Brevet FR2524570A1 — publié le 19831007

Amortissement de pylône de turbine éolienne à mouvement prédéterminé. La présente invention concerne des systèmes générateurs d'énergie électrique à turbine éolienne montée sur pylône et, plus particulièrement, l'amortis- sement de la fréquence de résonance primaire du pylône, tout en modulant l'angle des pales du rotor en vue de maintenir une puissance ou un couple nominal. L'utilisation du vent comme source d'énergie électrique bon marché présente l'inconvénient évident de dépendre des conditions dans lesquelles souffle le vent Pour réaliser un système générateur d'énergie électrique à turbine éolienne à la fois utile et écono- miquement viable, il est nécessaire d'assurer le fonc- tionnement de la turbine éolienne dans une large gamme de conditions de vent et sur la plus grande fraction de temps possible En conséquence, les turbines éoliennes sont localisées (parfois en groupes appelés "parcs de production d'énergie éolienne") à des endroits o les conditions de vent prédominantes sont relativement fa- vorables, c'est-à-dire à des endroits o le vent atteint une vitesse suffisante pendant une période relativement importante de l'année Toutefois, lorsque le vent a une force suffisante pour assurer une production d'éner- gie électrique utile, il souffle habituellement par rafales pendant une fraction importante du temps. Afin d'assurer une production d'énergie éolien- ne efficace, de très grandes pales (en l'occurrence des paires de pales atteignant une longueur totale de l'or- dre de 30 à 100 mètres) sont montées au sommet de très grands pylônes (par exemple, d'une hauteur se situant entre 30 et 90 mètres) Etant donné que la turbine éolienne est solidarisée directement au générateur élec- trique et au système d'alimentation (quoique à l'inter- vention de trains d'engrenages et d'arbres d'accouple- ment élastiques), le maintien du niveau d'énergie électrique de sortie désiré (de telle sorte qu'il puisse contribuer à l'énergie totale fournie à une grille de distribution électrique) nécessite une modu- lation de l'angle des pales dans le but de compenser les effets exercés par une turbulence et des rafales de vent imprévisibles sur la puissance développée par la turbine éolienne En conséquence, on a prévu des systèmes destinés à contrôler soit le couple désiré de l'arbre du rotor de la turbine éolienne, soit l'énergie engendrée par le générateur, les variations survenant dans l'un ou l'autre de ces facteurs étant utilisées pour moduler l'angle de pas des pales du ro- tor, de façon à maintenir une puissance nominale pour des vitesses de vent atteignant ou dépassant la vites- se nominale Etant donné que le couple et la puissan- ce sont mis en relation mutuelle directe par la vi- tesse de rotation du générateur, ces termes sont uti- lisés ici de manière interchangeable et ils sont appe- lés alternativement couple/puissance On obtient un effet maximum lorsque les pales ont un faible pas (les surfaces des pales sont essentiellement perpendiculai- res à l'arbre du rotor) et un effet minimum, lorsque les pales sont orientées sous un angle maximum d'envi- ron 900 (leurs surfaces sont fondamentalement parallè- les à l'arbre du rotor), cette orientation étant appe- lée "mise en drapeau" Un système de réglage d'angle de pas de pales de ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 193 005 au nom de la Demanderesse. Un grand pylône support de turbine éolienne au sommet duquel sont montés des pales, des arbres et des trains d'engrenages de très grandes dimensions, un équipement générateur d'énergie électrique, ainsi que des équipements de protection et de contrôle di- vers, constitue nécessairement une masse en porte à faux présentant une constante de rigidité et un rap- port d'amortissement structural Toute force excitera la résonance primaire du pylône. La poussée qui s'exerce sur les pales (provo- quée par le vent agissant sur les pales parallèlement à l'axe de rotation du rotor de la turbine éolienne), est une force qui tend à accélérer l'équipement de la turbine éolienne dans la direction du vent En consé- quence, le sommet du pylône supportant la turbine éolienne prend (dans des conditions de régime perma- nent) une position dans laquelle la force de poussée est compensée par l'effort de contrainte engendré dans la structure du pylône, en fonction de la rigidité de ce dernier Si la vitesse du vent change (rafale), il en résulte une modification de la force nette exercée sur l'équipement disposé au sommet du pylône, ce qui a pour effet d'imprimer un mouvement de va-et-vient (oscillation) au pylône dans une direction parallèle à la force du vent Lorsque la vitesse du vent est infé- rieure à celle produisant la puissance nominale, l'an- gle des pales peut être fixe, ou il peut être modulé légèrement en vue d'optimaliser le captage d'énergie à mesure que la vitesse du vent change Avec un angle de pale fixe (ou à peu près constant), la poussée (for- ce