本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)、風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

風力發(fā)電是通過風力發(fā)電機組將風能轉(zhuǎn)換為電能的過程。在風力發(fā)電過程中，為了保證風力發(fā)電的效率，風力發(fā)電機組中機艙的方向需要根據(jù)風向變換而進行調(diào)整，即對風力發(fā)電機組進行偏航控制。對風力發(fā)電機組進行偏航控制時，需要實時檢測機艙旋轉(zhuǎn)的角度，以便于根據(jù)機艙旋轉(zhuǎn)的角度調(diào)整機艙旋轉(zhuǎn)。

目前，風力發(fā)電機組中采用的電位計式傳感器(即電刷移動的可變電阻)來檢測偏航角度，將電位計式傳感器測量的阻值信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后輸入風力發(fā)電機組的可編程邏輯控制器(programmablelogiccontroller，plc)，進而根據(jù)電壓信號計算出偏航角度。

當對風力發(fā)電機組進行機組型式測試、故障診斷試驗、以及集群控制等一些測試工作時，需要精確測量風力發(fā)電機組的偏航角度，這就需要高精度的角度傳感器采集偏航角度。但是，電位計式傳感器本身精度較差，在偏航角度達到360度時，誤差達到約0～18°，測量精度不符合測試工作的標準，所以在進行測試工作時，通常需要更換或增加測量偏航角度傳感器，并為測量偏航角度傳感器重新寫入一套繁復的采集系統(tǒng)到風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)中，需要更改和增加機組控制程序，工作量極大，并且降低風力發(fā)電機組運行穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)、風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)及方法，能夠提高風力發(fā)電機組運行穩(wěn)定性。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)包括角度傳動單元、角度采集單元和控制單元，其中，角度采集單元分別與角度傳動單元和控制單元連接；

角度傳動單元與待采集設(shè)備連接，使待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時帶動角度傳動單元旋轉(zhuǎn)；

角度采集單元采集角度傳動單元旋轉(zhuǎn)的傳動角度對應(yīng)的角度數(shù)據(jù)，將角度數(shù)據(jù)傳輸至控制單元；

控制單元接收角度采集單元傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)，并基于角度數(shù)據(jù)計算待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，還包括存儲單元，存儲單元與控制單元連接，存儲控制單元計算的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，還包括調(diào)試單元，調(diào)試單元與控制單元連接，通過控制單元對旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)初始化。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，控制單元包括：

確定程序模塊，用于確定角度傳動單元與待采集設(shè)備之間的第一角度變比；

計算程序模塊，用于根據(jù)第一角度變比和角度數(shù)據(jù)，計算旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，控制單元還包括：

轉(zhuǎn)換程序模塊，用于將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為角度傳動單元旋轉(zhuǎn)的傳動角度；

計算程序模塊，還用于根據(jù)傳動角度和第一角度變比計算旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，角度測量單元包括旋轉(zhuǎn)編碼器，角度數(shù)據(jù)為編碼數(shù)據(jù)；

轉(zhuǎn)換程序模塊還用于：

將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度；

基于旋轉(zhuǎn)編碼器與角度傳動單元之間的第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)換為傳動角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，轉(zhuǎn)換程序模塊還用于：

解析所述角度數(shù)據(jù)，確定解析后數(shù)據(jù)中的高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)；

根據(jù)預設(shè)公式、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)計算編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度值，其中，預設(shè)公式為：

角度值＝低位數(shù)據(jù)+高位數(shù)據(jù)×低位數(shù)據(jù)允許的最大值；

當角度值大于預設(shè)門限時，將角度值與預設(shè)值的差確定為有效角度；

當角度值小于或等于預設(shè)門限時，將角度值確定為有效角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，控制單元還用于：

當旋轉(zhuǎn)角度大于零時，根據(jù)第一映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第一映射關(guān)系包括：

旋轉(zhuǎn)角度的模值＝旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值；

當旋轉(zhuǎn)角度小于零時，根據(jù)第二映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第二映射關(guān)系包括：

旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)，包括如第一方面所述的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)和風力發(fā)電機組中偏航隨動部件；

旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)中角度傳動單元與偏航隨動部件連接，偏航隨動部件在偏航旋轉(zhuǎn)時帶動角度傳動單元旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，偏航隨動部件包括偏航齒輪，角度傳動單元包括與偏航齒輪傳動連接的傳動齒輪。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，角度傳動單元包括凸輪齒輪。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第二方面，第一角度變比包括偏航齒輪與傳動齒輪的速比。

第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)角度采集方法，用于如第一方面所述的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)；旋轉(zhuǎn)角度采集方法包括：

接收角度采集單元傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)；

確定角度傳動單元與待采集設(shè)備之間的第一角度變比；

根據(jù)第一角度變比和角度數(shù)據(jù)，計算旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，根據(jù)第一角度變比和角度數(shù)據(jù)，計算旋轉(zhuǎn)角度，包括：

將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為角度傳動單元旋轉(zhuǎn)的傳動角度；

根據(jù)傳動角度和第一角度變比計算旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，角度采集單元包括旋轉(zhuǎn)編碼器，角度數(shù)據(jù)為編碼數(shù)據(jù)；

將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為角度傳動單元旋轉(zhuǎn)的傳動角度，包括：

將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度；

基于旋轉(zhuǎn)編碼器與角度傳動單元之間的第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)換為傳動角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度，包括：

解析角度數(shù)據(jù)，確定解析后數(shù)據(jù)中的高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)；

根據(jù)預設(shè)公式、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)計算編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度值，其中，預設(shè)公式為：

角度值＝低位數(shù)據(jù)+高位數(shù)據(jù)×低位數(shù)據(jù)允許的最大值；

當角度值大于預設(shè)門限時，將角度值與預設(shè)值的差確定為有效角度；

當角度值小于或等于預設(shè)門限時，將角度值確定為有效角度。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第三方面，當旋轉(zhuǎn)角度大于零時，根據(jù)第一映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第一映射關(guān)系包括：

旋轉(zhuǎn)角度的模值＝旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值；

當旋轉(zhuǎn)角度小于零時，根據(jù)第二映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第二映射關(guān)系包括：

旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值。

本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)、風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)及方法，本發(fā)明實施例中，角度傳動單元與待采集設(shè)備連接，使待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時能夠帶動角度傳動單元旋轉(zhuǎn)；在角度傳動單元旋轉(zhuǎn)時，與其連接的角度采集單元采集角度傳動單元旋轉(zhuǎn)的傳動角度，并將采集的傳動角度對應(yīng)的角度數(shù)據(jù)傳輸至控制單元；控制單元接收角度采集單元傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)后，基于角度數(shù)據(jù)計算采集的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。本發(fā)明實施例中提供了獨立的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)，可以單獨采集風力發(fā)電機組中偏航的角度，與風力發(fā)電機組中檢測偏航角度的結(jié)構(gòu)無關(guān)，并與風力發(fā)電機組中控制系統(tǒng)分離，所以在進行測試工作時直接使用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)實現(xiàn)，不需要更換或增加測量偏航角度傳感器，以及更改和增加機組控制程序，降低工作量，并且提高風力發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明又一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例中固定支架的示意性結(jié)構(gòu)圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一實施例中風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)的示意性流程圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集方法的示意性流程圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明又一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集方法的示意性流程圖；

其中，101-角度傳動單元，102-角度采集單元，103-控制單元，104-存儲單元，105-調(diào)試單元，106-固定支架，1061-第一固定支架，1062-第一固定支架，201-固定裝置，202-偏航隨動部件。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，該旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)包括角度傳動單元101、角度采集單元102和控制單元103。

其中，角度采集單元102分別與角度傳動單元101和控制單元103連接；角度傳動單元101與待采集設(shè)備(圖1中未示出)連接，使待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時帶動角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)；角度采集單元102采集角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度對應(yīng)的角度數(shù)據(jù)，將角度數(shù)據(jù)傳輸至控制單元103；控制單元103接收角度采集單元102傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)，并基于角度數(shù)據(jù)計算采集待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

