ES3061308T3

ES3061308T3 - System and method for controlling a wind turbine

Info

Publication number: ES3061308T3
Application number: ES21209780T
Authority: ES
Inventors: Kambrath Jishnu Kavil; Veena Padmarao; Kapil Jha; Arvind Kumar Tiwari
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2026-04-01
Anticipated expiration: 2041-11-23
Also published as: US20220170444A1; EP4008897B1; EP4008897A1; DK4008897T3; US11698053B2; CN114593014A

Abstract

Se proporciona un sistema y un método para controlar una turbina eólica. En consecuencia, un controlador de la turbina detecta un evento transitorio en la red eléctrica y genera una orden de par mediante un módulo de control de amortiguación del tren de transmisión. La orden de par se configura para establecer un nivel de amortiguación predeterminado para la vibración torsional resultante del evento transitorio en la red. El controlador también determina al menos un parámetro de oscilación relacionado con la vibración torsional y, en función de este, establece un nivel de par objetivo para el generador. Este nivel de par objetivo corresponde a un mayor nivel de amortiguación de la vibración torsional con respecto al nivel de amortiguación predeterminado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema y procedimiento para controlar una turbina eólica

[0003] Campo

[0004] La presente divulgación se refiere, en general, a turbinas eólicas y, más en particular, a sistemas y procedimientos para controlar turbinas eólicas en respuesta a un evento de red transitorio.

[0005] Antecedentes

[0006] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más respetuosas con el medioambiente disponibles actualmente, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna incluye típicamente una torre, un generador, una caja de engranajes, una góndola y una o más palas de rotor. La góndola incluye un conjunto de rotor acoplado a la caja de engranajes y al generador. El conjunto de rotor y la caja de engranajes están montados en un bastidor de soporte de bancada ubicado dentro de la góndola. La una o más palas de rotor captan energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos. Las palas de rotor transmiten la energía cinética en forma de energía de rotación para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a una caja de engranajes o, si no se usa una caja de engranajes, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica y la energía eléctrica se puede transmitir a un convertidor y/o un transformador alojado dentro de la torre y, posteriormente, utilizar en una red de suministro. Los sistemas de generación de energía eólica modernos típicamente adoptan la forma de un parque eólico que tiene múltiples dichos generadores de turbina eólica que son operativos para suministrar potencia a un sistema de transmisión que proporciona potencia a una red eléctrica.

[0007] Para suministrar potencia a la red eléctrica, las turbinas eólicas, en general, necesitan cumplir con determinados requisitos de red. Por ejemplo, se puede requerir que las turbinas eólicas ofrezcan capacidad de soporte ante fallo (“fault-ride through”, en inglés) (por ejemplo, soporte de huecos de tensión (“low-voltage ride through”, en inglés). Este requisito puede exigir que una turbina eólica permanezca conectada a la red eléctrica durante uno o más eventos de red transitorios (“transient grid events”, en inglés), tales como un fallo de red. Como se usan en el presente documento, los términos "fallo de red", "fallo" o similares, pretenden abarcar un cambio en la magnitud de una tensión de red durante un período de tiempo determinado. Por ejemplo, cuando se produce un fallo de red, la tensión del sistema puede disminuir en una parte significativa durante una corta duración (por ejemplo, típicamente menos de 500 milisegundos). Además, los fallos de red se pueden producir por una variedad de motivos,

[0008] incluyendo, pero sin limitarse a, un conductor de fase conectado a tierra (es decir, una fallo a tierra), cortocircuito entre conductores de fase, rayos y/o tormentas de viento, y/o puesta a tierra accidental de línea de transmisión.

[0009] En el pasado, la turbina eólica se podía haber desconectado de inmediato en respuesta a la reducción de tensión, pero a medida que la producción de potencia de las turbinas eólicas se ha incrementado como un porcentaje de la potencia de la red eléctrica, se ha incrementado la conveniencia de que las turbinas eólicas permanezcan en línea y soporten los eventos de red transitorios. Sin embargo, la reducción de tensión del evento de red transitorio puede dar como resultado que el par de torsión del generador se reduzca significativamente, mientras que la velocidad de rotación del rotor puede permanecer esencialmente sin cambios. Como tal, cuando la tensión regresa a los niveles previos al fallo, un desajuste entre el par de torsión del generador y la inercia del rotor puede dar como resultado vibraciones de torsión no deseadas en el tren de potencia de la turbina eólica. Las vibraciones de torsión pueden afectar negativamente el ciclo de vida de diversos componentes de la turbina eólica. Por ejemplo, las vibraciones de torsión pueden exceder un umbral de liberación del acoplamiento deslizante, dando como resultado el desacoplamiento operativo del rotor del generador.

[0010] El documento EP2835529A1 describe una gestión de potencia inteligente durante una caída de tensión en turbinas eólicas.

[0011] Por tanto, la técnica busca continuamente sistemas y procedimientos nuevos y mejorados que aborden los problemas mencionados anteriormente. Como tal, la presente divulgación se refiere a sistemas y procedimientos para controlar una turbina eólica para gestionar una vibración de torsión resultante de un evento de red transitorio.

[0012] Breve descripción

[0013] Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción o pueden resultar evidentes a partir de la descripción o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0014] La invención se define por las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes definen otros modos de realización de la invención.

[0015] En un aspecto, la presente divulgación se refiere a un procedimiento para controlar una turbina eólica. La turbina eólica puede tener un tren de potencia que incluye un rotor acoplado de forma rotatoria a un generador por medio de un acoplamiento deslizante. El procedimiento incluye detectar, por medio de un controlador, un primer evento de red transitorio (“first transient grid evento”, en inglés). Adicionalmente, el procedimiento incluye generar una instrucción de par de torsión por medio de un módulo de control de amortiguador de tren de potencia del controlador en respuesta al primer evento de red transitorio. La instrucción de par de torsión se configura para establecer un nivel de amortiguación predeterminado de una vibración de torsión resultante del primer evento de red transitorio. Adicionalmente, el procedimiento incluye determinar, por medio del controlador, al menos un parámetro de oscilación relacionado con la vibración de torsión. Además, el procedimiento incluye determinar, por medio del controlador, un nivel de par de torsión del generador objetivo en respuesta a la determinación del/de los parámetro(s) de oscilación. El nivel de par de torsión de generador objetivo es un nivel de par de torsión correspondiente a un nivel de amortiguación incrementado de la vibración de torsión que es mayor que el nivel de amortiguación predeterminado. Adicionalmente, el procedimiento incluye modificar la instrucción de par de torsión con una instrucción modificadora de par de torsión generada por medio del controlador para establecer un par de torsión del generador en el nivel de par de torsión de generador objetivo, desarrollando, de este modo, el nivel de amortiguación incrementado. Los parámetros de oscilación incluyen una frecuencia de vibración de torsión.

