ES2382631B1 - Metodos y sistemas de control de aerogeneradores - Google Patents

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Abstract

Métodos y sistemas de control de aerogeneradores de velocidad variable (11), siguiendo una curva de producción (25, 27) que incluye una región operacional nominal (3) y regiones operacionales sub-nominales (2, 1, 0), comprendiendo los métodos pasos de: a) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva en dicha región nominal (3) basada en el uso del par demandado Td para controlar la producción de energía P y en el uso del ángulo de paso demandado {ze}d para controlar el par demandado Td; b) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva en las regiones sub-nominales (2, 1, 0) basada en el uso del par demandado Td para controlar la producción de energía P y en la fijación de un valor constante óptimo para el ángulo de paso demandado {ze}d en cada una de las regiones sub-nominales (2, 1, 0). Los sistemas comprenden uno o más Controladores Adaptativo Predictivos.

Description

METODOS y SISTEMAS DE CONTROL DE AEROGENERADORES
CAMPO DE LA INVENCION
5
La invención se refiere a métodos y sistemas de control de
aerogeneradores de velocidad variable y, en particular, a métodos y sistemas de
control de aerogeneradores utilizando un enfoque adaptativo predictivo.
ANTECEDENTES
10
Los aerogeneradores son dispositivos que convierten energía mecánica
en energía eléctrica. Un aerogenerador típico incluye una góndola montada
sobre una torre que alberga un tren de potencia para transmitir la rotación de un
rotor a un generador eléctrico y otros componentes tal como los motores de
15
orientación mediante los que se gira el aerogenerador, varios controladores y un
freno. El rotor soporta varias palas que se extienden radialmente para capturar
la energía cinética del viento y causan un movimiento rotatorio del tren de
potencia. Las palas del rotor tienen una forma aerodinámica de manera que
cuando el viento pasa a través de la superficie de la pala se crea una fuerzéI
2 O
ascensional que causa la rotación de un eje al que está conectado -
directamente o a través de un dispositivo de multiplicación-un generador
eléctrico situado dentro de la góndola. La cantidad de energía producida por los
aerogeneradores depende de la superficie de barrido del rotor de palas que
recibe la acción del viento y, consecuentemente, el incremento de la longitud de"
25
las palas implica normalmente un incremento de la producción de energía del
aerogenerador.
En los métodos y sistemas de control conocidos la energía producida por
un aerogenerador se incrementa con la velocidad del viento hasta que se:
alcanza un nivel nominal pre-establecido y a partir de ahí se mantiene:
3 O
constante. E"o se hace regulando el ángulo de paso de las palas de manera'
que el ángulo de paso de las palas del rotor se cambia hacia un menor ángulo
de ataque para reducir la energía capturada y hacia un mayor ángulo de ataque
para incrementar la energía capturada. Por tanto la velocidad del generador y,
consecuentemente, la energía producida pueden mantenerse relativamente
constantes con velocidades crecientes del viento.
Sin embargo en el caso de ráfagas y turbulencias la velocidad del viento
5
puede cambiar drásticamente en un intervalo de tiempo relativamente pequeño
requiriendo cambios relativamente rápidos del ángulo de paso de las palas para
mantener constante la energía producida que son difíciles de implementar
teniendo en cuenta la dinámica del actuador del control del ángulo de paso y la
inercia de los componentes mecánicos. Como resultado, la velocidad del
10
generador puede rebasar el limite superior de velocidad y el aerogenerador se
para al efecto de evitar daños.
La regulación de la producción de energía y de la velocidad del rotor
implementada en la mayoría de los sistemas conocidos de control de los
aerogeneradores está basada en un enfoque Proporcional-Integral-Derivativo
15
(PID) que reacciona a los errores producidos entre las mediciones de las
variables y sus valores de consigna con sus limitaciones asociadas.
De cara a solucionar este problema se conocen varias propuestas de
sistemas de control que mejoran su rendimiento particularmente en situaciones
de velocidades de viento variables como la propuesta descrita en WO
2 o
2008/046942 A 1.