如圖1所示，角度傳動單元101與待進行旋轉(zhuǎn)角度采集的待采集設(shè)備連接，當待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時，待采集設(shè)備能夠帶動角度傳動單元101一起旋轉(zhuǎn)，從而引起角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)角度變化，如此角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度和待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)的角度建立映射關(guān)系；角度傳動單元101與角度采集單元102連接，角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)時將其旋轉(zhuǎn)的動作傳遞給角度采集單元102，角度采集單元102可以采集角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度，并將采集的傳動角度對應(yīng)的角度數(shù)據(jù)傳輸給控制單元103，從而實現(xiàn)對待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度的采集；控制單元103在接收到角度采集單元102傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)后，通過角度數(shù)據(jù)計算出采集的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中，控制單元103可以通過plc控制器來實現(xiàn)?？刂茊卧?03接收角度采集單元102傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)后，還可以對角度數(shù)據(jù)進行解析。

本發(fā)明實施例中提供了獨立的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)，可以單獨采集風力發(fā)電機組中偏航的角度，與風力發(fā)電機組中檢測偏航角度的結(jié)構(gòu)無關(guān)，并與風力發(fā)電機組中控制系統(tǒng)分離，所以在進行測試工作時直接使用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)實現(xiàn)，不需要更換或增加測量偏航角度傳感器，以及更改和增加機組控制程序，降低工作量，并且提高風力發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式，角度采集單元102可以包括旋轉(zhuǎn)編碼器。

其中，旋轉(zhuǎn)編碼器也稱為軸編碼器，是將與其連接設(shè)備的旋轉(zhuǎn)位置或旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換成模擬或數(shù)字信號的設(shè)備。一般設(shè)置在垂直于旋轉(zhuǎn)設(shè)備中旋轉(zhuǎn)軸的一面，即旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)置在垂直于角度傳動單元101的旋轉(zhuǎn)軸的一面。

旋轉(zhuǎn)編碼器是精度較高的設(shè)備，在風力發(fā)電機組需要進行測試工作時，可以直接使用本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)，提高旋轉(zhuǎn)角度采集的精度，同時不需要更換或增加測量偏航角度傳感器，以及更改和增加機組控制程序，降低工作量，并且提高風力發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明實施例的又一種可選實施方式，控制單元103可以包括：確定程序模塊和計算程序模塊。

其中，確定程序模塊和計算程序模塊連接。確定程序模塊用于確定角度傳動單元101與待采集設(shè)備之間的第一角度變比；計算程序模塊用于根據(jù)第一角度變比和角度數(shù)據(jù)，計算旋轉(zhuǎn)角度。

由于在待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時會帶動角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)，所以待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)的角度與角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的角度之間存在映射關(guān)系，即為第一角度變比。在角度采集單元102采集了角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)據(jù)后，控制單元103即可確定出采集的角度傳動單元101的傳動角度，進而確定程序模塊確定出第一角度變比后，計算程序模塊即可根據(jù)第一角度變比計算出與采集的角度傳動單元101的角度對應(yīng)的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度，進而實現(xiàn)對待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度的采集。

作為本發(fā)明實施例一個可選的實施方式，控制單元103還可以包括轉(zhuǎn)換程序模塊。

其中，轉(zhuǎn)換程序模塊與計算程序模塊連接。轉(zhuǎn)換程序模塊可以用于將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度；計算程序模塊還可以用于根據(jù)傳動角度和第一角度變比計算旋轉(zhuǎn)角度。

在角度采集單元102采集角度傳動單元101的傳動角度后，可以將采集的角度值直接傳輸給控制單元103，控制單元103即可根據(jù)接收的角度數(shù)據(jù)直接確定采集的角度傳動單元101的角度。在角度采集單元102采集角度傳動單元101的傳動角度后，還可以將采集的角度值轉(zhuǎn)換為其他角度數(shù)據(jù)傳輸給控制單元103，控制單元103在接收到角度數(shù)據(jù)后，需要首先通過轉(zhuǎn)換程序模塊將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為采集的角度值，即傳動角度，然后計算程序模塊根據(jù)轉(zhuǎn)換后的傳動角度和第一角度變比計算出采集的旋轉(zhuǎn)角度。

本發(fā)明實施例中，角度采集單元102可以包括旋轉(zhuǎn)編碼器，角度數(shù)據(jù)可以為編碼數(shù)據(jù)。

在角度采集單元102包括旋轉(zhuǎn)編碼器時，旋轉(zhuǎn)編碼器將采集的傳動角度轉(zhuǎn)換成編碼數(shù)據(jù)傳輸給控制單元103，控制單元103需要先將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳動角度，然后再計算待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

