專(zhuān)利名稱(chēng)：一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置和方法。
背景技術(shù)：
世界各國(guó)開(kāi)始紛紛重視自然環(huán)境，在全球提倡發(fā)展清潔能源的背景下，風(fēng)能作為可再生的清潔資源得到了全球市場(chǎng)的肯定，全球的風(fēng)電市場(chǎng)以每年20% 35%的速度遞增。全球陸地大兆瓦機(jī)組和海上風(fēng)電裝機(jī)重量正以較快的速度擴(kuò)大，且機(jī)組的葉片直徑達(dá)到百米以上，但是，在掃略面積內(nèi)的風(fēng)剪切效應(yīng)使葉輪產(chǎn)生不平衡振動(dòng)，大大增加了機(jī)組運(yùn)行時(shí)的疲勞載荷，所以風(fēng)電機(jī)組采用獨(dú)立變槳策略可以有效的減小這種不平衡帶來(lái)的載荷，有明顯的降載功效。為了實(shí)現(xiàn)獨(dú)立變槳控制，需獲取用于控制變槳角度和變槳方向的輸入信號(hào)，而目前測(cè)量的輸入信號(hào)主要包括以下三種且具有如下缺點(diǎn)(I)、測(cè)量葉根振動(dòng)或應(yīng)變目前用于風(fēng)電領(lǐng)域測(cè)量應(yīng)變的傳感器有應(yīng)變片和光纖傳感器兩種技術(shù)，但利用應(yīng)變片測(cè)量信號(hào)存在零漂現(xiàn)象，測(cè)量準(zhǔn)確性難以保證，另外，使用應(yīng)變傳感器測(cè)量葉根振動(dòng)的方法，輸入信號(hào)對(duì)控制系統(tǒng)有較明顯的滯后，并且獨(dú)立變槳所需測(cè)量的振動(dòng)應(yīng)完全由機(jī)組受風(fēng)影響產(chǎn)生，在實(shí)際獲取的振動(dòng)信號(hào)中，可能包含了由機(jī)組各個(gè)部件振動(dòng)導(dǎo)致的葉片振動(dòng)的疊加信號(hào)，基于該疊加信號(hào)的控制導(dǎo)致控制準(zhǔn)確性的降低。(2)、測(cè)量葉輪旋轉(zhuǎn)方位角由于該方法僅是測(cè)量葉輪方位角，但根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)場(chǎng)風(fēng)切變情況，利用測(cè)量的葉輪方位角通過(guò)算法來(lái)控制變槳角度，這對(duì)算法的精確性提出了更高的要求，測(cè)量精度難以保證。(3)、同時(shí)測(cè)量葉根振動(dòng)和葉輪方位角采用同時(shí)測(cè)量葉根振動(dòng)和葉輪方位角作為獨(dú)立變槳控制器的輸入信號(hào)的方法，雖然在一定程度上提高了獨(dú)立變槳的控制效果，但是仍存在上述控制精度低等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置和方法，用以利用所述輸入信號(hào)提高獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制精度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降 低機(jī)組載荷的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置，所述裝置包括與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離的傳感器支架，所述傳感器支架、所述橫桿的軸向與所述輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)，在所述傳感器支架內(nèi)安裝至少一個(gè)接收發(fā)射裝置，所述至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)共同組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)；
所述接收發(fā)射裝置，用于發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)，以便所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。優(yōu)選的，在上述裝置中，所述入流區(qū)域?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn)行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離大于所述
第一設(shè)定距離。優(yōu)選的，在上述裝置中，所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?yàn)榕c投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng)度。優(yōu)選的，在上述裝置中，所述接收發(fā)射裝置將所述多普勒頻移數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送至所述主機(jī)。優(yōu)選的，在上述裝置中，所述主機(jī)，還用于將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速 反饋給所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。優(yōu)選的，上述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的防雷裝置，用于防止所述接收發(fā)射裝置被雷電擊中而損壞。優(yōu)選的，上述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的抗干擾裝置，用于減少干擾信號(hào)進(jìn)入所述接收發(fā)射裝置。本發(fā)明提供的一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法，所述方法利用安裝于傳感器支架內(nèi)的至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)，用以獲取所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)；所述傳感器支架與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離，所述傳感器支架、所述橫桿的軸向與所述輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)，所述方法包括所述接收發(fā)射裝置發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)；所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。優(yōu)選的，上述方法還包括所述主機(jī)將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速反饋給獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。優(yōu)選的，在上述方法中，所述入流區(qū)域?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn)行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離大于所述