longitudinale du vent) qui s'exerce sur les pales, augmentera en fonction de l'élévation de la vitesse du vent dans tous les cas et, par conséquent, tout mouve- ment du sommet du pylône donnera lieu à un amortisse- ment aérodynamique de ce dernier (dans le même sens que l'amortissement structural du pylône) Dans ce cas, l'oscillation du pylône dans son mode de flexion primai- re, en réponse à une force incrémentielle due à une rafale de vent, sera amortie et n'aura que peu d'impor- tance Au-delà de la vitesse nominale du vent (c'est-à- dire celle produisant la puissance nominale), le régu- lateur de puissance réagit aux variations de couple ou de puissance occasionnées par une turbulence ou des ra- fales de vent en vue de régler (moduler) l'angle des pales du rotor de manière à avoir tendance à maintenir constant le couple ou la puissance A mesure que la vitesse du vent augmente, si la puissance est mainte- nue constante, la poussée diminue d'elle-même Dès lors, une modulation de l'angle des pales, en réponse à une rafale de vent, dans le but de maintenir une puissance constante, donne lieu par inhérence à une poussée incrémentielle opposée qui, par conséquent, est orientée dans une direction provoquant un amortissement aérodynamique négatif du pylône Cet amortissement négatif altère l'amortissement structural du pylône et donne lieu à des oscillations accrues de ce dernier. Dans des turbines éoliennes conçues pour assurer un captage maximum de l'énergie éolienne et une régulation de puissance précise, l'amortissement négatif peut sur- O passer l'amortissement structural au cours d'une opé- ration de régulation de puissance, ce qui donne lieu à un amortissement négatif net du pylône qui devient ain- *si instable (le mouvement du pylône s'accentue à cha- que cycle à la fréquence de résonance primaire de ce dernier) En fait, une analyse détaillée a démontré que l'interaction entre le pylône et le régulateur de couple/puissance peut donner lieu à une sérieuse dégra- dation de la longévité du pylône de l'ordre de plu- sieurs mois à quelques années. De prime abord, en examinant ce problème, on peut être amené à envisager l'utilisation d'un filtre d'encoches dans le but de raccourcir fortement la cor- rection de l'angle des pales à une fréquence de comman- de d'angle de pale en relation avec la fréquence du premier mode de flexion du pylône et de son appareil- lage Toutefois, cette approche du problème donne lieu à des erreurs transitoires importantes dans la puissance engendrée en raison d'une réduction des ca- ractéristiques de réponse de la boucle de régulation de puissance Il a été également suggéré que la vi- tesse de changement de l'angle de pas des pales pou- vait être accrue en présence d'un signal émis à la suite d'une flexion du pylône afin d'assurer un amor- tissement efficace de ce dernier; toutefois, cette suggestion est restée sans suite. Un des objets de la présente invention est d'assurer un amortissement positif supplémentaire d'un pylône support de turbine éolienne, tout en per- mettant, à un régulateur de puissance, de moduler l'angle des pales de la turbine dans le but de minimi- ser les fluctuations survenant dans le couple ou la puissance à la suite d'une turbulence du vent. Suivant la présente invention, dans un sys- tème générateur d'énergie électrique alimenté par une turbine éolienne, équipé d'une commande destinée à moduler l'angle des pales du rotor en vue de mainte- nir une puissance ou un couple nominal dans un vent turbulent, et disposé au sommet d'un pylône, on pré- voit une composante de commande d'angle de pale qui règle l'angle des pales du rotor de la turbine de ma- nière à assurer un amortissement aérodynamique positif du pylône en réponse à un signal de mouvement prédéter- miné indiquant un mouvement longitudinal analytiquement anticipé du pylône parallèlement à l'axe du rotor en guise de fonction filtrée du signal de référence d'an- gle de pale. Suivant un autre aspect de la présente inven- tion, l'amortissement positif supplémentaire est assu- ré par une composante de signal de référence d'angle de pale miseen relation avec le signal de référence d'angle de pale par la fonction de transfert KA S, o KA est le gain K l(TA)S+ 1 ll (MI/K)S + ( 15/K)S+ 1 l désiré, TA est une approximation du retard du mécanis- me de réglage de l'angle de pas des pales et K, M, D sont des valeurs approximatives calculées de la rigi- dité, de la masse et du facteur d'amortissement du pylône de la turbine éolienne respectivement. L'invention peut être mise en oeuvre selon un mode analogique ou selon un mode numérique, soit avec un matériel numérique spécialisé, soit comme logiciel dans un ordinateur approprié tel qu'un micro- processeur. L'invention assure une réduction importante de la réponse au mode de flexion primaire du pylône d'une turbine éolienne due à l'accouplement entre ce pylône et le système de réglage d'angle de pas qui y est associé et ce, avec un impact minimum sur le ren- dement de la production d'énergie L'invention est aisément mise en oeuvre sans éléments dynamiques sup- plémentaires au sommet du pylône, par simple adjonc- tion d'un circuit ou une simple modification du pro- gramme d'un ordinateur contrôlant l'angle des pales. Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription détaillée ci-après de certaines de ses formes de réalisation données à titre d'exemple, en se réfé- rant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un bloc-diagramme simplifié d'une turbine éolienne comprenant un système de régla- ge de l'angle de pas des pales auquel est intégrée une forme de réalisation de l'invention; et la figure 2 est un schéma imaginaire illus- trant les caractéristiques structurales d'un pylône de turbine éolienne, ainsi que certains des effets de poussée qui s'y exercent. On décrira ci-après, à titre d'exemple, une forme de réalisation de la présente invention telle S qu'elle peut être mise en oeuvre dans un système de commande à plusieurs modes pour turbines éoliennes du type décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N O 4 193 005 On donnera tout d'abord une description générale du système de commande décrit dans ce brevet en ce qui concerne les chiffres de référence 10-104 de la figure 1 qui sont les mêmes que ceux de ce brevet; les numéros de figures indiqués en- tre parenthèses sont ceux des figures annexées à ce brevet On analysera ensuite le problème de l'inter- action pylône/commande avant de décrire des formes de réalisation de l'invention. En se référant à présent aux dessins annexés, une construction de turbine éolienne représentative comprend deux pales de rotor identiques diamétralement opposées 10 ayant spécifiquement une longueur totale comprise entre 30 et 100 mètres et montées sur un pylô- ne support 12 Les éléments mécaniques, les disposi- tifs de commande et l'équipement générateur électrique constituant la turbine éolienne sont contenus dans une nacelle 14 supportée par le pylône 12 La construction des turbines éoliennes et leurs équipements accessoires tels que les commandes de lacet destinées à orienter les pales dans le vent dominant, sont tous bien connus et ne seront pas décrits plus en détail ci-après. Les pales de rotor 10 de la turbine sont mon- tées sur un moyeu 16 qui est solidarisé, via un arbre d'accouplement à faible vitesse 18, à un équipement gé- nérateur électrique 20-32 pouvant comprendre un carter de transmission, un arbre à grande vitesse, un généra- teur synchrone, un équipement destiné à solidariser le générateur à une charge (par exemple, la grille de puissance d'une installation électrique) , ainsi qu'un circuit de synchronisation de phase L'équipement générateur électrique 20-32 émet un signal de mise hors/en circuit sur une ligne 34 pour indiquer le moment o le générateur est raccordé en circuit à la grille de puissance de l'installation électrique. Une commande d'angle de pas des pales 36,il- lustrée d'une manière générale en figure 3 du brevet précité, transmet un signal d'angle de pale désiré ou de référence BR à un mécanisme de changement de pas électrohydraulique 38 via une ligne 40 Ce mécanisme de changement de pas 38 amène les pales 10 à prendre un angle réel (BP dans le brevet précité) égal au si- gnal d'angle de pale de référence BR émis sur la ligne 40. Des signaux indiquant les paramètres opératoi- res instantanés de la turbine éolienne sont transmis à la commande d'angle de pas des pales 36 Un trans- ducteur de vitesse de rotor 46 associé au moyeu 16 émet un signal de vitesse de rotor NR sur une ligne 48 Un transducteur semblable 50 raccordé à un arbre du géné- rateur synchrone émet un signal de vitesse de généra- teur NG sur une ligne 52 Un transducteur de couple 54 pouvant comprendre des indicateurs de contrainte dispo- sés sur l'arbre 18, ou sur un arbre approprié prévu dans l'équipement générateur électrique 20-32, émet un signal de couple d'arbre QS sur une ligne 56 En va- riante, le signal de couple d'arbre émis sur la ligne 56 peut être engendré de n'importe quelle autre manière, par exemple, par détection de la position relative de points déplacés axialement sur la périphérie de l'arbre, de façon bien connue La commande d'angle de pas des pales 36 engendre également plusieurs signaux de réfé- rence variables ou fixes indiquant une vitesse de réfé- rence de rotor en marche à vide, des limites d'accélé- ration et de décélération du rotor, ainsi qu'un signal de démarrage/arrêt indiquant le moment o la turbine éolienne doit être opérante ou mise en drapeau et es- sentiellement stationnaire Ces signaux seront décrits plus en détail en se référant à la figure 2 du brevet précité Un capteur de vitesse du vent 74 disposé sur la nacelle 14 émet, sur une ligne 76, un signal VW in- diquant la vitesse moyenne du vent. Lorsque la turbine éolienne n'est pas en ser- vice, les pales 10 sont orientées sous leur angle de pas maximum ( 90 ), si bien qu'elles sont mises en