[0016] En un modo de realización, el primer evento de red transitorio puede ser un evento de soporte de huecos de tensión (“low-voltage ride through event”, en inglés).

[0017] En un modo de realización adicional, el evento de soporte de huecos de tensión se puede caracterizar por una disminución de tensión que es al menos un 50 % de una tensión pre-evento de red transitorio (“pre-transient grid event voltage”, en inglés) y menor que o igual a un 70 % de la tensión pre-evento de red transitorio.

[0018] En otro modo de realización, el/los parámetro(s) de oscilación puede(n) ser una función de una pluralidad de parámetros de evento transitorio. La pluralidad de parámetros de evento transitorio puede incluir un nivel de potencia anterior al primer evento de red transitorio, una tensión de red durante el primer evento de red transitorio y una duración del primer evento de red transitorio.

[0019] Aún en otro modo de realización, determinar el/los parámetro(s) de oscilación también puede incluir recibir, por medio del controlador, datos indicativos de al menos uno de la pluralidad de parámetros de evento transitorio. Los datos también pueden incluir una ausencia de indicaciones correspondientes a al menos un parámetro adicional de la pluralidad de parámetros de evento transitorio. Adicionalmente, el procedimiento puede incluir determinar, por medio del controlador, un valor presuntivo para el/los parámetro(s) adicional(es) por medio de una estimación del/de los parámetro(s) adicional(es).

[0020] En un modo de realización, el/los parámetro(s) de oscilación puede(n) incluir un par de torsión de eje máximo, una frecuencia de vibración de torsión y/o una duración de vibración de torsión.

[0021] En un modo de realización adicional, el nivel de amortiguación incrementado puede reducir el par de torsión de eje máximo, la frecuencia de vibración de torsión y/o la duración de vibración de torsión.

[0022] En otro modo de realización, modificar la instrucción de par de torsión con la instrucción modificadora de par de torsión puede incluir detectar, por medio del controlador, un acercamiento del/de los parámetro(s) de oscilación a un umbral de activación. El acercamiento del umbral de activación puede dar como resultado la modificación de la instrucción de par de torsión.

[0023] De acuerdo con la invención, determinar el nivel de par de torsión de generador objetivo incluye determinar un umbral de liberación nominal del acoplamiento deslizante. El procedimiento incluye establecer el nivel de par de torsión del generador objetivo en una magnitud que es menor que el umbral de liberación nominal del acoplamiento deslizante para mantener la tracción del acoplamiento deslizante.

[0024] En un modo de realización, en respuesta al nivel de amortiguación incrementado, el procedimiento puede incluir lograr un nivel de par de torsión de eje sostenido dentro de una desviación de un nivel de par de torsión de eje anterior al primer evento de red. El nivel de par de torsión de eje sostenido se logra antes de detectar un segundo evento de red transitorio.

[0025] En un modo de realización adicional, generar la instrucción modificadora de par de torsión puede incluir recibir, por medio del controlador, una pluralidad de parámetros operativos del rotor o el generador. El controlador puede filtrar la pluralidad de parámetros operativos en una pluralidad de frecuencias de torsión de tren de potencia para generar un conjunto de datos de información de torsión filtrado. El controlador puede multiplicar el conjunto de datos de información de torsión filtrado por al menos una ganancia de control.

[0026] En otro modo de realización, la(s) ganancia(s) de control pueden incluir una ganancia proporcional, una ganancia de intervalo, una ganancia diferencial y/o una combinación de las mismas.

[0027] En otro aspecto, la presente divulgación se refiere a un sistema para controlar una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 12. El sistema incluye un generador acoplado de forma rotatoria a un rotor por medio de un acoplamiento deslizante y un controlador acoplado de forma comunicativa al generador. El controlador puede incluir al menos un procesador configurado para realizar una pluralidad de operaciones. La pluralidad de operaciones puede incluir cualquiera de las operaciones y/o características descritas en el presente documento. Los parámetros de oscilación incluyen una frecuencia de vibración de torsión.

[0028] Estas y otras características, 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 parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para exponer los principios de la invención.

[0029] Breve descripción de los dibujos

[0030] 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:

[0031] la FIG.1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

[0032] la FIG.2 ilustra una vista interna en perspectiva de un modo de realización de una góndola de la turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

[0033] la FIG. 3 ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de un tren de potencia de la turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

[0034] la FIG.4 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;

[0035] la FIG. 5 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador para su uso con la turbina eólica de acuerdo con presente divulgación;

[0036] la FIG.6 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de una lógica de control de un sistema para controlar una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación; y

[0037] la FIG. 7 ilustra una representación gráfica de una vibración de torsión amortiguada de acuerdo con la presente divulgación.

[0038] El uso repetido de caracteres de referencia en la presente memoria descriptiva y los dibujos pretende representar características o elementos iguales o análogos de la presente invención.

[0039] Descripción detallada

[0040] 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 características ilustradas o descritas 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 abarque dichas modificaciones y variaciones como vienen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0041] Como se usa en el presente documento, los términos "primero", "segundo" y "tercero" se pueden usar de manera intercambiable para distinguir un componente de otro y no se pretende que signifiquen la ubicación o importancia de los componentes individuales.

[0042] Los términos "acoplado", "fijado", "unido a" y similares se refieren tanto a acoplamiento, fijación o unión directos, como a acoplamiento, fijación o unión indirectos a través de uno o más componentes o características intermedios, a menos que se especifique de otro modo en el presente documento.

[0043] [0026]El lenguaje de aproximación, como se usa en el presente documento a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, se aplica para modificar cualquier representación cuantitativa que pueda variar permisiblemente sin dar como resultado un cambio en la función básica con la que está relacionada. En consecuencia, un valor modificado por un término o términos, tales como "aproximadamente" y "sustancialmente", no se ha de limitar al valor preciso especificado. En al menos algunos casos, el lenguaje de aproximación puede corresponder a la precisión de un instrumento para medir el valor, o la precisión de los procedimientos o máquinas para construir o fabricar los componentes y/o sistemas. Por ejemplo, el lenguaje de aproximación se puede referir a estar dentro de un margen de un 10 por ciento.