第一設(shè)定距離。優(yōu)選的，在上述方法中，其特征在于，所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?yàn)榕c投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng)度?？梢?jiàn)，本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置和方法，通過(guò)獲取入流區(qū)域內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速變化來(lái)控制變槳?jiǎng)幼鳎墒谷~輪保持在最佳的平衡狀態(tài)，因?yàn)橹苯訙y(cè)量的風(fēng)速信號(hào)屬于單一信號(hào)，不存在信號(hào)耦合以及信號(hào)相關(guān)性，使變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不存在干擾；另外，設(shè)定測(cè)點(diǎn)與葉片之間有一定的距離，獨(dú)立變槳策略會(huì)根據(jù)測(cè)量的風(fēng)速提前判斷變槳?jiǎng)幼?，控制槳葉按照期望的方向動(dòng)作。基于上述的輸入風(fēng)速信號(hào)的無(wú)干擾性以及在風(fēng)對(duì)葉片產(chǎn)生影響前便控制葉片變槳的特點(diǎn)，使得采用風(fēng)速信號(hào)作為獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，可大大提高控制精度和控制效果。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明設(shè)定測(cè)點(diǎn)位置選取的一種示意圖；圖3為本發(fā)明設(shè)定測(cè)點(diǎn)位置選取的另一種示意圖；圖4為本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法的實(shí)施例一的流程示意圖；圖5為本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法的實(shí)施例二的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參見(jiàn)圖I所示，圖I為本發(fā)明提供的一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置，所述裝置包括與輪轂I前方橫桿3連接且與所述輪轂I相距第一距離L的傳感器支架4，所述傳感器支架4、所述橫桿3的軸向與所述輪轂I的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架4在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿3同步旋轉(zhuǎn)，在所述傳感器支架4內(nèi)安裝至少一個(gè)接收發(fā)射裝置，所述至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)共同組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)；所述接收發(fā)射裝置，用于發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域G中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)，以便所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。所述主機(jī)，還用于將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速反饋給所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。在圖I所示的裝置中，由于傳感器支架4是固定安裝在輪轂I前方橫桿3頂端的，所以在風(fēng)機(jī)葉片2運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，傳感器支架4會(huì)隨著輪轂I的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所以需要將傳感器支架4的安裝位置與輪轂前方橫桿3的中心點(diǎn)保持在同一條直線上，目的是為了保證傳感器支架4相對(duì)于輪轂I的位置始終不變，最終目的是為了保證雷達(dá)系統(tǒng)的激光脈沖以設(shè)定傾角準(zhǔn)確無(wú)誤的指向設(shè)定測(cè)點(diǎn)。另外，可根據(jù)實(shí)際需求，在傳感器支架4上安裝多個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的接收發(fā)裝置，每個(gè)接收發(fā)裝置負(fù)責(zé)一個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)的平均風(fēng)速測(cè)量，也就是說(shuō)，如果選定的設(shè)定測(cè)點(diǎn)有M個(gè)，則有M個(gè)接收發(fā)裝置與之相對(duì)應(yīng)。另外，將上述激光多普勒雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用到本發(fā)明的具體工作原理為激光多普勒雷達(dá)系統(tǒng)的接收發(fā)射裝置發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶(約幾十MHz)激光脈沖，并以一定傾角指向大氣中的入流區(qū)域G內(nèi)的設(shè)定測(cè)點(diǎn)，激光被氣溶膠粒子和大氣分子散射，其中一小部分散射光沿發(fā)射方向返回激光雷達(dá)接收發(fā)射裝置。