專利名稱：風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測量，更具體地講，涉及一種能夠?qū)崿F(xiàn)無需傳感器的直接精確測量風力發(fā)電機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
目前，風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法分為基于外加傳感器的測量方法和無傳感器的測量方法。基于外加傳感器的方法是使用轉(zhuǎn)速測量專用傳感器或者是利用接近開關(guān)形成轉(zhuǎn)速脈沖，經(jīng)過測速儀表二次處理產(chǎn)生轉(zhuǎn)速測量結(jié)果。這種方法既增加了風力發(fā)電機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量成本又降低了系統(tǒng)的可靠性，給安裝、維護使用帶來了諸多不便利。無傳感器的轉(zhuǎn)速測量方法可有效地避免上述缺點，通過直接測量發(fā)電機的三相繞組電壓頻率，輸出轉(zhuǎn)速測量結(jié)果。但是，現(xiàn)有的無傳感器風力發(fā)機組發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法依靠復雜的純硬件電路來實現(xiàn)，其可靠性、準確性都難以保證；同時，對于不同的轉(zhuǎn)速測量范圍需要更換內(nèi)部電子元器件來完成，無法靈活調(diào)整。公開號為CN101858922A的發(fā)明專利申請公開了一種風力發(fā)電機組發(fā)電機測速及偏航檢測方法，其中記載了如下的風力發(fā)電機組發(fā)電機測速方法該電路中包含兩個Gpusle模塊，一個Gspeed模塊，通過從電機兩套繞組弓I出的三相電壓的接線，進行測速，其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1和圖2所示。然而，上述方法雖然實現(xiàn)了對風力發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測量，但還存在以下問題(1)電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，降低了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性、測量的準確性(2)三相電壓中含的轉(zhuǎn)速(頻率)信息傳遞環(huán)節(jié)太多，影響了測量準確度；(3)轉(zhuǎn)速測量功能的實現(xiàn)依靠純硬件電路，測速范圍無法靈活改變，測量準確性難以保證；(4)1% — 10%測速范圍，輸出紋波大，三階濾波器濾波頻點設(shè)計困難，響應(yīng)緩慢；(5)為提高測速響應(yīng)速度，需要2個Gpulse，并且要求電機兩個繞組有一定的相差，限制了轉(zhuǎn)速測量對電機的適應(yīng)能力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一方面在于提供一種測量范圍靈活可調(diào)、無需變更硬件參數(shù)、簡單可靠且無需校驗就可長期運行的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供一種風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，包括信號調(diào)理電路，接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號；處理器,連續(xù)地檢測第一方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第一時間、第二方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第二時間、第三方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第三時間，并且每當檢測到第一時間、第二時間和第三時間中的一個時間時，利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。此外，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備還可包括顯示器，顯示計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。
此外，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備還可包括撥碼開關(guān)，設(shè)定處理器計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍。此外,信號調(diào)理電路可包括電壓米樣電路，對發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC進行采樣；濾波網(wǎng)絡(luò)，消除采樣的電壓的高頻雜波；方波生成電路，分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號；電平匹配電路，將生成的第一方波信號、第二方波信號和第三方波信號的電平匹配到處理器可接受的電壓范圍。此外，濾波網(wǎng)絡(luò)可由星型電容濾波電路和三角型電容濾波電路組成。此外，計算的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，其中，Np=60*l/Tcom, Tcom為檢測到的時間。此外，可根據(jù)以下等式計算輸出的電壓值Vout Vout=Np/(2'(12-dm)),其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，提供一種風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，包括以下步驟(a)接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號；(b)連續(xù)地檢測第一方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第一時間、第二方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第二時間、第三方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第三時間；(c)每當檢測到第一時間、第二時間和第三時間中的一個時間時，利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速；(d)輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。