ES2383814T3

ES2383814T3 - Procedimiento de optimización de parámetros de funcionamiento de una instalación de energía eólica e instalación de energía eólica

Info

Publication number: ES2383814T3
Application number: ES05808006T
Authority: ES
Inventors: Jens Altemark
Original assignee: Repower Systems SE
Current assignee: Senvion GmbH
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2012-06-26
Anticipated expiration: 2025-11-22
Also published as: CN101065575A; CN100523490C; US20080103611A1; EP2469085A1; DE102004056255B4; DE102004056255A1; EP1817495B1; WO2006056403A1; DK1817495T3; ATE550546T1; CA2589011A1; CA2589011C; US7571013B2; EP1817495A1

Abstract

Procedimiento de optimizacion de parametros de funcionamiento de una instalacion de energia eolica en particular relativos al sistema rotor/generador determinandose (110) un valor limite superior e inferior de un intervalo de valores de un parametro de optimizacion caracterizado por un ciclo (112, 114, 11º, 120) de funcionamientos alternativos de la instalacion de energia eolica para cada valor limite del intervalo de valores generandose (116, 122) respectivamente un conjunto datos de una magnitud objetivo concretamente tras un numero de repeticiones (126) configurable; se evaluan los conjuntos de datos correspondientes a los valores limite del intervalo de valores construyendo una medida de calidad, se identifica el valor limite del intervalo de valores con el peor valor de calidad (130) y se sustituye al menos este valor limite del intervalo de valores desplazandolo un valor incremental º hacia el otro valor limite (134, 136) del intervalo de valores, repitiendose entonces el ciclo (137).

Description

Procedimiento de optimizacion de parametros de funcionamiento de una instalacion de energia eolica e instalacion de energia eolica

La invencion se refiere a un procedimiento de optimizacion de parametros de funcionamiento de una instalacion de 5 energia eolica en particular relativos al sistema rotor/generador en el que se predeterminan unos valores limites superior e inferior de un intervalo de valores del parametro a optimizar y a una instalacion energia eolica.

Las instalaciones de energia eolica modernas son construcciones que se hacen funcionar con ayuda de un sistema de control costoso. El sistema de control esta disenado para controlar distintos sistemas de la instalacion de energia eolica en funcion de los valores de referencia del operario de la instalacion de energia eolica y del explotador de la 10 red, a la que esta conectada la instalacion de energia eolica, de la forma mas provechosa posible. De la forma mas provechosa posible significa, por lo general, que se consiga una gran produccion de energia manteniendo adicionalmente la minima emision de ruido, minima carga del conjunto de transmision y de la estructura de soporte posibles y ademas incluso buena compatibilidad con la red de electrica. De especial importancia es el sistema rotor/ generador. El rotor y sus palas es de una importancia determinante para captar la energia del viento, es decir, para 15 transformar la energia del viento en energia mecanica que a su vez la transforma en energia electrica el generador. Un parametro importante del rotor, ademas de los que quedan determinados por la estructura como, la longitud de las palas del rotor y la forma del perfil de las palas del rotor, es el angulo de ataque que normalmente se puede ajustar. El angulo de ataque se define como el angulo que forma de una cuerda del perfil representativa con respecto al plano del rotor. El angulo de ataque es de suma importancia para definir las condiciones aerodinamicas 20 del la pala del rotor. Es determinante para la las condiciones de flujo entre la pala del rotor y el viento aparente que incide sobre la pala del rotor. El viento aparente es la combinacion del viento real y las corrientes de aire inducidas por el movimiento de la pala del rotor. La intensidad y la direccion del viento aparente dependen, por tanto, de la velocidad de giro del rotor que depende a su vez de la velocidad del viento real y del angulo de ataque. Se tiene entonces un sistema realimentado de regulacion de la velocidad de giro del rotor. Hallar valores optimos para los

25 parametros del angulo de ataque resulta por tanto dificil.

Tradicionalmente se han usado valores del angulo de ataque de las palas del rotor obtenidos de antemano como valores de referencia para el funcionamiento de las instalaciones de energia eolica. Un inconveniente de este metodo es que depende mucho de la precision del calculo previo. Ademas este metodo es sensible a las desviaciones de las palas del rotor de su forma ideal, por ejemplo, por las tolerancias de fabricacion que no se

30 pueden evitar. En conjunto este metodo no consigue resultados satisfactorios. Ademas tambien se conoce por divulgacion no inocua efectuar mediciones durante intervalos de tiempo largos en la instalacion de energia eolica y derivar a partir de estas los valores de correccion correspondientes. Los inconvenientes mencionados se evitan asi aunque este metodo supone mucho tiempo y dinero.

