrico (100) y un método para operar el mismo. En consecuencia, el generador incluye un componente de mesa no giratorio (308) que soporta un conjunto de devanado de campo (310) y un componente giratorio (302) orientado para girar con respecto al mismo. El generador también incluye un conjunto de devanado de inducido (304) acoplado fijamente al componente giratorio para girar con el mismo durante el funcionamiento del generador. El generador también incluye un conjunto resistivo (500) acoplado fijamente al componente giratorio para girar con el mismo durante el funcionamiento del generador. El conjunto resistivo acopla eléctricamente al menos dos devanados de fase separados (318) del conjunto de devanados de armadura. El conjunto resistivo también está configurado para introducir una resistencia en el conjunto de devanado del inducido en respuesta a una falla eléctrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un generador eléctrico y procedimiento para operar el mismo

Campo

[0001] La presente divulgación se refiere en general a generadores, y más en particular a un conjunto resistivo configurado para introducir una resistencia en respuesta a una falla eléctrica.

Declaración sobre la investigación y el desarrollo con patrocinio federal

[0002] La presente invención se realizó con el apoyo del gobierno bajo el contrato n.° DE-EE0008787 otorgado por el Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). El gobierno tiene determinados derechos en la invención.

Antecedentes

[0003] Las turbinas eólicas han recibido una mayor atención como una fuente de energía alternativa ambientalmente segura y relativamente económica. Con este creciente interés, se han realizado esfuerzos considerables para desarrollar turbinas eólicas que sean fiables y eficaces.

[0004] En general, una turbina eólica incluye una pluralidad de palas acopladas por medio del buje de rotor al eje principal de la turbina. El buje de rotor se sitúa en la parte superior de una torre o base tubular. Las turbinas eólicas de uso general (es decir, turbinas eólicas diseñadas para proporcionar potencia eléctrica a una red de suministro) pueden tener rotores grandes (por ejemplo, de 100 o más metros de diámetro). Las palas de rotor convierten energía eólica en un par de torsión o fuerza de rotación que acciona el generador, acoplado rotacionalmente al rotor.

[0005] Se están explorando máquinas de baja reactancia (por ejemplo, generadores superconductores) para su uso en instalaciones de turbinas eólicas, en particular en instalaciones marinas. Estas máquinas usan devanados de campo superconductores y conjuntos de bobinas de inducido, sistemas de enfriamiento y dientes no magnéticos dispuestos entre las bobinas del inducido. En un diseño particular, el generador superconductor incluye un conjunto de inducido que, a diferencia de las configuraciones de máquinas convencionales (por ejemplo, generador no superconductor convencional), rota dentro de un conjunto de campo superconductor, que incluye un criostato con bobinas de campo superconductoras dentro del criostato.

[0006] En determinadas configuraciones, un cortocircuito en los terminales de devanado de una máquina convencional o de baja reactancia puede dar como resultado incrementos en la corriente y el par de torsión de la máquina. Por ejemplo, las máquinas de baja reactancia típicamente no emplean dientes magnéticos en el inducido, como cabría esperar en una máquina convencional. La ausencia de los dientes magnéticos puede disminuir la reactancia de la máquina. Como tal, en caso de una falla, la impedancia de devanado puede determinar la corriente y el par de torsión experimentados por la máquina. Dicho par de torsión de falla en una máquina de baja reactancia puede exceder significativamente (por ejemplo, 10 veces) el par de torsión nominal de la máquina. El fortalecimiento de los elementos estructurales de la máquina para soportar dicho par de torsión significativamente incrementado puede incrementar el peso y el coste de la máquina más allá de lo que puede ser aceptable y/o no factible.

[0007] El documento CN 102646 991 B divulga un interruptor de paso de bajo voltaje y una resistencia dinámica para un grupo electrógeno accionado por viento de tipo de alimentación doble, que comprende el grupo generador impulsado por el viento del tipo de alimentación doble. Se proporciona la viabilidad de efectos de control de un sistema de protección mientras que no se mejora el grado de voltaje del transformador de corriente de rotor, de modo que se ahorra el coste del sistema.

[0008] El documento CN 205 610 233 U describe un circuito de protección que pasa a través de un sistema de generador de turbina eólica de alimentación doble modificado y que, entre otros, incluye: circuito limitador de corriente a, circuito de derivación a, circuito limitador de corriente b, circuito de derivación b, en el que, un circuito limitador de corriente y un circuito de derivación se conectan en paralelo, y el circuito de esta relación conectada en paralelo tiene tres grupos.

[0009] El documento EP 2747258 A2 divulga una torre de turbina eólica con una góndola provista encima en la que se encuentra un buje de rotor, estando montadas de forma rotatoria una o más palas de turbina eólica por un eje de rotor con una disposición para reducir la oscilación del par de torsión de frenado electromagnético con respecto al par de torsión electromagnético nominal del generador.

[0010] En vista de lo mencionado anteriormente, la técnica busca continuamente generadores nuevos y mejorados y procedimientos para operar los mismos en respuesta a una falla eléctrica.

Breve descripción

[0011] Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0012] En un aspecto, la presente divulgación se refiere a un generador, como se define en la reivindicación de aparato independiente adjunta 1. El generador puede incluir un componente no rotatorio que soporta un conjunto de devanado de campo y un componente rotatorio orientado para rotar con respecto al componente no rotatorio durante la operación del generador. El generador también puede incluir un conjunto de devanado de inducido acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador. El conjunto de devanado de inducido puede incluir al menos dos devanados de fase separados. Cada uno de los devanados de fase puede tener un primer extremo acoplado a un correspondiente terminal de devanado y un segundo extremo. Adicionalmente, el generador puede incluir un conjunto resistivo acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador. El conjunto resistivo puede acoplar eléctricamente cada uno de los segundos extremos de los devanados de fase entre sí. El conjunto resistivo se puede configurar para introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido en respuesta a una falla eléctrica.

[0013] En un modo de realización, el conjunto resistivo puede incluir un contactor de devanado de fase. El contactor de devanado de fase se puede disponer entre cada uno de los segundos extremos de los devanados de fase de modo que cada uno de los segundos extremos se acopla eléctricamente por el contactor de devanado de fase cuando el contactor de devanado de fase se orienta en una posición cerrada en ausencia de una indicación de falla eléctrica. Adicionalmente, cuando el contactor de devanado de fase está en una posición abierta, el contactor de devanado de fase desacopla eléctricamente cada uno de los devanados de fase del conjunto de devanado de inducido en presencia de la indicación de falla.

[0014] En un modo de realización adicional, el conjunto resistivo también puede incluir al menos un elemento resistivo acoplado eléctricamente al segundo extremo de cada uno de los devanados de fase del conjunto de devanado de inducido. Cuando está en la posición abierta, el contactor de devanado de fase puede facilitar un flujo de corriente desde cada uno de los devanados de fase hacia el/los correspondiente(s) elemento(s) resistivo(s).

