ES2578638T3

ES2578638T3 - Sistema de guiñada para un aerogenerador

Info

Publication number: ES2578638T3
Application number: ES10708968.2T
Authority: ES
Inventors: Mikael Bjork; Anders Wickstrom; Christian Haag
Original assignee: GE Wind Energy Norway AS
Current assignee: GE Wind Energy Norway AS
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: SE535044C2; CN102341595B; CN102341595A; SE0950127A1; US20110311359A1; EP2404058B1; DK2404058T3; WO2010100271A2; US9273668B2; EP2404058A2; WO2010100271A3

Abstract

Un sistema (5) de guiñada para un aerogenerador, comprendiendo el aerogenerador (1) una torre (2) y una góndola (3), estando la torre (2) y la góndola (3) unidas por el sistema (5) de guiñada y comprendiendo el sistema (5) de guiñada además un cojinete (51) fijado a la torre (2), cojinete (51) en el que la góndola (3) se apoya y se desliza en un movimiento de guiñada, comprendiendo adicionalmente el sistema (5) de guiñada al menos un motor (52) de guiñada dispuesto para permitir que la góndola (3) efectúe un movimiento de rotación a lo largo del cojinete (51), en el que el sistema (5) de guiñada comprende adicionalmente un medio (8) de control para la operación continua del al menos un motor (52) de guiñada, de manera que el al menos un motor (52) de guiñada se esfuerce para maniobrar la góndola (3) hacia un punto de ajuste y el sistema de guiñada esté dispuesto para permitir que la góndola (3) se desvíe desde el punto de ajuste de guiñada siempre que un par de guiñada externo sobre la góndola (3) exceda una capacidad de par permitida del al menos un motor de guiñada, caracterizado porque el medio (8) de control está dispuesto para lograr un control de cuatro cuadrantes (Q1, Q2, Q3, Q4), y en el que el al menos un motor (52) de guiñada opera como un generador en el segundo (Q2) o cuarto cuadrantes (Q4) y el medio (8) de control puede operarse para detener la operación del al menos un motor (52) de guiñada en el primer (Q1) y tercer (Q3) cuadrantes ante una velocidad del viento por encima de un nivel predeterminado.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de guinada para un aerogenerador

La presente invencion se refiere a un sistema de guinada para un aerogenerador, comprendiendo el aerogenerador una torre y una gondola, estando unidas la torre y la gondola por el sistema de guinada, y comprendiendo el sistema de guinada adicionalmente un cojinete fijo a la torre, sobre el que la gondola descansa y se desliza en un movimiento de guinada, y al menos un motor de guinada dispuesto para permitir a la gondola llevar a cabo un movimiento de rotacion a lo largo del cojinete. La invencion tambien se refiere a un procedimiento para controlar la guinada de un aerogenerador, que comprende las etapas de determinar un punto de ajuste para el aerogenerador, determinar un error de guinada basado en el punto de ajuste y una alineacion actual del aerogenerador, determinar un tamano y direccion de un par basandose al menos en el error de guinada, y aplicar el par a al menos un motor de guinada de un sistema de guinada, para hacer girar la turbina.

Cuando se usa un aerogenerador para generar energfa electrica, en la mayona de los casos es deseable posicionar la turbina perpendicular a la direccion del viento, o lo mas cercana a una posicion perpendicular como sea posible. Si la direccion del viento cambia, de manera que la turbina ya no este perpendicular o cercana a estarlo, sino mas bien en paralelo a la direccion del viento, se pierde una cantidad significativa de energfa dado que se disminuye la capacidad del viento para provocar una rotacion de las palas. Ademas, una direccion del viento inadecuada provoca un aumento no deseado de la carga en el aerogenerador, y esto puede resultar en un aumento del deterioro por uso, asf como un mayor riesgo de danos serios a los componentes del aerogenerador.

Se conocen intentos previos de soluciones a este problema, tal como muestra el documento EP 1 571 334 (Gamesa Eolica), en el que se utiliza un sistema de guinada de turbina eolica para hacer girar la gondola de un aerogenerador, a fin de mantener la turbina encarada hacia el viento. Con el fin de lograr esto, un sensor detecta la direccion del viento en relacion con la de la gondola sobre la que esta montada la turbina y, si el error de guinada, es decir la diferencia entre estas direcciones, es demasiado grande, un motor de guinada puede interactuar con una corona dentada con el fin de girar la gondola con la turbina alrededor de la torre del aerogenerador. Cuando el motor de guinada no esta en operacion, se utiliza un conjunto de frenos de guinada para mantener la gondola en la posicion deseada.