此外，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法還可包括以下步驟顯示計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。此外，可通過撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍。此外，步驟(a)可包括對發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC進行采樣；消除采樣的電壓的高頻雜波；分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號；將生成的第一方波信號、第二方波信號和第三方波信號的電平匹配到可接受的電壓范圍。此外，計算的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，其中，Np=60*l/Tcom, Tcom為檢測到的時間。此外，可根據(jù)以下等式計算輸出的電壓值Vout Vout=Np/(2'(12-dm)),其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。


通過下面結(jié)合附圖對實施例進行的描述，本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點將會變得清楚和更易于理解，其中圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的風力發(fā)電機組發(fā)電機測速設(shè)備的電路示意圖；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的風力發(fā)電機組發(fā)電機測速方法的原理的示圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的連接示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的框圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的信號調(diào)理電路的電路圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖5的信號調(diào)理電路的輸出波形圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的處理器的示意圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的不意圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在對本發(fā)明實施例進行詳細的描述，其示例表示在附圖中，其中，相同的標號始終表示相同部件。下面通過參照附圖對實施例進行描述以解釋本發(fā)明。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的連接示意圖。參照圖3，只需要將風力發(fā)電機組發(fā)電機的一套繞組的電壓信號接入根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，就可以輸出0-10V的電壓。通過電壓和轉(zhuǎn)速的換算公式，即可得到當前發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。圖4是出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的框圖。參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備包括信號調(diào)理電路100、處理器200和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器300。信號調(diào)理電路100接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC’并分別生成與UA-UB相應(yīng)的方波信號SAB、與UB-UC相應(yīng)的方波信號SBC和與UC-UA相應(yīng)的方波信號SCA。具體地講，信號調(diào)理部分100的電壓采樣電路101對接入的發(fā)電機三相電壓UA、UB、UC進行分壓采樣，通過電容濾波網(wǎng)絡(luò)102濾除高頻雜波后得到Ua、Ub、Uc，然后通過方波生成電路103進行Ua-Ub、Ub-Uc、Uc-Ua運算生成方波，最后通過電平匹配電路將方波信號的電平匹配到處理器可接受的電壓范圍，并將匹配后的方波信號Sab、Sbc和Sca送入處理器。這里，信號調(diào)理電路100輸出的三路方波信號與發(fā)電機輸出的電壓頻率同步。處理器200分別對方波信號Sab的兩個相鄰上升沿之間的時間tl、方波信號Sbc的兩個相鄰上升沿之間的時間t2以及方波信號Sca的兩個相鄰上升沿之間的時間t3進行檢測，并且每當檢測到時間tl、t2和t3之一時，就利用檢測到時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速。這里，可將撥碼開關(guān)連接到處理器200，從而處理器200可根據(jù)通過撥碼開關(guān)設(shè)定的測速范圍來計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器300可將計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓值。轉(zhuǎn)換后的電壓值可被提供給風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，以便風力發(fā)電機組根據(jù)與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值進行各種操作。這里，風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)可根據(jù)電機的極對數(shù)從數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器300輸出的電壓得到當前發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的信號調(diào)理電路的電路圖。參照圖5，電壓采樣電路101包括六個電阻器Rl、R2、R3、R4、R5和R6，其中，對于發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC中的每一相，使用兩個電阻器來進行電壓分壓采樣。具體地講，通過串聯(lián)的電阻器Rl和R2對UA進行分壓采樣，通過串聯(lián)的電阻器R3和R4對UB進行分壓采樣，通過串聯(lián)的電阻器R5和R6對UC進行分壓采樣。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，電阻器R1、R2、R3的阻值相等，電阻器R4、R5、R6阻值相等，Rl和R4的取值滿足UA*R1/