[0045] Aquí y a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, las limitaciones de intervalo se combinan e intercambian, dichos intervalos se identifican e incluyen todos los subintervalos contenidos en los mismos a menos que el contexto o el lenguaje lo indique de otro modo. Por ejemplo, todos los intervalos divulgados en el presente documento incluyen los valores de extremo, y los valores de extremo se pueden combinar independientemente entre sí.

[0047] En general, la presente descripción se refiere a sistemas y procedimientos para controlar una turbina eólica para incrementar la eficacia de un sistema de control de amortiguador de tren de potencia (DTD) (“drivetrain-damper (DTD) control system”, en inglés) para amortiguar rápidamente las vibraciones de torsión resultantes de un evento de red transitorio. Típicamente, las turbinas eólicas contrarrestan el par de torsión generado por el rotor en respuesta al viento con un par de torsión generado por el generador. Muchas turbinas eólicas modernas emplean generadores, tales como un generador de inducción de doble alimentación (DFIG), que utiliza potencia de red para la generación del par de torsión de generador. Al comienzo de un evento de red transitorio, tal como un evento de soporte de huecos de tensión (LVRT), la potencia de la red puede disminuir repentinamente, dando como resultado una disminución correspondiente en el par de torsión de generador. Sin embargo, debido a la inercia y/o los efectos del viento, el rotor puede continuar rotando a la misma velocidad y, en algunos casos, puede acelerar cuando la rotación no se resiste significativamente por el par de torsión de generador. Cuando concluye un evento de red transitorio y regresa la potencia de red, el generador puede reanudar rápidamente el desarrollo del par de torsión de generador para regresar la turbina eólica a un estado de producción de potencia. Sin embargo, dentro del tren de potencia de la turbina eólica, el par de torsión de generador puede encontrarse con el par de torsión resultante de la rotación del rotor. Este encuentro puede desarrollar una vibración de torsión dentro del tren de potencia. Se puede emplear un sistema de control DTD para amortiguar rápidamente la vibración de torsión resultante. La presente divulgación puede incrementar el nivel de amortiguación de la vibración de torsión dependiendo de la gravedad de las oscilaciones resultantes del evento de red transitorio. Por lo tanto, los sistemas y procedimientos de la presente divulgación pueden incrementar la eficacia del sistema de control DTD.

[0049] En particular, la presente descripción incluye sistemas y procedimientos que pueden detectar un evento de red transitorio y generar una instrucción de par de torsión en respuesta. La instrucción de par de torsión puede establecer un nivel de amortiguación predeterminado de la vibración de torsión desarrollada durante la recuperación del evento de red transitorio. La gravedad de la vibración de torsión se puede indicar por al menos un parámetro de oscilación. El parámetro de oscilación puede ser una función de los parámetros de evento transitorio. Por ejemplo, los parámetros de evento transitorio pueden incluir el nivel de potencia anterior al evento de red transitorio, la tensión de red durante el evento de red transitorio y/o la duración del evento de red transitorio. En base a la relación entre los parámetros de evento transitorio y los parámetros de oscilación, la gravedad de la vibración de torsión se puede indicar por el par de torsión de eje máximo, la frecuencia de vibración de torsión y/o la duración de vibración de torsión. Si se justifica por la gravedad de las vibraciones de torsión, el controlador puede modificar la instrucción de par de torsión inicial para incrementar el nivel de amortiguación por encima del nivel de amortiguación predeterminado. Como tal, el sistema de control se puede implementar como una función conmutable dependiendo su activación de las características del evento de red transitorio. Adicionalmente, la modificación de la instrucción de par de torsión inicial se puede informar por determinadas limitaciones estructurales de la turbina eólica. Por ejemplo, el controlador puede limitar la instrucción de par de torsión a un nivel que no exceda un umbral de liberación del acoplamiento deslizante del tren de potencia.

[0051] En consecuencia, la presente divulgación presenta una técnica de control novedosa que puede mejorar la fiabilidad y las capacidades de amortiguación de las turbinas eólicas usando mediciones existentes y mediciones de velocidad de generador durante eventos de red transitorios. Como tal, las características de amortiguación de la turbina eólica se pueden mejorar en relación con un sistema de control de amortiguación de tren de potencia tradicional. Además, la técnica de control puede reducir los casos de deslizamiento de acoplamiento, mejorando, de este modo, la fiabilidad de la turbina eólica durante eventos de red transitorios. Esto, a su vez, puede servir para satisfacer los requisitos de código de red relacionados con eventos de soporte ante fallo único y/o múltiple. Los sistemas y procedimientos divulgados en el presente documento también pueden no requerir ninguna medición adicional o cambios dehardwareadicionales. De hecho, si las mediciones no están disponibles, se pueden emplear procedimientos de estimación para generar las variables requeridas. Además, se debe apreciar que los sistemas y procedimientos se pueden emplear para limitar la vibración de torsión que se puede inducir por una condición de viento extremo tal como ráfagas de viento, excitación de viento resonante, excitación de frecuencia de paso de pala y/o paradas de emergencia.

[0053] [0031]En referencia ahora a los dibujos, la FIG.1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 100 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 100, en general, incluye una torre 102 que se extiende desde una superficie de soporte 104, una góndola 106, montada en la torre 102, y un rotor 108 acoplado a la góndola 106. El rotor 108 incluye un buje rotatorio 110 y al menos una pala de rotor 112 acoplada a y que se extiende hacia afuera desde 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 alternativo, 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 posibilitar que la energía cinética se transfiera del viento para convertirse en energía mecánica utilizable y, posteriormente, en energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 110 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 118 (FIG.2) de un sistema eléctrico 150 (FIG.2) situado dentro de la góndola 106 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0055] La turbina eólica 100 también puede incluir un controlador 200 centralizado dentro de la góndola 106. Sin embargo, en otros modos de realización, el controlador 200 se puede ubicar dentro de cualquier otro componente de la turbina eólica 100 o en una ubicación fuera de la turbina eólica. Además, el controlador 200 se puede acoplar de forma comunicativa a cualquier número de 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.

