ES2340236A1 - Procedimientos y aparato para el suministro de y/o absorcion de energia electrica reactiva. - Google Patents
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Abstract
Procedimientos y aparato para el suministro y/o
absorción de energía eléctrica reactiva.
Una turbina eólica incluye un rotor que tiene un
buje, al menos una pala de rotor acoplada al buje, y un eje de
rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el mismo. La
turbina eólica incluye también un generador eléctrico acoplado al
eje del rotor, y un convertidor de frecuencia del lado del
generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para
convertir CA de frecuencia variable recibida del generador eléctrico
en CC. El convertidor de frecuencia del lado del generador está
acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está configurado
para al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de
energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y absorción de
energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La turbina eólica
incluye también un convertidor de frecuencia en el lado de la red
acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia del lado del
generador para convertir CC recibida del convertidor de frecuencia
del lado del generador en CA de frecuencia fija. El convertidor de
frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la
carga eléctrica y está configurado para al menos una de las dos
funciones siguientes: suministro de energía eléctrica reactiva a la
carga eléctrica o absorción de energía eléctrica reactiva de la
carga eléctrica.
Description
Procedimientos y aparato para el suministro y/o
absorción de energía eléctrica reactiva.
Esta invención se refiere generalmente a
turbinas eólicas y, más concretamente, a procedimientos y aparato
para el suministro y/o absorción de energía eléctrica reactiva con
respecto a turbinas eólicas.
La energía eólica se usa a veces para generar
energía eléctrica usando una turbina eólica, en la que un generador
eléctrico es impulsado por la rotación de un rotor que convierte la
energía eólica en energía rotatoria. Sin embargo, a veces puede
haber una energía eólica inadecuada para impulsar el rotor, de
manera tal que la turbina eólica no genera energía eléctrica.
En un aspecto, una turbina eólica incluye un
rotor que tiene un buje, al menos una pala de rotor acoplada al
buje, y un eje del rotor acoplado a dicho buje para su rotación con
el mismo. La turbina eólica incluye también un generador eléctrico
acoplado al eje del rotor, y un convertidor de frecuencia en el lado
del generador acoplado eléctricamente al generador eléctrico para
convertir la CA de frecuencia variable recibida del generador
eléctrico en CC. El convertidor de frecuencia del lado del
generador está acoplado eléctricamente a una carga eléctrica y está
configurado para al menos una de las dos funciones siguientes:
suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y
absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica. La
turbina eólica incluye también un convertidor de frecuencia en el
lado de la red acoplado eléctricamente al convertidor de frecuencia
del lado del generador para convertir la CC recibida del convertidor
de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El
convertidor de frecuencia del lado de la red está acoplado
eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para
realizar al menos una de las siguientes funciones: suministro de
energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de
energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para
suministrar energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina
eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de
frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al
generador eléctrico, y un convertidor de frecuencia en el lado de la
red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del
lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye
el suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica
usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del
generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
En otro aspecto, se provee un procedimiento para
el suministro de energía eléctrica reactiva con respecto a una
turbina eólica que tiene un generador eléctrico, un convertidor de
frecuencia en el lado del generador acoplado eléctricamente al
generador eléctrico, un convertidor de frecuencia en el lado de la
red acoplado eléctricamente entre el convertidor de frecuencia del
lado del generador y una carga eléctrica. El procedimiento incluye
la absorción de energía eléctrica reactiva de la carga eléctrica
usando simultáneamente el convertidor de frecuencia del lado del
generador y el convertidor de frecuencia del lado de la red.
La figura 1 es una perspectiva de una
realización ejemplar de una turbina eólica ejemplar.
La figura 2 es un diagrama esquemático de la
turbina eólica mostrada en las figuras 1 y 2.
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra
una realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de
energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal
como, pero no se limita a, la turbina eólica mostrada en las
figuras 1 y 2.
La figura 4 es un diagrama de flujos que ilustra
otra realización ejemplar de un procedimiento para el suministro de
energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal
como, pero no limitada a, la turbina eólica mostrada en las figuras
1 y 2.
Según su uso en la presente, el término
"pala" se pretende que sea representativo de cualquier
dispositivo que provea fuerza reactiva cuando está en movimiento
relativo respecto de un fluido circundante. Según su uso en la
presente, el término "turbina eólica" se pretende que sea
representativo de cualquier dispositivo que genere energía
rotatoria de la energía eólica y, más concretamente, que convierta
la energía cinética del viento en energía mecánica. Según su uso en
la presente, el término "generador eólico" se pretende que sea
representativo de cualquier turbina eólica que genere energía
eléctrica de la energía rotatoria generada de la energía eólica y,
más concretamente, que convierta la energía mecánica convertida de
la energía cinética del viento en energía eléctrica.