R4〈=±15v。此外，對于不同輸出電壓等級的發(fā)電機可靈活地選取不同阻值的Rl和R4。濾波網(wǎng)絡(luò)102由電容器Cal、Cbl、Ccl、Cl、C2、C3組成，其中，電容器Cal、Cbl、Ccl構(gòu)成了星型濾波網(wǎng)絡(luò)，電容器Cl、C2、C3構(gòu)成了三角型濾波網(wǎng)絡(luò)。這樣，濾波網(wǎng)絡(luò)102可有效地濾除相間和線間的干擾，為后級的運算放大器U2B、U2C和U2D提供純凈的電壓信號，即，與A相電壓UA對應(yīng)的正弦波形式的電壓信號Ua,與B相電壓UB對應(yīng)的電壓信號正弦波形式的Ub,以及與C相電壓UC對應(yīng)的電壓信號正弦波形式的Uc。電容器Cal、CbU Ccl的電容值相同，C1、C2、C3的電容值相同，并且Cal的電容值可以是Cl的電容值的三倍。方波生成電路103包括三個運算放大器U2B、U2C和U2D。具體地講，運算放大器U2B的負輸入端接收Ub，正輸入端接收Ua，輸出與UA-UB相應(yīng)的方波信號SAB (S卩，Ua-Ub)。運算放大器U2C的負輸入端接收Uc，正輸入端接收Ub，輸出與UB-UC相應(yīng)的方波信號SBC(即，Ub-Uc)。運算放大器U2D的負輸入端接收Ua，正輸入端接收Uc，輸出與UC-UA相應(yīng)的方波信號SCA (S卩，Uc_Ua)。電平匹配電路104包括三個電阻器1 7、1 8、1 9和三個穩(wěn)壓二極管01、02、03。電阻器R7與穩(wěn)壓二極管D7串聯(lián)，接收運算放大器U2B輸出的方波信號SAB，并將接收的方波信號SAB的電平匹配到處于處理器200可接受的電壓范圍的方波信號Sab。電阻器R8與穩(wěn)壓二極管D8串聯(lián)，接收運算放大器U2C輸出的方波信號SBC，并將接收的方波信號SBC的電平匹配到處于處理器200可接受的電壓范圍的方波信號Sbc。電阻器R9與穩(wěn)壓二極管D9串聯(lián)，接收運算放大器U2D輸出的方波信號SCA，并將接收的方波信號SCA的電平匹配到處于處理器200可接受的電壓范圍的方波信號Sea。這里，電阻器R7、R8、R9的阻值相等，且電阻器R7的阻值滿足(±15V/R7)小于穩(wěn)壓二極管電流吸收能力，可以有效的保證輸入處理器200的IO口的信號Sca電壓限定在-O. 7至5V之間的安全范圍內(nèi)。進一步參照圖5，信號調(diào)理電路100執(zhí)行如下操作。首先，風力發(fā)電機組發(fā)電機的一套繞組輸出電壓UA、UB、UC被接入電壓采樣電路101，以將高電壓降低到±15V以內(nèi)。衰減后的電壓信號通過由濾波網(wǎng)絡(luò)102以濾除電壓信號相間和線間的高頻干擾雜波，得到三相正弦波信號Ua、Ub、Uc。方波生成電路103對Ua、Ub、Uc信號進行Ua-Ub運算，可得到與Ua和Ub在波形相交處的同步方波信號SAB，同理Ub-Uc可得方波信號SBC，Uc-Ua可得方波信號SCA。這里，在相位上，SAB、SBC、SCA相差120度，SAB、SBC、SCA為運放運算比較后的輸出，信號接近±15V。其后，經(jīng)電平匹配電路104的處理后得到-O. 7V到5V的信號，從而可直接送入處理器。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖5的信號調(diào)理電路的輸出波形圖。如圖6所示，發(fā)電機輸出電壓UA、UB、UC經(jīng)過信號調(diào)理電路100處理后，輸出信號幅度為-O. 7V到5V的方波信號Sab、Sbc、Sea。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的處理器的示意圖。參照圖7，處理器200由FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)來實現(xiàn)。然而，本發(fā)明不限于此，處理器200可以由單片機、DSP、ARM芯片等實現(xiàn)。另一方面，可通過使用PLC對Sab、Sbc、Sca脈沖計數(shù)以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量。圖7中還示出了連接到FPGA芯片的復位電路、時鐘電路和撥碼開關(guān)。復位電路和時鐘電路可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來實現(xiàn)，這里不再詳細描述。撥碼開關(guān)為四路撥碼開關(guān)的形式。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，撥碼開關(guān)共有六個狀態(tài)，即，撥碼開關(guān)取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。撥碼開關(guān)獨立于FPGA，因此可以在面板上靈活設(shè)定發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測量范圍。可選擇地，可以將顯示裝置連接到FPGA，以便輸出FPGA計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。此外，F(xiàn)PGA計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速值可以通過總線發(fā)送到風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖4的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的示意圖。參照圖8，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器300可采用12bit分辨率的DA芯片。