Por otra parte son conocidos muchos sistemas de control de propósito
general. Uno de ellos es el sistema de control adaptativo predictivo descrito en
las patentes españolas 460649 y 2206315 pero el solicitante no conoce
ninguna propuesta de un sistema de control adaptativo predictivo para
25
aerogeneradores.
Los controladores adaptativo predictivos conducen las variables
controlados a los valores deseados (los valores de consigna) reaccionando a
errores aún no producidos. Estos controladores están basados en un modelo
interno de la planta de cara a predecir sus futuros estados. Una segunda
3 o
funcionalidad se introduce cuando se adaptan los parámetros del modelo
dinámico interno de cara a tener en cuenta futuras evoluciones. Esta clase de
controladores requiere una información en tiempo real que difiere de la usada
por los controladores PID. Consecuentemente el uso de estos controladores en
áreas particulares no puede llevarse a cabo sin realizar profundos estudios de
estrategia.
Por tanto las propuestas conocidas implican el uso de más información
5
(particularmente datos estadísticos) que en los sistemas comerciales de control
y/o herramientas mejoradas para el análisis de la información relevante pero
ninguna de ellas proporciona una estrategia de control clara, fácil de
implementar, que pueda hacer frente a situaciones con rápidos cambios de la
velocidad del viento.
10
La presente invención está orientada a la solución de ese inconveniente.
SUMARIO DE LA INVENCiÓN
Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas
15
de control de aerogeneradores que puedan hacer frente a situaciones con
rápidos cambios de la velocidad del viento.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas
de control de aerogeneradores que permitan su adaptación a eventuales
evoluciones dinámicas del aerogenerador.
2 o
En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen proporcionando un
método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable,
siguiendo una curva de producción de energía que incluye una región
operacional nominal y varias regiones operacionales sub-nominales
comprendiendo pasos de:
25
a) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva de
producción en dicha región operacional nominal basada en el uso del par
demandado Td para controlar la producción de energía P y en el uso del ángulo
de paso demandado Bd para controlar el par demandado Td.
b) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva de
3 o
producción en las regiones operacionales sub-nominales basada en el uso del
par demandado Td para controlar la producción de energía P yen la fijación de
un valor constante óptimo para el ángulo de paso demandado Bd en cada una
de las regiones operacionales sub-nominales.
En una realización preferente, en el paso a) dicho ángulo de paso
demandado Bd se determina por medio de un algoritmo adaptativo predictivo que
5
tiene como entradas el valor de consigna del par Tsp, el par demandado Td, la
velocidad medida del generador Q y el ángulo de paso medido B. Se consigue
con ello un método de control que mejora la producción de energía en la región
nominal por su mejor adaptación a la evolución dinámica del aerogenerador y la
consiguiente reducción de la desviación típica de las variables de control
10
respecto de sus valores de consigna.
En otra realización preferente, en el paso a) la velocidad del viento V y la
aceleración adelante-atrás de la góndola ax se usan como perturbaciones de
dicho algoritmo adaptativo predictivo. Se consigue con ello un método de control
que permite una reducción de las cargas del generador al tener en cuenta
15
factores específicos relevantes para dichas cargas.
En otra realización preferente, en el paso a) también se usa como
variable de control adicional la tasa demandada de variación del ángulo de paso
Brd correspondiente al ángulo de paso demandado Bd que se determina por
medio de un algoritmo adaptativo predictivo que tiene como entradas al ángulO
2 O
de paso demandado Bd y el ángulo de paso medido B. Se consigue con ello un
método de control que permite un control mejorado de la regulación del ángulo
de paso.
En otra realización preferente, en el paso b) el par demandado Td se
determina por medio de un algoritmo adaptativo predictivo que tiene como
25
entradas el valor de consigna de la velocidad del generador Qsp, el valor medido
de la velocidad del generador Q y el valor medido del par T. Se consigue con
ello un método de control que mejora la producción de energía del
aerogenerador en las regiones sub-nominales debido a su mejor adaptación a la
evolución dinámica del aerogenerador y a la consiguiente reducción del
3 O
desviación estándar de las variables de control respecto de sus valores de
consigna.