La figura 1 es una perspectiva de una
realización ejemplar de una turbina 10 eólica ejemplar. La turbina
10 eólica descrita e ilustrada en la presente es un generador eólico
para la generación de energía eléctrica de la energía eólica. La
turbina 10 eólica ejemplar descrita e ilustrada en la presente
incluye una configuración de eje horizontal. Sin embargo, en algunas
realizaciones, la turbina 10 eólica puede incluir, además de o
alternativamente a la configuración de eje horizontal, una
configuración de eje vertical (no se muestra). La turbina 10 eólica
se acopla a una carga eléctrica (no se muestra en la figura 1), tal
como, pero no limitada a, una red eléctrica, un dispositivo de
almacenamiento de energía, un electrolizador de hidrógeno, y/o un
motor eléctrico, para recibir energía eléctrica auxiliar de los
mismos y/o para el suministro de la energía eléctrica generada por
la turbina 10 eólica al mismo. Aunque solamente está ilustrada una
turbina 10 eólica, en algunas realizaciones pueden estar agrupadas
entre sí una pluralidad de turbinas 10 eólicas, denominadas a veces
colectivamente "parque eólico".
La turbina 10 eólica incluye un cuerpo 12, a
veces denominado "góndola", y un rotor (generalmente designado
con el numeral 14) acoplado al cuerpo 12 para su rotación respecto
del cuerpo 12 alrededor de un eje 16 de rotación. En la realización
ejemplar, la góndola 12 está montada sobre una torre 18. Sin
embargo, en algunas realizaciones, además de o alternativamente a la
góndola 12 montada sobre una torre, la turbina 10 eólica incluye una
góndola 12 contigua al suelo y/o a una superficie de agua. La
altura de la torre 18 puede ser cualquier altura adecuada que
permita a la turbina 10 eólica funcionar como se describe en la
presente. El rotor 14 incluye un buje 20 y una pluralidad de palas
22 (a veces denominadas "álabes") que se extienden radialmente
hacia fuera desde el buje 20 para convertir la energía eólica en
energía rotatoria. Aunque el rotor 14 se describe y se ilustra en
la presente con tres palas 22, el rotor 14 puede tener cualquier
número de palas 22. Cada una de las palas 22 puede tener cualquier
longitud (como se describe en la presente). Por ejemplo, en algunas
realizaciones una o más palas 22 del rotor tienen aproximadamente
0,5 metros de longitud, mientras que en algunas realizaciones una o
más palas 22 del rotor tienen aproximadamente 50 metros de longitud.
Otros ejemplos de longitudes de la pala 22 incluyen 10 metros o
menos, aproximadamente 20 metros, aproximadamente 37 metros, y
aproximadamente 40 metros. Otros ejemplos incluyen palas 22 de
rotor de entre aproximadamente 50 y aproximadamente 100 metros de
longitud.
A pesar de cómo están ilustradas las palas 22
del rotor en la figura 1, el rotor 14 puede tener palas 22 de
cualquier forma y puede tener palas 22 de cualquier tipo y/o
configuración, esté descrito y/o ilustrado o no en la presente dicha
forma, tipo y/o configuración. Un ejemplo de otro tipo, forma y/o
configuración de las palas 22 del rotor está en un rotor entubado
(no se muestra) que tiene una turbina (no se muestra) contenida
dentro de un conducto (no se muestra). Otro ejemplo de otro tipo,
forma, y/o configuración de las palas 22 del rotor está en una
turbina eólica Darrieus, denominada a veces turbina "batidora de
huevos". Otro ejemplo más de otro tipo, forma y/o configuración
de las palas 22 de un rotor está en una turbina eólica Savonious.
Otro ejemplo aún de otro tipo, forma y/o configuración de palas 22
de rotor está en un molino de viento tradicional de bombeo de agua,
tal como, pero no limitado a, rotores de cuatro palas que tienen
estructuras de madera y velas de tela. Además, la turbina 10
eólica, en algunas realizaciones, puede ser una turbina eólica en la
que el rotor 14 generalmente está orientado contra el viento para
captar energía eólica, y/o puede ser una turbina eólica en la que
el rotor 14 generalmente está orientado a favor del viento para
dirigir la energía. Por supuesto, en toda realización, el rotor 14
puede no estar orientado exactamente contra el viento ni a favor del
viento, sino orientado con cualquier ángulo (que puede ser variable)
respecto de la dirección del viento para aprovechar la energía del
mismo.
