用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置 與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種無(wú)污染的可再生能源，風(fēng)能開發(fā)有著巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保價(jià)值和發(fā)展 前景，其中風(fēng)力發(fā)電可以極大程度的滿足社會(huì)對(duì)電能的急劇需求。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中設(shè)置 偏航系統(tǒng)，一方面偏航系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪 始終處于迎風(fēng)狀態(tài)，充分利用風(fēng)能，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，同時(shí)在風(fēng)向相對(duì)固定時(shí) 能提供必要的鎖緊力矩，以保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。另一方面由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可 能持續(xù)地向一個(gè)方向偏航，為了保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組懸垂部分的電纜不至于產(chǎn)生過(guò)度的紐絞 而使電纜斷裂、失效，在電纜達(dá)到設(shè)計(jì)纏繞值時(shí)能自動(dòng)解除纏繞。
[0003] 對(duì)于偏航系統(tǒng)而言，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的重要參數(shù)， 主要用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制和解纜等，偏航角度的準(zhǔn)確性是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān) 鍵參數(shù)。目前偏航角度主要采用接近開關(guān)、電位計(jì)或者編碼器原理測(cè)量。其中，接近開關(guān)是 感應(yīng)傳感器，感應(yīng)并偏航大齒輪圈齒的高低電平信號(hào)來(lái)工作。編碼器是將偏航大齒輪的位 移轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖或絕對(duì)位置編碼表示偏航位置。采用接近開關(guān)測(cè)量的方案，成本較低，使 用壽命長(zhǎng)，但不能記錄PLC不能正常運(yùn)行時(shí)的偏航角度變化，需要將數(shù)據(jù)保存在PLC掉電保 持寄存器;且由于測(cè)量是通過(guò)圈齒的高低不同實(shí)現(xiàn)的，會(huì)存在誤觸發(fā)造成的累計(jì)誤差，需要 進(jìn)行定期校準(zhǔn)。采用電位計(jì)測(cè)量的方案，電位計(jì)容易磨損，從而影響測(cè)量精度，使用壽命低。 采用編碼器測(cè)量的方案，編碼器的成本高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于，提供一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置與系 統(tǒng)，壽命長(zhǎng)，精度穩(wěn)定。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 偏航測(cè)量裝置，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括偏航齒，所述偏航測(cè)量裝置包括用于與所述偏航齒 嚙合的凸輪計(jì)數(shù)器和霍爾角度傳感器，所述霍爾角度傳感器的輸入端與電源相連，所述霍 爾角度傳感器還連接所述凸輪計(jì)數(shù)器，所述霍爾角度傳感器輸出的電壓值用于確定所述風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的偏航角度。
[0006] 優(yōu)選地，所述霍爾角度傳感器輸出的電壓值與所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度為線 性對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0007] 優(yōu)選地，所述凸輪計(jì)數(shù)器包括計(jì)數(shù)器本體和小齒輪，所述計(jì)數(shù)器本體安裝在所述 小齒輪上，所述小齒輪用于與所述偏航齒嚙合。
[0008] 優(yōu)選地，所述凸輪計(jì)數(shù)器還包括齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述小齒 輪和霍爾角度傳感器。
[0009] 優(yōu)選地，所述小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度=所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度*所述偏航齒的 齒輪數(shù)*所述凸輪計(jì)數(shù)器的變比/所述小齒輪的齒輪數(shù)。
[0010] 優(yōu)選地，所述霍爾角度傳感器輸出的電壓值與其磁體旋轉(zhuǎn)角度為預(yù)設(shè)的第一線性 對(duì)應(yīng)關(guān)系，且所述霍爾角度傳感器的磁體旋轉(zhuǎn)角度與所述小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的第二 線性對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0011] 優(yōu)選地，所述霍爾角度傳感器輸出的電壓值為0~10V，對(duì)應(yīng)的所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 的偏航角度為-2517度~2517度。
[0012] 優(yōu)選地，所述霍爾角度傳感器安裝在所述凸輪計(jì)數(shù)器內(nèi)。