En otra realización preferente, el método de control también comprende
un paso para implementar una estrategia de control en la región pre-O basada
en el uso del ángulo de paso demandado ed, determinado por medio de un
algoritmo adaptativo predictivo para controlar la velocidad del generador 12. Se
5
consigue con ello un método de control que mejora el procedimiento de
arranque del aerogenerador.
En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen
mediante un sistema de control de un aerogenerador de velocidad variable que
comprende dispositivos de medida para medir al menos la velocidad del viento
10
V, la velocidad del generador 12, el ángulo de paso e, la producción de energía P
y la aceleración adelante-atrás de la góndola ax , así como una unidad de control
conectada a dichos dispositivos de medida y a los actuadores del control del
ángulo de paso y del par del generador del aerogenerador que comprende uno
o más de los siguientes controladores implementando algoritmos adaptativo
15
predictivos que tienen en cuenta la dinámica de los componentes físicos del
aerogenerador involucrados:
-Un Controlador Adaptativo Predictivo del Par con el Ángulo de Paso que
tiene como entradas el valor de consigna del par Tsp , el par demandado Td, el
valor medido de la velocidad del generador 12 y el ángulo de paso medido e, y:
2 o
como salida el ángulo de paso demandado ed en la región operacional nominal.
-Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Ángulo de
Paso que tiene como entradas la velocidad medida del generador 12 y como
salida el ángulo de paso óptimo een las regiones operacionales sub-nominales.
-Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Par que
25
tiene como entradas el valor de consigna de la velocidad del generador 12sp, la
velocidad medida del generador 12 y el par medido T y como salida el par
demandado Td en las regiones operacionales sub-nominales.
-Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Tasa de Variación del
Angulo de Ángulo de Paso que tiene como entradas el ángulo de paso
3 o
demandado ed y el ángulo de paso medido e y como salida la tasa demandada
de variación del ángulo de paso
5 10
Brd en la región operacional nominal. Se consigue con ello un sistema de control de un aerogenerador fácil de implementar porque no requiere un conocimiento previo de la dinámica de cada componente individual como sucede en los sistemas de control conocidos. También facilita una reducción de los costes de los componentes del aerogenerador porque conlleva unos menores requerimientos respecto a sus tolerancias dimensionales que los de los sistemas de control conocidos. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
15 2 o
La Figura 1 muestra esquemáticamente los componentes principales de un aerogenerador. La Figura 2 muestra una curva ideal de producción de un aerogenerador de velocidad variable. La Figura 3 muestra una curva ideal par vs. velocidad del rotor de un aerogenerador de velocidad variable. La Figura 4 es un diagrama de bloques funcionales que ilustra un método de control de un aerogenerador según la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de control de un aerogenerador según la presente invención.
25
DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
3 o
Un aerogenerador 11 convencional comprende una torre 13 soportando una góndola 21 que alberga un generador 19 para convertir la energía rotacional del rotor del aerogenerador en energía eléctrica. El rotor del aerogenerador comprende un buje de rotor 15 y, normalmente, tres palas 17. El buje del rotor 15 está conectado al bien directamente o a través de una multiplicadora al generador 19 del aerogenerador para transferir el par generado por el rotor 15 al
generador 19 incrementando la velocidad del eje a fin de alcanzar una velocidad
rotacional apropiada del rotor del generador.
La energía producida por un aerogenerador moderno está controlada
normalmente por medios de un sistema de control para regular el ángulo de
5
paso de las palas del rotor y el par motor del generador. La velocidad rotacional
del rotor y la producción de energía de un aerogenerador pueden ser pues
controladas inicialmente, es decir, antes de una transferencia de energía a una
red de distribución eléctrica a través de un convertidor.
El objetivo de la estrategia de control en la región nominal es una
10
producción de energía lo más cercana posible al valor nominal.