dra- peau Dès lors, les pales n'exerceront essentiellement aucun couple sur le moyeu 16 Lorsque la turbine éolienne doit être mise en service, un signal de démar- rage amène les commandes de marche à vide, de démarrage et d'arrêt 78-94 (qui n'ont pas cette dénomination dans le brevet précité et sont décrites plus particulière- ment dans les figures 4 et 5 de ce dernier) à réduire progressivement l'angle des pales, de façon à accélérer le rotor et le générateur vers des conditions de vites- se nominale sans provoquer un décrochage des pales ou d'importantes contraintes d'accélération Dès que le rotor de la turbine éolienne fonctionne à une vitesse angulaire qui est en relation de la manière souhaitée avec la fréquence nécessaire de la puissance électrique engendrée, on peut alors faire varier légèrement la vitesse jusqu'à ce que l'équipement générateur électri- que 20-32 fonctionne en synchronisme avec la fréquence du courant électrique appliqué à la grille de l'instal- lation à laquelle le générateur sera finalement rac- cordé A ce moment, le système passe des commandes de marche à vide, de démarrage et d'arrêt 78-94 à la commande de couple d'arbre 100 (décrite en détail en se référant à la figure 6 du brevet précité) et, si la turbine éolienne doit être mise à l'arrêt, le système repasse aux commandes de marche à vide, de démarrage et d'arrêt 78-94, de façon à provoquer la mise en dra- peau des pales sans engendrer des contraintes de décé- lération excessives Comme décrit dans le brevet pré- cité, le signal de vitesse de changement d'angle de pale minimum BMN émis sur la ligne 95 est tel qu'il provoque un changement d'angle de pale nécessaire pour maintenir une vitesse d'accélération angulaire fixe du rotor au cours du démarrage, de façon à maintenir la vitesse de rotation angulaire correcte au cours de la marche à vide, ainsi qu'une vitesse de décélération an- gulaire fixe du rotor au cours de l'arrêt. Lorsque l'équipement générateur électrique 20-32 est en synchronisation de phase avec la tension appliquée sur la grille de puissance (fréquence, ampli- tude et phase identiques), il est raccordé à cette grille de puissance et un signal apparaît sur la ligne 34 pour indiquer que la turbine éolienne est en cir- cuit La transition entre la mise en circuit et la mise hors circuit est effectuée par un sélecteur de mode 96 (décrit plus en détail en se référant à la fi- gure 7 du brevet précité) qui réagit au signal de riase hors/en circuit 34 A ce moment, le sélecteur de mode 96 applique un signal de vitesse de changement d'angle de pale et de couple d'arbre BQ émis sur une ligne 98 (sans tenir compte du perfectionnement de l'invention qui sera décrit ci-après), à une ligne 102 o il de- vient le signal de vitesse de référence de changement d'angle de pale BR; toutefois, lorsque la turbine éolienne est hors circuit, l'absence du signal sur la ligne 34 amène la ligne 102 à réagir au signal de vi- tesse de changement d'angle de pale minimum BMN émis sur la ligne 95 Lorsque la turbine éolienne est en circuit, le signal de vitesse de changement d'angle de 1 l pale et de couple émis sur la ligne 98 est tel qu'il extrait l'énergie maximum de la turbine éolienne jus- qu'à la valeur nominale pour toutes les vitesses de vent se situant entre la mise en circuit et la mise hors circuit; à des vitesses de vent nominales, le si- gnal émis sur la ligne 98 varie pour maintenir le cou- ple d'arbre (ou la puissance) détecté à la valeur de référence (nominale). Le signal de vitesse de changement d'angle de pale désiré sélectionné, c'est-à-dire le signal de vitesse de référence de changement d'angle depale BR émis sur la ligne 102, est converti en un signal de référence d'angle de pale BR sur la ligne 40 au moyen d'un intégrateur 104 (décrit plus en détail à propos de la figure 8 dans le brevet précité) Cet intégra- teur 104 comprend un appareil destiné à limiter la vi- tesse de changement du signal émis sur la ligne 40, ainsi qu'à limiter les amplitudes maximum positive et négative de ce signal. La description donnée jusqu'à présent à propos des chiffres de référence 10-104 est celle d'un exemple de système de commande de la technique antérieure dans lequel la présente invention peut être mise en oeuvre. Cette description est un résumé de celle donnée dans le brevet précité de la Demanderesse Ainsi qu'on l'a décrit brièvement cidessus, le couplage défavorable entre le mode de flexion primaire du pylône support 12 et le système de commande de turbine éolienne décrit ci-dessus est atténué par le moyen envisagé selon la présente invention et qui prévoit des composantes de commande de référence d'angle de pale supplémentaires permettant de mettre des variations de poussée incrémen- tielles extrapolées en phase avec la vitesse de déplace- ment du sommet du pylône, assurant ainsi un amortisse- ment aérodynamique positif supplémentaire de ce dernier. Ce système contribue à amortir les oscillations éven- tuelles du pylône