Ademas se conoce (documento DE-A-10127451) que con ayuda de un temporizador se hagan variaciones de los

35 parametros por turnos. El procedimiento se basa en la idea de variar un parametro dentro de unos limites prefijados hasta que se encuentre un valor optimo. Un inconveniente de este metodo es que es susceptible de encontrar un valor optimo local. Existe el riesgo de que el optimo global no se descubra. Ademas el metodo presenta el inconveniente de que no se pueden distinguir entre las variaciones estocasticas de la intensidad y direccion del viento y las mejoras que se consiguen con la configuracion de parametros modificada. Por este motivo este metodo

40 no siempre da resultados satisfactorios.

Es un objetivo de la invencion mejorar un procedimiento del tipo mencionado en la introduccion para que se consiga una buena optimizacion para unas condiciones dificultadas por las variaciones estocasticas. La solucion de acuerdo con la invencion se recoge en las caracteristicas de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

45 De acuerdo con la invencion en un procedimiento de optimizacion de parametros de funcionamiento de una instalacion de energia eolica, en particular relativos al sistema rotor/generador, esta previsto un ciclo en el que, se determinan los valores limites superior e inferior de un intervalo de valores de un parametro de optimizacion, la instalacion de energia eolica se hace funcionar alternativamente para cada valor limites del intervalo de valores generandose respectivamente un conjunto de datos con una magnitud objetivo, concretamente tras un numero de

50 repeticiones configurable; se evaluan los conjuntos de datos correspondientes a los valores limite del intervalo de valores construyendo una medida de calidad, se identifica el valor limite del intervalo de valores con el peor valor de calidad y se sustituye al menos este valor limite del intervalo de valores desplazandolo un valor incremental hacia el otro valor limite del intervalo de valores repitiendose entonces el ciclo.

La invencion se basa en la idea de utilizar un procedimiento iterativo de optimizacion de parametros. La invencion

55 parte de la idea de que con un procedimiento iterativo con un numero de muestras suficientemente grande se pueden suavizar las oscilaciones estocasticas de modo que en la practica no repercutan negativamente en el resultado. Al contrario que en los procedimientos conocidos el procedimiento estadistico segun la invencion no se ve afectado negativamente por las magnitudes que varian estocasticamente como, por ejemplo, la velocidad y la direccion del viento. Por tanto, resulta muy bueno en su aplicacion practica tambien para condiciones adversas.

El procedimiento, en cuanto a su concepto, es de una sencillez muy atractiva; para comenzar solo necesita dos valores limites de un intervalo de valores de los parametros a optimizar. Partiendo de esto el procedimiento sigue autonomamente y es capaz de determinar el valor optimo tanto si queda dentro de los limites del intervalo de valores

o mas alla de los valores limites del intervalo de valores. La invencion lo consigue midiendose y almacenandose el parametro objetivo deseado que corresponda primero a un valor limite del intervalo de valores y luego al otro de forma alternativa. Esta alternancia se repite un numero determinado de veces. Este numero puede ser fijo de antemano o ser variable en funcion del parametro y la calidad de la optimizacion que ya se ha alcanzado expresada por la medida de calidad. Ademas, los valores de la magnitud objetivo se evaluan respectivamente para los dos valores limite del intervalo de valores y para cada uno de los valores limites del intervalo de valores se construye una medida de la calidad dependiendo del resultado. La medida de la calidad es una referencia de la eficiencia con la que la instalacion de energia eolica funciona para los valores limites del intervalo de valores respectivos. Se obtiene por comparacion con cual de los valores limites del intervalo se consigue la peor medida de calidad. El valor limite del intervalo de valores correspondiente es el peor y el otro el mejor. El procedimiento preve que el valor limite del intervalo de valores que es peor se sustituya por otro valor que se ve modificado por un valor f incremental configurable, hacia el otro valor limite del intervalo de valores. La secuencia se repite entonces para el intervalo cuyos limites se han modificado. De esta forma finalmente cuando se llega al final se puede obtener el valor optimo del parametro. Preferentemente este parametro es el angulo de ataque de las palas del rotor, concretamente comun para todas ellas o diferente para cada pala del rotor particular. El procedimiento segun la invencion tiene la ventaja de que autonomamente obtiene un valor optimo de la configuracion de las palas del rotor. Gracias a la invencion no se necesita medir la velocidad del viento para calcular el angulo de ataque optimo. Tampoco hace falta ya medir otros parametros relativos a las caracteristicas del viento (o si lo son pero solo hace falta una precision menor). El procedimiento segun la invencion posibilita una optimizacion que la hace independiente de la medicion de los parametros del viento. Asi las imprecisiones como las que surgen habitualmente en gran medida a la hora de medir los parametros del viento (o que pueden evitarse pero solo aplicado unas medidas adicionales costosas) no repercuten negativamente en el funcionamiento de la instalacion de energia eolica. Esto tiene importancia en particular para un conjunto comparativamente compacto de instalaciones de energia eolica en un espacio como tipicamente el de un parque eolico. En estos, debido a las instalaciones de energia eolica vecinas, tipicamente se ven afectadas negativamente las medidas de los parametros del viento, como la velocidad y direccion del viento. El funcionamiento optimo de la instalacion de energia eolica casi no resulta posible. La invencion se basa en la asombrosa idea de que no hace falta en absoluto medir estos parametros. En lugar de esto con el procedimiento segun la invencion con las condiciones de viento que en su caso se den, independientemente de la direccion y la intensidad, se obtiene el angulo de ataque optimo. Aunque el numero grande de muestras o iteraciones pueda derivar en que el tiempo necesario para la ejecucion del procedimiento sea mayor, para un procedimiento automatico, como la invencion preve, no juega un papel importante.