具體的，控制單元103中轉(zhuǎn)換程序模塊將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳動角度的過程可以執(zhí)行為：將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度；基于旋轉(zhuǎn)編碼器與角度傳動單元101之間的第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)換為傳動角度。

旋轉(zhuǎn)編碼器采集的角度數(shù)據(jù)過程為：角度傳動單元101帶動旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度和旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)的角度之間存在映射關(guān)系，旋轉(zhuǎn)編碼器在轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動過程中將轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度進行編碼，轉(zhuǎn)換為編碼數(shù)據(jù)后傳輸控制單元103。所以，轉(zhuǎn)換程序模塊需要首先將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效角度，即旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度，然后根據(jù)角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度和旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)的角度之間的映射關(guān)系，即第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)化為角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中可以選擇轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)360度輸出2^9個脈沖的旋轉(zhuǎn)編碼器，9表示旋轉(zhuǎn)編碼器分辨率位數(shù)。此時，假設(shè)第一角度變比為1:1，第二角度變比為1:1，則可以計算出旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的精度為360/512度。所以，旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率位數(shù)影響旋轉(zhuǎn)角度采集的精度，旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率位數(shù)不同，旋轉(zhuǎn)角度采集的精度也會不同，通常情況下旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率位數(shù)越高則旋轉(zhuǎn)角度采集的精度越高，旋轉(zhuǎn)編碼器的選擇可以根據(jù)實際場景需要確定。

需要說明的是，旋轉(zhuǎn)編碼器的不同分辨率位數(shù)，存在與角度值對應(yīng)的唯一的二進制編碼，所以旋轉(zhuǎn)編碼器能夠保證高精確度。并且旋轉(zhuǎn)編碼器不受掉電影響，即在出現(xiàn)故障等原因?qū)е孪到y(tǒng)斷電時，在斷電恢復后，旋轉(zhuǎn)編碼器工作記錄的角度不清零。

轉(zhuǎn)換程序模塊將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效角度的執(zhí)行過程可以為：解析角度數(shù)據(jù)，確定解析后數(shù)據(jù)中的高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)；根據(jù)預設(shè)公式、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)計算編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度值；當角度值大于預設(shè)門限時，將角度值與預設(shè)值的差確定為有效角度；當角度值小于或等于預設(shè)門限時，將角度值確定為有效角度。

其中，預設(shè)公式如公式1所示。

角度值＝低位數(shù)據(jù)+高位數(shù)據(jù)×低位數(shù)據(jù)允許的最大值(1)

在控制單元103接收到編碼數(shù)據(jù)后，需要將接收的編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其預設(shè)的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)格式包括高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)，高位數(shù)據(jù)的值等于高位數(shù)據(jù)的數(shù)值乘以低位數(shù)據(jù)允許的最大值。所以控制單元103首先解析編碼數(shù)據(jù)，然后根據(jù)解析后的數(shù)據(jù)中，確定出對應(yīng)高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)，再結(jié)合預設(shè)公式1進行計算。

例如，本發(fā)明實施例中可以設(shè)置控制單元103接收旋轉(zhuǎn)編碼器ssi(synchronousserialinterface，同步串行接口)數(shù)據(jù)，控制單元103中預設(shè)數(shù)據(jù)格式的高位數(shù)據(jù)取值范圍：0～255，數(shù)據(jù)格式的低位數(shù)據(jù)取值范圍：0～65535，則低位數(shù)據(jù)達到65535時，高位數(shù)據(jù)遞增1且低位數(shù)據(jù)清零，如此取值范圍可以達到0～16777216，此時公式1可以具體為公式2的形式。

角度值＝低位數(shù)據(jù)+高位數(shù)據(jù)×65535(2)

所以，在控制單元103確定出解析后數(shù)據(jù)的高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)公式2計算出編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度值。

在確定出角度值后，還需要確定出旋轉(zhuǎn)角度的方向。本發(fā)明實施例中可以設(shè)置待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度向左為角度增加，待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度向右為角度減少的規(guī)則，設(shè)置預設(shè)門限可以為編碼數(shù)據(jù)取值范圍的中間值，而預設(shè)值為編碼數(shù)據(jù)取值的最大值，則根據(jù)上述規(guī)則轉(zhuǎn)換程序模塊確定有效角度可以為：當角度值大于預設(shè)門限時，將角度值與預設(shè)值的差(角度值減預設(shè)值的差)確定為有效角度；當角度值小于或等于預設(shè)門限時，將角度值確定為有效角度。