Haciendo referencia ahora a la figura 2, la
turbina 10 eólica incluye un generador 24 eléctrico acoplado al
rotor 14 para generar energía eléctrica a partir de la energía
rotatoria generada por el rotor 14. El generador 24 puede ser
cualquier tipo adecuado de generador eléctrico, tal como, pero no
limitado a, un generador de inducción de rotor bobinado, un
generador de imán permanente, un generador síncrono, y/o un
generador de inducción de jaula de ardilla. El generador 24 incluye
un estátor (no se muestra) y un rotor (no se muestra). El rotor 14
incluye un eje 26 de rotor acoplado al buje 20 del rotor para su
rotación con el mismo. El generador 24 está acoplado al eje 26 del
rotor de manera tal que la rotación del eje 26 del rotor impulsa la
rotación del rotor del generador y, por consiguiente, la operación
del generador 24. En la realización ejemplar, el rotor del generador
tiene un eje 28 de rotor acoplado al mismo y acoplado al eje 26 del
rotor de manera tal que la rotación del eje 26 del rotor impulsa la
rotación del rotor del generador. En otra realización, el rotor del
generador está acoplado directamente al eje 26 del rotor,
denominada a veces "turbina eólica de impulsión directa". En la
realización ejemplar, el eje 28 del rotor del generador está
acoplado al eje 26 del rotor a través de una caja de engranajes 30,
aunque en otras realizaciones el eje 28 del rotor del generador está
acoplado directamente al eje 26 del rotor. Más concretamente, en la
realización ejemplar, la caja de engranajes 30 tiene un lado 32 de
baja velocidad acoplado al eje 26 del rotor y un lado 34 de alta
velocidad acoplado al eje 28 del rotor del generador. El par del
rotor 14 impulsa el rotor del generador para de esta manera generar
energía eléctrica de CA de frecuencia variable de la rotación del
rotor 14.
En la realización ejemplar, la turbina 10 eólica
incluye un convertidor 36 de frecuencia en el lado del generador y
un convertidor 38 de frecuencia en el lado de la red, denominada a
veces generador de turbina eólica de doble conversión. Más
concretamente, el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador está acoplado eléctricamente al generador 24 y convierte
la CA de frecuencia variable recibida del generador 24 en CC. El
convertidor 38 de frecuencia del lado de la red está acoplado
eléctricamente al convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador y convierte la CC recibida del convertidor 36 de
frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia fija. El
convertidor 38 de frecuencia del lado de la red también está
acoplado eléctricamente a una carga 40 eléctrica, tal como, pero no
limitada a, una red de potencia, un dispositivo de almacenamiento
energético, un electrolizador de hidrógeno, y/o un motor eléctrico.
Durante condiciones en las que la energía eólica es suficiente para
impulsar la rotación del rotor 14 y de esta manera generar energía
eléctrica de la operación del generador 24, el convertidor 38 de
frecuencia del lado de la red suministra CA de frecuencia fija a la
carga 40. El convertidor 38 de frecuencia del lado de la red puede
también absorber y/o suministrar energía eléctrica reactiva de la
carga 40. Cada uno de entre convertidor 36 de frecuencia del lado
del generador y convertidor 38 de frecuencia del lado de la red
puede estar situado en cualquier sitio dentro o lejos de la turbina
10 eólica. Por ejemplo, en la realización ejemplar, cada uno de
entre convertidor 36 de frecuencia del lado del generador y
convertidor 38 de frecuencia del lado de la red está situado dentro
de una base (no se muestra) de la torre 18.
Como se expuso anteriormente, el convertidor 38
de frecuencia del lado de la red está acoplado eléctricamente a la
carga 40 eléctrica para suministrar energía eléctrica reactiva a la
misma y para absorber energía eléctrica reactiva de la misma.