Con el fin de utilizar el motor de guinada, deberan aflojarse los frenos de guinada aplicados, y puede ser diffcil lograr el inicio de tal operacion de movimiento sin causar arranques bruscos o vibraciones no deseadas. Una forma habitual de evitar esto es mantener el uso de al menos uno de los frenos tambien durante el uso del motor de guinada, con el fin de proporcionar un movimiento mas controlado. Esto requiere una potencia del motor de guinada mayor de la necesaria para el movimiento en sf mismo, si no estuviera aplicado el freno.

Ademas, dado que el sistema de guinada esta disenado para mantener la gondola fija (estatica) en una posicion hasta que se detecte un error de guinada lo suficientemente grande, todas las cargas externas se llevan a cabo mediante los frenos de guinada y la estructura global. El tamano de estas cargas a menudo es desconocido y este hecho, junto con los cambios que se producen en las cargas dado que la fuerza del viento cambia rapidamente, pueden provocar danos a la turbina y al aerogenerador y, en especial, a los frenos de guinada dado que las cargas se transfieren a modo de tensiones al material del sistema de guinada.

En los documentos US7,436,083 (Shibata y col.) y JP 2006-281655 (Ebara Corp.) tambien se muestran sistemas similares, pero no se desvelan soluciones fiables a los problemas descritos en el presente documento. El documento DE 19 920 504 A1 desvela adicionalmente el uso de motores de accionamiento de la guinada en el modo de frenado, para mantener una gondola en la posicion fija. Por tanto, existe la necesidad de un sistema de guinada mas fiable que pueda estimar las cargas y reducir el desgaste por uso del aerogenerador, y que tambien pueda aumentar la energfa generada a traves del aerogenerador.

Un objeto de la presente invencion es eliminar, o al menos reducir al mmimo, los problemas descritos anteriormente. Esto se logra a traves de un sistema de guinada para un aerogenerador de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el sistema de guinada comprende adicionalmente un medio de control para operar de manera continua al menos un motor de guinada, de manera que el motor de guinada se esfuerce por maniobrar la gondola de acuerdo con un punto de ajuste. De este modo, se puede optimizar la operacion del aerogenerador y minimizar los danos al aerogenerador por parte de la fuerza del viento.

De acuerdo con un aspecto de la invencion, el motor de guinada esta dispuesto para proporcionar un par tanto negativo como positivo (-M, +M), respectivamente. De esta manera, se puede girar la turbina en sentido horario, asf como en sentido antihorario, utilizando el mismo sistema de guinada, y se puede minimizar el error de guinada de manera conveniente y fiable.

De acuerdo con la invencion, el medio de control esta dispuesto para lograr un control de cuatro cuadrantes. De este modo, se puede lograr un control comodo y versatil sobre el sistema de guinada y se puede hacer que el sistema de guinada sea flexible en lugar de ngido, evitando de esta manera crear tensiones innecesarias en el propio aerogenerador o en el sistema de guinada.

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De acuerdo con otro aspecto mas de la invencion, al menos una propiedad de motor de guinada del control de cuatro cuadrantes esta dispuesta para usar el medio de control, para controlar un angulo de paso de al menos una pala de la turbina. De este modo, se puede reducir la carga en la turbina y aumentar la posible produccion de energfa del generador. Si el aerogenerador utiliza mas de una pala de turbina, el angulo de paso de las palas puede controlarse individualmente, lo que permite ajustes del angulo de paso que correspondan a una posicion optima de las palas con respecto a las condiciones del entorno.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, el medio de control esta dispuesto para detectar desequilibrios en la turbina usando, al menos, la al menos una propiedad de motor de guinada. De este modo, pueden detectarse cualesquiera factores que contribuyan al aumento de la carga o a la disminucion de la energfa de salida que este disponible en el sistema, y se puede utilizar el sistema para minimizar estos desequilibrios con el fin de optimizar adicionalmente la operacion del aerogenerador.

De acuerdo con otro aspecto de la invencion, el medio de control esta dispuesto adicionalmente para determinar condiciones del viento, tales como la velocidad del viento, la direccion del viento, la cizalladura o flujo a barlovento, basandose al menos en la propiedad de motor de guinada. De este modo, se puede utilizar el sistema de guinada para determinar las condiciones del entorno de manera facil y fiable.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, el sistema de control esta dispuesto para reaccionar mediante la activacion de una funcion de alarma si los desequilibrios detectados exceden un valor predeterminado. De esta manera, el aerogenerador se puede apagar si el riesgo de danos debidos al desequilibrio de la turbina es demasiado grande, o puede generarse una senal de alarma, indicativa de que se necesita mantenimiento.