Gracias a la invencion se consigue un mejor aprovechamiento de la instalacion de energia eolica. Se consigue reducir asi las perdidas de rendimiento productivo debido a una eleccion no optima del parametro a optimizar.

A continuacion se explicaran algunos conceptos utilizados. Por parametro se entiende un coeficiente que influye en el comportamiento del sistema. Se puede tratar de un parametro del sistema mecanico o electrico o de uno de los sistemas de control.

La magnitud objetivo a optimizar es una variable del sistema. Es el resultado de otras variables y parametros. Ejemplos magnitudes objetivo son, entre otras, la potencia electrica de salida, el nivel de ruido que se emite, la carga de la estructura de la maquina a flexion y/o por las cargas vibratorias asi como magnitudes de compatibilidad con la red, en particular, las fluctuaciones (flicker). La magnitud objetivo no tiene que ser forzosamente un valor escalar, puede ser tambien una magnitud vectorial compuesta de varias magnitudes.

Los valores limites del intervalo de valores se pueden fijar directamente al principio del procedimiento. Tambien resulta posible calcular los valores limite del intervalo de valores concretamente a partir de un valor de funcionamiento aB y un valor de dispersion [runaway] aoff. El segundo hace posible su sencilla integracion en un sistema de control de funcionamiento que ya exista. Los parametros determinados de forma tradicional por el sistema de control se tomaran en cada caso como valor inicial para el valor de funcionamiento (aB). Entonces no hace falta determinar aparte un valor adecuado para comenzar el procedimiento segun la invencion.

Por lo general resultara que al final de un ciclo se modificaran ambos valores limite del intervalo de valores. Preferentemente esto se hace modificando el valor de funcionamiento (aB). Tambien puede estar previsto que adicionalmente el intervalo se reduzca. Se hace entonces una modificacion del valor limite del intervalo de valores que es mejor en una cantidad mas pequena, concretamente la diferencia es el valor contraccion o. Asi se reduce el intervalo ciclo a ciclo sucesivamente hasta que al final el procedimiento segun la invencion converja a un valor optimo. Ademas puede estar previsto que el valor de contraccion sea negativo. Entonces, el intervalo encerrado por los valores limite del intervalo de valores se expande. Esto puede ser ventajoso al comienzo de la optimizacion cuando se tenga que sondear rapidamente un intervalo bastante grande.

Convenientemente el ciclo se va repitiendo un numero veces hasta que se alcance un criterio de parada £ prefijado. £ representa convenientemente la diferencia de calidad. Si esta cantidad es suficientemente pequena el procedimiento de optimizacion se puede detener. No resulta siempre necesario, sin embargo, que la calidad sea el

criterio de parada a adoptar. Puede estar previsto tambien que el ciclo se repita hasta que los valores limites del intervalo se diferencien en un valor £'.

Convenientemente el valor incremental f o, en su caso, el valor de contraccion o se determina mediante un predictor. Esto tiene la ventaja, con respecto a un valor fijo predeterminado que gracias al predictor se puede conseguir habitualmente una convergencia mas rapida del procedimiento segun la invencion hacia el valor optimo. Como predictor se pueden utilizar procedimientos de optimizacion comunmente conocidos, por ejemplo, algoritmos genericos.

En una forma de realizacion que ha dado buen resultado la medida de calidad se calcula haciendo una suma. Esta es una evaluacion o construccion de la calidad que resulta eficiente al calcularla y particularmente sencilla. Si hubiera que considerar el numero de datos utilizados tambien puede estar previsto calcular un valor medio. El valor medio hay que entenderlo ampliamente, el concepto comprende, ademas de la media aritmetica, otros metodos de calculo como, por ejemplo, la media geometrica. Se entiende que tambien pueden estar previstos procedimientos estadisticos mas complejos en particular, aquellos en los que se hace una ponderacion de los datos a lo largo de un intervalo de tiempo que se puede predeterminar (por ejemplo, mediante una ventana rectangular o una ventana de Hamming).