Además, el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador está
acoplado eléctricamente a la carga 40 eléctrica para suministrar
energía eléctrica reactiva a la misma y para absorber energía
eléctrica reactiva de la misma. En sí, tanto el convertidor 38 de
frecuencia del lado de la red como el convertidor 36 de frecuencia
del lado del generador están configurados para suministrar energía
eléctrica reactiva a la carga 40 eléctrica y para absorber energía
eléctrica reactiva de la carga 40 eléctrica cuando la energía eólica
está por debajo de un umbral predeterminado, o cuando se desea
complementar el suministro o absorción energía eléctrica reactiva
mediante el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red durante
la operación del generador 24 usando el convertidor 36 de frecuencia
del lado del generador. El umbral predeterminado puede tener
cualquier valor. Por ejemplo, el umbral predeterminado de la energía
eólica puede ser de un valor umbral cuando la energía eólica no es
suficiente para impulsar la rotación del rotor 14 y, por
consiguiente, no es suficiente para operar el generador 24 eléctrico
y generar energía eléctrica. Consecuentemente, tanto el convertidor
38 de frecuencia del lado de la red como el convertidor 36 de
frecuencia del lado del generador se pueden usar para suministrar
energía eléctrica reactiva a, y/o absorber energía eléctrica
reactiva de, la carga 40 eléctrica cuando la energía eólica es
insuficiente para generar energía eléctrica usando el generador 24
eléctrico. Por ejemplo, se puede suministrar energía eléctrica
reactiva a, y/o absorber de, la carga 40 eléctrica para facilitar la
regulación de un voltaje de la carga 40 eléctrica. En otras
realizaciones, el umbral predeterminado se puede seleccionar como un
valor al que la energía eólica es suficiente para impulsar la
rotación del rotor 14 y, por lo tanto, para generar energía
eléctrica usando el generador 24, pero al que es deseable
complementar la energía eléctrica reactiva generada por el
convertidor 38 de frecuencia del lado de la red con la energía
eléctrica reactiva generada por el convertidor 36 de frecuencia del
lado del generador.
El convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red
pueden estar acoplados eléctricamente a la carga eléctrica de
cualquier manera, forma, configuración, y/o disposición, y/o usando
cualquier estructura, y/o medio que les permita funcionar como se
describió y/o ilustró en la presente. Por ejemplo, en la
realización ejemplar, el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red
están acoplados a la carga 40 eléctrica en paralelo, como se muestra
en la figura 2. Además, en la realización ejemplar, un conmutador 42
está acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica
entre el generador 24 y el convertidor de frecuencia del lado del
generador, y un conmutador 46 está acoplado eléctricamente a lo
largo de la conexión eléctrica entre el convertidor 36 del lado del
generador y la carga 40 eléctrica. El conmutador 42 puede estar
abierto para aislar eléctricamente el convertidor 36 de frecuencia
del lado del generador y, consecuentemente, el convertidor 38 de
frecuencia del lado de la red, del generador 24. Cuando el
conmutador 42 está cerrado, la energía eléctrica puede fluir entre
el generador 24 y el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador. En algunas realizaciones, un conmutador 44 está acoplado
eléctricamente a lo largo de la conexión eléctrica entre el
convertidor 38 de frecuencia del lado de la red y la carga 40
eléctrica. El conmutador 44 puede estar abierto para aislar
eléctricamente el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red
y, consecuentemente, el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador, de la carga 40 eléctrica. Cuando el conmutador 44 está
cerrado, la energía eléctrica puede fluir entre la carga 40
eléctrica y el convertidor 38 del lado de la red. En otras
realizaciones, no se incluye el conmutador 44. El conmutador 46
puede estar abierto para aislar eléctricamente el convertidor 36 de
frecuencia del lado del generador de la carga 40 eléctrica. Cuando
el conmutador 46 está cerrado (y el conmutador 44, cuando está
incluido, está cerrado), la energía eléctrica puede fluir entre la
carga 40 eléctrica y el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador. Cuando la energía eólica está por debajo del umbral
predeterminado, el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red se
pueden usar para suministrar energía eléctrica reactiva a, y/o
absorber energía eléctrica reactiva de, la carga 40 eléctrica
abriendo, o manteniendo abierto, el conmutador 42 y cerrando, o
manteniendo cerrado, el conmutador 46 (y el conmutador 44, cuando
está incluido). Los conmutadores 42 y 46 (y 44, cuando está
incluido), pueden ser cualquier conmutador adecuado, tal como, pero
no limitados a, un dispositivo electrónico de potencia, un
contactor, un interruptor, y/o un ruptor de circuito.