[0015] En otro modo de realización, el conjunto resistivo también puede incluir al menos un contactor de falla dispuesto entre el al menos un elemento resistivo acoplado a cada uno de los al menos dos devanados de fase separados, formando el al menos un contactor de falla un acoplamiento eléctrico de estado de falla entre cada uno de los al menos dos devanados de fase separados cuando se orienta en una posición cerrada, facilitando el acoplamiento eléctrico de estado de falla un flujo de corriente a través de los al menos dos devanados de fase separados y el correspondiente al menos un elemento resistivo acoplado a los mismos.

[0016] Aún en otro modo de realización, el conjunto de devanado de inducido puede ser un conjunto de devanado de inducido trifásico que tiene tres devanados de fase separados.

[0017] En un modo de realización, el conjunto de devanado de inducido trifásico puede ser un primer conjunto de devanado de inducido trifásico y el conjunto resistivo puede ser un primer conjunto resistivo. En dicho modo de realización, el generador también puede incluir un segundo conjunto de devanado de inducido trifásico acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador. El segundo conjunto de devanado de inducido trifásico puede tener una ausencia de un acoplamiento eléctrico con el primer conjunto de devanado de inducido trifásico. El segundo conjunto de devanado de inducido trifásico puede incluir tres devanados de fase separados. Cada devanado de fase puede tener un primer extremo acoplado a un correspondiente terminal de devanado y un segundo extremo. El generador también puede incluir un segundo conjunto resistivo acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador. El segundo conjunto resistivo puede acoplar eléctricamente cada uno de los segundos extremos entre sí. El segundo conjunto resistivo se puede configurar para introducir una resistencia en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico en respuesta a una falla eléctrica del segundo conjunto de devanado de inducido trifásico.

[0018] En un modo de realización adicional, el conjunto de devanado de campo y/o el conjunto de devanado de inducido pueden ser un conjunto de devanado superconductor que tiene bobinas superconductoras.

[0019] En otro modo de realización, el conjunto de devanado de campo puede ser un conjunto de devanado de campo superconductor y el conjunto de devanado de inducido puede ser un conjunto de devanado de inducido no superconductor.

[0020] Aún en otro modo de realización, el generador puede incluir un sistema de sensor acoplado operativamente al conjunto de devanado de inducido y configurado para monitorizar una magnitud de corriente para cada devanado de fase del conjunto de devanado de inducido.

[0021] En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a un procedimiento para controlar un generador, como se define en la reivindicación de procedimiento independiente adjunta 9. El generador puede tener un componente no rotatorio que soporta un conjunto de devanado de campo y un componente rotatorio orientado para rotar con respecto al componente no rotatorio. En consecuencia, el procedimiento puede incluir detectar, por medio de un sensor acoplado a un controlador, una indicación de falla eléctrica correspondiente a una falla eléctrica que afecta a un devanado de fase de un conjunto de devanado de inducido trifásico. El conjunto de devanado de inducido trifásico se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio para rotar con él. Adicionalmente, en respuesta a la falla eléctrica, el procedimiento puede incluir introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico por medio de un conjunto resistivo. El conjunto resistivo se puede acoplar de forma fija a los componentes rotatorios para rotar con ellos.

[0022] En un modo de realización, el conjunto de devanado de inducido trifásico puede incluir tres devanados de fase separados. Cada devanado de fase puede tener un primer extremo acoplado a un correspondiente terminal de devanado y un segundo extremo. El conjunto resistivo puede incluir un contactor de devanado de fase dispuesto entre cada uno de los segundos extremos. Adicionalmente, introducir la resistencia en el inducido trifásico de acuerdo con el procedimiento puede incluir hacer la transición de cada contactor de devanado de fase a una posición abierta para desacoplar eléctricamente cada devanado de fase del conjunto de devanado de inducido trifásico en presencia de la indicación de falla eléctrica.

[0023] En un modo de realización adicional, el conjunto resistivo puede incluir al menos un elemento resistivo acoplado eléctricamente al segundo extremo de cada devanado de fase del conjunto de devanado de inducido trifásico. Como tal, introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico puede incluir facilitar un flujo de corriente desde cada uno de los devanados de fase hacia el/los correspondiente(s) elemento(s) resistivo(s) en respuesta a la posición abierta del contactor de devanado de fase.

[0024] En otro modo de realización, el conjunto resistivo también puede incluir al menos un contactor de falla dispuesto entre el al menos un elemento resistivo acoplado a cada uno de los al menos dos devanados de fase separados, formando el al menos un contactor de falla un acoplamiento eléctrico de estado de falla entre cada uno de los al menos dos devanados de fase separados cuando se orienta en una posición cerrada.

[0025] Aún en otro modo de realización, el conjunto de devanado de inducido trifásico puede ser un primer conjunto de devanado de inducido trifásico y el conjunto resistivo puede ser un primer conjunto resistivo. El generador también puede incluir un segundo conjunto de devanado de inducido trifásico y un segundo conjunto resistivo acoplado de forma fija al componente rotatorio. Adicionalmente, la indicación de falla corresponde a una falla eléctrica que afecta al primer conjunto de devanado de inducido trifásico, mientras que el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico puede tener una ausencia de una indicación de falla. En dicho modo de realización, el procedimiento puede incluir disminuir, por medio del controlador, una corriente en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico a cero. Adicionalmente, el procedimiento puede incluir hacer la transición del/de los contactor(es) de falla del primer conjunto resistivo a una posición abierta. Después de la transición del/de los contactor(es) de falla a la posición abierta, incrementar, por medio del controlador, la corriente en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico para reanudar una producción de potencia del generador.

[0026] En un modo de realización, introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico puede incluir iniciar una descarga controlada de una corriente de los devanados de fase hasta un nivel de corriente predeterminado.

[0027] En un modo de realización adicional, el nivel de corriente predeterminado puede corresponder a un nivel de corriente cero para los devanados de fase.

[0028] Estos y otros rasgos característicos, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de la presente memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0029] Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica que tiene un generador de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 2 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de una góndola de una turbina eólica que tiene un generador superconductor de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un sistema eléctrico para su uso con la turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 4 ilustra un diagrama esquemático de una porción del sistema eléctrico de la FIG. 3 de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 5 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un controlador de acuerdo con la presente divulgación; y

la FIG. 6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para controlar un generador de acuerdo con la presente divulgación.

[0030] El uso repetido de caracteres de referencia en la presente memoria descriptiva y los dibujos pretende representar los mismos o análogos rasgos característicos o elementos de la presente invención.

Descripción detallada

[0031] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.

[0032] Los términos "acoplado", "fijo", "unido a" y similares se refieren tanto a acoplamiento, fijación o unión directos como acoplamiento, fijación o unión indirectos a través de uno o más componentes o rasgos característicos intermedios, a menos que se especifique de otro modo en el presente documento.