Es habitual que solo haya que optimizar una magnitud objetivo. Puede ser tambien que se tengan que optimizar varias magnitudes objetivo. En este caso el valor de calidad se construye convenientemente multidimensionalmente. Preferentemente esto se hace con un vector.

Un parametro de la optimizacion es preferentemente el angulo de ataque de la pala del rotor y la magnitud objetivo es la potencia electrica de salida. Como se ha mencionado en la introduccion, el angulo de ataque de las palas es un criterio importante de la eficiencia de la captura de energia mecanica para impulsar el generador a partir de la energia del viento. Por tanto, resulta especialmente determinante para la potencia electrica generada y por tanto para el rendimiento de la instalacion de energia eolica. Por otro lado tambien resulta que el angulo de ataque queda determinado por las condiciones de flujo entre el viento aparente y la pala concreta del rotor quedando determinado el viento aparente a su vez por el viento real y la velocidad de giro del rotor. La velocidad de giro del rotor a su vez queda determinada fundamentalmente por el angulo de ataque. Resulta entonces una situacion de realimentacion en la que el procedimiento de optimizacion segun la invencion se puede utilizar de forma particularmente ventajosa.

Se entiende que el procedimiento se puede adoptar para otros parametros. Por ejemplo, se puede usar como parametro la curva caracteristica de par del generador. Esta tiene tambien un efecto determinante sobre la velocidad de giro del rotor y por tanto tambien sobre el angulo de ataque de la pala. Otros parametros convenientes son los parametros del viento como el desplazamiento de la paleta catavientos para determinar inexactitudes o formacion de torbellinos en la zona alrededor de la paleta catavientos de la instalacion de energia eolica. Con el procedimiento segun la invencion tambien se pueden optimizar otros parametros como los parametros de regulacion de los sistemas de regulacion de la instalacion de energia eolica (por ejemplo, los reguladores PID) o parametros de un sistema de control de un convertidor de la instalacion de energia eolica (por ejemplo, la varianza de la potencia, el "flicker" de la red o las sobreoscilaciones).

Ha dado buen resultado utilizar no solo una magnitud objetivo sino varias magnitudes objetivo. Si, por ejemplo, una magnitud a optimizar es, por ejemplo, la potencia electrica de salida, preferentemente, como magnitud de salida adicional puede estar prevista una medida de la carga estructural, por ejemplo, de las palas del rotor asi como la emision de ruido, en su caso adicionalmente tambien un parametro de la carga de la maquina (damage equivalence load).

La invencion se refiere ademas a una instalacion de energia eolica como la que se indica en la reivindicacion 14.

La invencion se expondra mas en detalle en referencia a los ejemplos de realizacion representados en los dibujos.

Muestran:

la figura 1: una vista de conjunto de una instalacion de energia eolica para realizar el procedimiento segun la

invencion

la figura 2:: una vista parcial del rotor de la instalacion energia eolica representada en la figura 1

la figura 3:: un diagrama de bloques esquematico de la instalacion de energia eolica representada en la figura 1

la figura 4:: un procedimiento general del procedimiento de optimizacion segun la invencion

la figura 5:: un plan de secuencia de acuerdo con un ejemplo de realizacion del procedimiento de optimizacion

segun la invencion

la figura 6:: una vista detallada de una variante del procedimiento representado en la figura 5 y

la figura 7:: una vista detallada de otra variante del procedimiento representado en la figura 5

Una instalacion de energia eolica prevista para la ejecucion del procedimiento segun la invencion comprende una estructura de soporte que como torre 1 con una carcasa 2 de maquinas colocada encima. En esta estan dispuestas la mayoria de los componentes fundamentales de la instalacion energia eolica.