作為本發(fā)明實施例一個可選的實施方式，在需要對旋轉(zhuǎn)角度取模值時，控制單元103還可以用于：當旋轉(zhuǎn)角度大于零時，根據(jù)第一映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第一映射關(guān)系包括：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值；當旋轉(zhuǎn)角度小于零時，根據(jù)第二映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值，其中，第二映射關(guān)系包括：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值。

需要說明的是，在上述過程中，第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系中也可以乘除10的多次方來提高運算精確度，例如，第一映射關(guān)系為：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝(旋轉(zhuǎn)角度擴大10倍后對360取模，再除以10的值)；第二映射關(guān)系為：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-(旋轉(zhuǎn)角度擴大10倍后對360取模，再除以10的值)。但是，上述方式只是提高運算精確度，不會提高旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的實際采集精度，實際應(yīng)用中，具體乘除10的幾次方可根據(jù)所選擇的旋轉(zhuǎn)編碼器的最小分辨位數(shù)而定，原則上運算精度位數(shù)低于實際采集精度位數(shù)的值為準確值。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2所示旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)包括圖1所示旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明實施例一種可選的實施方式，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)還可以包括存儲單元104。

其中，存儲單元104與控制單元103連接，可以用于存儲控制單元103計算的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度。

在控制單元103計算出采集的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度后，可以將其存儲到存儲單元104中，以便于后續(xù)對采集的旋轉(zhuǎn)角度進行分析或者將采集的旋轉(zhuǎn)角度提供給其他設(shè)備等等。

作為本發(fā)明實施例一種可選的實施方式，如圖2所示，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)還可以包括調(diào)試單元105。

其中，調(diào)試單元105與控制單元103連接，用于通過控制單元103對旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)初始化。旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)初始化可以包括程序燒寫和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等內(nèi)容。例如，將控制單元103中執(zhí)行的相關(guān)程序燒寫至控制單元103中，對角度采集單元102的數(shù)據(jù)調(diào)整到初始狀態(tài)等等。

需要說明的是，調(diào)試單元105還可以與存儲單元104連接，實現(xiàn)對存儲單元104存儲的角度進行在線觀察，或者用于通道配置、存儲路徑設(shè)置等。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖3所示旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)包括圖1或圖2所示旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明實施例一種可選的實施方式，如圖3所示，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)還可以包固定支架106。

其中，固定支架包括第一固定支架1061和第二固定支架1062，第一固定支架1601的一端與第二固定支架1062的一端可伸縮連接的連接，第一固定支架1061的另一端與角度采集單元102，第二固定支架1062的另一端與固定裝置201連接。

例如，如圖4所示，第一固定支架1061與第二固定支架1062連接處可以設(shè)置條形的通孔，第一固定支架1061與第二固定支架1062通過在通孔中安裝的螺絲進行固定，并能夠?qū)崿F(xiàn)第一固定支架1061與第二固定支架1062的可伸縮連接。在圖4所示通孔上還可以設(shè)置凹槽，以使安裝的螺絲可以嵌入凹槽中，保證第一固定支架1061與第二固定支架1062的連接處不會發(fā)生晃動。

另外，第二固定支架1062的另一端設(shè)置角度調(diào)節(jié)部，第二固定支架1062的另一端通過角度調(diào)節(jié)部與固定裝置201連接，以使第二固定支架1062相對固定裝置201的角度可調(diào)節(jié)。

例如，如圖4所示，在第二固定支架1062的另一端設(shè)置圓弧型通孔，第二固定支架1062通過圓弧型通孔與固定裝置201連接，可以實現(xiàn)相對固定裝置201的角度調(diào)節(jié)。

本發(fā)明實施例中，固定支架106為可調(diào)節(jié)式，支持上下左右調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、實用，安裝更方便，適用性更強。

需要說明的是，在上述實施例中，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)中可以支持模擬信號與canopen(一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路can上的高層通信協(xié)協(xié)議)開放總線等等通訊方式，在進行數(shù)據(jù)通信時可以采用所使用的方式實現(xiàn)各單元之間的通信。上述實施例中，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)可以支持多種通信方式，具有跟更強的匹配性，更強的適應(yīng)性。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例中風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，該風機偏航角度監(jiān)測系統(tǒng)包括如圖1至圖4中所示的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)和風力發(fā)電機組中偏航隨動部件202。