[0013] 本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量系統(tǒng)，包括控制 器，還包括上述用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置，所述霍爾角度傳感器的電壓輸出端與 所述控制器的輸入端相連。
[0014] 優(yōu)選地，所述控制器為所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制器。
[0015] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置與系統(tǒng)，通過(guò)霍爾角 度傳感器輸出的電壓值確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度。采用該技術(shù)方案，一方面由于霍爾 角度傳感器的壽命主要取決于軸承，軸承的旋轉(zhuǎn)次數(shù)可以達(dá)到千萬(wàn)次的級(jí)別，且其測(cè)量過(guò) 程中霍爾角度傳感器本身的損耗非常小，因此，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的生命周期內(nèi)，可以不用更 換霍爾角度傳感器，使用壽命長(zhǎng);同時(shí)，由于其損耗非常小，使得測(cè)量精度穩(wěn)定，準(zhǔn)確性高。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中偏航齒和凸輪計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中凸輪計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器的主視示意圖；
[0019]圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器的左視示意圖；
[0020] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器的接線原理圖；
[0021] 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器輸出的電壓值與偏航角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系 示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置與系統(tǒng)進(jìn) 行詳細(xì)描述。
[0023] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中偏航齒和凸輪計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型 實(shí)施例中凸輪計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器的主視示 意圖；圖3b為本實(shí)用新型實(shí)施例中霍爾角度傳感器的左視示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例 中霍爾角度傳感器的接線原理圖。參見圖l、2、3a、3b和圖4,本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 包括偏航齒，用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置包括與偏航齒1嚙合的凸輪計(jì)數(shù)器2和霍爾 角度傳感器3,霍爾角度傳感器3的輸入端A與電源相連，霍爾角度傳感器3還連接凸輪計(jì)數(shù) 器2,霍爾角度傳感器3的電壓輸出端B輸出的電壓值用于確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度。
[0024] 可選地，霍爾角度傳感器3可以安裝在任意位置。為了提高偏航測(cè)量裝置的集成程 度，也可以將霍爾角度傳感器3安裝在凸輪計(jì)數(shù)器2內(nèi)。
[0025] 霍爾角度傳感器3的電壓輸出端B輸出的電壓值可以直接顯示，可選地，霍爾角度 傳感器3的電壓輸出端B還可以與控制器連接，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航控制器，進(jìn)一步地，該 控制器可以是可編程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)4的輸入端相連。請(qǐng)參 見圖4,在PLC4中包括顯示器41，用于顯示根據(jù)霍爾角度傳感器3輸出的電壓值計(jì)算得到的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度或者直接顯示對(duì)應(yīng)的偏航位置。
[0026] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航測(cè)量裝置，通過(guò)霍爾角度傳感 器輸出的電壓值確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏航角度?；魻杺鞲衅魇抢冒雽?dǎo)體材料的霍爾效應(yīng) 進(jìn)行測(cè)量的傳感器，霍爾傳感器可以直接測(cè)量磁場(chǎng)及微位移量，也可以間接測(cè)量液位、壓力 及轉(zhuǎn)速等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)，目前霍爾傳感器已從分立元件發(fā)展到了集成電路的階段。參 見圖3a和3b，本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的霍爾角度傳感器包括磁體（圖中未標(biāo)示)和集成芯 片（圖中未標(biāo)示）。
[0027] 特別的，本實(shí)用新型實(shí)施例中采用的霍爾角度傳感器輸出電壓值，其中磁體旋轉(zhuǎn) 角度與輸出的電壓值為線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，相對(duì)于其他輸出脈沖信號(hào)的霍爾傳感器而言，本實(shí) 用新型實(shí)施例中的霍爾角度傳感器由于在斷電前后的磁體旋轉(zhuǎn)角度不變，當(dāng)重新上電后， 其輸出的電壓值與斷電前輸出的電壓值一致，因此，即使斷電，本實(shí)用新型實(shí)施例的測(cè)量結(jié) 果也可以直接輸