[0057] En referencia ahora a la FIGS.2-4, se ilustran una vista interna simplificada de un modo de realización de la góndola 106, un diagrama esquemático de un modo de realización de un tren de potencia 146 y un sistema eléctrico 150 ejemplar de la turbina eólica 100 mostrada en la FIG.1. Como se muestra, el generador 118 se puede acoplar al rotor 108 para producir potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 108. Por ejemplo, como se muestra en el modo de realización ilustrado, el rotor 108 puede incluir un eje de rotor 122 acoplado al buje 110 para su rotación con el mismo. El eje de rotor 122 se puede soportar de forma rotatoria por un rodamiento principal 144. El eje de rotor 122, a su vez, se puede acoplar de forma rotatoria a un eje rápido 124 del generador 118 a través de una caja de engranajes 126 opcional conectada a un bastidor de soporte de bancada 136 por uno o más brazos de par de torsión 142. Como se entiende en general, el eje de rotor 122 puede proporcionar una entrada de par de torsión alto y velocidad baja a la caja de engranajes 126 en respuesta a la rotación de las palas de rotor 112 y del buje 110. La caja de engranajes 126, a continuación, se puede configurar con una pluralidad de engranajes 148 para convertir la entrada de par de torsión alto y velocidad baja en una salida de par de torsión bajo y velocidad alta para accionar el eje rápido 124 y, por tanto, el generador 118. En un modo de realización, la caja de engranajes 126 se puede configurar con múltiples proporciones de engranajes para producir velocidades de rotación variables del eje rápido para una entrada de velocidad baja dada o viceversa.

[0059] En un modo de realización, el rotor 108 se puede ralentizar por medio de un par de torsión generado por el generador 118. Como el generador 118 puede generar un par de torsión contrario a la rotación del rotor 108, el eje rápido 124 puede estar equipado con un acoplamiento deslizante 154. El acoplamiento deslizante 154 puede evitar daños a un componente del tren de potencia 146 debido a la sobrecarga del tren de potencia 146. Como tal, el acoplamiento deslizante 154 puede tener un umbral de liberación, o tracción, por encima del que el acoplamiento deslizante 154 puede permitir que la primera y segunda partes 162, 164 del eje rápido 124 tengan velocidades de rotación diferentes. Se debe apreciar que, si el momento de torsión en el acoplamiento deslizante 154 excede el umbral de liberación/tracción, el generador 118 se puede desacoplar de forma comunicativa del rotor 108. En dicho caso, el par de torsión desarrollado por el generador 118 puede no estar disponible para ralentizar el rotor 108 o una velocidad de rotación incrementada del rotor 108 puede no estar disponible para una producción de potencia incrementada.

[0061] Cada pala de rotor 112 también puede incluir un mecanismo de control depitch120 configurado para rotar la pala de rotor 112 alrededor de su eje depitch116. Cada mecanismo de control depitch120 puede incluir un motor de accionamiento depitch128 (por ejemplo, cualquier motor eléctrico, hidráulico o neumático adecuado), una caja de engranajes de accionamiento depitch130 y un piñón de accionamiento depitch132. En dichos modos de realización, el motor de accionamiento depitch128 se puede acoplar a la caja de engranajes de accionamiento depitch130, de modo que el motor de accionamiento depitch128 imparta fuerza mecánica a la caja de engranajes de accionamiento depitch130. De forma similar, la caja de engranajes de accionamiento depitch130 se puede acoplar al piñón de accionamiento depitch132 para su rotación con el mismo. El piñón de accionamiento depitch132, a su vez, puede estar en acoplamiento de rotación con un rodamiento depitch134 acoplado entre el buje 110 y una pala de rotor 112 correspondiente, de modo que la rotación del piñón de accionamiento depitch132 provoque la rotación del rodamiento depitch134. Por tanto, en dichos modos de realización, la rotación del motor de accionamiento depitch128 acciona la caja de engranajes de accionamiento depitch130 y el piñón de accionamiento depitch132, haciendo rotar, de este modo, el rodamiento depitch134 y la(s) pala(s) de rotor 112 alrededor del eje depitch116. De forma similar, la turbina eólica 100 puede incluir uno o más mecanismos de accionamiento de orientación 138 acoplados de forma comunicativa al controlador 200, estando configurado cada mecanismo de accionamiento de orientación 138 para cambiar el ángulo de la góndola 106 en relación con el viento (por ejemplo, engranando un rodamiento de orientación 140 de la turbina eólica 100).

[0063] [0036]En referencia en particular a la FIG.2, en un modo de realización, la turbina eólica 100 puede incluir al menos un sensor operativo 158. El/los sensor(es) operativo(s) 158 se puede(n) configurar para detectar un rendimiento de la turbina eólica 100, por ejemplo, en respuesta a la condición ambiental. Por ejemplo, el/los sensor(es) operativo(s) 158 puede(n) ser un sensor de velocidad de rotación acoplado de forma operativa al controlador 200. El/los sensor(es) operativo(s) 158 se puede(n) dirigir al eje de rotor 122 de la turbina eólica 100 y/o al generador 118. El/los sensor(es) operativo(s) 158 puede(n) recopilar datos indicativos de la velocidad de rotación y/o la posición de rotación del eje de rotor 122 y, por tanto, del rotor 108 en forma de velocidad del rotor y/o acimut del rotor. El/los sensor(es) operativo(s) 158 puede(n) ser, en un modo de realización, un tacómetro analógico, un tacómetro de CC, un tacómetro de CA, un tacómetro digital, un tacómetro de contacto, un tacómetro sin contacto o un tacómetro de tiempo y frecuencia. En un modo de realización, el/los sensor(es) operativo(s) 158 puede(n) ser, por ejemplo, un codificador, tal como un codificador óptico. En un modo de realización, el/los sensor(es) operativo(s) 158 se puede(n) configurar para monitorizar los parámetros operativos 338 (FIG.6) de la turbina eólica 100.

[0065] Además, en un modo de realización, la turbina eólica 100 puede incluir, o acoplarse de forma operativa a, al menos un sensor de red 160 configurado para monitorizar al menos un parámetro de la potencia de la red eléctrica 179. Por ejemplo, el/los sensor(es) de red 160 se puede(n) configurar para monitorizar continuamente la tensión de la red eléctrica 179 como se ve por la turbina eólica 100. En consecuencia, el/los sensor(es) de red 160 puede(n) ser, en un modo de realización, un amperímetro, un voltímetro, un ohmímetro y/o cualquier otro sensor adecuado para monitorizar la potencia de la red eléctrica 179.

[0067] También se debe apreciar que, como se usa en el presente documento, el término "monitorizar" y variaciones del mismo indican 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 monitoriza, que se pueden utilizar a continuación por el controlador 200 para determinar una condición o respuesta de la turbina eólica 100.