La invencion se describira ahora en mas detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de un aerogenerador que comprende un sistema de guinada, de acuerdo con una realizacion preferida de la invencion,

la Fig. 2 muestra una vista en perspectiva en seccion transversal de una seccion del sistema de guinada de la Fig. 1,

la Fig. 3 muestra una vista esquematica de la operacion del sistema de guinada de acuerdo con las Figs. 1 y 2,

la Fig. 4 muestra un diagrama del par motor M de los motores de guinada del sistema de guinada, con respecto a la velocidad angular V de las palas de turbina del aerogenerador,

la Fig. 5a muestra una vista esquematica desde arriba de una posicion deseada de un aerogenerador a barlovento, con respecto a la direccion del viento,

la Fig. 5b muestra una vista esquematica desde arriba de una posicion de un aerogenerador a barlovento, que necesita correccion en la direccion en sentido horario, y

la Fig. 5c muestra una vista esquematica desde arriba de una posicion de un aerogenerador a barlovento, que necesita correccion en sentido antihorario.

La Fig. 1 muestra un molino 1 de viento con un sistema 5 de guinada de acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, en el que una torre 2 que esta montada firmemente en el suelo esta unida a una gondola 3, que alberga un generador 7 de energfa electrica (no mostrado). El generador 7 de energfa comprende un generador con un eje 71 que puede hacerse girar sobre un eje A, a lo largo de la longitud de la gondola 3, y en este eje 71 esta montada una turbina 4 con un cubo 42 en el a su vez estan montadas al menos una pala 41 de turbina, preferiblemente dos o tres. Cuando se ajusta la gondola 3 de modo que la turbina 4 se enfrente a la direccion aproximada del viento entrante, el viento que interactua con las palas 41 de turbina puede causar la rotacion de la turbina 4, y resultar en energfa electrica generada por el generador 7 y transferida a una red de energfa, o almacenada en un medio de almacenamiento adecuado (no mostrado).

En el presente documento, el termino turbina debe interpretarse como un cubo 42 que incluya al menos una pala 41 y que este disenado para girar sobre un eje, con el fin de generar corriente electrica en un generador 7 de energfa u otro dispositivo adecuado para usar la energfa de rotacion asf creada. El movimiento de rotacion en sf, se lleva a cabo principalmente a traves de la influencia del viento.

A fin de ajustar la direccion de la turbina 4, la gondola 3 puede girar sobre un eje B que se extiende a lo largo de la longitud de la torre 2, es decir, desde el suelo y sustancialmente vertical hacia arriba como se indica en la Fig. 1. La rotacion se efectua mediante un sistema 5 de guinada que esta situado en la union entre la torre 2 y la gondola 3, y que comprende un cojinete 51b de guinada que esta montado en la torre 2 y dispuesto para interactuar con un cojinete 51a montado en la gondola 3. Como resultado, se permite un movimiento de rotacion deslizante, en el que la gondola 3 puede girar sobre el eje B. Tambien se puede proporcionar una pista 54 de deslizamiento en el sistema 5 de guinada para permitir adicionalmente el movimiento de guinada.

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El movimiento de deslizamiento se crea mediante al menos un motor 52 de guinada, pero preferiblemente entre 2 y 6, montado en la gondola 3 y dispuesto para interactuar con el cojinete 51 de guinada de la torre 2, de manera que pueda controlarse el movimiento de deslizamiento. El al menos un motor 52 de guinada puede actuar con un par M que es inferior o igual a un par maximo Mmax. Al menos un sensor 53 de guinada esta montado adyacente al sistema de guinada y esta dispuesto para detectar al menos una caractenstica, como la posicion de guinada, la velocidad o aceleracion angular, de un punto sobre el sistema de guinada, o adyacente al mismo.

Tambien se proporciona un medio 6 de sensor de viento que puede estar montado en la gondola 3, y que puede detectar las caractensticas del viento en el lugar del molino 1 de viento. Un sistema 8 de control, situado dentro de la gondola 3, esta dispuesto para controlar el sistema de guinada y otras caractensticas de la operacion del molino 1 de viento.

La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva en seccion transversal de una parte del sistema 5 de guinada, con un motor 52 de guinada montado en la gondola 3, y que coopera con el cojinete 51 de guinada de manera que una seccion 51b, que esta montada en la torre 2, y otra seccion 51a que esta montada en un bastidor principal y en el propio motor 52 de guinada, puedan moverse en relacion mutua, creando de ese modo el movimiento de deslizamiento de la gondola 3 con respecto a la torre 2.