[0033] En general, la presente divulgación se refiere a sistemas y procedimientos que pueden reducir un par de torsión desarrollado por un motor/generador (generador) (por ejemplo, una máquina convencional o de baja reactancia) en respuesta a una falla eléctrica en los terminales de devanado del generador. En consecuencia, el generador puede incluir un componente no rotatorio y un componente rotatorio. El componente rotatorio se puede disponer para rotar con respecto al componente no rotatorio cuando el generador está en operación. En consecuencia, el componente rotatorio y el componente no rotatorio pueden ser coaxiales. Por ejemplo, en un modo de realización, el componente rotatorio puede circunscribir el componente no rotatorio. Sin embargo, en un modo de realización adicional, el componente no rotatorio puede circunscribir el componente rotatorio.

[0034] El componente rotatorio puede incluir un conjunto de devanado de inducido que, al estar montado en el componente rotatorio, rota con él. El conjunto de devanado de inducido puede tener varios devanados de fase individuales. Un extremo de cada uno de los devanados de fase se puede acoplar a un correspondiente terminal de devanado, estando acoplados los terminales de devanado a un convertidor de potencia, transformador u otros componentes eléctricos similares. Los extremos opuestos de los devanados de fase opuestos a los terminales de devanado se pueden acoplar eléctricamente entre sí. Por ejemplo, se pueden unir tres devanados de fase separados en una conexión en Y para formar un conjunto de devanado de inducido trifásico. Se debe apreciar que la conexión en Y también se puede montar en el componente rotatorio para rotar con él.

[0035] Para facilitar una reducción en el par de torsión generado por el generador en respuesta a la falla eléctrica, el generador puede incluir un conjunto resistivo. El conjunto resistivo, como el conjunto de devanado de inducido, también se puede montar en el componente rotatorio para rotar con él cuando el generador está en operación. Debido a que el conjunto resistivo se puede montar de forma fija directamente en el componente rotatorio, la orientación entre el conjunto resistivo, el conjunto de devanado de fase de inducido y el componente rotatorio también puede ser fija. Como tal, el conjunto resistivo puede permanecer acoplado al conjunto de devanado de fase de inducido durante las operaciones del generador sin necesidad del empleo de anillos colectores y/o escobillas entre ellos. Se debe apreciar que mantener la conexión entre el conjunto resistivo y el conjunto de devanado de inducido sin necesitar el empleo de componentes adicionales puede dar como resultado una fiabilidad incrementada del generador y costes reducidos.

[0036] El conjunto resistivo puede incluir varios contactores y elementos resistivos (por ejemplo, un componente que se opone a una corriente cuando se aplica un voltaje). Los elementos resistivos se pueden acoplar a los extremos de cada uno de los devanados de fase opuestos a los terminales de devanado. Cuando no se indica una falla eléctrica, una porción de los contactores puede acoplar los extremos de cada uno de los devanados de fase entre sí estableciendo de este modo una trayectoria de circuito que excluye el elemento resistivo. En otras palabras, cuando el generador opera normalmente, la porción de los contactores puede formar la conexión en Y. Sin embargo, cuando se detecta una falla eléctrica (por ejemplo, un cortocircuito en los terminales de devanado), los contactores se pueden abrir, rompiendo de este modo la conexión en Y. La ruptura de la conexión en Y puede desacoplar cada uno de los devanados de fase entre sí y puede incrementar la impedancia de cada uno de los devanados introduciendo los elementos resistivos en la corriente de cada uno de los devanados. En otras palabras, cuando no se indica una falla eléctrica, la corriente del conjunto de devanado de inducido puede fluir a través de la conexión en Y debido a la baja impedancia de la conexión, pero cuando se indica una falla, la apertura de la conexión en Y puede dar como resultado que la corriente fluya a través de los elementos resistivos en respuesta al establecimiento de un acoplamiento secundario que incluye los elementos resistivos dentro de la trayectoria de flujo de corriente.

[0037] Se debe apreciar que en el caso de una falla eléctrica, la impedancia de devanado puede determinar la corriente del conjunto de devanado de inducido. Las corrientes del conjunto del devanado de inducido pueden determinar el par de torsión de falla experimentado por el generador. Por ejemplo, cuando el generador es un generador superconductor, el uso de dientes no magnéticos en el inducido puede dar como resultado una menor reactancia del generador. Esto puede dar como resultado un par de torsión de falla que excede 10 veces el par de torsión nominal del generador con un cortocircuito trifásico en los terminales de devanado. Como tal, incrementar la impedancia de devanado externamente cuando se produce una falla puede reducir la corriente de falla y el correspondiente par de torsión de falla. Limitar el par de torsión de falla máximo potencial puede evitar la necesidad de formar los elementos estructurales del generador para soportar pares de torsión significativamente mayores que el par de torsión nominal del generador. Esto, a su vez, puede dar como resultado un generador que tiene una complejidad, peso y/o volumen reducidos que se pueden requerir de otro modo sin la utilización de los elementos divulgados en el presente documento.

[0038] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 100 que puede incluir un generador 300 de acuerdo con la presente divulgación. Se debe apreciar que el generador 300 puede ser un generador superconductor que tiene al menos un devanado superconductor o bien un generador convencional (por ejemplo, no superconductor). Se debe apreciar además que la utilización del generador 300 en la turbina eólica 100 se ofrece a modo de ejemplo no limitante. En consecuencia, el generador 300 no se limita al empleo en la turbina eólica 100, sino que se puede configurar como cualquier generador eléctrico o motor eléctrico adecuado en el que puede ser deseable la limitación de un par de torsión desarrollado en respuesta a una falla eléctrica.

[0039] En un modo de realización, la turbina eólica 100 puede incluir en general una torre 102 que se extiende desde una superficie de soporte 104. En un modo de realización, la superficie de soporte puede ser tierra, tal como para una turbina eólica en tierra. En un modo de realización adicional, la superficie de soporte puede ser agua o una base que emana del fondo del océano, tal como para una turbina eólica marina. Se puede montar una góndola 106 en la torre 102 y acoplar un rotor 108 a la góndola 106. El rotor 108 puede incluir un buje rotatorio 110 y al menos una pala de rotor 112 acoplada a, y que se extiende hacia fuera de, el buje 110. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 108 incluye tres palas de rotor 112. Sin embargo, en un modo de realización adicional, el rotor 108 puede incluir más o menos de tres palas de rotor 112. Cada pala de rotor 112 se puede espaciar alrededor del buje 110 para facilitar la rotación del rotor 108 para permitir que la energía cinética se transfiera del viento a energía mecánica utilizable y, posteriormente, energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 110 se puede acoplar de forma rotatoria al generador eléctrico 300 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0040] La turbina eólica 100 también puede incluir un controlador 200 dentro de la góndola 106. Sin embargo, en otros modos de realización, el controlador 200 se puede localizar dentro de cualquier otro componente de la turbina eólica 100 o en una localización fuera de la turbina eólica. Además, el controlador 200 se puede acoplar de forma comunicativa a cualquier número de los componentes de la turbina eólica 100 para controlar los componentes. Como tal, el controlador 200 puede incluir un ordenador u otra unidad de procesamiento adecuada. Por tanto, en varios modos de realización, el controlador 200 puede incluir instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan, configuran el controlador 200 para realizar diversas funciones diferentes, tales como recibir, transmitir y/o ejecutar señales de control de turbina eólica.

