Esquema funcional de una Aerogenerador con jaula de ardilla
En la figura anterior, quedan de manifiesto las dos funciones mas importantes del Controlador de este tipo de aerogenerador: es decir, no se reflejan otras funciones de monitorización y control, comunes a otras familias de aerogeneradores, tales como las relacionadas con la orientación de la góndola, la monitorización de las temperaturas en los distintos subsistemas, etc.
Las funciones principales del Controlador de esta familia de aerogeneradores corresponden con:
•el control de la conexión (y desconexión) a la Red Eléctrica del generador eléctrico, y
•el control del angulo de las palas: con él se modifica la potencia obtenida del viento (cuando está en producción) y el freno del Tren de Potencia , cuando se está en la fase de parada .
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Funciones principales
•Control de la conexión y desconexión del generador eléctrico a la Red Eléctrica:
El Controlador monitoriza:
oEl viento (a través del anemómetro).
oLas revoluciones del eje del generador.
oLos parámetros de la Red (tensiones y corrientes por fase).
y realiza el control a través de:
oLos tiristores.
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El Controlador monitoriza:
oEl viento (a través del anemómetro).
y realiza el control de la potencia obtenida del viento a través de:
oEl mecanismo de control del angulo de la pala (pitch)
•Control de las conexiones del generador de dos velocidades
Cuando el generador tiene disponibles dos formas de conexión de su estator (lo que implica que puede funcionar en dos velocidades de sincronismo), el Controlador realiza las maniobras de cambio entre estas dos velocidades de forma automática. El algoritmo utilizado es el siguiente:
oSi está en producción a la velocidad alta del generador:
▪Inicia el proceso de desconexión de la Red, modificando el angulo de la pala de forma que se reduce la potencia obtenida del viento.
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▪Cambia la conexión del bobinado del generador de forma que corresponde con la velocidad de sincronismo baja.
•Control de la seguridad de la operación:
El Controlador dispone de algoritmos de supervisión del estado del Aerogenerador, cuya misión es garantizar la seguridad de las personas, y del propio equipo.
Para ello monitoriza:
oLa velocidad del viento.
oEl rango de velocidad del eje del generador.
oLa velocidad de giro de las palas.
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y realiza la operación de desconexión de la Red (si estuviera conectado), y coloca el angulo de la pala "en bandera" (que significa con mínima resistencia al viento incidente)
•Control de la orientación de la Góndola.
El Controlador utiliza la señal de la veleta para conocer el valor de su desorientación respecto de la dirección del viento.
Utiliza los grupos de motores (uno para cada sentido de giro: CW (según las manillas del reloj) o CCW (al contrario que las manillas del reloj), pera corregir la posible desorientación.
•Monitorización y control del freno de disco.
El freno de disco se utiliza, fundamentalmente, para impedir el giro del Tren de Potencia, cuando hay que hacer operaciones de mantenimiento en las palas, etc. Funciona como el concepto de freno de mano en un coche.
Los elementos del mecanismo de freno (zapata, disco, cilindro hidráulico, válvula) están dimensionados para otra función más exigente: actuar como freno de Tren de Potencia en situaciones de emergencia. Cuando el Controlador decide parar el Tren de Potencia utiliza el angulo de la pala , especificando un angulo de 90º. Si este procedimiento no responde adecuadamente (no lo suficientemente rápido), utiliza el freno de disco como último recurso. Este uso está considerado como avería, ya que, si el momento de su aplicación es con velocidad de giro de producción, toda la energía obtenida del viento ha de ser disipada en la zapata, con lo que se produce su deformación.
•Monitorización de las vibraciones de la Torre
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El sistema hidráulico es utilizado por el mecanismo de freno del Tren de Potencia, pero además, según modelos, puede ser usado para fijar el giro de la Góndola, mediante zapatas colocadas en la base de la misma. En ciertos modelos, también ha sido usado para suministrar presión al mecanismo de cambio de angulo de las palas.
El Controlador recibe la señal de un presostato que le permite conocer el nivel de presión en el circuito hidráulico. En función de las operaciones a realizar, pone en marcha y para la bomba hidráulica para mantener dicho valor en un rango adecuado, o actúa sobre la válvula de descarga, para reducir dicha presión.