[0069] En referencia en particular a la FIG.4, en un modo de realización, el sistema eléctrico 150 puede incluir diversos componentes para convertir la energía cinética del rotor 108 en una salida eléctrica en una forma aceptable para una red de potencia conectada 179. Por ejemplo, en un modo de realización, el generador 118 puede ser un generador de inducción de doble alimentación (DFIG) que tiene un estátor 117 y un rotor de generador 119. El generador 118 se puede acoplar a un bus de estátor 166 y a un convertidor de potencia 168 por medio de un bus de rotor 170. En una configuración de este tipo, el bus de estátor 166 puede proporcionar una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) desde un estátor del generador 118, y el bus de rotor 170 puede proporcionar una potencia multifásica de salida (por ejemplo, potencia trifásica) del rotor de generador 119 del generador 118. Adicionalmente, el generador 118 se puede acoplar por medio del bus de rotor 170 a un convertidor de lado de rotor 172. El convertidor de lado de rotor 172 se puede acoplar a un convertidor de lado de línea 174 que, a su vez, se puede acoplar a un bus de lado de línea 176.

[0071] En un modo de realización, el convertidor de lado de rotor 172 y el convertidor de lado de línea 174 se pueden configurar para el modo en operación normal en una disposición de modulación por ancho de pulso (PWM) trifásica usando transistores bipolares de puerta aislada (IGBT) como dispositivos de conmutación. Se pueden usar otros dispositivos de conmutación adecuados, tales como tiristores conmutados de puerta aislada, MOSFET, transistores bipolares, rectificadores controlados con silicona y/u otros dispositivos de conmutación adecuados. El convertidor de lado de rotor 172 y el convertidor de lado de línea 174 se pueden acoplar por medio de un enlace de CC 173 a través del que puede estar un condensador de enlace de CC 175.

[0073] En un modo de realización, el convertidor de potencia 168 se puede acoplar al controlador 200 configurado como un controlador de convertidor 202 para controlar el funcionamiento del convertidor de potencia 168. Por ejemplo, el controlador de convertidor 202 puede enviar instrucciones de control al convertidor de lado de rotor 172 y al convertidor de lado de línea 174 para controlar la modulación de los elementos de conmutación usados en el convertidor de potencia 168 para establecer una consigna de par de torsión de generador y/o salida de potencia deseados.

[0075] Como se representa además en la FIG.4, el sistema eléctrico 150, en un modo de realización, puede incluir un transformador 178 que acopla la turbina eólica 100 a una red eléctrica 179. El transformador 178 puede ser, en un modo de realización, un transformador de 3 devanados que incluye un devanado principal de alta tensión 180 (por ejemplo, mayor que 12 KVAC). El devanado principal de alta tensión 180 se puede acoplar a la red eléctrica 179. El transformador 178 también puede incluir un devanado secundario de tensión media 182 (por ejemplo, 6 KVAC) acoplado al bus de estátor 166 y un devanado auxiliar de baja tensión 184 (por ejemplo, 575 VAC, 690 VAC, etc.) acoplado al bus de línea 176. Se debe apreciar que el transformador 178 puede ser un transformador de tres devanados como se representa, o de forma alternativa, puede ser un transformador de dos devanados que tenga solo un devanado principal 180 y un devanado secundario 182; puede ser un transformador de cuatro devanados que tenga un devanado principal 180, un devanado secundario 182, un devanado auxiliar 184 y un devanado auxiliar adicional; o puede tener cualquier otro número adecuado de devanados.

[0077] [0043]En un modo de realización, el sistema eléctrico 150 también puede incluir diversos disyuntores de circuito, fusibles, contactores y otros dispositivos para controlar y/o proteger los diversos componentes del sistema eléctrico 150. Por ejemplo, el sistema eléctrico 150, en un modo de realización, puede incluir un disyuntor de circuito de red 188, un disyuntor de circuito de bus de estátor 190 y/o un disyuntor de circuito de bus de línea 192. El/los disyuntor(es) de circuito 188, 190, 192 del sistema eléctrico 150 puede(n) conectar o desconectar componentes correspondientes del sistema eléctrico 150 cuando una condición del sistema eléctrico 150 se acerca a un umbral operativo del sistema eléctrico 150.

[0079] Todavía en referencia a la FIG.4 y también a la FIGS.5-7, se presentan múltiples modos de realización de un sistema 300 para controlar la turbina eólica 100 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra en particular en la FIG. 5, se ilustra un diagrama esquemático de un modo de realización de componentes adecuados que se pueden incluir dentro del sistema 300. Por ejemplo, como se muestra, el sistema 300 puede incluir el controlador 200 acoplado de forma comunicativa al/a los sensor(es) operativo(s) 158 y al/a los sensor(es) de red 160. Además, como se muestra, el controlador 200 incluye uno o más procesadores 206 y dispositivos de memoria asociados 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 los diversos componentes de la turbina eólica 100. 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/los sensor(es) 158, 160 se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por los procesadores 206. Se debe apreciar que el/los sensor(es) 158, 160 se puede(n) acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 210 usando cualquier medio adecuado. Por ejemplo, el/los sensor(es) 158, 160 se puede(n) acoplar a la interfaz de sensor 212 por medio de una conexión por cable. Sin embargo, en otros modos de realización, el/los sensor(es) 158, 160 se puede(n) 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 de forma operativa a un módulo de control de estado operativo 214 configurado para cambiar al menos un estado operativo de turbina eólica.

[0081] 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 que están 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, memoria de acceso aleatorio (RAM)), medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoriaflash), un disquete, un disco compacto de memoria de solo lectura (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 se puede(n) configurar, en general, 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 que incluyen, pero sin limitarse a, detectar un detectar un evento de red transitorio y modificar una instrucción de par de torsión para desarrollar una amortiguación creciente de una vibración de torsión de la turbina eólica 100 como se describe en el presente documento, así como otras funciones diversas implementadas por ordenador adecuadas.

[0083] En referencia en particular a las FIG.6 y 7, en un modo de realización, el controlador 200 del sistema 300 se puede configurar para detectar un evento de red transitorio 302, que puede ser un primer evento de red transitorio 303. En respuesta al evento de red transitorio 302, el controlador 200 puede generar una instrucción de par de torsión 304 por medio de un módulo de control de amortiguador de tren de potencia 216. La instrucción de par de torsión 304 puede establecer un nivel de amortiguación predeterminado 306 de una vibración de torsión (V) resultante del evento de red transitorio 302. Además, el controlador 200, en un modo de realización, puede determinar al menos un parámetro de oscilación 308 relacionado con la vibración de torsión (V). En respuesta a esta determinación, el controlador 200, en un modo de realización, puede determinar un nivel de par de torsión de generador objetivo 310. El nivel de par de torsión de generador objetivo 310 puede ser un nivel de par de torsión correspondiente a un nivel de amortiguación incrementado 312 de la vibración (V) de torsión en relación con el nivel de amortiguación predeterminado 306. Como se representa en 314, el controlador 200 puede modificar la instrucción de par de torsión 304 con una instrucción modificadora de par de torsión 316. Modificar la instrucción de par de torsión 304 con la instrucción modificadora de par de torsión 316 puede, en 318, puede facilitar el establecimiento del generador 118 en el nivel de par de torsión de generador objetivo 310, desarrollando, de este modo, el nivel de amortiguación incrementado 312. Se debe apreciar que el nivel de amortiguación incrementado 312, en un modo de realización, se puede mantener a través de una fase de recuperación de evento de red transitorio (R<GE>) tras el evento de red transitorio 302.