[0041] En referencia ahora a la FIG. 2, se ilustra una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 106 incluyendo un generador superconductor 300. Como se muestra, el generador 300 se puede acoplar al buje 110 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 108. Un tubo de soporte 114 se conecta directamente al buje 110 y soporta el componente rotatorio 302 (incluyendo al menos un conjunto de devanado de inducido 304 y un yugo o cuerpo 306). Por tanto, el componente rotatorio 302 se puede configurar para rotar en respuesta a la energía de rotación generada por el rotor 108.

[0042] En un modo de realización, el componente rotatorio 302 se puede disponer para ser coaxial con un componente no rotatorio 308 alrededor del eje (A). En consecuencia, el componente rotatorio 302 y el componente no rotatorio 308 pueden ser coaxiales con el rotor 108. En un modo de realización, el conjunto de devanado de inducido 304 se puede configurar para rotar con el componente rotatorio 302 alrededor del eje (A) y alrededor de un conjunto de devanado de campo 310 soportado por el componente no rotatorio 308.

[0043] Como se representa en la FIG. 2, en un modo de realización en el que el generador 300 se configura como un generador superconductor, el conjunto de devanado de campo 310 puede ser un conjunto de devanado de campo superconductor 310. En consecuencia, el conjunto de devanado de campo 310 puede incluir bobinas superconductoras 312, que pueden ser un grupo de cables formados en una conformación de pista.

[0044] En un modo de realización, las bobinas superconductoras 312 se pueden restringir para retener la conformación de pista, tal como por una estructura del componente no rotatorio 308. Como tal, cada bobina superconductora 312 se puede soportar en un rebajo/paso 314 del componente no rotatorio 308. Cada rebajo/paso 314 puede facilitar el enfriamiento de cada bobina superconductor 312, por medio de un baño de helio, a temperaturas criogénicas o por otros procedimientos conocidos dentro del campo de la ingeniería criogénica.

[0045] Las bobinas superconductoras 312 se pueden disponer, en un modo de realización, una junto a otra en una matriz anular que se extiende alrededor del componente no rotatorio 308. Por ejemplo, treinta y seis (36) bobinas 312 pueden formar una matriz anular de devanados de campo que sirven como devanado de campo del estator para el generador 300.

[0046] En un modo de realización, las bobinas superconductoras 312 se pueden formar cada una por cable (NbTi u otro superconductor) envuelto en una hélice alrededor de una forma de pista que puede incluir conductos de enfriamiento para el helio. El conjunto de devanado de campo superconductor puede incluir imanes de bobinas superconductoras 316, que se encierran en el componente no rotatorio 308 y reciben criógeno a través de rebajos/pasos de enfriamiento 314.

[0047] Como se representa además en la FIG. 2, los recondensadores de criógeno 116, 118 se pueden alojar en la góndola 106, siempre que el líquido de enfriamiento de criógeno en los recondensadores esté al menos parcialmente elevado por encima de los devanados de campo superconductores para proporcionar alimentación por gravedad del criógeno al conjunto de devanado de campo 310. De forma alternativa, los recondensadores 116, 118 se pueden montar en la parte superior de la góndola.

[0048] En un modo de realización, las bobinas superconductoras 312 del generador 300 se pueden aislar para permitir el enfriamiento de las bobinas superconductoras 312 a casi el 0 absoluto, por ejemplo, a 10 Kelvin (K) y preferentemente a 4 K. Para enfriar las bobinas superconductoras 312, el componente no rotatorio 308 puede incluir conductos aislados para recibir helio líquido (He) u otro líquido criogénico similar (denominado criógeno). En consecuencia, un recondensador de dos fases convencional 116 se puede montar en una región superior de la góndola, en la parte superior de la góndola o en la parte superior de la torre, y encima del conjunto de devanado de campo 310 para proporcionar criógeno, por ejemplo, He líquido, usando una alimentación por gravedad. Adicionalmente, en un modo de realización, un segundo recondensador 118 puede proporcionar un segundo líquido de enfriamiento, por ejemplo, nitrógeno líquido o neón, a una porción del componente no rotatorio 308.

[0049] Otros aspectos del generador 300 configurado como un generador superconductor se describen en la solicitud de patente de EE. UU. n.°: 17/122.210.

[0050] En referencia ahora a la FIG. 3, en la que se ilustra un sistema eléctrico ejemplar 400 que emplea el generador 300. Como se representa, el generador 300 se puede acoplar a una fuente de energía de rotación, tal como el rotor 108, para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación. En consecuencia, en un modo de realización, el sistema eléctrico 400 puede incluir diversos componentes para convertir la energía de rotación, tal como la energía cinética del rotor 108, en una salida eléctrica en una forma aceptable para una red eléctrica conectada 402. Por ejemplo, en un modo de realización, el generador 300 se puede configurar, como se analiza previamente, como un generador superconductor que tiene un componente rotatorio 302 que circunscribe un componente no rotatorio 302 como se representa en la FIG. 3. Sin embargo, en un modo de realización adicional, el generador 300 se puede configurar como un generador convencional, tal como un generador de inducción doblemente alimentado, que tiene un estator de generador y un rotor de generador. En dicho modo de realización, el estator de generador puede circunscribir el rotor de generador.

[0051] Para proporcionar la salida eléctrica y una forma aceptable a la red eléctrica conectada 402, el generador 300 se puede acoplar eléctricamente a un convertidor de potencia 404 en una pluralidad de terminales de devanado 406. En dicha configuración, el generador 300 puede generar potencia multifásica (por ejemplo, potencia trifásica) al convertidor 404.

[0052] En un modo de realización, el convertidor 404 se puede configurar para un modo de operación normal en una disposición de modulación de ancho de pulso (PWM) trifásica usando transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) como dispositivos de conmutación. Se pueden usar otros dispositivos de conmutación adecuados, como tiristores conmutados de puerta aislada, MOSFET, transistores bipolares, rectificadores controlados por silicio y/u otros dispositivos de conmutación adecuados. Por ejemplo, en un modo de realización de acuerdo con la presente divulgación, el convertidor 404 puede incluir pares de IGBT y correspondientes pares de diodos, que se pueden emplear para transformar una entrada de CC en una salida de CA con una amplitud y frecuencia deseadas.

