La última tecnología de control de pitch de palas de aerogenerador de Moog aumenta la seguridad de los parques eólicos

Moog, proveedor de soluciones de control de movimiento y desarrollo de sistemas y productos de control de pitch para aerogeneradores, presentó importantes avances en sistemas de control destinados a garantizar el funcionamiento seguro de los aerogeneradores en condiciones adversas en el evento EWEA 2014 que la Asociación Europea de la Energía Eólica celebró en Barcelona del 10 al 13 de marzo.

Tobias Rösmann, director de Desarrollo Tecnológico, expuso lo último sobre el sistema de Moog de control de velocidad de pitch de lazo cerrado y con autodetección para aerogeneradores. El sistema permite utilizar motores síncronos para sistemas de pitch porque los puede mantener bajo control de velocidad de lazo cerrado incluso si se produce un fallo en la realimentación de la posición del motor. Esto evita las cargas elevadas que se generarían en el aerogenerador a consecuencia de las velocidades de pitch no sincronizadas propias de los planteamientos habituales.

Esta característica de control de velocidad de lazo cerrado con autodetección es solo una de las ventajas incorporadas en el nuevo concepto AC Pitch Axis Servo (PAS) de Moog. El nuevo motor síncrono de imanes permanentes incorporados (IPMSM) ha sido especialmente diseñado para la aplicación de pitch. Garantiza la máxima eficiencia a velocidades bajas durante el funcionamiento del pitch y una capacidad de par máximo de hasta 3,5 veces el par nominal del pitch, incluso en situación de fallo de red. El concepto de control de movimiento garantiza una amplia área de funcionamiento de debilitamiento de campo para poder controlar por completo la velocidad de posición en bandera, incluso en situación de pérdida de red.

Para poder garantizar que en todas las aplicaciones se cumplen los requisitos de rendimiento establecidos en las normas IEC 61400 y GL 2010, Moog ha desarrollado un proceso estandarizado de calificación de rendimiento para actuadores de pitch.

En su presentación en EWEA 2014, Rösmann expuso los resultado de un estudio de caso con un aerogenerador de 7,5 MW llevado a cabo por Moog y Fraunhofer IWES in Kassel y demostró la influencia que tiene la disparidad de posiciones de pitch en las cargas estructurales del aerogenerador durante el funcionamiento en bandera.

Un sistema de control de pitch de aerogenerador tiene que cumplir dos funciones esenciales: en primer lugar, comportarse como un actuador para el control de potencia y de velocidad del aerogenerador cuando el viento supera los valores establecidos para el aerogenerador; en segundo lugar, comportarse como el actuador para el sistema de frenado del aerogenerador.

Para poder detener el aerogenerador, las tres palas deben colocarse en posición de bandera, y para poder distribuir y equilibrar las cargas de todos los componentes estructurales durante el procedimiento, los tres ejes de pitch tienen que salir del viento de forma sincronizada.

Ya existen algunos esquemas de control de lazo abierto para el accionamiento en bandera del actuador de pitch si se pierde la señal de realimentación de la posición del eje de pitch: los actuadores hidráulicos, los actuadores de pitch de motor CC y los actuadores de pitch de inducción CA. Pero los tres sistemas tienen la misma desventaja: la velocidad de cada eje depende mucho de la carga aplicada a la pala. El nuevo esquema de control de Moog supera esta desventaja.

“La solución se ha desarrollado con vistas a impedir que las palas se queden encalladas en el caso de un fallo del sensor de velocidad (el peor escenario de carga para el aerogenerador). Las simulaciones muestran una ventaja adicional: la solución desarrollada también garantiza que el movimiento entre las tres palas a la posición de bandera está sincronizado”, dijo Tobias Rösmann.

En comparación con los esquemas de control con autodetección habituales para motores síncronos o de inducción CA, el nuevo esquema de control de velocidad de lazo cerrado proporciona un par nominal hasta tres veces mayor desde el punto de parada con vistas a garantizar un movimiento seguro y de altas prestaciones a la posición de bandera.