En la Fig. 3 se muestra la operacion del sistema 5 de guinada, estando dispuesto el sistema 8 de control para recibir datos de entrada del sensor 6 de viento con respecto a la fuerza y la direccion W del viento entrante, y del sensor 53 de guinada con respecto a la posicion, velocidad y/o aceleracion de un punto que se vea afectado por la operacion del sistema 5 de guinada, como se ha mencionado anteriormente. El punto puede estar situado en la circunferencia del cojinete exterior 51a, adyacente a un motor 52 de guinada, o en otro lugar adecuado, tal como el interior de la gondola 3. El sistema 8 de control tambien recibe datos de entrada del propio motor 52 de guinada, con respecto al actual par motor M y otras condiciones operativas, y da instrucciones al motor 52 de guinada a modo de datos de salida. Los datos de salida pueden comprender una instruccion referente a la magnitud del par motor M deseado, y a la direccion de movimiento deseada de la gondola 3 con respecto a la torre 2.

La operacion optima del molino 1 de viento se consigue a medida que se gira la gondola 3, con la turbina 4, para apuntar en una direccion espedfica, a la que en el presente documento se hace referencia como punto de ajuste de guinada. Esta direccion se puede determinar mediante la deteccion de la direccion del viento, u otros factores que se consideren pertinentes. Un ejemplo de punto de ajuste de guinada puede ser lograr una guinada del plano de la turbina 4, es decir, el plano que comprende las palas 41 de turbina, perpendicular a la direccion del viento. El punto de ajuste de guinada tambien puede ser un valor que no corresponda a una alineacion espedfica, sino a otras propiedades del sistema de guinada, tales como por ejemplo la velocidad de guinada, la aceleracion de guinada o el par de guinada.

Despues de decidir sobre el punto de ajuste de guinada, se compara la direccion real de la turbina 4 con el valor de referencia y se determina la diferencia como el error de guinada. El sistema 5 de guinada aplica de manera continua un par M en el al menos un motor 52 de guinada, con el fin de reducir al mmimo este error de guinada y girar la gondola 3 y la turbina 4 hacia el punto de ajuste de guinada. El punto de ajuste de guinada se puede monitorizar de forma continua y volver a calcular el mismo en un momento dado, con el fin de mantener el punto de ajuste actualizado a medida que cambian la direccion del viento o la fuerza del viento, y el sistema 5 se esfuerza continuamente para minimizar el error de guinada y alcanzar el punto de ajuste de guinada.

La Fig. 4 muestra un diagrama del par motor M del motor de guinada o motores 52 de guinada con respecto a la velocidad angular V de la gondola 3, de acuerdo con un procedimiento de control de cuatro cuadrantes. El par M puede ser positivo o negativo, es decir, estar dirigido en la direccion en sentido antihorario o en sentido horario, respectivamente, dependiendo de la direccion de movimiento necesaria para alinear la turbina 4 con el viento. En la Fig. 5a se muestra esquematicamente un ejemplo de la posicion deseada en el punto de ajuste, cuando la direccion D del cubo 42 esta alineada con la del viento W. En algunos casos el punto de ajuste actual puede ser diferente de aquel en el que la turbina 4 esta perpendicular al viento.

Las Figs. 5a-5c indican diferentes posiciones de la gondola 3 del molino 1 de viento, con respecto a una direccion W del viento entrante. Se asume que el punto de ajuste elegido es aquel que se da cuando la direccion D de la turbina 4 y la gondola 3 es a lo largo de la lmea W de la direccion del viento.

Si se requiere un movimiento en sentido antihorario, como la Fig. 5c en la que se requiere una rotacion en esta direccion con el fin de encarar el viento W, se puede aplicar un par positivo Ma al sistema de guinada, que corresponda a una velocidad angular Va de guinada de la gondola 3 mostrada en el primer cuadrante, Q1, del diagrama de la Fig. 4. Si se incrementa el par hacia un valor maximo Mmax, tambien se incrementa la velocidad angular resultante, lo que resulta en una velocidad angular Vb. El valor absoluto de la velocidad puede depender de factores tales como la fuerza del viento o el angulo de paso de las palas 41, asf como la direccion de la gondola 3.