engendrées par des perturbations sur la charge des pales, ainsi que la correction pro- portionnelle de l'angle des pales, par exemple, celles provoquées par une turbulence imprévisible du vent. On se référera à la figure 2 pour une analyse linéarisée du problème de couplage pylône de turbine éolienne/contrôle de l'angle des pales auquel il a été fait allusion ci-dessus Dans cette figure, l'appa- reillage de pylône 220 représente le pylône 12, la na- celle 14, ainsi que l'ensemble des autres dispositifs montés au sommet du pylône (notamment les pales 10). La figure 2 illustre la réponse du pylône à une pous- sée incrémentielle (exercée axialement sur les pales parallèlement à l'arbre du moyeu du rotor) Une pous- sée incrémentielle AT est représentée par une ligne 221; l'effet de cette poussée est réduit en 222 par l'effet d'amortissement illustré par une ligne 223, ainsi que par l'effet de rigidité illustre par une ligne 224. La poussée effective nette représentée par une ligne 225 provoque un changement d'accélération (représenté par une ligne 226) d'une manière inversement propor- *tionnelle à la masse 227 du pylône L'accélération représentée ici par Z, est orientée dans la direction 23 de l'axe du moyeu et sa polarité dépend de la direction de la poussée incrémentielle AT L'intégrale 228 de l'accélération incrémentielle 226 donne lieu à une vi- *tesse incrémentielle Z 229. L'intégration 230 de la vitesse incrémentielle 229 donne lieu à une position incrémentielle 231 de l'appareillage situé au sommet du pylône Cette posi- tion incrémentielle 231 représente un changement vers ou à l'écart d'une position de repos du pylône dans la- quelle la contrainte exercée dans la direction Z est nulle Si le pylône fléchit au point que l'appareilla- ge qu'il supporte, s'écarte davantage de la position de repos, la rigidité équivaut à une résistance à la poussée et elle est représentée par la case 232 dans laquelle KT représente la rigidité effective du pylône. La vitesse incrémentielle 229 du pylône est mise en relation de façon connue, par le rapport d'amor- tissement effectif DT 233 du pylône, avec une poussée négative équivalente Toutefois, le mouvement 229 du pylône entraîne également un changement dans la vitesse relative du vent 234 Dès lors, en cas d'accroissement de la vitesse du vent, ce dernier poussera en fait le pylône dans la direction plus Z, si bien que la vites- se relative nette du vent agissant sur les pales elles- mêmes est inférieure à celle qui pourrait être atteinte si le pylône était dans l'incapacité de se déplacer dans la direction Z Cette analyse est une étude linéarisée simplifiée de l'effet exercé sur le pylône par une telle rafale de vent, y compris des effets correcteurs exer- cés par le système de commande de la figure 1, dont la commande d'angle de pas des pales 36 et le mécanisme de changement de pas 38 sont représentés dans un mode idéa- lisé (de la manière décrite ci-après) par la case 235. La poussée (force exercée sur les pales paral- lèlement à l'axe de rotation de ces dernières) est fonc- tion de l'angle des pales (B), de la vitesse du vent (VW) et de la vitesse du rotor (NR) Pour de faibles perturbations engendrées sur le point de fonctionnement en régime permanent, le changement survenant dans la poussée (AT) est exprimé comme suit: ( 1) AT = B + d Tvw + T-RANR Une expression semblable pour un changement survenant dans le couple du rotor (AQR) est la suivante: ( 2) d Q R AB + VW vw+ +d ANR Dans les expressions ( 1) et ( 2), la lettre "d" désigne la dérivée partielle. L'effet exercé par un générateur électrique alimentant une grille d'installation électrique de grande capacité peut présenter de l'analogie avec ce- lui d'un moteur entraînant un volant infini à une vi- tesse nominale En conséquence, et en raison du fait que l'arbre reliant le rotor au générateur présente une élasticité suffisante, la vitesse du rotor de la turbi- ne éolienne est essentiellement constante (ANR = 0). Pour un régulateur de puissance idéal (c'est-à-dire un régulateur capable d'assurer un réglage instantané et intégral de l'angle des pales en fonction des change- ments survenant dans la puissance ou le couple), lors d'un fonctionnement au-delà de la vitesse nominale du vent, le couple du rotor est également constant (AQR = 0) Dès lors, d'après l'expression ( 2), on a ( 3) d QRB d V et B=T-iv ( 4) AB = d QR/d B Vwvw En substituant l'expression ( 4) dans l'expression ( 1), pour le cas o le dernier terme (ANR) = 0, on a d T d QR/d VW^v W + d AVW ( 5) AT =d VWQR/B ±d VII ( 6) AT d= T d QR/d VW (Bd Tl AV TW d QR/d B (B)l Pour un angle de pale fixe,AB = 0, d'o: ( 7) d TB = d-B si bien que, dans ce cas, l'amortissement aérodynamique du pylône pourrait être simplement: ( 8) AT _ d T AVW d VW L'amortissement aérodynamique de l'expression ( 8) est du même sens que l'amortissement structural positif du pylône et il vient s'y ajouter. D'autre part, avec un régulateur de puissan- ce réel en