專利名稱：風力發(fā)電機組發(fā)電機測速及偏航檢測的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機測速及偏航檢測的方法，尤其涉及一種風力發(fā)電機組發(fā)電 機測速及偏航檢測的方法。
背景技術：
由于國內風力發(fā)電行業(yè)起步較晚，風力發(fā)電機組的制造技術還不成熟。風力發(fā)電 機組運行時，風機上相關配套的檢測設備不是很完備?，F(xiàn)階段，國內火電場、水電廠、汽輪機廠使用的大型發(fā)電機，其轉速測量的主要方 法都是使用傳感器或者接近開關，通過上述兩個裝置檢測發(fā)電機的轉速脈沖信號。作為一 個大型的機械設備，一種檢測方法是遠遠不夠的，但是國內現(xiàn)階段絕大多數(shù)廠家在發(fā)電機 轉速檢測方面還只是采用傳感器或者接近開關，并沒有其他的方法或者設備。在風力發(fā)電領域，對于發(fā)電機轉速的測量也是需要借助接近開關或傳感器進行， 通過在發(fā)電機附近安裝接近開關以及碼盤，以磁場感應的方式進行信號傳遞，由于通過此 種方式測出的轉速值單一，無相應的對比值，因此，測量值存在著一定的誤差，精確度欠缺。同時，使用傳感器或者接近開關等設備，還有另外一個缺點，必須有相應的后續(xù)輔 助電路。傳感器和接近開關獨立是不能夠完成轉速的檢測的，需要一系列的配套設備，這些 配套設備成本高，對于降低整個風機的成本也是一個嚴峻的考驗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種風力發(fā)電機組發(fā)電機測速及偏航檢測的方法，從而實現(xiàn) 不需要依靠測試速度的傳感器或者接近開關，而是直接通過硬件電路實現(xiàn)轉速檢測的功 能，整個裝置結構簡單，性能可靠。本發(fā)明提供一種風力發(fā)電機組發(fā)電機測速的方法，該檢測方法通過從電機兩套繞 組引出的三相電壓的接線，2個gpulse模塊，一個gspeed模塊，進行數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理， 從而實現(xiàn)測速，所述測速方法包括以下步驟1)所述gpulse模塊通過從發(fā)電機兩套繞組引出的三相電壓接線與所述發(fā)電機連 接，所述發(fā)電機輸出電壓信號至gpulse模塊，所述gpulse模塊內的轉換電路將電壓頻率信 號轉換為脈沖列；2)所述Gpulse模塊將轉換后的脈沖列通過電纜送到所述Gspeed模塊，所述 gspeed模塊將所述脈沖列通過硬件電路變換轉化為對應轉速的電壓模擬量；3)所述Gpulse模塊將所述電壓模擬量通過電纜傳輸?shù)姆绞捷敵鲋溜L力發(fā)電機主 控制系統(tǒng)，所述風力發(fā)電機主控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理計算出電機轉速。本發(fā)明還可以提供一種風力發(fā)電機組偏航檢測的方法，該方法是將所述gspeed 模塊連接到風機偏航系統(tǒng)的凸輪計數(shù)器上，所述gspeed模塊將從所述凸輪計數(shù)器上獲得 的電壓信號送至風力發(fā)電機主控制系統(tǒng)。上述測速方法中，所述發(fā)電機輸出電壓峰值為1400vaC。
上述測速方法中，所述脈沖列為24V脈沖列。上述測速方法中，所述與轉速相對應的電壓模擬量為0V 10V。本發(fā)明適用性強，可以用于不同極對數(shù)的發(fā)電機，調節(jié)電位器，能夠滿足不同的要 求，同時該方法不需要任何的輔助裝置，發(fā)明所涉及的裝置簡單、便捷、穩(wěn)定、成本低。下面結合附圖對最佳實施例進行詳細說明。


附圖1是本發(fā)明整體結構示意圖；附圖2是本發(fā)明連接示意圖；附圖3是本發(fā)明三相比較電路；附圖4是脈沖信號經(jīng)雙與非門轉換電路圖；附圖5是脈沖經(jīng)光耦轉換輸出電路圖；附圖6是光藕隔離、反向驅動以及微分電路；附圖7是脈寬調制電路；附圖8是驅動電路及三階積分電路；附圖9是speedl和speed2相與得到speed3的電路；附圖10是speech經(jīng)過三階積分及驅動后轉換為對應電壓的電路；附圖11是偏航檢測及信號處理電路。