由于大氣風(fēng)的作用或大氣粒子的運(yùn)動(dòng)，接收信號(hào)光頻率相對(duì)于發(fā)射激光頻率存在多普勒頻移，利用激光雷達(dá)的F2P標(biāo)準(zhǔn)具測(cè)量該多普勒頻率，按照下述公式可直接計(jì)算得到徑向風(fēng)速Vr =(入 /2) * A V式中，I是徑向風(fēng)速；X是激光波長(zhǎng)；Av是多普勒頻移。激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)包含接收發(fā)射裝置、支架及主機(jī)，主機(jī)安裝在機(jī)艙內(nèi)，每個(gè)接收發(fā)射裝置將其獲取的多普勒頻移數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送至所述主機(jī)，主機(jī)按照上述公式計(jì)算出每個(gè)測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的風(fēng)速后反饋給控制器，用以作為獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)。本發(fā)明中的入流區(qū)域G為在風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn) 行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離D處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離D大于所述第一設(shè)定距離L。當(dāng)然，本發(fā)明的入流區(qū)域包括但不限于上述入流區(qū)域G，還可選定大于或小于入流區(qū)域G的區(qū)域作為本發(fā)明的入流區(qū)域。參見(jiàn)圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的設(shè)定測(cè)點(diǎn)位置選取的一種示意圖，本發(fā)明中規(guī)定的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?yàn)榕c投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng)度。該圖中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)分別為設(shè)定測(cè)點(diǎn)I、設(shè)定測(cè)點(diǎn)2和設(shè)定測(cè)點(diǎn)3，此時(shí)，傳感器支架上將安裝3個(gè)接收發(fā)射裝置，雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的接收發(fā)射裝置I及主機(jī)負(fù)責(zé)測(cè)量設(shè)定測(cè)點(diǎn)I的風(fēng)速，同樣地，雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的接收發(fā)射裝置2及主機(jī)負(fù)責(zé)測(cè)量設(shè)定測(cè)點(diǎn)2的風(fēng)速，雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的接收發(fā)射裝置3及主機(jī)負(fù)責(zé)測(cè)量設(shè)定測(cè)點(diǎn)3的風(fēng)速。參見(jiàn)圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的設(shè)定測(cè)點(diǎn)位置選取的另一種示意圖，在上述設(shè)定測(cè)點(diǎn)I、設(shè)定測(cè)點(diǎn)2和設(shè)定測(cè)點(diǎn)3的基礎(chǔ)上，增加設(shè)定測(cè)點(diǎn)4、設(shè)定測(cè)點(diǎn)5和設(shè)定測(cè)點(diǎn)6，同時(shí)對(duì)應(yīng)的在傳感器支架上增設(shè)接收發(fā)裝置4、接收發(fā)裝置5和接收發(fā)裝置6。綜合考慮安裝成本及測(cè)量精度兩個(gè)方面的要求，可根據(jù)實(shí)際需求按照但不限于上述圖2或圖3所示的測(cè)點(diǎn)位置選取方法。獨(dú)立變槳的主要目的在于通過(guò)三葉片獨(dú)立變化槳距角來(lái)降低葉輪的氣動(dòng)不平衡，本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置，通過(guò)獲取入流區(qū)域內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速變化來(lái)實(shí)時(shí)控制變槳?jiǎng)幼?，可使所述葉輪保持在最佳的平衡狀態(tài)，因?yàn)橹苯訙y(cè)量的風(fēng)速信號(hào)屬于單一信號(hào)，不存在信號(hào)耦合以及信號(hào)相關(guān)性，使變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不存在干擾；另夕卜，設(shè)定測(cè)點(diǎn)與輪轂之間有一定的距離，獨(dú)立變槳策略會(huì)根據(jù)測(cè)量的風(fēng)速提前判斷變槳?jiǎng)幼?，控制槳葉按照期望的變槳角度變化，并且保證機(jī)組功率輸出平穩(wěn)?；诒景l(fā)明獲取的風(fēng)速輸入信號(hào)無(wú)干擾且在風(fēng)對(duì)葉片產(chǎn)生影響前便控制葉片變槳，從而大大提高了獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制精度和控制效果。