El objetivo de la estrategia de control en las regiones sub-nominales
(cuando no hay viento disponible para la producción nominal) es que la
operación alcance la producción ideal aerodinámica. La estrategia de control
usada generalmente para un aerogenerador de velocidad variable en una región
15
sub-nominal está basada en el ajuste eléctrico del par del generador para
alcanzar la máxima producción y ello se consigue mediante un controlador que
recibe señales indicando la velocidad del generador y la energía producida por
el generador y proporciona una señal de un valor de consigna del par al
convertidor para obtener la producción requerida.
2 o
Así pues, el controlador del aerogenerador usa una curva que define la
deseada relación funcional entre energía y velocidad para alcanzar la
producción ideal. Una curva de ese tipo en la curva 25 de la Figura 2. De cara a
seguir la curva de la Figura 2, la estrategia de control de los aerogeneradores
está normalmente dividida en las regiones operacionales 3, 2, 1, O, mostradas
25
también en el diagrama Par-Velocidad del Rotor de la Figura 3, que se
corresponden con intervalos pre-definidos de la velocidad del viento I la
velocidad del rotor, más una pre-región O correspondiente al arranque.
Como ya hemos dicho, los controladores de los aerogeneradores no son
capaces de regular la producción de energía de forma tan próxima como sea
3 o
posible a la producción de energía prescrita por dicha curva de producción en
todas las situaciones de viento y particularmente en casos de ráfagas 'Y
turbulencias.
Los métodos y sistemas de control de aerogeneradores según esta
invención están basados en una nueva estrategia de control que se implementa
usando técnicas adaptativas predictivas de control.
En una realización preferente la estrategia de control en las regiones
5
mencionadas implementada en el sistema de control del aerogenerador es la
siguiente:
Operación Nominal: Región 3
El objetivo del control en esta región es mantener la velocidad nominal
del rotor y las condiciones nominales de producción de energía, evitando la
10
captura de energía excedente del viento mediante la regulación del ángulo de
paso de las palas.
Estrategia de control: La energía generada P se controla con el par
"medido" T3, y este par "medido" T3se controla con el ángulo de paso a través
de un controlador adaptativo predictivo que identifica en tiempo real la dinámica
15
entre la acción de regulación del ángulo de paso y el par "medido" T3. El valor
de consigna de la energía generada Psp es igual al valor de la producción
nominal de la máquina. Debe advertirse que en la técnica anterior la estrategia
de control está basada en dos mecanismos independientes: la producción P
está controlada con el par T, y la velocidad del generador Q está controlada con
2 o
el ángulo de paso e.
Siguiendo la Figura 4, puede verse que en la región 3:
-La entrada a la Unidad de Selección&Control Angulo de Paso&Par 49
es el modo operacional determinado en la Unidad de Cambio de Modo 41 de
acuerdo con los valores medidos de velocidad del viento V, ángulo de paso e,
25
velocidad del generador Qy energía generada P. Las salidas en la región 3 son
el ángulo de paso demandado ed y el par demandado T d correspondientes al
par "medido" T3 y al ángulo de paso demandado e3 proporcionados por el
Controlador de Energía 43 y el Controlador Adaptativo Predictivo del Par con el
Angulo de Paso 51 (ver más abajo).
3 o
Las entradas al Controlador Adaptativo Predictivo de la Tasa de
Variación del Angulo de Paso 59 son dicho ángulo de paso demandado ed y el
ángulo de paso medido e. La salida es la tasa demandada de variación del
ángulo de paso 8rd para que el ángulo de paso medido 8 pueda converger
eficazmente hacia el ángulo de paso demandado 8d. El Controlador Adaptativo
Predictivo de la Tasa de Variación del Angulo de Paso 59 se usa para identificar
la dinámica del actuador de variación del ángulo de paso para seguir el ángulo
5
de paso demandado 8d a través de trayectorias predeterminadas configuradas
en el Controlador Adaptativo Predictivo de la Tasa de Variación del Angulo de
Paso 59.
-Las entradas al Controlador de Energía 43 son el valor de consigna de
producción Psp (la producción nominal) y la velocidad medida del generador Q.
10
La salida es el par "medido" T3 calculado según la ecuación T =P/Q.