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器300可輸出與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的0-10V的電壓。參照圖7和圖8，F(xiàn)PGA和DA芯片執(zhí)行如下操作。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，輸入FPGA端口的方波信號Sab、Sbc、Sca的兩個上升沿之間的時間長度的變化與發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化同步，因此對發(fā)電機轉(zhuǎn)速的測頻與轉(zhuǎn)速變換算法就是對方波信號Sab、Sbc、Sca的處理算法。這里，假設(shè)方波信號Sab、Sbc、Sca的兩個上升沿之間的時間變量分別記為Tab、Tbc、Tea，如圖6所示。這里，Tab、Tbc、Tbc可依靠FPGA外部時鐘脈沖驅(qū)動。假設(shè)公共計時變量為Tcom，發(fā)電機輸出電壓頻率為f，含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速變量記為Np。FPGA上電之后，進行初始化，清零Tab、Tbc、Tea、Tcom。其后，F(xiàn)PGA讀取撥碼開關(guān)設(shè)定值。同時，DA芯片初始化。然后，F(xiàn)PGA連續(xù)地檢測Sab、Sbc、Sca的上升沿。因為Sab、Sbc、Sca在時序上相差120度，所以高速運行的FPGA可以準確地檢測到每個上升沿。當檢測到Sab的上升沿時計算出Tab的值,送給Tcom,同時Tab被清零重新開始計時；當檢測到Sbc的上升沿時計算出Tbc的值,送給Tcom,同時Tbc被清零重新開始計時；當檢測到Sca的上升沿時計算出Tca的值,送給Tcom,同時Tca被清零重新開始計時；然而，如果沒有檢測到任何上升沿，則返回繼續(xù)進行檢測。當Tcom被賦值后，利用f=l/Tcom可以計算出當前發(fā)電機輸出電壓頻率。進一步講,FPGA可利用等式Np=60*l/Tcom計算含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np。其后，DA芯片根據(jù)以下等式計算輸出的電壓值Vout Vout=Np/(2~ (12-dm)),其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。DA芯片的輸出電壓Vout可被提供給風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)，以便風力發(fā)電機組根據(jù)與發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值進行各種操作。由于FPGA計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，因此可根據(jù)以下等式計算發(fā)電機的轉(zhuǎn)速N=Np/p=Vout*2'(12-dm)/p(rpm)其中，N為發(fā)電機當前轉(zhuǎn)速，單位rpm ；Vout為DA芯片輸出電壓，單位V，最大值為IOV ；dm為撥碼開關(guān)設(shè)定的測速范圍值，取值為0-5 ；p為發(fā)電機極對數(shù)。圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法的流程圖。參照圖9，在步驟S901，接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的方波信號Sab、與UB-UC相應(yīng)的方波信號Sbc和與UC-UA相應(yīng)的方波信號Sea。具體地講，在步驟S901，對發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC進行采樣，消除采樣的電壓的高頻雜波，分別生成與UA-UB相應(yīng)的方波信號SAB、與UB-UC相應(yīng)的方波信號SBC和與UC-UA相應(yīng)的方波信號SCA，并將生成的方波信號SAB、方波信號SBC和方波信號SCA的電平匹配到可接受的電壓范圍，從而得到方波信號Sab、Sbc和Sea。在步驟S902，連續(xù)地檢測方波信號Sab的兩個相鄰上升沿之間的時間Tab、方波信號Sbc的兩個相鄰上升沿之間的時間Tbc、方波信號Sca的兩個相鄰上升沿之間的時間Tea。在步驟S903，每當檢測到時間Tab、時間Tbc和時間Tca中的一個時間時，就利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速。這里，計算的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，其中，Np=60*l/Tcom，Tcom為檢測到的時間。在步驟S904，輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。這里，輸出的電壓值Vout=Np/(2~ (12-dm))，其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。此外，當在步驟S903計算得到發(fā)電機轉(zhuǎn)速時，可顯示計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量功能依靠純硬件電路實現(xiàn)，測速范圍通過外置撥碼開關(guān)可靈活改變，既保證了測量的準確性，又實現(xiàn)了大范圍轉(zhuǎn)速測量，測量范圍可達O. 3-18000rpmo此外，直接利用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器芯片輸出轉(zhuǎn)速測量結(jié)果，輸出無紋波且響應(yīng)速度快，避免了 PWM模式輸出電壓方式在1%_10%測速范圍輸出紋波大的缺點以及三階濾波器濾波頻點設(shè)計困難響應(yīng)緩慢的問題。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備只需要接入發(fā)電機的一套繞組，轉(zhuǎn)速測量對發(fā)電機的適應(yīng)能力強，對發(fā)電機繞組無相位差要求。