此外，在本發(fā)明中，由于多普勒激光雷達(dá)系統(tǒng)隨輪轂同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?qū)㈦S著風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域相對(duì)葉片的位置處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，測(cè)量相對(duì)位置保持不變，使得測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較高；此外，激光雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)測(cè)量響應(yīng)速度快，測(cè)風(fēng)相當(dāng)于實(shí)時(shí)測(cè)量，使控制系統(tǒng)可接收實(shí)時(shí)的測(cè)量輸入信號(hào)；基于多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)與機(jī)組葉輪同步旋轉(zhuǎn)可實(shí)時(shí)測(cè)量所需風(fēng)速，而測(cè)點(diǎn)區(qū)域與葉片處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，使得將測(cè)量的風(fēng)速作為獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)，可有效減小測(cè)量誤差和干擾輸入。上述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的防雷裝置，用于防止所述接收發(fā)射裝置被雷電擊中而損壞。由于雷電以及大型電氣設(shè)備的瞬間過(guò)電壓會(huì)通過(guò)電源、天線、無(wú)線電信號(hào)收發(fā)設(shè)備等線路侵入電氣設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，造成設(shè)備或元器件損壞，傳輸或儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)受到干擾或丟失，甚至使電子設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作或暫時(shí)癱瘓、系統(tǒng)停頓，數(shù)據(jù)傳輸中斷。所以本發(fā)明需要在傳感器支架內(nèi)安裝防雷裝置，來(lái)防止雷達(dá)系統(tǒng)的接收發(fā)射裝置被雷擊中，用以保證變槳控制系統(tǒng)順利接收到風(fēng)速信號(hào)，從而確保變槳控制系的正常工作。上述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的抗干擾裝置，用于減少干擾信號(hào)進(jìn)入所述接收發(fā)射裝置。雷達(dá)通過(guò)無(wú)線發(fā)射和接收目標(biāo)信號(hào)，但同時(shí)可能接收到干擾信號(hào)，可以通過(guò)在天線上采取某些措施盡量減少干擾信號(hào)進(jìn)入接收發(fā)裝置。參見(jiàn)圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法的實(shí)施例一的流程示意圖，該方法利用安裝于傳感器支架內(nèi)的至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)，用以獲取所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的·輸入信號(hào)；所述傳感器支架與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離，所述傳感器支架、所述橫桿的軸向與所述輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)；實(shí)現(xiàn)所述方法的步驟如下步驟101 :所述接收發(fā)射裝置發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)；步驟102 :所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。同樣地，在上述方法中，所述入流區(qū)域?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn)行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離大于所述
第一設(shè)定距離。同樣地，在上述方法中，所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)為與投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng)度。參見(jiàn)圖5所示，圖5為本發(fā)明提供的一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法的實(shí)施例二的流程示意圖，該實(shí)施例除包括上述實(shí)施例一中的步驟101和步驟102外，還包括步驟103 :所述主機(jī)將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速反饋給獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。此外，上述方法還包括利用安裝于所述傳感器支架內(nèi)的防雷裝置防止所述接收發(fā)射裝置被雷電擊中而損壞；且利用安裝于所述傳感器支架內(nèi)的抗干擾裝置來(lái)降低外界干擾信號(hào)進(jìn)入所述接收發(fā)射裝置。本發(fā)明獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法，通過(guò)獲取入流區(qū)域內(nèi)不同測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速變化來(lái)控制變槳?jiǎng)幼?，可使葉輪保持在最佳的平衡狀態(tài)，因?yàn)橹苯訙y(cè)量的風(fēng)速信號(hào)屬于單一信號(hào)，不存在信號(hào)耦合以及信號(hào)相關(guān)性，使變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)不存在干擾。另夕卜，設(shè)定測(cè)點(diǎn)與輪轂之間有一定的距離，獨(dú)立變槳策略會(huì)根據(jù)測(cè)量的風(fēng)速提前判斷變槳?jiǎng)幼?，控制槳葉按照期望的方向動(dòng)作，進(jìn)而在風(fēng)對(duì)葉片產(chǎn)生影響前便控制葉片變槳，從而大大提高了控制精度和控制效果。