En algunas realizaciones, la turbina 10 eólica
puede incluir uno o más sistemas 48 de control acoplados a uno o más
componentes de la turbina 10 eólica para controlar generalmente la
operación de la turbina 10 eólica y/o todos o algunos de los
componentes de la misma si dichos componentes están descritos y/o
ilustrados en la presente memoria. En la realización ejemplar,
el/los sistema(s) 48 de control está(n) montado(s)
dentro de la góndola 12. Sin embargo, además o alternativamente, uno
o más de los sistemas 48 de control pueden estar alejados de la
góndola 12 y/o de otros componentes de la turbina 10 eólica. El/los
sistema(s) 48 de control se pueden usar para, pero no
limitados a, monitorización y control del sistema en general
incluyendo, por ejemplo, pero no limitados a, regulación de la
orientación y de la velocidad, aplicación del freno del eje de alta
velocidad y guiñada, aplicación del motor de guiñada y bomba, y/o
monitorización de fallos. En algunas realizaciones se pueden usar
arquitecturas de control distribuida o centralizada,
alternativamente.
Como se muestra en la figura 2, en la
realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control
incluyen un colector 50 u otro dispositivo de comunicación para
comunicar información. Uno o más procesadores 52 están acoplados al
colector 50 para procesar información. El/los sistema(s) 48
de control pueden incluir también una o más memorias de acceso
aleatorio (RAM) 54 y/o otro(s) dispositivo(s) 56 de
almacenamiento. La(s) RAM(s) 54 y el/los
disposi-
tivo(s) 56 de almacenamiento están acoplados al colector 50 para almacenar y transferir información e instrucciones a ejecutar por el/los procesador(es) 52. La(s) RAM(s) 54 (y/o también el/los dispositivo(s) 56 de almacenamiento, si están incluidos) se pueden usar también para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el/los procesadores) 52. El/los sistema(s) 48 de control pueden incluir también una o dos memorias de solo lectura (ROM) 58 y/o otros dispositivos de almacenamiento estáticos acoplados al colector 50 para almacenar y proporcionar información estática (es decir, no cambiante) e instrucciones al/a los procesador(es) 52. El/los dispositivos 60 de entra/salida pueden incluir cualquier dispositivo conocido en la técnica para permitir la introducción de datos al/a los sistema(s) 48 de control, tales como, pero no limitados a, introducción de datos relativos a la carga 40 eléctrica, y/o para permitir salidas, tales como, pero no limitadas a, salidas de control de guiñadas, salidas de control de la inclinación, y/o salidas de control de la conmutación para controlar la operación de los conmutadores 42, 44, y/o 46. Las instrucciones pueden ser facilitadas a la memoria desde un dispositivo de almacenamiento, tales como, pero no limitados a, un disco magnético, un circuito integrado de memoria de solo lectura (ROM), CD-ROM, y/o DVD, por medio de una conexión remota que es bien cableada o sin cables que permite acceder a uno o más medios accesibles electrónicamente, etc. En algunas realizaciones se puede usar circuitería cableada en vez de o en combinación con instrucciones software. De esta manera, la ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a cualquier combinación específica de circuitería hardware e instrucciones software, ya sea descrito y/o ilustrado en la presente.
tivo(s) 56 de almacenamiento están acoplados al colector 50 para almacenar y transferir información e instrucciones a ejecutar por el/los procesador(es) 52. La(s) RAM(s) 54 (y/o también el/los dispositivo(s) 56 de almacenamiento, si están incluidos) se pueden usar también para almacenar variables temporales u otra información intermedia durante la ejecución de instrucciones por el/los procesadores) 52. El/los sistema(s) 48 de control pueden incluir también una o dos memorias de solo lectura (ROM) 58 y/o otros dispositivos de almacenamiento estáticos acoplados al colector 50 para almacenar y proporcionar información estática (es decir, no cambiante) e instrucciones al/a los procesador(es) 52. El/los dispositivos 60 de entra/salida pueden incluir cualquier dispositivo conocido en la técnica para permitir la introducción de datos al/a los sistema(s) 48 de control, tales como, pero no limitados a, introducción de datos relativos a la carga 40 eléctrica, y/o para permitir salidas, tales como, pero no limitadas a, salidas de control de guiñadas, salidas de control de la inclinación, y/o salidas de control de la conmutación para controlar la operación de los conmutadores 42, 44, y/o 46. Las instrucciones pueden ser facilitadas a la memoria desde un dispositivo de almacenamiento, tales como, pero no limitados a, un disco magnético, un circuito integrado de memoria de solo lectura (ROM), CD-ROM, y/o DVD, por medio de una conexión remota que es bien cableada o sin cables que permite acceder a uno o más medios accesibles electrónicamente, etc. En algunas realizaciones se puede usar circuitería cableada en vez de o en combinación con instrucciones software. De esta manera, la ejecución de secuencias de instrucciones no se limita a cualquier combinación específica de circuitería hardware e instrucciones software, ya sea descrito y/o ilustrado en la presente.