[0053] En un modo de realización, el convertidor 404 se puede acoplar al controlador 200. El controlador 200 se puede configurar como un controlador de convertidor para controlar la operación del convertidor 404. Por ejemplo, el controlador 200 puede enviar consignas de control al convertidor 404 para controlar la modulación de elementos de conmutación usados en el convertidor 404 para establecer un punto de ajuste de par de torsión de generador deseado, salida de potencia activa y/o salida de potencia reactiva.

[0054] Como se representa además en la FIG. 3, el sistema eléctrico 400 puede incluir, en un modo de realización, un transformador 408 acoplando el generador 300 a la red eléctrica 402 por medio de un punto de interconexión. El transformador 408 puede ser, en un modo de realización, un transformador de dos devanados que incluye un devanado primario de alto voltaje (por ejemplo, superior a 12 kVAC) 410. El devanado primario de alto voltaje 410 se puede acoplar a la red eléctrica 402. El transformador 408 también puede incluir un devanado secundario de medio voltaje (por ejemplo, 6 kVAC) 412 acoplado al convertidor 404. Se debe apreciar que el transformador 408 puede tener, en diversos modos de realización, cualquier otro número adecuado de devanados.

[0055] En referencia ahora a la FIG. 4, en la que se ilustra un diagrama esquemático de una porción 414 del sistema eléctrico 400. Como se muestra, el conjunto de devanado de inducido 304 se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio 302 para rotar con él durante la operación del generador 300. El conjunto de devanado de inducido 304 puede incluir al menos dos devanados de fase separados 318 (por ejemplo, tres devanados de fase separados 318). Los devanados de fase 318 se pueden configurar, por ejemplo, como un elemento inductivo. Cada uno de los devanados de fase 318 puede tener un primer extremo 320 acoplado a un correspondiente terminal de devanado 406. Cada uno de los devanados de fase 318 también puede incluir, en un modo de realización, un segundo extremo 322.

[0056] Se debe apreciar que los devanados de fase 318 pueden ser, en un modo de realización, no superconductores. Por ejemplo, en un modo de realización, el generador superconductor 300 se puede configurar de modo que los devanados de fase no superconductores 318 del conjunto de devanado de inducido 304 roten alrededor del conjunto de devanado de campo superconductor 310 del componente no rotatorio 308 durante la operación del generador 300. Sin embargo, se debe apreciar además que en un modo de realización, los devanados de fase 318 pueden ser devanados superconductores que tienen bobinas superconductoras 312.

[0057] En un modo de realización, el generador 300 puede incluir un conjunto resistivo 500. El conjunto resistivo 500 se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio 302. Al estar acoplado de forma fija al componente rotatorio 302, el conjunto resistivo 500 puede rotar con el componente rotatorio 302 durante la operación del generador 300. El conjunto resistivo 500 se puede configurar para introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido 304 en respuesta a una falla eléctrica (por ejemplo, un cortocircuito en los terminales de devanado 406).

[0058] Como se representa en la FIG. 4, el conjunto resistivo 500 puede incluir un contactor de devanado de fase 502 dispuesto entre cada uno de los segundos extremos 322 de los devanados de fase 318. Se debe apreciar que pueden existir múltiples sistemas y/o procedimientos adecuados para implementar el contactor de devanado de fase 502. Por ejemplo, el contactor de devanado de fase 502 puede emplear, en un modo de realización, interruptores semiconductores. En un modo de realización adicional, el contactor de devanado de fase 502 puede emplear relés electromecánicos.

[0059] Un contactor de devanado de fase dispuesto entre cada uno de los segundos extremos de los al menos dos devanados de fase separados, en el que cada uno de los segundos extremos se acopla eléctricamente por el contactor de devanado de fase cuando se orienta en una posición cerrada en ausencia de una indicación de falla eléctrica formando de este modo un acoplamiento eléctrico de estado nominal, y en el que, en una posición abierta, el contactor de devanado de fase desacopla eléctricamente cada uno de los al menos dos devanados de fase separados del conjunto de devanado de inducido en presencia de la indicación de falla, cortando de este modo el acoplamiento eléctrico de estado nominal.

[0060] En un modo de realización, los contactores de devanado de fase 502 pueden acoplar eléctricamente los segundos extremos 322 de los devanados de fase 318 entre sí formando de este modo un acoplamiento eléctrico de estado nominal 503 cuando se orientan en una posición cerrada. Los contactores de devanado de fase 502 se pueden orientar en una posición cerrada (por ejemplo, el acoplamiento eléctrico de estado nominal 503 se puede establecer) cuando el generador 300 está en un modo de operación normal. Por ejemplo, los contactores de devanado de fase 502 se pueden orientar en una posición cerrada en ausencia de una indicación de falla eléctrica.

[0061] El acoplamiento eléctrico de estado nominal 503 formado cuando los contactores de devanado de fase 502 están en una posición cerrada, puede ser, por ejemplo, una conexión en Y entre cada uno de los devanados de fase 318. Se debe apreciar que la conexión en Y puede presentar la corriente del conjunto de devanado de inducido 304 con una trayectoria de menor resistencia y por lo tanto puede impedir el paso de la corriente a los elementos resistivos 504 del conjunto resistivo 500.

[0062] En consecuencia, cuando están en una posición abierta, los contactores de devanado de fase 502 pueden desacoplar eléctricamente cada uno de los devanados de fase 318 del conjunto de devanado de inducido 304 entre sí. Por ejemplo, en un modo de realización en el que se detecta una indicación de falla, los contactores de devanado de fase 502 se pueden orientar en una posición abierta para eliminar la trayectoria de menor resistencia presentada por la conexión en Y, y de este modo cortar el acoplamiento eléctrico de estado nominal 503. Como tal, la abertura de los contactores de devanado de fase 502 puede introducir la corriente del conjunto de devanado de inducido 304 a los elementos resistivos 504.

[0063] Por ejemplo, en un modo de realización, el sistema eléctrico 400 puede incluir un sistema de sensor 324 configurado para monitorizar una condición eléctrica del sistema eléctrico 400. En consecuencia, el sistema de sensor 324 se puede acoplar comunicativamente al controlador 200. Se debe apreciar que el sistema de sensor 324 y el controlador 200 se pueden acoplar operativamente al convertidor de potencia 404. En dicho modo de realización, el sistema de sensor 324 y el controlador 200 pueden utilizar hardware dentro del convertidor de potencia 404 que soporta otras funciones dentro del convertidor de potencia 404. En un modo de realización, el sistema de sensor 324 se puede configurar para monitorizar una magnitud de corriente para cada devanado de fase 318 del conjunto de devanado de inducido 304. En consecuencia, el sistema de sensor 324 puede detectar una indicación de falla eléctrica correspondiente a una falla eléctrica que afecta a los devanados de fase 318. En respuesta a la detección de falla eléctrica, el controlador 200 puede abrir los contactores de devanado de fase 502 para cortar un acoplamiento eléctrico de estado nominal 503 e introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido 304.