place, auquel cas l'angle des pales n'est pas fixe, l'amortissement aérodynamique exercé sur le pylône est de loin plus complexe En considérant un régulateur de puissance idéal, d'après l'expression ( 6), l'amortissement aérodynamique total est: AT d T d OR/d Viq d T ( 9) T Vd W =V d TR/d B (d B) En se référant à présent à la figure 2, l'ex- pression ( 1) est définie dans les cases 240-243 de la partie 236 relative à l'effet de poussée qui, conjointe- ment avec le régulateur idéalisé 235, est également re- présentative de l'expression ( 9), dans l'hypothèse ce- pendant o le changement survenant dans la vitesse du rotor (ÀNR) est nul Il est à noter qu'une composante négative àT (si elle est ajoutée à 4 T à la ligne 221, figure 2) pourrait être du même sens que l'amortisse- ment structural positif sur la ligne 223 en venant s'y ajouter. Dès lors, la figure 2 est une expression de l'effet exercé par une rafale de vent sur le pylône, notamment la dynamique de ce dernier, l'effet du vent sur les pales, ainsi que l'effet du changement propor- tionnel de puissance/couple agissant à l'intervention d'une unité de régulation de puissance idéalisée modi- fiant l'angle des pales à la suite de cette rafale de vent Une analyse d'une large variété de configura- tions de pylônes et de régulateurs, y compris les carac- téristiques structurales du pylône, l'aérodynamique de la turbine éolienne et les caractéristiques de réponse d'un régulateur idéalisé, démontre que l'effet total de la poussée incrémentielle résultant d'une rafale de vent donne lieu à un amortissement négatif, rendant ain- si le pylône instable. Suivant une forme de réalisation de l'inven- tion, une composante de correction de signal de vi- tesse de référence de changement d'angle de pas de pales est additionnée au signal de vitesse de référen- ce de changement d'angle de pas de pales de contrôle de couple/puissance BQ émis sur la ligne 98, de façon à assurer un amortissement supplémentaire du mouvement du pylône dans son mode de flexion primaire, en se ba- sant sur une évaluation du mouvement du pylône qui est le résultat d'une composante incrémentielle d'angle de pales consécutif à la réaction du régulateur de couple/ puissance à une rafale de vent (par exemple, 235, figu- re 2). En se référant à la figure 1, le signal de référence d'angle de pas des paies émis sur la ligne 40 est appliqué à un filtre à retard 250 dont les caracté- ristiques se rapprochent du retard effectif du mécanis- me électrohydraulique de changement de pas 38, engen- drant ainsi, sur une ligne 251, un signal de référence d'angle de pale filtré (B Ln) qui est transmis à un ampli- ficateur 252 ayant un gain équivalant à la dérivée par- tielle de couple vis-à-vis de l'angle des pales (en étant, par conséquent représentatif de la case 241 en figure 2) On obtient ainsi, sur une ligne 253, un signal de poussée incrémentielle qui équivaut au signal de poussée incrémentielle (AT) à la ligne 221 de la fi- gure 2, et qui est appliqué via un filtre 254, lequel est un modèle de la structure de contrôle du pylône; on obtient ainsi, sur une ligne 255, une composante de correction de signal de vitesse de référence de change- ment d'angle de pas de pales qui donne lieu à une compo- sante de poussée incrémentielle assurant un amortisse- ment aérodynamique positif du pylône décrit ci-dessus à propos de la figure 2 Dans le filtre 254, les fac- teurs M, K, D sont calculés, c'est-à-dire les équiva- lents évalués de la masse réelle, la constante d'élasti- cité et le facteur d'amortissement du pylône de la tur- bine éolienne (comme illustré dans l'appareillage de pylône 220 de la figure 2) Pour la mise en oeuvre du mode analogique, la ligne de signaux 253 alimente un amplificateur qui remplit les fonctions d'une jonction de sommation 256 avec un gain 257 de l/M, le signal émis sur la ligne 255 à la sortie de cette jonction de sommation étant transmis à un intégrateur 258 et, de ce dernier, à un second intégrateur 260 via une ligne 259. Le signal émis sur la ligne 259 est appliqué à un ampli- ficateur 261 ayant un gain D et dont le signal de sortie émis sur une ligne 262 est transmis à l'entrée de jonc- tion de sommation 256 de l'amplificateur De la même manière, le signal émis sur une ligne 263 à la sortie de l'intégrateur 260 est transmis à un amplificateur 264 ayant un gain de K et dont le signal de sortie émis sur une ligne 265 est également appliqué à l'entrée de som- mation 256 de l'amplificateur Dans un appareillage réel, le gain 252 est réglé pour obtenir l'effet désiré et il sera habituellement supérieur à d T/d B; le gain désiré total du filtre est désigné par KA Evidemment, le gain 252 pourrait être fourni dans le filtre à re- tard 250 de la manière habituelle bien connue; l'illus- tration de ce filtre donnée en figure 1 est destinée à clarifier la fonction à effectuer. Le filtre total, y compris le modèle de pylône 254 conjointement avec le filtre à retard 250 et le gain 252 illustrés