具體實施例方式本發(fā)明所提供的風力發(fā)電機組發(fā)電機測速及偏航檢測的方法，能夠實現(xiàn)的功能 有1)檢測電機當前轉速，并將結果按照(0 10VDC)的模擬量輸出。2)配合凸輪計數(shù)器 得到機艙偏航位置信號(0 10VDC)的模擬量輸出。參見附圖1，本發(fā)明整體結構由以下幾部分組成，首先是gpulse模塊部分，高壓信 號接入到模塊后，首先將三相電壓進行兩兩比較，經(jīng)過比較后的的脈沖頻率為發(fā)電機頻率 的6倍，然后經(jīng)過與非門變換以及驅動送到光藕，隔電壓等級24V的脈沖信號。此時gpulse 模塊的任務已經(jīng)完成，24v的脈沖信號送給gspeed模塊，在gspeed模塊內部，信號首先經(jīng)過 一個光藕隔離后通過微分電路，產(chǎn)生一個負向的尖脈沖。該脈沖送入NE555電路，555電路 能夠對應每個負脈沖產(chǎn)生一個固定寬度的正向脈沖，通過設定合適的電阻電容值，產(chǎn)生固 定寬度的正向脈沖列，該脈沖增強驅動后通過一個三階積分電路，積分得到與轉速(脈沖 頻率)相對應的直流電壓值。經(jīng)過系統(tǒng)的總線送到控制系統(tǒng)去，同時gspeed模塊還把從凸 輪計數(shù)器那里得到的電壓信號經(jīng)過簡單的處理一起送到控制系統(tǒng)中。參見圖2為本發(fā)明所涉及裝置的連接示意圖，該裝置包括從電機兩套繞組引出的 三相電壓的接線，兩個Gpulse模塊，一個Gspeed模塊和凸輪計數(shù)器參見圖3，Gpulse的基本原理是引入電機一套三相繞組的電壓到模塊，模塊內部 將三相電壓分別比較——ab、be、ca、ba、cb、ac,圖3中截取了其中的ab、ac的電路，在電 路上使用了遲滯比較器。也就是說對于三相正弦波，每到兩個波頭相交的時刻就會發(fā)生任 意兩相電壓值因為大小關系變化而產(chǎn)生的觸發(fā)，觸發(fā)產(chǎn)生的高電平飽和輸出在電容上經(jīng)微 分作用產(chǎn)生一個尖脈沖信號。
圖4和圖5，遲滯比較器共6個，所以脈沖頻率為6倍電機發(fā)出電壓的頻率，脈沖信 號經(jīng)過兩級的與非門提高驅動后送到光耦，隔離后產(chǎn)生電壓等級24V的脈沖信號。參照圖6和圖7，從Gpulse引入的24V脈沖信號先經(jīng)過光耦隔離，經(jīng)與非門反向， 再經(jīng)過一個串聯(lián)的電容微分產(chǎn)生一個負向的尖脈沖。該脈沖送入NE555電路，555電路能夠 對應每個負脈沖產(chǎn)生一個固定寬度的正向脈沖，通過設定合適的電阻電容值，產(chǎn)生固定寬 度的正向脈沖列。該電路中設定為R = 164k，C = 33n，脈沖寬度t = 1. 1XRC = 5. 95ms。參見圖8，該脈沖列經(jīng)過4050加強驅動沿后，送到一個三階積分電路上，積分得到 與轉速(脈沖頻率)相對應的直流電壓值(0 35rpm對應0 10V電壓輸出)。輸出電壓的計算公式是V = (^/10\10，其中{是固定寬度脈沖5.951^，1是 Gpulse模塊送來的脈沖列的脈沖間隔時間(周期)。而T的計算公式為T = 1/f = 60/ (48X6Xn)，其中n是電機轉速，60是60秒，48時發(fā)電機極對數(shù)，6是每個360電角度內換 波頭產(chǎn)生的脈沖數(shù)。對于不同的發(fā)電機，其極對數(shù)不完全相同，所以在使用前只要了解到豐電機的具 體極對數(shù)，然后通過調整555電路上的可調電阻R5、R6和R4就可以適合不同的極對數(shù)。例如如果更改參數(shù)使得在硬件上就適合發(fā)電機的44極對數(shù)，應該把555電路上 可調電阻R5，R6調至179k就可以了，而R4上調至89. 4K就可以實現(xiàn)。參照圖9，Gpulsel引入的脈沖產(chǎn)生speedl輸出信號，Gpulse2引入的脈沖產(chǎn)生 speed2輸出信號，而該電路中還利用Gpulsel和Gpulse2的兩路脈沖列相與(二者有時間 差，也就是電機兩套繞組相差30度——電機旋轉時將產(chǎn)生時間差)，這樣尖脈沖列頻率變 為原來兩倍，這個測速的響應時間就比前面speedl和speech的速度快。