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Al modificar el angulo de paso de las palas 41 de turbina, puede utilizarse un control de paso colectivo para alterar colectivamente el paso de mas de una pala 41, al tiempo que se utiliza un control individual de paso para modificar el paso de una sola pala 41. El control de paso colectivo se utiliza principalmente con el fin de alterar la cantidad de energfa capturada del viento, mientras que el control individual de paso se utiliza para proporcionar el par de guinada o para contrarrestar un desequilibrio en la turbina 4, entre otros. Mediante el uso de un desplazamiento, es decir, una alteracion de angulo de paso individual, puede minimizarse este desequilibrio, como se describe mas adelante.

Si se requiere el movimiento en una direccion en sentido horario, como indica la Fig. 5b en la que se requiere una rotacion en esta direccion con el fin de encarar el viento W, se puede aplicar un par negativo -Ma, lo que resulta en una velocidad angular -Va de guinada de la gondola 3, y un aumento del par negativo hacia un valor maximo, -Mmax, dara lugar a una velocidad angular -Vp de guinada de la gondola 3. Esto se muestra en el tercer cuadrante, Q3, del diagrama de la Fig. 4. El valor absoluto |V| de la velocidad todavfa depende de varios factores, asf como la direccion del cubo 42, y como consecuencia de esto, |Va| generalmente no es igual a |-Va|, y |Vb| en general no es igual a |Vp|.

Bajo ciertas condiciones, por ejemplo, con viento muy fuerte, sera necesario un par superior a |Mmax| para hacer girar la gondola 3. En estos casos, se pueden aplicar el par maximo Mmax o -Mmax, respectivamente, y tratar de empujar la gondola 3 hacia el viento. Sin embargo, el movimiento resultante se dirige en la direccion opuesta debido a las condiciones del entorno. Por lo tanto, el resultado puede ser un aumento en el error de guinada, y se representa como una velocidad -Vv en el cuarto cuadrante Q4 del diagrama, o como la velocidad V5 en el segundo cuadrante Q2, respectivamente. El sistema 5 de guinada permite de esta manera que la gondola 3 se desvfe del punto de ajuste de guinada siempre que el par externo de guinada en la gondola 3 supere una capacidad permitida del motor de guinada, es decir, cuando se apliquen el par maximo Mmax o -Mmax, respectivamente. Este movimiento de guinada en sentido opuesto al punto de ajuste de guinada, se contrarresta de este modo mediante un par motor M de guinada.

A medida que se empuja la gondola 3 en sentido opuesto a la direccion deseada, se reduce la fuerza sobre las palas 41, ya que el cambio de direccion tambien cambia el angulo de ataque de las palas 41 con respecto a la direccion W. Por lo tanto, se alcanza una posicion en la que la fuerza del viento y el par maximo Mmax estan equilibrados, y en la que puede mantenerse constante la gondola 3 hasta que el viento cambie. En esta operacion, se usa el par Mmax para contrarrestar la desviacion del punto de ajuste y para continuar el esfuerzo hacia el punto de ajuste. Durante dicha operacion, las cargas del viento sobre el sistema son mas pequenas de lo que sena el caso si se utilizara un sistema de guinada ngido, dado que el hecho de que el sistema de guinada ahora sea flexible y sea capaz de orientarse con respecto al viento si la fuerza del viento entrante es muy fuerte, en realidad protege al molino 1 de viento de las cargas excesivas que de otro modo causanan tensiones o danos al sistema 5 de guinada o a la turbina 4.

En estas operaciones, cuando la rotacion de la gondola 3 se encuentra en los cuadrantes Q2 o Q4, los motores 52 de guinada realmente operan como generadores. Esto significa que la operacion en el Q2 y el Q4 genera energfa. Esta energfa puede tanto disiparse en resistencias, almacenarse en un acumulador, o introducirse de nuevo en la red o en la fuente de alimentacion que energiza normalmente los motores de guinada. Como la operacion en el Q2 y el Q4 disipa energfa, desde un punto de vista mecanico el sistema de guinada opera como amortiguador. Este efecto amortiguador es favorable, dado que se reducen las magnitudes de movimiento y las cargas.

En velocidades extremas del viento por encima de un nivel predeterminado, o bajo otras condiciones extraordinarias, el sistema 8 de control detiene la operacion del motor en el Q1 y el Q3. La velocidad deseada de la rotacion de guinada de la gondola es cero, y en estas condiciones solo se permite la operacion en el Q2 y el Q4. El resultado de este modo de operacion es que la gondola 3 encontrara una posicion de guinada en la que el par de guinada externo llega a un mmimo. Esta posicion puede ser a sotavento, asf como a barlovento, o cualquier posicion de guinada, y gracias a este modo de operacion se disminuyen las cargas sobre la estructura global, lo que tambien disminuye el riesgo de danos en el aerogenerador o en el sistema 5 de guinada.