[0064] Todavía en referencia a la FIG. 4, en un modo de realización, el conjunto resistivo 500 puede incluir al menos un elemento resistivo 504 acoplado al segundo extremo 322 de cada uno de los devanados de fase 318. Estando así dispuesto, cuando los contactores de devanado de fase 502 están en una posición abierta, una corriente puede fluir desde cada uno de los devanados de fase 318 hacia el correspondiente elemento resistivo 504. En consecuencia, el valor resistivo de los elementos resistivos se puede seleccionar en base a una magnitud de un pico de voltaje de modo que el valor resistivo seleccionado dé como resultado un pico de voltaje aceptable en respuesta a una falla eléctrica.

[0065] Se debe apreciar que el elemento resistivo 504 puede ser cualquier componente eléctrico adecuado para introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido 304. Por ejemplo, el elemento resistivo 504 puede ser una resistencia y/o un conductor que tiene una resistencia suficientemente alta. Adicionalmente, el elemento resistivo 504 puede incluir una pluralidad de elementos resistivos 504 acoplados a cada uno de los segundos extremos 322. Por ejemplo, en un modo de realización, una pluralidad de resistencias se pueden acoplar en serie para lograr un valor resistivo deseado.

[0066] En un modo de realización, el ensamblaje resistivo 500 también puede incluir al menos un contactor de falla 506. El/Los contactor(es) de falla 506 se puede(n) disponer entre el elemento resistivo 504 acoplado a cada devanado de fase 318. El/Los contactor(es) de falla 506 puede(n) formar un acoplamiento eléctrico de estado de falla 507 entre cada devanado de fase 318 cuando se orienta(n) en una posición cerrada en respuesta a la detección de la falla eléctrica. Como tal, el acoplamiento eléctrico de estado de falla 507 puede facilitar un flujo de corriente a través de los devanados de fase 318 y los correspondientes elementos resistivos 504 acoplados a los mismos. En otras palabras, cuando se detecta una falla eléctrica, los contactores de devanado de fase 502 se pueden abrir para cortar el acoplamiento eléctrico de estado nominal 503 entre los devanados de fase 318 y una nueva conexión (por ejemplo, el acoplamiento eléctrico de estado de falla 507) se puede establecer por el cierre del/de los contactor(es) de fallas 506. En consecuencia, la detección de la falla eléctrica, junto con la apertura de los contactores de devanado de fase 502, puede dar como resultado el cierre del/de los contactor(es) de falla 506 para incrementar la resistencia eficaz de los devanados de fase 318.

[0067] Se debe apreciar que el establecimiento del acoplamiento eléctrico de estado de falla 507 puede establecer una trayectoria de corriente entre los devanados de fase 319 que incluye el/los elemento(s) resistivo(s) 504. La introducción del/de los elemento(s) resistivo(s) puede facilitar, a su vez, una descarga controlada de una corriente de los devanados de fase 318 a un nivel de corriente predeterminado. En un modo de realización, el nivel de corriente predeterminado puede corresponder a un nivel de corriente cero.

[0068] Como se representa además en la FIG. 4, en un modo de realización, el sistema eléctrico 400 puede incluir un primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328 y un primer conjunto resistivo 508. En dicho modo de realización, el sistema eléctrico 400 del generador 300 puede incluir al menos un segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 acoplado de forma fija al componente rotatorio 302 para rotar con él durante la operación del generador 300. El segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 se puede aislar eléctricamente del primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328. Por ejemplo, puede haber una ausencia de un acoplamiento eléctrico entre el primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328 y el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330. El segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 puede incluir tres devanados de fase separados 318. Cada devanado de fase 318 puede tener un primer extremo 320 acoplado a un correspondiente terminal de devanado 406 y un segundo extremo 322. Se debe apreciar que una falla eléctrica que afecta al primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328 puede no afectar al segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330.

[0069] En un modo de realización, el sistema eléctrico 400 también puede incluir al menos un segundo conjunto resistivo 510. El segundo conjunto resistivo 510 se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio 302. Al estar acoplado de forma fija al componente rotatorio 302, el segundo conjunto resistivo 510 puede rotar con el componente rotatorio 302 durante la operación del generador 300.

[0070] En un modo de realización, el segundo conjunto resistivo 510 puede acoplar eléctricamente cada uno de los segundos extremos 322 entre sí para formar una conexión en Y. Adicionalmente, el segundo conjunto resistivo 510 se puede configurar para introducir una resistencia en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 en respuesta a una falla eléctrica del segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330. Se debe apreciar que el segundo conjunto resistivo 510 puede incluir cualquiera de los componentes, rasgos característicos y/o elementos del conjunto resistivo 500 descritos en el presente documento.

[0071] Se debe apreciar que, en un modo de realización, el sistema eléctrico 400 puede incluir devanados trifásicos adicionales y correspondientes componentes. En otras palabras, el sistema eléctrico 400 no se limita a una configuración de devanado trifásico único, o incluso doble, sino que se puede configurar con cualquier número adecuado de devanados trifásicos.

[0072] En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 600 para controlar el generador. El procedimiento 600 se puede implementar usando, por ejemplo, el conjunto resistivo 500 analizado anteriormente con referencia a la FIG. 4. La FIG. 6 representa las etapas realizadas en un orden particular para propósitos de ilustración y análisis. Los expertos en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, entenderán que diversas etapas del procedimiento 600, o cualquiera de los otros procedimientos divulgados en el presente documento, se pueden adaptar, modificar, reordenar, realizar simultáneamente, o modificar de diversas formas sin desviarse del alcance de la presente divulgación.

[0073] Como se muestra en (602), el procedimiento 600 puede incluir detectar, por medio de un sistema de sensor acoplado a un controlador, una indicación de falla eléctrica correspondiente a una falla eléctrica que afecta a un devanado de fase de un conjunto de devanado de inducido trifásico. El conjunto de devanado de inducido trifásico se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio para rotar con él. En respuesta a la falla eléctrica, el procedimiento 600, en (604), puede incluir introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico por medio de un conjunto resistivo. El conjunto resistivo se puede acoplar de forma fija al componente rotatorio para rotar con él. Se debe apreciar que en diversos modos de realización, el procedimiento 600 también puede incluir cualquiera de los procedimientos, etapas, componentes y/o rasgos característicos descritos en el presente documento.