En el frente de la carcasa 2 de maquinas esta dispuesto un rotor 3 para que pueda girar gracias a un eje 50 de rotor. A traves de este eje 50 de rotor el rotor 3 impulsa, en su caso, a traves de un mecanismo de transmision, el generador 5 dispuesto en la carcasa 2 de maquinas. El generador 5 puede ser de varios tipos constructivos, se puede tratar de un generador de corriente continua alterna o trifasica. Ademas se puede tratar de una maquina sincrona o de una maquina asincrona con alimentacion simple o doble. Preferentemente el generador 5 es una maquina asincrona doblemente alimentada. El generador 5 esta conectado a traves de un convertidor 7 y a traves de unas lineas de conexion, que no se representan mas en detalle, con una red 9 de suministro electrico. Ademas esta previsto un sistema 6 de control que controla el funcionamiento de la instalacion de energia eolica. Esta previsto un sistema 23 de medicion para determinar la potencia electrica de salida. La potencia electrica de salida es, preferentemente, la potencia P activa puesto que es mejor que la potencia reactiva o la potencia aparente como medida de la potencia que de verdad se extrae de la instalacion de energia eolica. Ademas puede estar previsto tambien que en lugar de la potencia se use la energia electrica de salida. Esto tiene la ventaja de que al hacer las mediciones para intervalos de tiempo grandes se esta haciendo de forma automatica una integracion. Convenientemente, para esto se puede recurrir al contador que ya hay en cualquier caso en la instalacion de energia eolica para medir la energia de salida (contador de kilovatios-hora). Asi no solo se ahorra un sensor aparte sino que tambien se hace una integracion automatica de la senal de potencia reduciendose el ruido no deseado de la senal de medida. Tambien se pueden adoptar otros parametros que sean una medida de la energia o potencia producida por el sistema rotor/generador o la potencia. Se contemplan en este caso, en particular, el par electrico producido por el generador o el par mecanico entregado por el rotor que en funcion del intervalo de funcionamiento se puede adoptar, con o sin analisis de la velocidad de giro, para obtener una medida de eficiencia.

La estructura del sistema 6 de control esta representada esquematicamente en la figura 3. El sistema 23 de medicion de la potencia electrica de salida esta conectado a un convertidor 61 analogico/digital. Esta disenado para convertir, a intervalos regulares de tiempo configurables, la senal entregada por sistema 23 de medicion en datos de un conjunto de datos. El conjunto de datos se le pasara a una unidad 60 central por una linea de conexion. La unidad 60 central presenta un microprocesador 62 para ejecutar los programas de funcionamiento de control necesarios para el funcionamiento de la instalacion de energia eolica. Ademas a la unidad 60 central esta conectada una memoria 64. A las salidas de la unidad 60 central estan conectados el generador 5 y el convertidor 7. Ademas, a una salida de la unidad 60 de control esta conectado el sistema 4 de ajuste del angulo de las palas. Se expondra mas en detalle a continuacion.

El sistema 4 de ajuste del angulo de las palas sirve para ajustar el angulo a de ataque de las palas 31 del rotor. Como se representa en la figura 2 el angulo a es el que queda comprendido entre la cuerda 39 de perfil representativa de la pala 31 del rotor y el plano de giro del rotor cuya direccion normal queda determinada por el eje 50 del rotor. En la figura 2 se muestra una vista del extremo 32 de una de las palas 31 del rotor representadas en la figura 3. La cuerda 39 del perfil conecta el borde 35 de la punta que esta en la parte delantera con el borde 34 trasero de la pala 31 del rotor. La pala del rotor 31 esta anclada al morro 4 por la raiz 33 de la pala. La pala 31 del rotor se retuerce y la cuerda del perfil va formando un angulo de ataque cada vez mayor a medida que se va desde la punta 32 de la pala hacia la raiz 33 de la pala. La raiz 33 de la pala tiene un diseno en la zona del morro 4 que es preferentemente circular de modo que la pala 31 del rotor se puede girar alrededor del centro del circulo. El sistema 4 de ajuste de la pala comprende un motor 40 dispuesto en la punta del morro 4 en cuyo eje de transmision de potencia esta dispuesto un mecanismo de transmision de ejes en angulo que comprende una rueda 41 dentada grande y un pinon 42. El pinon 42 engrana en la dentadura perimetral asociada a la raiz 33 de la pala. Asi se consigue que al poner en marcha el motor 40 se pueda girar la pala 31 del rotor como se simboliza con la doble flecha 49 representada en la figura 2.

Se expondra ahora la secuencia del procedimiento segun la invencion. Se hara referencia a la figura 4a. Al inicio 100 del procedimiento se inicializa la instalacion de energia eolica. Esto significa que se establecen los valores limites del intervalo de valores, los datos antiguos se borran de la memoria y en cuanto a lo demas la instalacion de energia eolica se prepara de forma comunmente conocida. Para la invencion otros pasos adicionales de la inicializacion 102 son: poner en marcha el temporizador t y determinar el valor aB de funcionamiento de un parametro a optimizar para usarlo como valor inicial con el que se inicia el funcionamiento. Este valor se puede determinar de forma comunmente conocida como se haria para una instalacion de energia eolica sin el procedimiento segun la invencion. Despues de la inicializacion puede empezar el procedimiento 104 de optimizacion segun la invencion.