Ahora se describira la operacion del sistema de guinada con referencia a las figuras.

El sistema 8 de control (vease la Fig. 3) controla el sistema de guinada, como se ha descrito anteriormente, con el motor de guinada o motores 52 de guinada, con el fin de alcanzar la direccion deseada mostrada por la Fig. 5a, y los motores 52 de guinada se utilizan de forma continua con el fin de efectuar un esfuerzo hacia esta posicion y/o mantener la misma. El sensor 6 de viento monitoriza la direccion del viento y la comunica al sistema de control, que tambien recibe la entrada del sensor 53 de guinada que detecta la posicion actual de la gondola 3, y la velocidad de rotacion (direccion y velocidad) y/o la correspondiente aceleracion de la gondola 3. Mediante el uso de estas entradas, el sistema 8 de control decide que par M es adecuado en ese momento, y lo comunica al motor de guinada o motores 52 de guinada. El proceso de guinada es continuo, y el sistema 8 de control altera el par M segun sea necesario con el fin de girar la gondola 3 y minimizar el error de guinada. Desde el motor 52 de guinada se envfan continuamente datos referentes al par M y a otras propiedades relevantes en cualquier momento dado, a modo de informacion al sistema 8 de control.

Cuando se detecta un error de guinada, es decir, cuando una direccion D de la gondola 3 difiere del punto de ajuste,

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es dedr, la direccion del viento W, por ejemplo, como se representa en la Fig. 5b, el sistema 8 de control lleva a cabo esta deteccion mediante el procesamiento de los datos del sensor 6 de viento y el sensor 53 de guinada, y determina el error de guinada en sf, junto con la direccion de rotacion en la que se desea un movimiento, con el fin de reducir el error de guinada. En la Fig. 5b, esta direccion de rotacion deseada es en sentido horario, y se aplica un par -M en esta direccion con el fin de crear una rotacion. El movimiento real puede observarse de cerca mediante la monitorizacion de la posicion actual de la gondola 3, asf como la velocidad a la que gira y la aceleracion de la rotacion. De este modo, puede adaptarse el par con el fin de crear un movimiento controlado y eficiente, para anadir una fuerza adicional si es necesario o para disminuir el par, y por lo tanto actuar a modo de freno para la rotacion a medida que se alcanza la posicion deseada, con el fin de evitar un movimiento excesivo mas alla de la alineacion de las direcciones D, W y causar la necesidad de una nueva correccion desde la direccion opuesta. Alternativamente, solo se calcula la direccion requerida para hacer girar la gondola 3 a fin de alcanzar el punto de ajuste, y no la magnitud del error total de guinada.

Cada vez que una pala 41 de turbina pasa por delante de la torre 2, se produce un impacto periodico sobre la estructura mecanica. Con el sistema 5 de guinada flexible y activo descrito en el presente documento, se detecta un pequeno movimiento de guinada periodico que se amortigua mediante el control de guinada activo. Esto presenta una mejora significativa en comparacion con la tecnica anterior, dado que en los molinos de viento anteriormente conocidos no se amortigua el correspondiente impacto periodico, sino que crea tensiones en el material de la torre y, en especial, en la turbina y el sistema de guinada.

De este modo, un seguimiento de estos datos, junto con el par -M real del motor de guinada o motores 52 de guinada, permite al sistema 8 de control adaptarse y controlar los diferentes aspectos de la rotacion.

Cuando se alcanza la posicion deseada mostrada en la Fig. 5a, se utilizan el motor o motores 52 de guinada para mantener esta posicion mediante el uso de un par M apropiado en la direccion necesaria, con el fin de compensar los cambios en las condiciones que afecten al molino 1 de viento, tales como la direccion y fuerza del viento, que de otro modo empujanan la gondola 3 en sentido opuesto y creanan una guinada de guinada no deseada en sentido opuesto a la posicion. De este modo, se puede mantener la posicion optima una vez que se ha alcanzado la misma, y se puede maximizar la energfa generada por el aerogenerador.

Bajo ciertas condiciones, por ejemplo durante una alta velocidad del viento, como se ha mencionado anteriormente, el par maximo Mmax o - Mmax no es suficiente para girar la gondola 3 en la direccion deseada, pero mediante la aplicacion continua de este par, se puede mantener constante el aerogenerador en una posicion tan buena como sea posible, es decir, tan cerca de la posicion deseada de la Fig. 5a como sea posible.