-Las entradas al Controlador Adaptativo Predictivo del Par con el Angulo
de Paso 51 son el valor de consiga del par Tsp (el par correspondiente a la
producción nominal), el par "medido" T3, la velocidad medida del generador
Q y el ángulo de paso medido 8. La velocidad medida del viento V y la
15
aceleración adelante-atrás medida de la góndola 8 x se introducen como
perturbaciones. La salida es el ángulo de paso demandado 83. El Controlador
Adaptativo Predictivo del Par con el Angulo de Paso 51 identifica en tiempo real
la relación causa-efecto entre el par "medido" T3 y el ángulo de paso medido 8
así como la dinámica de la velocidad del viento V y la aceleración adelante
2 O
atrás de la góndola 8x en el par "medido" T3 para actualizar su modelo dinámico
interno.
-El aerogenerador 11 se controla pues a través de dos variables de
control: el par demandado T d Y el ángulo de paso demandado 8d.
Operación Sub-nominal: Regiones 2,1, O
25
Región 2
El objetivo de control en esta región es mantener la velocidad nominal del
generador generando la máxima energía posible, capturando pues la máxima
energía disponible del viento.
Estrategia de control: La velocidad del generador Q se controla con el par
3 O
T2 a través del Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Par 55.
Por tanto la dinámica entre las dos variables se identifica en tiempo real. El valor
de consigna de la velocidad del generador Qsp es constante e igual la velocidad
nominal del generador. El ángulo de paso e2 se posiciona en su valor óptimo. La
velocidad medida del viento V y el ángulo de paso medido ese usan como
perturbaciones porque la lógica interna del controlador puede introducir
5
movimientos en el ángulo de paso.
Región 1
El objetivo de control en esta región es maximizar la captura de la
energía del viento manteniendo por tanto constante la relación lambda e igual a
su valor analítico óptimo.
10
Estrategia de control: Para mantener constante la relación lambda en su
valor óptimo se aplica al aerogenerador un par T1 deducido analíticamente. La
velocidad del generador Q se mantiene entre la velocidad de conexión y la
velocidad nominal. El ángulo de paso e1 se posiciona en su valor óptimo.
Región O
15
El objetivo de control en esta región es mantener la velocidad del
generador Q a la velocidad de conexión para proceder al procedimiento de
arranque.
Estrategia de control: La velocidad del generador Q se controla con el
par Toa través del Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Par
2 o
55. El valor de consigna de la velocidad del generador Qsp es constante e igual
la velocidad de conexión del generador. El ángulo de paso eo se posiciona en su
valor óptimo.
Siguiendo la Figura 4, puede apreciarse que las Regiones 2, 1, O:
-La entrada a la Unidad de Selección&Control Angulo de Paso&Par 49
25
es el modo operacional determinado en la Unidad de Cambio de Modo 41 de
acuerdo con los valores medidos de velocidad del viento V, ángulo de paso e,
velocidad del generador Qy energía generada P. Las salidas son el ángulo de
paso demandado ed y el par demandado T d correspondientes a los pares
demandados T2, T1, To Y a los ángulo de paso demandados e2, e1, eo
3 o
proporcionados por el Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el
Par 55 Y el Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Ángulo de
Paso 53 en cada región.
-El ángulo de paso demandado ()d se mantiene constante en su valor
óptimo en las Regiones 2, 1 Y O, por tanto el Controlador Adaptativo Predictivo
5
de la Tasa de Variación del Angulo de ÁngulO de Paso 59 no debería ser usado
aunque de hecho se usa porque la lógica interna del controlador puede pedir
cambios del ángulo de paso.
-Las entradas al Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el
Ángulo de Paso 53 son la velocidad medida del generador D, la velocidad
10
medida del viento V y el ángulo de paso medido (), las dos últimas usadas como
perturbaciones. La salida es el ángulo de paso demandado ()2, ()1, ()o que se fija
en su valor óptimo en las Regiones 2, 1 yO.