El/los sistema(s) 48 de control también
pueden incluir una interfaz 62 de sensores que permite que el/los
sistema(s)
48 de control comuniquen con cualquier sensor. La interfaz 62 de sensores puede ser o puede incluir, por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital que convierten señales analógicas en señales digitales que pueden ser usadas por el/los procesador(es) 52. El/los sistema(s) 48 de control se pueden acoplar, tal como, pero no limitados a, eléctricamente y/o ópticamente, tanto al convertidor 36 de frecuencia del lado del generador como al convertidor 38 de frecuencia del lado de la red para controlar la operación de los mismos en el suministro eléctrico, tal como, pero no limitado a, reactivo a la carga 40 eléctrica, y/o absorción de energía eléctrica, tal como, pero no limitada a, reactiva de la carga 40 eléctrica. En la realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control está(n) acoplado(s) eléctricamente a los convertidores 36 y 38 así como a los conmutadores 42 y 46 (y 44, cuando está incluido) para controlar la operación de los mismos. En algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control está acoplado, tal como, pero no limitado a, eléctricamente y/o ópticamente a la carga 40 eléctrica para recibir información relativa a la carga 40, tal como, pero no limitada a, parámetros operacionales y/o condiciones de la carga 40, y/o para controlar la operación de la carga 40. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control recibe información del voltaje u otra información relativa a la carga 40 para regular un voltaje de la carga 40 que usan los convertidores 36 y/o 38, recibiéndose dicha información de una conexión directa entre el/los sistema(s) 48 de control y la carga 40, como en la realización ejemplar, y/o de un sensor (no se muestra) a través de la interfaz 62 de sensores.
48 de control comuniquen con cualquier sensor. La interfaz 62 de sensores puede ser o puede incluir, por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital que convierten señales analógicas en señales digitales que pueden ser usadas por el/los procesador(es) 52. El/los sistema(s) 48 de control se pueden acoplar, tal como, pero no limitados a, eléctricamente y/o ópticamente, tanto al convertidor 36 de frecuencia del lado del generador como al convertidor 38 de frecuencia del lado de la red para controlar la operación de los mismos en el suministro eléctrico, tal como, pero no limitado a, reactivo a la carga 40 eléctrica, y/o absorción de energía eléctrica, tal como, pero no limitada a, reactiva de la carga 40 eléctrica. En la realización ejemplar, el/los sistema(s) 48 de control está(n) acoplado(s) eléctricamente a los convertidores 36 y 38 así como a los conmutadores 42 y 46 (y 44, cuando está incluido) para controlar la operación de los mismos. En algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control está acoplado, tal como, pero no limitado a, eléctricamente y/o ópticamente a la carga 40 eléctrica para recibir información relativa a la carga 40, tal como, pero no limitada a, parámetros operacionales y/o condiciones de la carga 40, y/o para controlar la operación de la carga 40. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el/los sistema(s) 48 de control recibe información del voltaje u otra información relativa a la carga 40 para regular un voltaje de la carga 40 que usan los convertidores 36 y/o 38, recibiéndose dicha información de una conexión directa entre el/los sistema(s) 48 de control y la carga 40, como en la realización ejemplar, y/o de un sensor (no se muestra) a través de la interfaz 62 de sensores.
Además de o alternativamente al/a los
sistema(s) 48 de control, se pueden usar otro(s)
sistema(s) (no se muestra) de control para controlar la
operación de la carga 40 y/o para controlar la operación de los
convertidores 36 y/o 38 en el suministro de energía eléctrica, tal
como, pero no limitado a, reactiva a la carga 40 eléctrica, y/o
absorber energía eléctrica, tal como, pero no limitada a, reactiva
de la carga 40 eléctrica. Dicho(s) otro(s)
sistema(s) de control incluyen, pero no se limitan a, uno o
varios sistemas de control asociados con otras turbinas eólicas (no
se muestran), uno o más sistemas de control centralizados para un
parque eólico, y/o uno o más sistemas de control asociados con la
carga 40.