[0085] [0047]En un modo de realización, el evento de red transitorio 302 puede ser un evento de soporte de huecos de tensión (LVRT). El evento de LVRT se puede caracterizar por una disminución de tensión que es al menos un 50 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>). En un modo de realización adicional, la disminución de tensión puede ser menor que o igual a un 70 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>). Se debe apreciar que, en un modo de realización, mantener al menos un 30 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>) a lo largo del evento de red transitorio 302 puede facilitar la recuperación de la turbina eólica 100 del evento de red transitorio 302 en tanto que la tensión mantenida puede proporcionar una fuerza resistiva inicial contra la que se puede desarrollar e incrementar el par de torsión de generador. Sin embargo, se debe apreciar además que, en un modo de realización adicional, el evento de LVRT se puede caracterizar por diferentes cambios en el nivel de tensión como se exige por los códigos de red locales. Por ejemplo, en un modo de realización, el evento de LVRT se puede caracterizar por una disminución de tensión que es al menos un 10 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>). En un modo de realización adicional, la disminución de tensión puede ser menor que o igual a un 80 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>).

[0087] El evento de red transitorio 302 se puede definir en términos de una pluralidad de parámetros de evento transitorio 320. En un modo de realización, la pluralidad de parámetros de evento transitorio 320, por ejemplo, puede indicar una gravedad del evento de red transitorio 302. Los parámetros de evento transitorio 320 pueden incluir un nivel de potencia de la red eléctrica 179 anterior al evento de red transitorio 302 (por ejemplo, la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>)). En un modo de realización, los parámetros de evento transitorio 320 también pueden incluir una tensión de red durante el evento de red transitorio 302 (por ejemplo, el al menos un 30 % de la tensión pre-evento de red transitorio (P<GE>)). Además, en un modo de realización, los parámetros de evento transitorio 320 pueden incluir una duración del evento de red transitorio 302.

[0089] En un modo de realización en el que la vibración de torsión (V) resulta del evento de red transitorio 302, la gravedad de la vibración de torsión (V) se puede indicar por el/los parámetro(s) de oscilación 308. En consecuencia, el/los parámetro(s) de oscilación 308 puede(n) ser proporcional(es) a la pluralidad de parámetros de evento transitorio 322 y, por tanto, una función de los mismos. Como tal, en un modo de realización, determinar el/los parámetro(s) de oscilación 308 puede incluir recibir datos indicativos de al menos uno de la pluralidad de parámetros de evento transitorio 302. Sin embargo, los datos recibidos pueden incluir una ausencia de indicaciones correspondientes a al menos un parámetro adicional 322 de la pluralidad de parámetros de evento transitorio 320. En un modo de realización de este tipo, el controlador 200 puede determinar un valor presuntivo para el/los parámetro(s) adicional(es) 322 por medio de una estimación del/de los parámetro(s) adicional(es) 322. Se debe apreciar que la utilización de un procedimiento de estimación puede facilitar que el controlador 200 determine el parámetro de oscilación incluso en presencia de una exactitud deficiente del sensor y/o una falla del sensor. Esto, a su vez, puede aliviar un requisito de sistemas de sensores redundantes.

[0091] Siendo descriptivos de la vibración de torsión (V) resultante del evento de red transitorio 302, el/los parámetro(s) de oscilación 308 puede(n) incluir, en un modo de realización, datos indicativos de un par de torsión de eje máximo 324. El par de torsión de eje máximo 324 puede ser, en un modo de realización, el par de torsión interno (por ejemplo, la torsión) del eje rápido 124 desarrollado en base a las cargas de par de torsión transmitidas desde el rotor 108 y el generador 118. El par de torsión de eje máximo 324 puede ser, en un modo de realización, el nivel de par de torsión experimentado por el acoplamiento deslizante 154. El par de torsión de eje máximo 324 puede ser, en un modo de realización, proporcional al nivel de potencia previo al fallo de la red 179, la inversa multiplicativa de la duración del evento de red transitorio 302 y/o la inversa multiplicativa de la tensión de red restante a lo largo del evento de red transitorio 302. En consecuencia, el par de torsión de eje máximo 324 de la vibración de torsión (V) se puede determinar por medio de un algoritmo en base a los parámetros de evento transitorio 320. Se debe apreciar que, en un modo de realización, el nivel de amortiguación incrementado 312 puede reducir el par de torsión de eje máximo 324 como se representa en 325.

[0093] En un modo de realización, el/los parámetro(s) de oscilación 308 puede(n) incluir datos indicativos de una frecuencia de vibración de torsión 326. En un modo de realización adicional, el/los parámetro(s) de oscilación 308 también puede(n) incluir datos indicativos de la duración de vibración de torsión 328. Se debe apreciar que cada una de la frecuencia de vibración de torsión 326 y la duración de vibración de torsión 328 puede estar sujeta a límites impuestos por la red eléctrica 179. Por lo tanto, como se representa en 325, en un modo de realización, el nivel de amortiguación incrementado 312 puede facilitar la satisfacción de los requisitos de red eléctrica al reducir la frecuencia de vibración de torsión 326 y/o la duración de vibración de torsión 328.

[0095] El/los parámetro(s) de oscilación 308 se puede(n) representar gráficamente en la FIG.7 por las curvas C<1>y C<2>. Como se representa, la curva C<1>puede representar el/los parámetro(s) de oscilación 308 del tren de potencia 146 desarrollado(s) en respuesta al evento de red transitorio 302 cuando se somete al nivel de amortiguación predeterminado 306. Por el contrario, la curva C<2>puede representar los efectos del nivel de amortiguación incrementado 312 sobre los parámetros de oscilación 308. Como se representa, el nivel de amortiguación incrementado 312, en un modo de realización, puede reducir el par de torsión de eje máximo 324 y la duración de la fase de recuperación de evento de red transitorio (R<GE>). En otras palabras, el nivel de amortiguación incrementado 312 puede facilitar un retorno más rápido a un funcionamiento en régimen estacionario de la turbina eólica 100 de lo que se puede lograr por medio del nivel de amortiguación predeterminado 306 del módulo de control DTD 216.