[0074] Por ejemplo, en un modo de realización en el que el sistema eléctrico 400 puede incluir tanto ambos el primer y segundo conjuntos de devanado de inducido trifásico 328, 330 y el primer y segundo conjuntos resistivos 508, 510. En dicho modo de realización, una falla eléctrica puede afectar al primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328 mientras que el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 puede tener una ausencia de una indicación de fallo. En consecuencia, una recuperación de la falla eléctrica puede incluir disminuir, por medio del controlador 200, una corriente en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 a cero. Adicionalmente, el/los contactor(es) de falla 506 del primer conjunto resistivo 508 pueden hacer la transición a una posición abierta. Se debe apreciar que hacer la transición del/de los contactor(es) de falla 506 a la posición abierta puede aislar cada uno de los devanados de fase 318 del primer conjunto de devanado de inducido trifásico 328 desacoplando eléctricamente cada uno de los devanados de fase 318 entre sí. Después de la transición del/de los contactor(es) de falla 506 a la posición abierta, el controlador 200 puede incrementar la corriente en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico 330 para reanudar una producción de potencia del generador 300.

[0075] En referencia ahora a la FIG. 5, se ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del controlador 200. Por ejemplo, como se muestra, el controlador 200 puede incluir uno o más procesadores 206 y dispositivo(s) de memoria asociado(s) 208 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenar datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 200 también puede incluir un módulo de comunicaciones 210 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 200 y el sistema eléctrico 400 y los componentes del mismo. Además, el módulo de comunicaciones 210 puede incluir una interfaz de sensor 212 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde el sistema de sensor 324 se conviertan en señales que se pueden entender y procesar por los procesadores 206. Se debe apreciar que los sensores se pueden acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 210 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 5, el sistema de sensor 324 se puede acoplar a la interfaz de sensor 212 por medio de una conexión cableada. Sin embargo, en otros modos de realización, el sistema de sensor 324 se puede acoplar a la interfaz de sensor 212 por medio de una conexión inalámbrica, tal como usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica. Adicionalmente, el módulo de comunicaciones 210 también se puede acoplar operativamente a un módulo de control de estado operativo 214 configurado para implementar una acción de control. Por ejemplo, el módulo de control de estado operativo 214 se puede configurar para hacer la transición de los contactores de devanado de fase 502 y/o el/los contactor(es) de falla 506 entre las posiciones abierta y cerrada.

[0076] En un modo de realización, el controlador 200 se puede configurar como un controlador de turbina y se puede integrar con la turbina eólica 100. Por ejemplo, el controlador 200 se puede configurar para dirigir la operación de la turbina eólica 100. En un modo de realización adicional, el controlador 200 puede incluir una red distribuida de dispositivos informáticos. En dicho modo de realización, uno de los dispositivos informáticos distribuidos se puede integrar con la turbina eólica 100 mientras que un dispositivo informático adicional se puede localizar lejos del activo generador de potencia, tal como en una instalación de diseño o fabricación. En un modo de realización adicional, el controlador 200 también puede ser el controlador para el convertidor de potencia 404.

[0077] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 208 puede(n) comprender en general elemento(s) de memoria, incluyendo, pero sin limitarse a, medio legible por ordenador (por ejemplo, una memoria de acceso aleatorio (RAM)), medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoria flash), un disco flexible, una memoria de solo lectura en disco compacto (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 208 en general se puede(n) configurar para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 206, configuran el controlador 200 para realizar diversas funciones incluyendo, pero sin limitarse a, detectar una indicación de falla eléctrica correspondiente a una falla eléctrica como se describe en el presente documento, así como diversas funciones implementadas por ordenador adecuadas.

[0078] En un modo de realización, el sistema de sensor 324 puede incluir uno o más sensores configurados para recopilar datos indicativos de una falla eléctrica que afecta al conjunto de devanado de inducido 304. Por ejemplo, el sistema de sensor 324 se puede configurar para monitorizar parámetros eléctricos (por ejemplo, una magnitud de corriente) del sistema eléctrico 400. Como tal, los sensores pueden ser un sensor de corriente, sensor de voltaje, sensores de temperatura, sensor de potencia y/o medidor de frecuencia que monitoriza las condiciones eléctricas de los componentes del sistema eléctrico 400. Se apreciará que el sensor 324 se puede usar por el convertidor de potencia 404 para medir también las corrientes de fase con propósitos de control del convertidor.

[0079] También se debe apreciar que, como se usa en el presente documento, el término "monitorizar" y variaciones del mismo indica que los diversos sensores de la turbina eólica 100 se pueden configurar para proporcionar una medición directa de los parámetros que se monitorizan o una medición indirecta de dichos parámetros. Por tanto, los sensores descritos en el presente documento se pueden usar, por ejemplo, para generar señales relacionadas con el parámetro que se está monitorizando, que a continuación se pueden utilizar por el controlador 200 para determinar el control del generador 300 en respuesta a una falla eléctrica.

[0080] Además, el experto en la técnica reconocerá la intercambiabilidad de diversos rasgos característicos de diferentes modos de realización. De forma similar, las diversas etapas de procedimiento y rasgos característicos descritos, así como otros equivalentes conocidos para uno de dichos procedimientos y rasgo característico, se pueden mezclar y combinar por un experto en esta técnica para construir sistemas y técnicas adicionales de acuerdo con los principios de la presente divulgación. Por supuesto, se debe entender que no todos de dichos objetivos o ventajas descritos anteriormente se pueden lograr necesariamente de acuerdo con cualquier modo de realización particular. Por tanto, por ejemplo, los expertos en la técnica reconocerán que los sistemas y técnicas descritos en el presente documento se pueden realizar o llevar a cabo de manera que logre u optimice una ventaja o grupo de ventajas, como se enseña en el presente documento sin lograr necesariamente otros objetivos o ventajas como se pueda enseñar o sugerir en el presente documento.

[0081] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para permitir que cualquier experto en la técnica practique la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si incluyen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un generador (300), que comprende:

un componente no rotatorio (308) que soporta un conjunto de devanado de campo;

un componente rotatorio (302) orientado para rotar con respecto al componente no rotatorio durante la operación del generador;

un conjunto de devanado de inducido (304) acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador, comprendiendo el conjunto de devanado de inducido al menos dos devanados de fase separados (318), en el que cada uno de los al menos dos devanados de fase separados tiene un primer extremo (320) acoplado a un correspondiente terminal de devanado (406) y un segundo extremo (322); y caracterizado por que el generador comprende, además

un conjunto resistivo (500) acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador, acoplando eléctricamente el conjunto resistivo cada uno de los segundos extremos de los al menos dos devanados de fase separados entre sí, estando configurado el conjunto resistivo para introducir una resistencia en el conjunto de devanado de inducido en respuesta a una falla eléctrica que afecta al conjunto de devanado de inducido.