參照圖10，在NE555和三階積分電路的參數(shù)上做了調整(脈沖寬度減半，積分時 間減小一半)，這樣產(chǎn)生對應每個脈沖的積分時間減半，輸出仍然和speedl、speed2 一致 (0 35rpm對應0 10V電壓輸出)，但是響應速度要快近一倍。這個信號speed3，通過 profibusDB送給主控系統(tǒng)進行處理。參照圖11，偏航位置檢測電路圖中信號接入是凸輪計數(shù)器，凸輪計數(shù)器類似于一 個可變電阻，在風機偏航時，由于風機轉動，導致凸輪計數(shù)器的輸出電壓會發(fā)生變換，不同 的電壓值送入gspeed模塊后，經(jīng)過和基準電壓10v比較轉換等，轉換成風機控制系統(tǒng)需要 的值然后通過偏航系統(tǒng)送給風機PLC。本發(fā)明的最佳實施例已被闡明，由本領域普通技術人 員做出的各種變化和改型都不會脫離本發(fā)明的范圍。
權利要求
一種風力發(fā)電機組發(fā)電機測速的方法，該檢測方法通過從電機兩套繞組引出的三相電壓的接線，gpulse模塊，gspeed模塊，進行數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)測速，其特征在于，所述測速方法包括以下步驟1)所述gpulse模塊通過從發(fā)電機兩套繞組引出的三相電壓接線與所述發(fā)電機連接，所述發(fā)電機輸出電壓信號至gpulse模塊，所述gpulse模塊內的轉換電路將電壓頻率信號轉換為脈沖列；2)所述Gpulse模塊將轉換后的脈沖列通過電纜送到所述Gspeed模塊，所述gspeed模塊將所述脈沖列通過硬件電路變換轉化為對應轉速的電壓模擬量；3)所述Gpulse模塊將所述電壓模擬量通過電纜傳輸?shù)姆绞捷敵鲋溜L力發(fā)電機主控制系統(tǒng)，所述風力發(fā)電機主控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理計算出電機轉速。
2.一種風力發(fā)電機組偏航檢測的方法，該方法通過gspeed模塊和風力發(fā)電機組偏航 系統(tǒng)的凸輪計數(shù)器進行檢測，其特征在于，包含以下步驟，將所述gspeed模塊連接到所述 風力發(fā)電機組偏航系統(tǒng)的凸輪計數(shù)器上，所述gspeed模塊將從所述凸輪計數(shù)器上獲得的 電壓信號送至風力發(fā)電機主控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電機測速方法，其特征在于，所述發(fā)電機輸出電壓峰值為 1400vac。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)電機測速方法，其特征在于，所述脈沖列為24V脈沖列。
5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)電機測速方法或權利要求2所述的偏航檢測方法，其特征 在于，所述與轉速相對應的電壓模擬量為0V 10V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機組發(fā)電機測速的方法，該檢測方法通過從電機兩套繞組引出的三相電壓的接線，2個gpulse模塊，一個gspeed模塊，進行測速，所述測速方法包括以下步驟1)gpulse模塊通過從發(fā)電機兩套繞組引出的三相電壓接線與發(fā)電機連接，發(fā)電機輸出電壓信號至gpulse模塊，gpulse模塊內的轉換電路將電壓頻率信號轉換為脈沖列；2)Gpulse模塊將轉換后的脈沖列通過電纜送到Gspeed模塊，gspeed模塊將脈沖列通過硬件電路變換轉化為對應轉速的電壓模擬量；3)Gpulse模塊將電壓模擬量通過電纜傳輸?shù)姆绞捷敵鲋溜L力發(fā)電機主控制系統(tǒng)，風力發(fā)電機主控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理計算出電機轉速。
文檔編號F03D7/00GK101858922SQ20091008171
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月9日 優(yōu)先權日2009年4月9日
發(fā)明者朱超林, 王東亞, 韓東偉 申請人:北京天源科創(chuàng)風電技術有限責任公司