Ahora se hara referencia a la figura 5. Partiendo del valor aB de funcionamiento, en un primer paso 110, se establecen respectivamente unos valores aU ,aL limite superior e inferior del intervalo de valores sumandose o restandose al valor aB de funcionamiento un valor aOFF de dispersion. Un contador i de muestras aleatorias se pone a cero. Entonces al principio de un ciclo se ajusta uno de los valores limites del intervalo de valores, en el ejemplo de realizacion representado, el valor limite del intervalo de valores, aL (paso 112). Las palas 31 del rotor se posicionan mediante el sistema de ajuste a un primer valor a(i) =aL. Con este angulo de ataque se hace funcionar la instalacion de energia eolica (paso 114). El sistema 6 de control registra, mediante un sistema 23 de medicion, la energia electrica de salida y en su caso otros parametros durante un intervalo de tiempo determinado. El vector de medidas

�(aL), tras la conversion A/D (en la medida en que sea necesario) se almacena como conjunto DL(i) de datos en la memoria 64 (paso 116). En el siguiente paso 11� se modifica el angulo a(i) de ataque poniendolo al valor aU limite superior del intervalo de valores y la instalacion de energia eolica sigue funcionando con este angulo de ataque modificado (paso 120). Como se ha hecho ya antes a partir de los datos del sistema 23 de medicion y en su caso de otros parametros se forma un vector de medida y se almacena en la memoria (64) concretamente como conjunto de datos del valor DU(i) superior (paso 122). Asi se termina una extraccion de muestra aleatoria con un funcionamiento alternativo de la instalacion de energia eolica con los valores limite superior e inferior del intervalo de valores. Ahora y para terminar se aumenta el valor del contador de muestras aleatorias (paso 124). Si el numero de muestras aleatorias extraidas queda por debajo de un valor n limite configurable se seguiran extrayendo muestras aleatorias a partir del paso 112 hasta que su numero sea igual al valor n configurable (paso 126). Los valores de n estan, por ejemplo, en el intervalo entre 100 y 100000, en particular, ha dado buen resultado un intervalo entre 1000 y 10000. Preferentemente el numero se puede modificar, por ejemplo, en funcion de la varianza de los parametros contenidos en los conjuntos de datos. El intervalo temporal durante el que se hace el muestreo aleatorio se elige convenientemente en funcion del parametro considerado. En el ejemplo de realizacion representado, para el angulo a de ataque, la duracion del intervalo esta convenientemente entre 10 y 120 segundos. Para una curva caracteristica de par como parametro la duracion del intervalo esta convenientemente entre 30 segundos y 10 minutos y para parametros de regulacion convenientemente entre 10 segundos y 10 minutos. Para magnitudes mas dinamicas como, por ejemplo, los parametros del convertidor se prefiere una duracion del intervalo mas corta, por ejemplo entre 10 ms segundos y 30 segundos. La base de elegir estos intervalos de tiempo es la idea de hacerlos preferentemente tan largos que se eliminen los efectos no estacionarios, por ejemplo, aquellos debidos a la inercia del flujo de aire (dynamic wake).

Al terminar el procedimiento de extraccion de muestras aleatorias con el paso 12� empieza el proceso de evaluacion. Los conjuntos de datos contenidos en la memoria (64) correspondientes al angulo DL(i), DU(i) de ataque menor y mayor se consultan y se evaluan para todo (i) desde 0 a n-1. La evaluacion se puede referir a todos los elementos del conjunto de datos o solo a una parte de ellos. En el primer caso se asocia a los elementos individuales convenientemente, mediante coeficientes de ponderacion, una magnitud escalar. En el segundo caso se puede calcular directamente a partir de su valor. La medida de calidad puede ser una funcion no lineal compleja de varios parametros. Puede estar prevista tambien una medida de calidad simple para cuya construccion no haga falta recurrir a valores individuales almacenados. Esta medida de calidad tiene la ventaja de que se puede construir permanentemente durante el ciclo de extraccion de muestras aleatorias que se este haciendo. Los valores medidos se procesan directamente para construir el valor de calidad. Esto tiene la ventaja de que no es necesario almacenar los valores medidos. Un ejemplo de una medida de calidad asi es calcular la suma, por ejemplo, de la energia suministrada por la instalacion de energia eolica a la red durante un ciclo en el que se haga funcionar en el intervalo del valor optimo de la razon de la velocidad de punta. Los valores de energia se suman por separado para cada valor limite del intervalo de valores, lo que se puede hacer permanentemente durante la medicion de modo que no sea necesario el almacenamiento. Para determinar si la instalacion de energia eolica durante la extraccion de muestras aleatorias de verdad esta funcionando en el intervalo del valor optimo de la razon de la velocidad de punta esta previsto convenientemente un detector 22 de funcionamiento. Esta disenado para que a partir de la velocidad de giro del rotor 3 determine si la instalacion esta funcionando en este intervalo. Convenientemente el detector 22 es un conmutador de valor umbral con un valor limite inferior de velocidad de giro y un valor limite superior de velocidad de giro entre los que esta el intervalo del valor optimo de la razon de la velocidad de punta. No hace falta que el detector 22 utilice sin excepcion la velocidad de giro como senal de entrada, puede adoptar tambien la potencia electrica de salida de la instalacion de energia eolica para determinarlo. A menudo puede ocurrir tambien que la senal de estado correspondiente del modo el funcionamiento ya exista en el sistema 6 de control de la maquina. Entonces resulta suficiente con leer esta senal. No hacen falta entonces sensores aparte. Con el detector 22 se garantiza que para las muestras aleatorias del procedimiento estadistico solo se tomen los valores de medicion para los que la instalacion de energia eolica funcionaba en el intervalo del valor optimo de la razon de la velocidad de punta . Si este no fuera el caso la muestra aleatoria no es valida y no se puede usar. Se desechara y se repetira la extraccion de muestras aleatorias.