Dado que no se necesitan frenos para mantener la posicion, puede evitarse un desgaste excesivo en el sistema de frenado, y mediante el seguimiento de los factores anteriormente descritos, en conjuncion con el sistema 8 de control, el sistema puede detectar la cantidad de fuerza a la que estan sometidas las palas 41 de turbina y el resto del molino 1 de viento. Si esta fuerza es lo suficientemente elevada como para causar danos al sistema, esto puede utilizarse como una razon para apagar el sistema de generacion de energfa, recurriendo asf a procedimientos de parada normales (desconexion), o para alterar el paso de las palas 41 de turbina para disminuir esta fuerza y permitir al sistema de guinada girar la gondola 3 hacia una posicion mejor. Ademas, tambien pueden utilizarse otros factores, tales como un error de guinada de cierta magnitud o un aumento constante del error de guinada, incluso si se utiliza el par maximo Mmax, para determinar si necesita apagarse el sistema por razones de seguridad, o determinar si un diferente paso de pala u otros cambios son suficientes para mantener las fuerzas a las que esta sometido el molino 1 de viento dentro de un intervalo razonable. La forma anteriormente conocida de detectar condiciones de desconexion es usando un sensor de velocidad del viento, y decidiendo el apagado principalmente en funcion en esta informacion. Gracias a la presente invencion, sin embargo, es posible operar la turbina 4 a velocidades del viento mas altas si las cargas son lo suficientemente bajas, y la decision de apagar el molino 1 de viento, si es necesario, se puede basar en una combinacion de la velocidad del viento detectada y el estado del sistema 5 de guinada, sobre todo en el par M aplicado por los motores 52 de guinada.

Gracias a esto, se pueden mantener los frenos usados por el sistema 5 de guinada en caso de emergencia o de circunstancias inusuales, y puesto que el desgaste o los danos de los frenos pueden mantenerse al mmimo, la necesidad de reparacion es sustancialmente menor que con los sistemas convencionales. Tambien, puesto que el uso ordinario no desgasta los frenos, se incrementa la fiabilidad del sistema de frenado.

Las propiedades del motor de guinada, tales como el par, la velocidad angular, corriente, tension, frecuencia y similares, se pueden utilizar para detectar desequilibrios en la turbina 4. Estos desequilibrios pueden ser, por ejemplo, debidos a un paso incorrecto de una pala 41 de turbina individual, a danos en las palas 41 por cargas excesivas en el molino 1 de viento o a rayos u otros eventos inesperados, o a la formacion de hielo en las palas 41 de turbina durante el invierno. Si los desequilibrios son pequenos, se pueden corregir mediante la alteracion del paso individual de una sola pala 41, pero si los desequilibrios son lo suficientemente grandes, corregirlos podna no ser posible y puede surgir el riesgo de danos graves al propio molino 1 de viento. En este caso, puede iniciarse una funcion de alarma; tomar el control sobre la operacion de los molinos 1 de viento e iniciar procedimientos para limitar los posibles danos. Por ejemplo, puede emitirse una senal de alarma con el fin de indicar que se requiere mantenimiento, y puede apagarse la turbina 4 por completo o mantenerse operando a una velocidad mas baja, que

se considere adecuada en el momento, a la espera de que llegue un equipo de mantenimiento.

La invencion no esta limitada por las realizaciones preferidas anteriormente descritas, sino que puede variarse dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, tal como comprenderan facilmente los expertos en la tecnica. Por ejemplo, los componentes anteriormente descritos, tales como el sistema de control, medios de sensor, etc., 5 pueden estar situados en diferentes lugares del aerogenerador y pueden comunicarse entre sf a traves de cualquier medio adecuado. El sensor de guinada tambien puede estar integrado con el motor o motores de guinada, y los procesos internos del sistema de control pueden diferir de los descritos anteriormente. Pueden proporcionarse motores de guinada en la torre asf como en la gondola, y el procedimiento para establecer un punto de ajuste de guinada puede diferir del descrito con referencia a las realizaciones preferidas.