需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置，其特征在于，所述裝置包括與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離的傳感器支架，所述傳感器支架、所述橫桿的軸向與所述輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)，在所述傳感器支架內(nèi)安裝至少一個(gè)接收發(fā)射裝置，所述至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)共同組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)； 所述接收發(fā)射裝置，用于發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)，以便所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述入流區(qū)域?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn)行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離大于所述第一設(shè)定距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?yàn)榕c投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述接收發(fā)射裝置將所述多普勒頻移數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)送至所述主機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述主機(jī)，還用于將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速反饋給所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的防雷裝置，用于防止所述接收發(fā)射裝置被雷電擊中而損壞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括安裝于所述傳感器支架內(nèi)的抗干擾裝置，用于減少干擾信號(hào)進(jìn)入所述接收發(fā)射裝置。
8.—種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法，其特征在于，所述方法利用安裝于傳感器支架內(nèi)的至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)，用以獲取所述獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)；所述傳感器支架與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離，所述傳感器支架、所述橫桿的軸向與所述輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且所述傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)，所述方法包括 所述接收發(fā)射裝置發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)； 所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 所述主機(jī)將計(jì)算出的每個(gè)設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域處的風(fēng)速反饋給獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的控制器，以便所述控制器利用每個(gè)風(fēng)速信號(hào)分別控制每個(gè)葉片的變槳角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述入流區(qū)域?yàn)樵陲L(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所述風(fēng)機(jī)葉片頂端的圓形運(yùn)行軌跡在葉輪前方第二設(shè)定距離處的投影區(qū)域，所述第二設(shè)定距離大于所述第一設(shè)定距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域?yàn)榕c投影在所述入流區(qū)域內(nèi)的葉根相距第三距離且位于葉片運(yùn)行軌跡上的設(shè)定區(qū)域，所述第三距離小于所述葉片的長(zhǎng) 度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取裝置，所述裝置包括與輪轂前方橫桿連接且與所述輪轂相距第一距離的傳感器支架，傳感器支架、橫桿的軸向與輪轂的旋轉(zhuǎn)軸向共軸，且傳感器支架在葉輪運(yùn)行過(guò)程中與所述橫桿同步旋轉(zhuǎn)，在所述傳感器支架內(nèi)安裝至少一個(gè)接收發(fā)射裝置，所述至少一個(gè)接收發(fā)射裝置與安裝于風(fēng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的主機(jī)共同組成激光多普勒雷達(dá)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)；所述接收發(fā)射裝置，用于發(fā)射一束頻率穩(wěn)定的窄帶激光脈沖，并控制所述激光脈沖以設(shè)定傾角指向入流區(qū)域中的設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域，用以獲取多普勒頻移數(shù)據(jù)，以便所述主機(jī)根據(jù)所述多普勒頻移數(shù)據(jù)計(jì)算所述設(shè)定測(cè)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的平均風(fēng)速。本發(fā)明還公開(kāi)了一種獨(dú)立變槳控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)獲取方法。
文檔編號(hào)F03D7/02GK102777321SQ20121030123
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者席盛代, 張超, 辛理夫, 鄒麗波, 金寶年 申請(qǐng)人:華銳風(fēng)電科技(集團(tuán))股份有限公司