Resultan posibles otras simplificaciones del procedimiento segun la invencion. Asi el sistema 23 de medicion, el convertidor 61 A/D y la memoria 64 no tienen que estar previstos obligatoriamente. A menudo la medida de la cantidad electromagnetica y eventualmente los otros parametros utilizados estan disponibles de la instalacion de control de funcionamiento de la instalacion de energia eolica, concretamente, en muchos casos, tambien su valor medio. Se puede prescindir entonces de una medicion y memoria aparte. Los parametros se pueden seguir procesando directamente de acuerdo con el procedimiento segun la invencion

Al final del paso 12� los valores GU, GL proporcionan la calidad de ambos valores limites del intervalo de valores. En el subsiguiente paso 130 se comprueba si ambos valores GU, GL de calidad son iguales (con una tolerancia £) o no . En caso de desigualdad se comprueba a que valor limite del intervalo de valores le corresponde el mejor valor de calidad. Si el valor limite superior del intervalo de valores consigue el mejor valor de calidad el valor aB de funcionamiento se aumenta en un valor f incremental (paso 134). Si el valor limite inferior del intervalo de valores tiene el mejor valor de calidad el incremento el valor aB de funcionamiento se reduce en un valor f incremental (paso 136). El procedimiento salta 137 entonces al paso 110 y comienza de nuevo continuando hasta que finalmente se obtenga un valor optimo. Esto se determina al comparar ambos valores de calidad en el paso 132. En el caso

positivo el procedimiento de optimizacion ha cumplido su objetivo y se pasa al funcionamiento 13� de regulacion. El procedimiento de optimizacion llega asi a su final. La secuencia posterior es entonces como la representada en la figura 4a.

�olviendo ahora a la figura 4a se hara funcionar la instalacion de energia eolica con el valor optimo obtenido asi (paso 10�). Esto continuara (retorno 109 al principio de bucle) hasta que haya transcurrido un tiempo t� de repeticion que se puede ajustar (paso 106). Se salta (107) a continuacion de vuelta al procedimiento de optimizacion

(104) que se ejecuta otra vez. La espera hasta que haya pasado un tiempo de repeticion, paso 106, no tiene por que ser el unico criterio que produzca una repeticion del procedimiento de optimizacion segun la invencion. Alternativamente o adicionalmente pueden estar previstos otros criterios (vease figura 4b). Por ejemplo, en la figura 4b esta representada una instruccion adicional (paso 106�) segun la que se comprueban adicionalmente los cambios significativos de uno de los parametros utilizados, por ejemplo, de la potencia electrica. Si se supera un valor � limite configurable se ejecuta el salto 107 aunque el tiempo de repeticion aun no haya transcurrido.

La invencion no esta limitada al ejemplo de realizacion representado en la figura 5. Resultan concebibles distintas variantes del procedimiento de optimizacion segun invencion. Asi, en la figura 6, se representan dos variantes independientes. La primera se refiere a un cambio del valor limite del intervalo de valores al iterar. Al contrario que en el paso 134, en el paso 134� no se cambia el valor aB de funcionamiento y con el ambos valores limites del intervalo de valores sino que se establecen directamente nuevos valores limites del intervalo de valores que son mayores en la cantidad del valor f incremental. La segunda variante se refiere a una modificacion del tamano del intervalo. Esto se puede hacer, por ejemplo, de la forma representada en el paso 134�. El valor aL limite inferior del intervalo de valores se modifica invariablemente en la cantidad del valor f incremental. El valor aU superior del intervalo de valores no se aumenta en la misma cantidad, sino que la cantidad es menor en un valor o de contraccion. El valor de contraccion tambien puede tener el mismo valor que f, es decir, el valor limite superior del intervalo de valores no resultaria modificado. Asi se consigue una reduccion del intervalo determinado por ambos valores iniciales en una cantidad que es la del valor o de contraccion de modo que el procedimiento segun la invencion converge mas rapido. Analogamente, en el paso 135� el valor limite superior del intervalo de valores se disminuye invariablemente en una cantidad f mientras que el valor aL limite inferior solo se disminuye en una cantidad f-o. Se entiende que en esta variante, en el paso 110, no se volveran a inicializar los valores limites del intervalo de valores. En consonancia, puede estar tambien previsto disminuir el valor aOFF de dispersion en una cantidad que sea la mitad del valor de contraccion, o/2. Asi resulta tambien una contraccion del intervalo en una cantidad igual al valor o de contraccion.