La figura 3 es un diagrama de flujos que ilustra
una realización ejemplar de un procedimiento 100 para el suministro
de energía eléctrica reactiva respecto de una turbina eólica, tal
como, pero no limitada a, la turbina 10 eólica (mostrada en las
figuras 1 y 2). Aunque el procedimiento 100 se va a describir e
ilustrar en la presente con respecto a la turbina 10 eólica, el
procedimiento 100 es aplicable a cualquier generador eólico. El
procedimiento 100 incluye simultáneamente el suministro 102 de
energía eléctrica reactiva a la carga 40 eléctrica (mostrada en la
figura 2) usando el convertidor 36 de frecuencia del lado del
generador (mostrado en la figura 2) y el convertidor 38 de
frecuencia del lado de la red (mostrado en la figura 2) cuando la
energía eólica está por debajo del umbral predeterminado expuesto
anteriormente con respecto a la figura 2, o cuando se desea
complementar el suministro de energía eléctrica reactiva a través
del convertidor 38 de frecuencia del lado de la red durante la
operación del generador 24 usando energía eléctrica reactiva del
convertidor 36 de frecuencia del lado del generador. En algunas
realizaciones, se pueden usar el/los sistema(s) 48 de control
(mostrado en la figura 2) y/o otros sistemas de control, tales como,
pero no limitados a, uno o más sistemas de control asociados con
otras turbinas eólicas (no se muestran), uno o más sistemas de
control centralizados para un parque eólico, y/o uno o más sistemas
de control asociados con la carga 40 para facilitar el suministro
102 de energía eléctrica reactiva a la carga 40.
Aunque el procedimiento 100 puede suministrar
energía eléctrica reactiva 102 a la carga 40 de cualquier manera,
modo, configuración y/o disposición, y/o usando cualquier
procedimiento, proceso, estructura y/o medio, en la realización
ejemplar, el procedimiento 100 incluye el aislamiento eléctrico del
convertidor 36 de frecuencia del lado del generador del generador
24 (mostrado en la figura 2) abriendo o manteniendo abierto el
conmutador 42 (mostrado en al figura 2). El conmutador 46 (mostrado
en la figura 2), y el conmutador 44 (mostrado en la figura 2) si
está incluido, se cierran o se mantienen cerrados para suministrar
energía eléctrica reactiva a la carga 40. En algunas realizaciones,
la energía eléctrica reactiva suministrada a la carga 40 eléctrica
se usa para facilitar la regulación 104 de un voltaje de la carga
40 eléctrica.
La figura 4 es un diagrama de flujos que ilustra
otra realización ejemplar de un procedimiento 200 para el suministro
de energía eléctrica reactiva con respecto a una turbina eólica, tal
como, pero no limitada a, la turbina 10 eólica (mostrada en las
figuras 1 y 2). Aunque el procedimiento 200 se va a describir e
ilustrar con respecto a la turbina 10 eólica, el procedimiento 200
es aplicable a cualquier generador eólico. El procedimiento 200
incluye simultáneamente la absorción 202 de energía eléctrica
reactiva de la carga 40 eléctrica (mostrada en la figura 2) usando
el convertidor 36 de frecuencia del lado del generador (mostrado en
la figura 2) y el convertidor 38 de frecuencia del lado de la red
(mostrado en la figura 2) cuando la energía eólica está por debajo
del umbral predeterminado expuesto anteriormente con respecto a la
figura 2, o cuando se desea complementar la absorción de energía
eléctrica reactiva por el convertidor 38 de frecuencia del lado de
la red durante la operación del generador 24 usando el convertidor
36 de frecuencia del lado del generador. En algunas realizaciones,
se pueden usar el/los sistema(s) 48 de control (mostrado en
la figura 2) y/o otros sistemas de control, tal como, pero no
limitados a, uno o más sistemas de control asociados con otras
turbinas eólicas (no se muestran), uno o más sistemas de control
centralizados para un parque eólico, y/o uno o más sistemas de
control asociados con la carga 40 para facilitar la absorción 202 de
energía eléctrica reactiva de la carga 40.
Aunque el procedimiento 200 puede absorber 202
energía eléctrica reactiva de la carga 40 de cualquier manera,
modo, configuración y/o disposición, y/o usando cualquier
procedimiento, proceso, estructura, y/o medio, en la realización
ejemplar, el procedimiento 200 incluye el aislamiento eléctrico del
convertidor 36 de frecuencia del lado del generador del generador
24 (mostrado en la figura 2) abriendo o manteniendo abierto el
conmutador 42 (mostrado en la figura 2). El conmutador 46 (mostrado
en la figura 2), y el conmutador 44 (mostrado en la figura 2)
cuando está incluido, se cierran o se mantienen cerrados para
absorber energía eléctrica reactiva de la carga 40. En algunas
realizaciones se usa la energía eléctrica reactiva absorbida de la
carga 40 eléctrica para facilitar la regulación 204 de un voltaje
de la carga 40 eléctrica.