雖然已經(jīng)顯示和描述了一些實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對這些實施例進行修改，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，包括 信號調(diào)理電路，接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號； 處理器，連續(xù)地檢測第一方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第一時間、第二方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第二時間、第三方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第三時間，并且每當檢測到第一時間、第二時間和第三時間中的一個時間時，利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速； 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，還包括顯示器，顯示計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，還包括撥碼開關(guān)，設(shè)定處理器計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，其中，信號調(diào)理電路包括 電壓采樣電路，對發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC進行采樣； 濾波網(wǎng)絡(luò)，消除采樣的電壓的高頻雜波； 方波生成電路，分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號； 電平匹配電路，將生成的第一方波信號、第二方波信號和第三方波信號的電平匹配到處理器可接受的電壓范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，其中，濾波網(wǎng)絡(luò)由星型電容濾波電路和三角型電容濾波電路組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，其中，計算的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，其中，Np=60*l/Tcom，Tcom為檢測到的時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備，其中，根據(jù)以下等式計算輸出的電壓值 Vout Vout=Np/(2'(12-dm)), 其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。
8.一種風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，包括以下步驟 Ca)接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號； (b)連續(xù)地檢測第一方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第一時間、第二方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第二時間、第三方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第三時間； (c)每當檢測到第一時間、第二時間和第三時間中的一個時間時，利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速； (d)輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，還包括以下步驟 顯示計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，其中，通過撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，其中，步驟(a)包括 對發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC進行采樣； 消除采樣的電壓的高頻雜波； 分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號； 將生成的第一方波信號、第二方波信號和第三方波信號的電平匹配到可接受的電壓范圍。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，其中，計算的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為含發(fā)電機極對數(shù)參數(shù)的轉(zhuǎn)速Np，其中，Np=60*l/Tcom，Tcom為檢測到的時間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量方法，其中，根據(jù)以下等式計算輸出的電壓值Vout Vout=Np/(2'(12-dm)), 其中，dm表示撥碼開關(guān)設(shè)定計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速的范圍值，dm的取值范圍為大于等于O小于等于5的整數(shù)。
全文摘要
公開一種風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備和方法。所述風力發(fā)電機組的發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量設(shè)備包括信號調(diào)理電路，接收發(fā)電機的三相輸出電壓UA、UB和UC，并分別生成與UA-UB相應(yīng)的第一方波信號、與UB-UC相應(yīng)的第二方波信號和與UC-UA相應(yīng)的第三方波信號；處理器，連續(xù)地檢測第一方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第一時間、第二方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第二時間、第三方波信號的兩個相鄰上升沿之間的第三時間，并且每當檢測到第一時間、第二時間和第三時間中的一個時間時，利用檢測到的時間計算發(fā)電機轉(zhuǎn)速；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，輸出與計算的發(fā)電機轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電壓值。
文檔編號G01P3/44GK102981014SQ201210532579
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者黃波, 霍江明 申請人:北京金風科創(chuàng)風電設(shè)備有限公司