Para determinar el valor f incremental y en su caso o se utiliza preferentemente un predictor. Como se representa en la figura 7, para esto, en el paso 131 se calculan dos funciones �, � de predictor en base a los valores obtenidos de calidad asi como a los valores limites del intervalo de valores incluyendo entre ellos, en su caso, los conjuntos de datos contenidos en la memoria 64. Con ayuda de las funciones de predictor se pueden ajustar el valor f incremental y el valor o de contraccion a las eventualidades respectivas. Ademas puede estar previsto determinar el valor f incremental y el valor o de contraccion en base a curvas caracteristicas o a tablas de consulta en lugar de en base a predictores. Esto tiene la ventaja de que se pueden tener en cuenta los valores experimentales para elegir el valor f incremental y el valor o de contraccion al principio y al final del procedimiento de optimizacion segun la invencion. Ademas ofrece la ventaja de un calculo mas sencillo. Asi, en su caso, al comienzo del procedimiento se puede trabajar con unos valores incrementales mas grandes para conseguir una convergencia mas rapida, mientras que despues se puede trabajar con unos valores mas pequenos para conseguir una mayor precision.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de optimizacion de parametros de funcionamiento de una instalacion de energia eolica en particular relativos al sistema rotor/generador determinandose (110) un valor limite superior e inferior de un intervalo de valores de un parametro de optimizacion

caracterizado por

un ciclo (112, 114, 11�, 120) de funcionamientos alternativos de la instalacion de energia eolica para cada valor limite del intervalo de valores generandose (116, 122) respectivamente un conjunto datos de una magnitud objetivo concretamente tras un numero de repeticiones (126) configurable; se evaluan los conjuntos de datos correspondientes a los valores limite del intervalo de valores construyendo una medida de calidad, se identifica el valor limite del intervalo de valores con el peor valor de calidad (130) y se sustituye al menos este valor limite del intervalo de valores desplazandolo un valor incremental � hacia el otro valor limite (134, 136) del intervalo de valores, repitiendose entonces el ciclo (137).
2.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizado porque los valores limite del intervalo de valores se predeterminan directamente.
3.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 caracterizado porque los valores limite del intervalo de valores estan determinados por un valor (aB) de funcionamiento y un valor (aOFF) de dispersion.
4.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3 caracterizado porque para modificar al menos el peor valor limite del intervalo de valores se modifica el valor (aB) de funcionamiento en un valor f incremental.
5.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la diferencia de los valores limite del intervalo de valores se reduce en un valor o de contraccion, preferentemente disminuyendo el valor (aOFF) de dispersion.
6.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque la repeticion del ciclo se ejecuta hasta que se cumpla un criterio (£) de terminacion configurable (130).
7.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5 caracterizado porque la repeticion del ciclo se ejecuta hasta que la diferencia de los valores limite del intervalo de valores sea (£�).

�. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3 o 4 caracterizado porque se utiliza un predictor para determinar el valor f incremental y en su caso el valor o de contraccion (131).
9.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque la calidad estadistica se calcula (12 �) haciendo una suma.
10.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el conjunto de datos contiene varias magnitudes objetivo y se construye un valor de calidad multidimensional.
11.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el parametro es el angulo de ataque de la pala del rotor y la magnitud objetivo la energia o la potencia electrica de salida.
12.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a11 caracterizado porque el parametro es una curva caracteristica de par.
13.

Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizado porque como magnitud objetivo se usa adicionalmente la carga estructural y/o la emision de ruido.
14.

Instalacion de energia eolica con una carcasa (2) de maquinas dispuesta sobre una estructura (1) de soporte y un rotor (3) dispuesto en el frente que puede girar, un generador (5) impulsado por este para suministrar energia electrica a traves de un convertidor (7) y un sistema (6) de control que tiene un microprocesador (60) y un sistema

(64) de memoria asi como un sistema (23) de medicion caracterizado porque el sistema (6) de control ejecuta el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones1 a 13 mientras funciona la instalacion.