其中，旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)中角度傳動單元101與偏航隨動部件202連接，使偏航隨動部件202在偏航旋轉(zhuǎn)時帶動角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)。

需要說明的是，本發(fā)明實施例中，偏航隨動部件202為在風力發(fā)電機組偏航時隨機艙旋轉(zhuǎn)的部件，通過采集偏航隨動部件202旋轉(zhuǎn)的角度來監(jiān)測風力發(fā)電機組中偏航的角度。本發(fā)明實施例中，偏航隨動部件202即相當于圖1至圖4中所示的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)中所述的待采集設(shè)備。

本發(fā)明實施例中提供了獨立的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)與隨動部件連接，可以單獨采集風力發(fā)電機組中偏航的角度，與風力發(fā)電機組中檢測偏航角度的結(jié)構(gòu)無關(guān)，并與風力發(fā)電機組中控制系統(tǒng)分離，所以在進行測試工作時直接使用本發(fā)明實施例的系統(tǒng)來實現(xiàn)，不需要更換或增加測量偏航角度傳感器，以及更改和增加機組控制程序，降低工作量，并且提高風力發(fā)電機組運行的穩(wěn)定性。

在本發(fā)明實施例的一種實施方式中，偏航隨動部件202可以包括偏航齒輪，角度傳動單元101包括與偏航齒輪傳動連接的傳動齒輪。

其中，在風力發(fā)電機組中，偏航齒輪能夠使機艙實現(xiàn)偏航旋轉(zhuǎn)，為偏航隨動部件，所以可以通過偏航齒輪旋轉(zhuǎn)的角度來確定風機偏航的角度。為了配合偏航齒輪的旋轉(zhuǎn)，角度傳動單元101可以包括傳動齒輪，傳動齒輪與偏航齒輪傳動連接，兩者嚙合，在偏航齒輪旋轉(zhuǎn)時帶動傳動齒輪旋轉(zhuǎn)。

具體的，傳動齒輪可以為凸輪齒輪，凸輪齒輪包括凸輪軸，方便與角度采集單元102連接。

在本發(fā)明實施例的一種實施方式中，第一角度變比包括偏航齒輪與傳動齒輪的速比。

其中，第一角度變比可以通過偏航齒輪與傳動齒輪的速比確定。例如，偏航齒輪的齒數(shù)為143、傳動齒輪的齒數(shù)為10，則偏航齒輪旋轉(zhuǎn)一圈時，傳動齒輪的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為14.3，從而得出第一角度變比即為143:10。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集方法的示意性流程圖。該旋轉(zhuǎn)角度采集方法可以用于如圖1至圖4中所示的旋轉(zhuǎn)角度采集系統(tǒng)，如圖6所示，該方法包括步驟301-步驟303。

301，接收角度采集單元102傳輸?shù)慕嵌葦?shù)據(jù)。

302，確定角度傳動單元101與待采集設(shè)備之間的第一角度變比。

303，根據(jù)第一角度變比和角度數(shù)據(jù)，計算旋轉(zhuǎn)角度。

其中，由于在待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)時會帶動角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)，所以待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)的角度與角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的角度之間存在映射關(guān)系，即為第一角度變比。在角度采集單元102采集了角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的角度數(shù)據(jù)后，控制單元103即可確定出采集的角度傳動單元101的傳動角度，進而確定出第一角度變比后，從而根據(jù)第一角度變比計算出與采集的角度傳動單元101的角度對應(yīng)的待采集設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度，進而實現(xiàn)對待采集設(shè)備旋轉(zhuǎn)角度的采集。