2. El generador de la reivindicación 1, en el que el conjunto resistivo comprende, además:

un contactor de devanado de fase dispuesto entre cada uno de los segundos extremos de los al menos dos devanados de fase separados, en el que cada uno de los segundos extremos se acopla eléctricamente por el contactor de devanado de fase cuando se orienta en una posición cerrada en ausencia de una indicación de falla eléctrica formando de este modo un acoplamiento eléctrico de estado nominal, y en el que, en una posición abierta, el contactor de devanado de fase desacopla eléctricamente cada uno de los al menos dos devanados de fase separados del conjunto de devanado de inducido en presencia de la indicación de falla, cortando de este modo el acoplamiento eléctrico del estado nominal.

3. El generador de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el conjunto resistivo comprende, además:

al menos un elemento resistivo acoplado eléctricamente al segundo extremo de cada uno de los al menos dos devanados de fase separados del conjunto de devanado de inducido, en el que, en la posición abierta, el contactor de devanado de fase facilita un flujo de corriente desde cada uno de los al menos dos devanados de fase separados en el correspondiente al menos un elemento resistivo.

4. El generador de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el conjunto resistivo comprende, además:

al menos un contactor de falla dispuesto entre el al menos un elemento resistivo acoplado a cada uno de los al menos dos devanados de fase separados, formando el al menos un contactor de falla un acoplamiento eléctrico de estado de falla entre cada uno de los al menos dos devanados de fase separados cuando se orienta en una posición cerrada, facilitando el acoplamiento eléctrico de estado de falla un flujo de corriente a través de los al menos dos devanados de fase separados y el correspondiente al menos un elemento resistivo acoplado a los mismos.

5. El generador de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el conjunto de devanado de inducido es un conjunto de devanado de inducido trifásico que tiene tres devanados de fase separados.

6. El generador de la reivindicación 5, en el que el conjunto de devanado de inducido trifásico es un primer conjunto de devanado de inducido trifásico y el conjunto resistivo es un primer conjunto resistivo, comprendiendo además el generador:

al menos un segundo conjunto de devanado de inducido trifásico acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador, en el que el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico tiene una ausencia de un acoplamiento eléctrico con el primer conjunto de devanado de inducido trifásico, en el que el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico comprende tres devanados de fase separados, y en el que cada devanado de fase tiene un primer extremo acoplado a un correspondiente terminal de devanado y un segundo extremo; y

al menos un segundo conjunto resistivo acoplado de forma fija al componente rotatorio para rotar con él durante la operación del generador, acoplando eléctricamente el segundo conjunto resistivo cada uno de los segundos extremos, estando configurado el segundo conjunto resistivo para introducir una resistencia en el segundo conjunto de devanado de inducido trifásico en respuesta a una falla eléctrica del segundo conjunto de devanado de inducido trifásico.

7. El generador de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el conjunto de devanado de campo es un conjunto de devanado de campo superconductor que tiene bobinas superconductoras

y el conjunto de devanado de inducido es un conjunto de devanado de inducido no superconductor.

8. El generador de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende, además:

un sistema de sensor acoplado operativamente al conjunto de devanado de inducido y configurado para monitorizar una magnitud de corriente para cada devanado de fase del conjunto de devanado de inducido.

9. Un procedimiento (600) para controlar un generador (300), teniendo el generador un componente no rotatorio (308) que soporta un conjunto de devanado de campo y un componente rotatorio (302) orientado para rotar con respecto al componente no rotatorio, comprendiendo el procedimiento:

detectar (602), por medio de un sistema de sensor acoplado a un controlador, una indicación de falla eléctrica correspondiente a una falla eléctrica que afecta a un devanado de fase de un conjunto de devanado de inducido trifásico, estando acoplado de forma fija el conjunto de devanado de inducido trifásico al componente rotatorio para rotar con el mismo; y

en respuesta a la falla eléctrica que afecta al conjunto de devanado de inducido, introducir (604) una resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico por medio de un conjunto resistivo (500), estando acoplado de forma fija el conjunto resistivo al componente rotatorio para rotar con él.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que el conjunto de devanado de inducido trifásico comprende además tres devanados de fase separados, en el que cada devanado de fase tiene un primer extremo acoplado a un correspondiente terminal de devanado y un segundo extremo, en el que el conjunto resistivo comprende un contactor de devanado de fase dispuesto entre cada uno de los segundos extremos, estando acoplado eléctricamente cada uno de los segundos extremos por el contactor de devanado de fase cuando el contactor de devanado de fase se orienta en una posición cerrada en ausencia de una indicación de falla eléctrica formando de este modo un acoplamiento eléctrico de estado nominal, y en el que introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico comprende:

hacer la transición de cada contactor de devanado de fase a una posición abierta para cortar eléctricamente el acoplamiento eléctrico de estado nominal en presencia de la indicación de falla eléctrica.

11. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9-10, en el que el conjunto resistivo comprende además al menos un elemento resistivo acoplado eléctricamente al segundo extremo de cada devanado de fase del conjunto de devanado de inducido trifásico, y en el que introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico comprende, además:

facilitar un flujo de corriente desde cada uno de los devanados de fase hacia el correspondiente al menos un elemento resistivo en respuesta a la posición abierta del contactor de devanado de fase.

12. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que el conjunto resistivo comprende además al menos un contactor de falla dispuesto entre el al menos un elemento resistivo acoplado a cada uno de los al menos dos devanados de fase separados, el al menos un contactor de falla, en el que introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico comprende, además:

formar un acoplamiento eléctrico de estado de falla entre cada uno de los al menos dos devanados de fase separados orientando el al menos un contactor de falla en una posición cerrada, facilitando el acoplamiento eléctrico de estado de falla un flujo de corriente a través de los al menos dos devanados de fase separados y el correspondiente al menos un elemento resistivo acoplado a los mismos.

13. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9-12, en el que el conjunto de devanado de inducido trifásico es un primer conjunto de devanado de inducido trifásico y el conjunto resistivo es un primer conjunto resistivo, en el que el generador comprende además al menos un segundo conjunto de devanado de inducido trifásico y al menos un segundo conjunto resistivo acoplado de forma fija al componente rotatorio, en el que la indicación de falla corresponde a una falla eléctrica que afecta al primer conjunto de devanado de inducido trifásico, y en el que el al menos segundo conjunto de devanado de inducido trifásico tiene una ausencia de una indicación de falla, comprendiendo el procedimiento además:

disminuir, por medio del controlador, una corriente en el al menos segundo conjunto de devanado de inducido trifásico a cero;

hacer la transición del al menos un contactor de falla del primer conjunto resistivo a una posición abierta; y después de la transición del al menos un contactor de falla a la posición abierta, incrementar, por medio del controlador, la corriente en el al menos segundo conjunto de devanado de inducido trifásico para reanudar una producción de potencia del generador.

14. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en el que introducir la resistencia en el conjunto de devanado de inducido trifásico comprende, además:

iniciar una descarga controlada de una corriente de los devanados de fase a un nivel de corriente predeterminado.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el nivel de corriente predeterminado corresponde a un nivel de corriente cero para los devanados de fase.