En la presente, se describen y/o se ilustran
detalladamente realizaciones ejemplares. Las realizaciones no se
limitan a las realizaciones concretas descritas en la presente,
sino que, por el contrario, los componentes y etapas de cada
realización pueden ser utilizados independientemente y separadamente
de los demás componentes y etapas descritos en la presente. Cada
componente, y cada etapa, se pueden usar también con otros
componentes y/o etapas del procedimiento.
Al introducir elementos/componentes descritos
y/o ilustrados en la presente, los artículos "un", "una",
"el/la", "dicho/dicha", y "al menos uno" se quiere
indicar que hay uno o más de lo(s)
elemento(s)/componente(s)/etc. Los términos "que
comprende", "que incluye" y "que tiene" son indicativos
de inclusión y significan que puede haber
elemento(s)/componente(s)/etc. adicionales además del
o de los elemento(s)/componente(s)/etc.
relacionados.
Aunque la invención ha sido descrita respecto de
diversas realizaciones concretas, los expertos en la técnica
reconocerán que la invención se puede practicar con modificaciones
dentro del espíritu y ámbito de las reivindicaciones.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (9)
1. Una turbina (10) eólica caracterizada
porque comprende:
un rotor (14) que comprende un buje (20), al
menos una pala (22) de rotor acoplada a dicho buje, y un eje (26,
28) de rotor acoplado a dicho buje para su rotación con el
mismo;
un generador (24) eléctrico acoplado a dicho eje
del rotor;
un convertidor (36) de frecuencia en el lado del
generador acoplado eléctricamente a dicho generador eléctrico para
convertir la CA de frecuencia variable recibida de dicho generador
eléctrico en CC, dicho convertidor de frecuencia del lado del
generador está acoplado eléctricamente a una carga (40) eléctrica y
está configurado para al menos una de las dos funciones siguientes:
suministro de energía eléctrica reactiva a la carga eléctrica y
absorción de energía eléctrica reactiva de dicha carga eléctrica;
y
un convertidor (38) de frecuencia en el lado de
la red acoplado eléctricamente a dicho convertidor de frecuencia del
lado del generador para convertir la CC recibida de dicho
convertidor de frecuencia del lado del generador en CA de frecuencia
fija, dicho convertidor de frecuencia del lado de la red está
acoplado eléctricamente a la carga eléctrica y está configurado para
al menos una de las dos funciones siguientes: suministro de energía
eléctrica reactiva a la carga eléctrica o absorción de energía
eléctrica reactiva de la carga eléctrica.
2. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque dicho convertidor (36)
de frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de
frecuencia del lado de la red están acoplados eléctricamente a la
carga (40) eléctrica en paralelo.
3. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un
conmutador (42) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión
eléctrica entre dicho generador (24) eléctrico y dicho convertidor
(36) de frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y
selectivamente dicho generador eléctrico de dicho convertidor de
frecuencia del lado del generador.
4. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un
conmutador (46) acoplado eléctricamente a lo largo de la conexión
eléctrica entre la carga (40) eléctrica y dicho convertidor (36) de
frecuencia del lado del generador para aislar eléctrica y
selectivamente la carga eléctrica de dicho convertidor de frecuencia
del lado del generador.
5. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque comprende además un
procesador (52) acoplado a dicho convertidor (36) de frecuencia del
lado del generador y a dicho convertidor (38) de frecuencia del
lado de la red.
6. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52)
es operable para causar que dicho convertidor (36) de frecuencia del
lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado
de la red, simultáneamente suministren energía eléctrica reactiva a
la carga eléctrica (40).
7. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52)
es operable para causar que dicho convertidor (36) de frecuencia del
lado del generador y dicho convertidor (38) de frecuencia del lado
de la red, simultáneamente absorban energía eléctrica reactiva de la
carga eléctrica (40).
8. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 5 caracterizada porque dicho procesador (52)
está acoplado a la carga (40) eléctrica y es operable para regular
un voltaje de la carga eléctrica usando dicho convertidor (36) de
frecuencia del lado del generador y dicho convertidor (38) de
frecuencia del lado de la red.
9. Una turbina (10) eólica de acuerdo con la
reivindicación 1 caracterizada porque la carga (40) eléctrica
es una red de potencia.
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