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REIVINDICACIONES

1. Un sistema (5) de guinada para un aerogenerador, comprendiendo el aerogenerador (1) una torre (2) y una gondola (3), estando la torre (2) y la gondola (3) unidas por el sistema (5) de guinada y comprendiendo el sistema (5) de guinada ademas un cojinete (51) fijado a la torre (2), cojinete (51) en el que la gondola (3) se apoya y se desliza en un movimiento de guinada, comprendiendo adicionalmente el sistema (5) de guinada al menos un motor (52) de guinada dispuesto para permitir que la gondola (3) efectue un movimiento de rotacion a lo largo del cojinete (51), en el que el sistema (5) de guinada comprende adicionalmente un medio (8) de control para la operacion continua del al menos un motor (52) de guinada, de manera que el al menos un motor (52) de guinada se esfuerce para maniobrar la gondola (3) hacia un punto de ajuste y el sistema de guinada este dispuesto para permitir que la gondola (3) se desvfe desde el punto de ajuste de guinada siempre que un par de guinada externo sobre la gondola (3) exceda una capacidad de par permitida del al menos un motor de guinada, caracterizado porque el medio (8) de control esta dispuesto para lograr un control de cuatro cuadrantes (Q1, Q2, Q3, Q4), y en el que el al menos un motor (52) de guinada opera como un generador en el segundo (Q2) o cuarto cuadrantes (Q4) y el medio (8) de control puede operarse para detener la operacion del al menos un motor (52) de guinada en el primer (Q1) y tercer (Q3) cuadrantes ante una velocidad del viento por encima de un nivel predeterminado.
2. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el motor (52) de guinada esta dispuesto para proporcionar un par tanto negativo como positivo (-M, + M), respectivamente.
3. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado porque al menos una propiedad de motor de guinada del control de cuatro cuadrantes esta dispuesta para su uso por parte del medio (8) de control, para controlar un angulo de paso de al menos una pala (41) de una turbina (4), o de la propia turbina (4).
4. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, caracterizado porque el sistema (5) de guinada esta dispuesto para controlar el angulo de paso de al menos dos palas (41) de turbina independientemente la una de la otra.
5. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, caracterizado porque el medio (8) de control esta dispuesto para detectar desequilibrios en la turbina (4) utilizando, al menos, la al menos una propiedad de motor de guinada.
6. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, caracterizado porque el medio (8) de control esta dispuesto, tras la deteccion de los desequilibrios, para minimizar los desequilibrios alterando el angulo de paso de al menos una pala (41) de turbina.
7. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, caracterizado porque el medio (8) de control esta dispuesto adicionalmente para determinar una direccion de la gondola (3), que sea la mas favorable con respecto a las condiciones que afectan al aerogenerador (1), utilizando al menos la al menos una propiedad de motor de guinada.
8. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, caracterizado porque el medio (8) de control esta dispuesto adicionalmente para determinar condiciones del viento, tales como la velocidad del viento, la direccion del viento, la cizalladura o flujo ascendente de viento, basandose al menos en la al menos una propiedad de motor de guinada.
9. Un sistema (5) de guinada de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, caracterizado porque el sistema (8) de control esta dispuesto para reaccionar activando una funcion de alarma, si los desequilibrios detectados exceden un valor predeterminado.
10. Un procedimiento para controlar la guinada de un aerogenerador, que comprende las etapas de

a) determinar un punto de ajuste para el aerogenerador,

b) determinar un error de guinada basado en el punto de referencia y una alineacion actual del aerogenerador

c) determinar un tamano y direccion de un par (M) basandose al menos en el error de guinada, y

d) aplicar el par (M) al menos a un motor (52) de guinada de un sistema (5) de guinada, para hacer girar la turbina (4),

en el que el procedimiento comprende tambien las etapas de

e) calcular de manera continua el error de guinada y aplicar el par (M), con el fin de crear un esfuerzo hacia el punto de ajuste de guinada, y

f) utilizar el sistema de guinada para permitir que la gondola (3) se desvfe del punto de ajuste de guinada si un par de guinada exterior en la gondola (3) excede una capacidad de par permitida del al menos un motor de

guinada;

caracterizado porque el procedimiento comprende adicionalmente la consecucion de un control de cuatro cuadrantes (Q1, Q2, Q3, Q4), con el fin de controlar el sistema (5) de guinada mediante el accionamiento del al menos un motor (52) de guinada a modo de generador en el segundo (Q2) o cuarto (Q4) cuadrantes y la operacion de parada del al 5 menos un motor (52 de guinada) en el primer (Q1) y tercer (Q3) cuadrantes ante una velocidad del viento por encima de un nivel predeterminado.
11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado porque se usa informacion de un par motor de guinada desde el control de cuatro cuadrantes, para controlar un angulo de paso de al menos una pala (41) de la turbina (4).

10 12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11, caracterizado porque el sistema (5)

de guinada controla el angulo de paso de al menos dos palas (41) de turbina independientes entre sn
13. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque se usa informacion del par motor de guinada para detectar desequilibrios en la turbina (4).