en figure 1, a la fonction de trans- fert suivante 2 ( 10) (KA)S Kl (TA)S+ 1 l l (M/K)52 +(D/K)S+ 1 l o KA est le gain total qui peut être réglé pour obte- nir le degré d'amortissement désiré du pylône En fait, l'invention peut être mise en oeuvre simplement en ap- pliquant une version différée du signal de référence d'angle de pale BR émis sur la ligne 40 à n'importe quel moyen de traitement de signaux pouvant assurer la fonction de transfert de l'expression ( 10) Par exemple, dans un système de commande d'angle-de pas des pales d'une turbine éolienne qui est mis en oeuvre en utilisant un ordinateur convenablement programmé, l'addition au programme d'ordinateur requis pour ajou- ter la fonction de la présente invention à une version programmée par ordinateur du système de commande du brevet précité peut être définie comme suit: Programme de filtrage 1 Saut en fin de programme si pas en circuit 2 B Ln = B Lm + TA(BR-B Lm) 3 B Lm = B Ln 4 AT = d T/d B*B Ln (ou AT = KA*B Ln) 5 T = AT + D*Zm + K*Zm 6 Zn = T/M 7 Zn = kl*Zn + ZM 8 Zn = k 2 *Zn + Zm 9 Zm = Zn 10 Zm = Zn 11 BQ'n = B Qn + Zn 12 Fin Le premier pas du programme consiste simple- ment à ignorer ce dernier chaque fois que la turbine éolienne n'est pas en circuit (c'est-à-dire qu'il n'exis- te aucun indicateur discret équivalant au signal émis sur la ligne 34 et indiquant que le système est en cir- cuit) Le deuxième pas du programme fournit le signal de référence d'angle de pale filtré au moyen d'un algorithme à retard bien connu, dans lequel TA est un équivalent de la constante de temps du filtre 250 de la figure 1, en relation avec le temps de cycle de l'or- dinateur (qui peut être de l'ordre de 50 ms) Dans le programme, 'n" désigne la valeur correspondante pour le cycle en cours, tandis que "m" désigne la valeur appa- rentée dans le cycle immédiatement précédent Le troisième pas du programme assure simplement une mise à jour de la valeur du signal de référence d'angle de pale filtré en vue d'une utilisation dans le cycle suivant Le quatrième pas du programme fournit le gain de l'amplificateur 252 de la figure 1 (ou le gain global désiré KA) Le cinquième pas du programme assure la sommation de l'entrée de sommation 256; il est à noter que, comme c'est le cas dans toute mise en oeuvre d'un système à réaction par ordinateur, la va- leur de réaction ne peut être engendrée qu'avec des valeurs composantes fournies dans le cycle immédiate- ment précédent: étant donné que ces valeurs ne chan- gent que légèrement dans un temps de cycle d'ordinateur, le rendement d'ensemble n'en est pas affecté d'une ma- nière mesurable Le sixième pas fournit le gain de l'amplificateur 257, tandis que le septième pas four- nit l'intégration 258, dans laquelle la valeur kl est une constante de temps équivalente pour le temps de cy- cle de l'ordinateur, de façon bien connue De la même manière, le huitième pas fournit l'intégration 260 de la figure 1 Les neuvième et dixième pas assurent la mise à jour des valeurs des facteurs de mouvement et de distance en vue d'une utilisation dans un cycle ul- térieur Le onzième pas fournit un équivalent de som- mation à la jonction de sommation 266 de la figure 1, tandis que le douzième pas indique la fin de l'opéra- tion (retour à d'autres parties du programme), de fa- çon bien connue Dans un cas spécifique, il peut être préférable d'utiliser le signal de référence d'angle de pale (ligne 40, figure 1) dans un ordinateur numérique pouvant effectuer un contrôle significatif auto- régénateur, une correction de mode en cas de panne et une commande d'arrêt Dans ce cas, la présente inven- tion peut, de préférence, être mise en oeuvre au moyen du programme de filtrage précité dans un tel ordina- teur numérique Lorsqu'on utilise un système analogi- que (généralement du type illustré en figure 1) pour engendrer le signal de référence d'angle de pale, on peut employer un appareil analogique du type illustré en figure 1 ou autre capable de mettre en oeuvre la fonction de transfert de l'expression ( 10) définie ci- dessus On peut également utiliser un appareil numéri- que spécialisé d'un type approprié partout o cela s'avère adéquat Toutes ces caractéristiques peuvent être envisagées à la lumière des enseignements préci- tés sans sortir des compétences de l'homme de métier utilisant des appareils et des techniques aisément dis- ponibles. Une autre façon de considérer la présente in- vention est celle selon laquelle elle fournit une éva- luation extrapolée d'un mouvement incrémentiel du pylô- ne pouvant résulter d'un changement de l'angle des pa- les Comme telle, il s'agit d'une version analytique grossière de la solution décrite dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 364 706 déposée le même jour que la présente au nom de la Demanderesse et ayant pour titre "MOTION RESPONSIVE WIND TURBINE TOWER DAMPING" C'est ainsi que le signal Z engendré sur la ligne 255 ou dans le pas 6, peut être considéré comme un signal d'accélération