-Las entradas al Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el
Par 55 son el valor de Kopt proporcionado por el Controlador de Kopt 47, el valor
15
medido del par T y la velocidad medida del generador D. La velocidad medida
del viento V y el ángulo de paso medido () se usan como perturbaciones de la
velocidad del generador D. El ángulo de paso medido () se usa como una
perturbación porque aunque se supone que no debe cambiar en las Regiones 2,
1 Y O, puede requerir cambios en circunstancias especiales. El Controlador:
2 o
Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Par 55 identifica la dinámica entre
el par demandado T2, T1, To Y la velocidad medida del generador D.
-El aerogenerador 11 se controla pues en las regiones 2, 1 Y O a través
del par demandado T d.
Región pre-O
25
El objetivo de control en esta región es llevar la velocidad del generador
D desde cero hasta la velocidad de conexión y mantenerla en torno a este valor.
Estrategia de control: La velocidad del generador D se control con la
acción de variación del ángulo de paso a través del Controlador Adaptativo
Predictivo de la Velocidad con el Ángulo de Paso 53. El valor de consigna de la
3 o
velocidad del generador Dsp es la velocidad de conexión. El Controlador
Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Ángulo de Paso 53 identifica la
dinámica entre el ángulo de paso aplicado epre-O y la velocidad medida del
generador ,o La velocidad medida del viento V y el par medido T durante la
conexión se usan como perturbaciones de la velocidad del generador n que es
la variable de control en esta Región.
5
Los anteriormente mencionados Controlador Adaptativo Predictivo del
Par con el Ángulo de Paso 51, Controlador Adaptativo Predictivo de la
Velocidad con el Ángulo de Paso 53, Controlador Adaptativo Predictivo de la
Velocidad con el Par 55 y Controlador Adaptativo Predictivo de la Tasa de
Variación del Angulo de Paso 59 son controladores basados en algoritmos
10
adaptativos predictivos según las enseñanzas de ES 460649. Estos
controladores junto con la Unidad de Cambio de Modo 41, el Controlador de
Energía 43, el Controlador de Kopt 47 (implementando todos ellos modelos
analíticos entre las variables de salida y entrada) y la Unidad de
Selección&Control Angulo de Paso&Par 49 son los componentes básicos del
15
sistema de control según la presente invención.
El uso de esa tecnología de control y la estrategia asociada en un
aerogenerador mejora la captura de la energía del viento y la calidad de la
energía respecto a los controladores PIO debido a una mejor adaptación a las
evoluciones dinámicas del aerogenerador.
2 O
Un sistema de control de un aerogenerador según la presente invención
combina medios de control disponibles de aerogeneradores conocidos de
velocidad variable con los controladores mencionados como se muestra
esquemáticamente en la Figura 5.
Los medios de control del ángulo de paso se comprenden palas 17,
25
actuadores 61, transmisiones de ajuste 63 y la unidad principal de control 65.
Análogamente los medios de control del par comprenden el generador 19, la
unidad de comando del generador 67 y la unidad principal de control 65.
La unidad principal de control 65, que incluye todos los controladores
mencionados anteriormente recibe datos de entrada tales como velocidad de
3 O
viento V, velocidad del generador n, ángulo de paso .e, energía producida P,
aceleración adelante-atrás de la góndola ax, de los dispositivos de medida 71,
73, 75, 77 Y envía datos de salida ed. Td a, respectivamente, los actuadores 61
para cambiar la posición angular de las palas 17 y a la unidad de comando del generador 67 para cambiar el valor de consigna de la producción de energía.
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    5 10 15
    1.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11), siguiendo una curva de producción de energía (25, 27) que incluye una región operacional nominal (3) y regiones operacionales subnominales (2,1, O), caracterizado porque comprende pasos de: a) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva de producción en dicha región operacional nominal (3) basada en el uso del par demandado Td para controlar la producción de energía P yen el uso del ángulo de paso demandado Bd para controlar el par demandado Td; b) Implementar una estrategia de control para seguir dicha curva de producción en las regiones operacionales sub-nominales (2, 1, O) basada en el uso del par demandado Td para controlar la producción de energía P y en la fijación de un valor constante óptimo para el ángulo de paso demandado Bd en cada una de las regiones operacionales sub-nominales (2, 1, O).