[0097] [0053]Como se representa en 330 de la FIG.6, en un modo de realización, el controlador 200 del sistema 300 se puede configurar para detectar un acercamiento del/de los parámetro(s) de oscilación 308 a un umbral de activación 332. Cuando el valor del/de los parámetro(s) de oscilación 308 cruza el umbral de activación 332, la instrucción de par de torsión 304 generada por el módulo de controlDTD216 se puede modificar para establecer el par de torsión de generador en el nivel objetivo 310. Se debe apreciar que el umbral de activación 332 puede corresponder a un valor del/de los parámetro(s) de oscilación 308 que es indicativo de una vibración de torsión (V) de dicha magnitud, frecuencia y/o duración de lo que es deseable el nivel de amortiguación incrementado 312. Se debe apreciar además que en un modo de realización en el que el evento de red transitorio 302 da como resultado una vibración de torsión (V) con parámetros de oscilación 308 que no cruzan el umbral de activación 332, el nivel de amortiguación predeterminado 306 se puede mantener a lo largo de la fase de recuperación de evento de red transitorio (R<GE>).

[0099] Para garantizar que el rotor 108 permanezca acoplado de forma operativa al generador 118 por medio del acoplamiento deslizante 154 a lo largo de la fase de recuperación de evento de red transitorio (R<GE>), el controlador 200, en un modo de realización, se puede configurar para determinar un umbral de liberación nominal 334 del acoplamiento deslizante 154. El umbral de liberación nominal 334, o tracción, puede ser un valor de par de torsión máximo por encima del que el acoplamiento deslizante 154 se puede configurar para permitir que la primera y segunda partes 162, 164 del eje rápido 124 tengan velocidades de rotación diferentes, desacoplando de forma comunicativa, de este modo, el generador 118 del rotor 108. En consecuencia, como se representa en 336, en un modo de realización, el controlador 200 puede establecer el nivel de par de torsión de generador objetivo 310 en una magnitud que es menor que el umbral de liberación nominal 334 del acoplamiento deslizante 154. Por ejemplo, en un modo de realización, el nivel de par de torsión de generador objetivo 310 se puede establecer en una magnitud que garantiza que el par de torsión de eje máximo 324 no excede el umbral de liberación nominal 334. Se debe apreciar que exceder el umbral de liberación nominal 334 puede dar como resultado una incapacidad para desarrollar el nivel de amortiguación incrementado 312 debido al desacoplamiento comunicativo resultante del generador 118 del rotor 108. Por lo tanto, establecer el nivel de par de torsión de generador objetivo 310 en una magnitud conforme al umbral de liberación nominal 334 puede garantizar que se puede desarrollar un grado máximo de amortiguación dadas las condiciones y el estado operativo de la turbina eólica 100.

[0101] En un modo de realización, generar la instrucción modificadora de par de torsión 316 puede incluir recibir datos indicativos de una pluralidad de parámetros operativos 338 del/de los sensor(es) operativo(s) 158. La pluralidad de parámetros operativos 338 puede corresponder a parámetros operativos del rotor 108 y/o el generador 118. Por ejemplo, la pluralidad de parámetros operativos 338 puede ser indicativa de la velocidad del rotor, el desplazamiento angular del rotor, la aceleración angular del rotor, la velocidad del generador, el desplazamiento angular del generador y/o la aceleración angular del generador.

[0103] Como se ilustra en 340, en un modo de realización, el controlador 200 del sistema 300 se puede configurar para filtrar la pluralidad de parámetros operativos 338 a una pluralidad de frecuencias de torsión de tren de potencia 342. La pluralidad de frecuencias de torsión de tren de potencia 342, en un modo de realización, puede corresponder a una pluralidad de frecuencias naturales del sistema de torsión. Por ejemplo, la pluralidad de frecuencias de torsión de tren de potencia 342 puede corresponder a una frecuencia fundamental y frecuencias armónicas correspondientes del eje rápido 124. El filtrado de los parámetros operativos 338 puede generar un conjunto de datos de información de torsión filtrado 344. El filtrado se puede lograr, por ejemplo, por medio de cualquier medio de filtrado adecuado, tal como un filtro de paso de banda o un filtro de ondículas.

[0105] Como se representa en 346, en un modo de realización, el controlador 200 se puede configurar para multiplicar el conjunto de datos de información de torsión filtrado 344 por al menos una ganancia de control 348 para generar la instrucción modificadora de par de torsión 316. En un modo de realización, la(s) ganancia(s) de control 348 puede(n) ser una ganancia proporcional, una ganancia integral, una ganancia diferencial y/o una combinación de las mismas.

[0107] En un modo de realización, el evento de red transitorio 302 puede estar seguido de un segundo evento de red transitorio 350. En un modo de realización de este tipo, el sistema 300, como se representa en 352, puede lograr, por medio del nivel de amortiguación incrementado 312, un nivel de par de torsión de eje sostenido que está dentro de una desviación 354 de un nivel de par de torsión de eje pre-evento de red 356 anterior al primer evento de red transitorio 303. Se debe apreciar que lograr el nivel de par de torsión de eje sostenido dentro de la desviación 354 del nivel de par de torsión de eje pre-evento de red 356 anterior a la aparición de un segundo evento de red transitorio 350 puede facilitar el cumplimiento de los requisitos de red eléctrica. Se debe apreciar además que, en un modo de realización, las regulaciones de red pueden necesitar el logro del nivel de par de torsión de eje sostenido dentro de la desviación 354 del nivel de par de torsión de eje pre-evento de red 356 dentro de un período de tiempo especificado tras el evento de LVRT.

[0109] [0059]Además, el experto en la técnica reconocerá la intercambiabilidad de diversas características de diferentes modos de realización. De forma similar, las diversas etapas de procedimiento y características descritas, así como otros equivalentes conocidos para cada uno de dichos procedimientos y característica, se pueden mezclar y combinar por un experto en esta técnica para construir sistemas y técnicas adicionales de acuerdo con los principios de esta divulgación. Por supuesto, se ha de entender que no necesariamente se pueden lograr todos los dichos objetivos o ventajas descritos anteriormente 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.