extrapolé engendré par filtra- ge du signal de référence d'angle de pas de pale avec la fonction de transfert de l'expression ( 10) définie ci-dessus. Il est à noter que l'intégration ( 104) de la sommation, sur la ligne 98 a, de la composante de modu- lation de couple/puissance sur la ligne 98 et de la com- posante d'amortissement sur la ligne 255 donne lieu à une composante de signal de référence d'angle de pale d'amortissement qui est fonction de la vitesse (Z). En conséquence, le signal de vitesse extrapolé émis sur la ligne 259 pourrait être additionné à la sortie de l'intégrateur 104 au lieu d'additionner le signal d'accélération extrapolé à la vitesse de référence de changement d'angle de pas des pales avant l'intégra- teur 104 En tout cas, la relation entre la composan- te de signal d'amortissement et le signal de référence d'angle de pas des pales est celle de l'expression ( 10) définie ci-dessus, mais avec S au lieu de 52 dans le numérateur L'invention peut également être éventuel- lement utilisée dans le mode de mise hors circuit Le facteur significatif réside dans le fait que le mouve- ment prédéterminé définit une composante d'angle de pas de pale qui donne lieu à une composante de poussée des- tinée à assurer un amortissement aérodynamique positif. De même, bien que l'invention ait été illus- trée et décrite en se référant à certaines de ses for- mes de réalisation données à titre d'exemple, l'homme de métier comprendra que différentes autres'modifica- tions, omissions et additions peuvent être envisagées sans se départir de l'esprit et du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Système de turbine éolienne destiné à la production d'énergie électrique, comprenant: un pylône; un rotor monté sur ce pylône et comprenant des pales disposées pour tourner autour d'un axe, ainsi qu'un mécanisme de changement d'angle de pas pour ces pales; un moyen destiné à engendrer un signal de couple/ puissance réel indiquant le couple/puissance réel en- gendré par le système de turbine éolienne; et un moyen de traitement de signaux destiné à en- gendrer un signal de couple/puissance de référence indiquant le couple/puissance engendré désiré, ainsi qu'un signal de référence d'angle de pas de pale qui est fonction de la différence existant entre le signal de couple/puissance réel et le signal de couple/puis- sance de référence; caractérisé en ce que: le moyen de traitement de signaux comprend un élément destiné à engendrer le signal de référence d'an- gle de pas de pale sous forme d'une combinaison d'une composante de signal d'amortissement en relation avec une fonction filtrée du signal de référence d'angle de pas de pale, et d'une composante de signal de con- trôle de couple/puissance qui est la fonction précitée de la différence entre le signal de couple/puissance réel et le signal de couple/puissance de référence. 2 Système de turbine éolienne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de traitement de signaux comprend un élément destiné à en- gendrer la composante de signal d'amortissement par fil- trage du signal de référence d'angle de pas de pale avec la fonction de transfert (KA) S Kl(TA)+lj l (M//)S 2 + (/f K)S+ 1 l o S est l'opérateur laplacien, TA est une constante de temps approchant le retard du mécanisme de change- ment de pas au moment o il réagit au signal de réfé- rence d'angle de pas de pale, et _K, M et D sont des approximations de la rigidité, de la masse et de la constante d'amortissement respectivement du pylône et de l'appareillage qui y est monté, cet élément étant également destiné à engendrer la composante de signal de contrôle de couple/puissance sous forme de la fonction intégrale de la différence existant entre le signal de couple/puissance réel et le signal de couple/ puissance de référence. 3 Système de turbine éolienne suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de traitement de signaux comprend un élément destiné à engendrer un signal de mouvement prédéterminé du pylône par filtrage du signal de référence d'angle de pas de pale avec la fonction de transfert * 2 (KA)S (TA)+ 11 l(M/K)S + (D/K)S+ 1 o S est l'opérateur laplacien, TA est une constante de temps approchant le retard du mécanisme de change- ment de pas au moment o il réagit au signal de réfé- rence d'angle de pas de pale, et K M et D sont des approximations de la rigidité, de la masse et de la constante d'amortissement respectivement du pylône et de l'appareillage qui y est monté, cet élément étant également destiné à engendrer un signal de vitesse de référence de changement d'angle de pas de pale sous forme de la sommation du signal de mouvement prédéter- miné du pylône et d'un signal indiquant la différence existant entre le signal de couple/puissance réel et le signal de couple/puissance de référence, ainsi qu'à - engendrer le signal de référence d'angle de pas de pale en fonction intégrale du signal de vitesse de référence de changement de l'angle de pas des pales.