    2 o
    2.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según la reivindicación 1, caracterizado porque en dicho paso a) dicho ángulo de paso demandado Bd se determina por medio de un algoritmo adaptativo predictivo que tiene como entradas el valor de consigna del par Tsp, el par demandado Td , la velocidad medida del generador Q y el ángulo de paso medido B.
    25
    3.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según la reivindicación 2, caracterizado porque la velocidad del viento V y la aceleración adelante-atrás de la góndola ax se usan como perturbaciones de dicho algoritmo adaptativo predictivo.
    30
    4.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque en dicho paso a) también se usa como variable de control
    adicional la tasa demandada de variación correspondiente al ángulo de paso demandado ()d.
    del ángulo de paso ()rd
    5
    5.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha tasa demandada de variación del ángulo de paso ()rd se determina por medio de un algoritmo adaptativo predictivo que tiene como entradas al ángulo de paso demandado ()d y el ángulo de paso medido ().
    10 15
    6.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque en dicho paso b) el par demandado Td se determina por medio de un algoritmo adaptativo predictivo que tiene como entradas el valor de consigna de la velocidad del generador Qsp, el velocidad medida del generador Qy el par medido T.
    2 o
    7.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según la reivindicación 6, caracterizado porque la velocidad del viento V y el ángulo de paso medido () se usan como perturbaciones de dicho algoritmo adaptativo predictivo.
    25
    8.Un método de control de la operación de un aerogenerador de velocidad variable (11) según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque también comprende un paso para implementar una estrategia de control en la región pre-O basada en el uso del ángulo de paso demandado ()d, determinado por medio de un algoritmo adaptativo predictivo, para controlar la velocidad del generador Q.
    3 O
    9.-Un aerogenerador de velocidad variable (11) controlado mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
  2. 10.-Un sistema de control de un aerogenerador de velocidad variable
    (11) que comprende dispositivos de medida (71, 73, 75, 77) para medir al
    menos la velocidad del viento V, la velocidad del generador Q, el ángulo de
    paso e, la producción de energía P y la aceleración adelante-atrás de la góndola
    5
    8 x, Y una unidad de control (65) conectada a dichos dispositivos de medida (71,
    73, 75, 77) Y a los actuadores (61, 67) del control del ángulo de paso y del par
    del generador del aerogenerador, caracterizado porque la unidad de control (65)
    está adaptada para ejecutar un método según cualquiera de las reivindicaciones
    1-9.
    10
    11.-Un sistema de control de un aerogenerador de velocidad variable
    (11) según la reivindicación 10, caracterizado porque dicha unidad de control
    (65) comprende uno o más de los siguientes controladores implementando
    algoritmos adaptativo predictivos que tienen en cuenta la dinámica de los
    componentes físicos del aerogenerador involucrados:
    15
    -Un Controlador Adaptativo Predictivo del Par con el Ángulo de Paso
    (51) que tiene como entradas el valor de consigna del par Tsp , el par
    demandado Td, la velocidad medida del generador Q y el ángulo de paso
    medido e, y como salida el ángulo de paso demandado ed en la región
    operacional nominal (3);
    2 o
    -Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Ángulo de
    Paso (53) que tiene como entradas la velocidad medida del generador Q y
    como salida el ángulo de paso óptimo e en las regiones operacionales sub
    nominales (2, 1, O);
    -Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Velocidad con el Par (55)
    25
    que tiene como entradas el valor de consigna de la velocidad del generador Qsp,
    la velocidad medida del generador Q y el par medido T y como salida el valor
    demandado del par Td en las regiones operacionales sub-nominales (2, 1, O);
    -Un Controlador Adaptativo Predictivo de la Tasa de Variación del
    Angulo de Paso (59) que tiene como entradas el ángulo de paso demando ed y
    3 o
    el ángulo de paso medido e y como salida la tasa demandada de variación del
    ángulo de paso erd.
  3. 12.-Un aerogenerador de velocidad variable (11) comprendiendo un sistema de control controlado mediante un método según cualquiera de las reivindicaciones 10-11.
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