[0111] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica 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.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Un procedimiento para controlar una turbina eólica (100) acoplada a una red eléctrica, teniendo la turbina eólica un tren de potencia (146) que comprende un rotor (108) acoplado de forma rotatoria a un generador (118) por medio de un acoplamiento deslizante (154), comprendiendo el procedimiento:

detectar, por medio de un controlador (200), un primer evento de red transitorio (303);

generar una instrucción de par de torsión (304) por medio de un módulo de control de amortiguador de tren de potencia (216) del controlador (200) en respuesta al primer evento de red transitorio (303), la instrucción de par de torsión configurada para establecer un nivel de amortiguación predeterminado (306) de una vibración de torsión resultante del primer evento de red transitorio;

determinar, por medio del controlador (200), al menos un parámetro de oscilación (308) relacionado con la vibración de torsión;

determinar, por medio del controlador (200), un nivel de par de torsión de generador objetivo (310) en respuesta a la determinación del al menos un parámetro de oscilación, siendo el nivel de par de torsión de generador objetivo un nivel de par de torsión correspondiente a un nivel de amortiguación incrementado (312) de la vibración de torsión que es mayor que el nivel de amortiguación predeterminado (306); y

modificar la instrucción de par de torsión con una instrucción modificadora de par de torsión (316) generada por medio del controlador (200) para establecer un par de torsión del generador en el nivel de par de torsión de generador objetivo (310), desarrollando, de este modo, el nivel de amortiguación incrementado (312);

en el que los parámetros de oscilación incluyen una frecuencia de vibración de torsión (326);

y en el que determinar el nivel de par de torsión de generador objetivo comprende además:

determinar un umbral de liberación nominal del acoplamiento deslizante; y

establecer el nivel de par de torsión de generador objetivo en una magnitud que sea menor que el umbral de liberación nominal del acoplamiento deslizante para mantener la tracción del acoplamiento deslizante.

2.El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer evento de red transitorio comprende un evento de soporte de huecos de tensión.

3.El procedimiento de la reivindicación 2, en el que el evento de soporte de huecos de tensión secaracteriza poruna disminución de tensión que es al menos un 50 % de una tensión pre-evento de red transitorio y menor que o igual a un 70 % de la tensión pre-evento de red transitorio.

4.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el parámetro de oscilación es una función de una pluralidad de parámetros de evento transitorio, comprendiendo la pluralidad de parámetros de evento transitorio un nivel de potencia anterior al primer evento de red transitorio, una tensión de red durante el primer evento de red transitorio y una duración del primer evento de red transitorio.

5.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que determinar el parámetro de oscilación comprende además:

recibir, por medio del controlador, datos indicativos de al menos uno de la pluralidad de parámetros de evento transitorio, en el que los datos comprenden además una ausencia de indicaciones correspondientes a al menos un parámetro adicional de la pluralidad de parámetros de evento transitorio; y

determinar, por medio del controlador, un valor presuntivo para el al menos un parámetro adicional por medio de una estimación del al menos un parámetro adicional.

6.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el parámetro de oscilación comprende además al menos uno de un par de torsión de eje máximo, y una duración de vibración de torsión.

7.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el nivel de amortiguación incrementado reduce al menos uno del par de torsión de eje máximo, la frecuencia de vibración de torsión, y la duración de vibración de torsión.

8.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que modificar la instrucción de par de torsión con la instrucción modificadora de par de torsión comprende además:

detectar, por medio del controlador, un acercamiento del parámetro de oscilación a un umbral de activación, en el que el acercamiento del umbral de activación da como resultado la modificación de la instrucción de par de torsión.

9.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además, en respuesta al nivel de amortiguación incrementado, lograr un nivel de par de torsión de eje sostenido dentro de una desviación de un nivel de par de torsión de eje anterior al primer evento de red transitorio, en el que el nivel de par de torsión de eje sostenido se logra antes de detectar un segundo evento de red transitorio.

10.El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que generar la instrucción modificadora de par de torsión comprende además:

recibir, por medio del controlador, una pluralidad de parámetros operativos para al menos uno del rotor y el generador;

filtrar, por medio del controlador, la pluralidad de parámetros operativos en una pluralidad de frecuencias de torsión de tren de potencia para generar un conjunto de datos de información de torsión filtrado; y multiplicar, por medio del controlador, el conjunto de datos de información de torsión filtrado por al menos una ganancia de control.

11.El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la al menos una ganancia de control comprende al menos una de una ganancia proporcional, una ganancia integral, una ganancia diferencial, y una combinación de las mismas.

12.Un sistema para controlar una turbina eólica, comprendiendo el sistema:

un generador (118) acoplado de forma rotatoria a un rotor (108) por medio de un acoplamiento deslizante (154); y

un controlador (200) acoplado de forma comunicativa al generador, comprendiendo el controlador al menos un procesador configurado para realizar una pluralidad de operaciones, comprendiendo la pluralidad de operaciones:

detectar un primer evento de red transitorio (303),

generar una instrucción de par de torsión (304) por medio de un módulo de control de amortiguador de tren de potencia (216) del controlador (200) en respuesta al primer evento de red transitorio (303), la instrucción de par de torsión configurada para establecer un nivel de amortiguación predeterminado (306) de una vibración de torsión resultante del primer evento de red transitorio, determinar al menos un parámetro de oscilación (308) relacionado con la vibración de torsión, determinar un nivel de par de torsión de generador objetivo (310) en respuesta a la determinación del al menos un parámetro de oscilación, siendo el nivel de par de torsión de generador objetivo un nivel de par de torsión correspondiente a un nivel de amortiguación incrementado (312) de la vibración de torsión que es mayor que el nivel de amortiguación predeterminado (306), y modificar la instrucción de par de torsión con una instrucción modificadora de par de torsión (316) generada por medio del controlador (200) para establecer un par de torsión del generador en el nivel de par de torsión de generador objetivo (310), desarrollando, de este modo, el nivel de amortiguación incrementado (312);

los parámetros de oscilación incluyen una frecuencia de vibración de torsión (326); en el que determinar el nivel de par de torsión de generador objetivo comprende además:

determinar un umbral de liberación nominal del acoplamiento deslizante; y

13.El sistema de la reivindicación 12, en el que el primer evento de red transitorio comprende un evento de soporte de huecos de tensióncaracterizado poruna disminución de tensión que es al menos un 50 % de una tensión pre-evento de red transitorio y menor que o igual a un 70 % de la tensión pre-evento de red transitorio.

14.El sistema de las reivindicaciones 12-13, en el que el parámetro de oscilación es una función de una pluralidad de parámetros de evento transitorio, comprendiendo la pluralidad de parámetros de evento transitorio un nivel de potencia anterior al primer evento de red transitorio, una tensión de red durante el primer evento de red transitorio y una duración del primer evento de red transitorio, y en el que el parámetro de oscilación comprende además al menos uno de un par de torsión de eje máximo y una duración de vibración de torsión.