需要說明的是，步驟301-步驟303中數(shù)據(jù)處理過程和原理與圖1所述實施例中控制單元103的數(shù)據(jù)處理過程和原理相同。

在本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式中，步驟303可以具體執(zhí)行為如下過程。

3031，將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度；

3032，根據(jù)傳動角度和第一角度變比計算旋轉(zhuǎn)角度。

其中，在角度采集單元102采集角度傳動單元101的傳動角度后，可以將采集的角度值直接傳輸給控制單元103，控制單元103即可根據(jù)接收的角度數(shù)據(jù)直接確定采集的角度傳動單元101的角度。在角度采集單元102采集角度傳動單元101的傳動角度后，還可以將采集的角度值轉(zhuǎn)換為其他角度數(shù)據(jù)傳輸給控制單元103，控制單元103在接收到角度數(shù)據(jù)后，需要首先將角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為采集的角度值，即傳動角度，然后根據(jù)轉(zhuǎn)換后的傳動角度和第一角度變比計算出采集的旋轉(zhuǎn)角度。

在本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式中，角度采集單元102包括旋轉(zhuǎn)編碼器，角度數(shù)據(jù)為編碼數(shù)據(jù)。

步驟3031可以具體執(zhí)行為：將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度；基于旋轉(zhuǎn)編碼器與角度傳動單元101之間的第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)換為傳動角度。

其中，基于旋轉(zhuǎn)編碼器采集的角度數(shù)據(jù)過程，控制單元103需要首先將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為有效角度，即旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度，然后根據(jù)角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度和旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)的角度之間的映射關(guān)系，即第二角度變比，將有效角度轉(zhuǎn)化為角度傳動單元101旋轉(zhuǎn)的傳動角度。

具體的，將編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為有效角度的步驟可以包括：解析角度數(shù)據(jù)，確定解析后數(shù)據(jù)中的高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)；根據(jù)預設(shè)公式、高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)計算編碼數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度值；當角度值大于預設(shè)門限時，將角度值與預設(shè)值的差確定為有效角度；當角度值小于或等于預設(shè)門限時，將角度值確定為有效角度。

其中，預設(shè)公式為公式1。在控制單元103接收到編碼數(shù)據(jù)后，需要將接收的編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為其計算的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)格式包括高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)，高位數(shù)據(jù)的值等于高位數(shù)據(jù)的數(shù)值乘以低位數(shù)據(jù)允許的最大值。所以控制單元103首先解析編碼數(shù)據(jù)，然后根據(jù)解析后的數(shù)據(jù)中，確定出對應(yīng)高位數(shù)據(jù)和低位數(shù)據(jù)，在結(jié)合預設(shè)公式1進行計算。在確定出角度值后，還需要確定出旋轉(zhuǎn)角度的方向。

需要說明的是，步驟3031-步驟3032中數(shù)據(jù)處理過程和原理與圖1所述實施例中控制單元103的數(shù)據(jù)處理過程和原理相同。

在本發(fā)明實施例的一種可選的實施方式中，待采集設(shè)備包括偏航齒輪，角度傳動單元101包括與偏航齒輪傳動連接的傳動齒輪，第一角度變比包括偏航齒輪與傳動齒輪的速比。

其中，當待采集設(shè)備包括偏航齒輪時，角度傳動單元101可以包括與偏航齒輪傳動連接的傳動齒輪，此時偏航齒輪與傳動齒輪之間的第一角度變比等于偏航齒輪與傳動齒輪的速比。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明又一實施例中旋轉(zhuǎn)角度采集方法的示意性流程圖。在本發(fā)明實施例中，旋轉(zhuǎn)角度采集方法在步驟303之后，還可以包括步驟304和步驟305。

304，當旋轉(zhuǎn)角度大于零時，根據(jù)第一映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值。

305，當旋轉(zhuǎn)角度小于零時，根據(jù)第二映射關(guān)系計算旋轉(zhuǎn)角度的模值。

其中，第一映射關(guān)系包括：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值。第二映射關(guān)系包括：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-旋轉(zhuǎn)角度對360取模的值。

在上述過程中，第一映射關(guān)系和第二映射關(guān)系中也可以乘除10的多次方來提高運算精確度，例如，第一映射關(guān)系為：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝(旋轉(zhuǎn)角度擴大10倍后對360取模，再除以10的值)；第二映射關(guān)系為：旋轉(zhuǎn)角度的模值＝360-(旋轉(zhuǎn)角度擴大10倍后對360取模，再除以10的值)。

需要說明的是，步驟3031-步驟3032中數(shù)據(jù)處理過程和原理與圖1所述實施例中控制單元103的數(shù)據(jù)處理過程和原理相同。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本發(fā)明的范圍。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。