[發(fā)明專利]一種風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310337928.4
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103424565A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李泰;曾慶軍;王祺翔;候小燕;李春華;張懿;趙黎
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G01P3/46
• 分類號: G01P3/46;G01B7/30;F03D7/00;F03D7/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)的日益加劇，可再生能源開發(fā)和利用受到人們越來越廣泛的關(guān)注。風(fēng)電在可再生能源中占據(jù)主導(dǎo)地位，風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，與我國提倡的可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)是一致的。

為了提高風(fēng)能利用率，變槳距技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電上得到應(yīng)用，變槳裝置重要程度日益增加，風(fēng)電變槳系統(tǒng)對控制精度的要求逐步提高，這就需要更加精密的監(jiān)測裝置來監(jiān)控變槳電機(jī)的速度與位置?，F(xiàn)有的風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置大多采用測速發(fā)電機(jī)加編碼器或者單純的旋轉(zhuǎn)變壓器，測速發(fā)電機(jī)的輸出模擬信號抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性好，但是測量精度差，且體積較大。旋轉(zhuǎn)變壓器其抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好，耐沖擊震動以及高溫，但是其必須使用專有的解碼芯片進(jìn)行解碼，成本高、運(yùn)行速度較慢。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明目的是提供一種新型監(jiān)測精確穩(wěn)定，適應(yīng)性強(qiáng)的風(fēng)電變槳系統(tǒng)測量裝置和方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

一種風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置，包括：

基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角位置檢測電路，監(jiān)測變槳電機(jī)的速度與位置；

變槳驅(qū)動器，與變槳電機(jī)相連接，控制變槳電機(jī)動作；

變槳電機(jī)，與風(fēng)輪葉片對應(yīng)連接，調(diào)節(jié)對應(yīng)風(fēng)輪葉片角度；

風(fēng)輪葉片數(shù)量為三個(gè)，與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相連的風(fēng)輪葉片沿水平軸方向旋轉(zhuǎn)。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。

所述基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角位置檢測電路包括旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦勵(lì)磁電壓產(chǎn)生電路和基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路；所述旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦勵(lì)磁電壓產(chǎn)生電路：對FPGA產(chǎn)生的方波信號進(jìn)行放大，經(jīng)整形濾波后，輸出標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓信號；正弦電壓信號經(jīng)功率放大后輸出；所述基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路：上述電路輸出信號輸入到旋轉(zhuǎn)變壓器中，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)輸送到FPGA中進(jìn)行解碼，再經(jīng)異步串行模塊將轉(zhuǎn)子位置角發(fā)送到DSP模塊。

所述風(fēng)電變槳系統(tǒng)連接外部的供電電源，供電電源包括斷電時(shí)備用的鋰電池和超級電容混合電源。

所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

一種風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置的檢測方法，包括以下步驟：

將所述FPGA產(chǎn)生的方波信號經(jīng)運(yùn)算放大器放大后，通過多個(gè)整形濾波電路濾波產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓信號，所述標(biāo)準(zhǔn)正弦電壓信號再經(jīng)功率放大電路進(jìn)行功率放大，輸出作為旋轉(zhuǎn)變壓器勵(lì)磁電壓信號，旋轉(zhuǎn)變壓器經(jīng)轉(zhuǎn)角位置檢測后輸出模擬電壓信號；通過FPGA采樣中斷程序，將旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的模擬電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將數(shù)字信號經(jīng)FPGA采樣、CORDIC解算得到變槳電機(jī)轉(zhuǎn)角位置和速度；將計(jì)算所得的變槳電機(jī)轉(zhuǎn)角位置、速度值發(fā)送到DSP，DSP控制變槳驅(qū)動器，變槳驅(qū)動器控制變槳電機(jī)動作，變槳電機(jī)調(diào)節(jié)槳距角。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角位置檢測電路作為風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置，采用正余弦勵(lì)磁電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的正余弦勵(lì)磁電壓，提高了測試裝置的穩(wěn)定性，可靠性，減小了電壓的失真度，提高了測試裝置的檢測精度；FPGA的并行運(yùn)算提高了裝置的解碼速度，代替了原有的專用旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片，降低了成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明風(fēng)電變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明風(fēng)電變槳系統(tǒng)轉(zhuǎn)角位置測量流程圖。

圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變壓器正余弦勵(lì)磁電壓產(chǎn)生電路圖。

圖4是本發(fā)明基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖3中：1、方波信號??2、運(yùn)算放大器??3、整形濾波電路??4、功率放大電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，一種風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置，包括，基于FPGA旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角位置檢測電路，監(jiān)控變槳電機(jī)的速度與位置；變槳驅(qū)動器，連接對應(yīng)變槳電機(jī)，控制變槳電機(jī)動作；變槳電機(jī)，對應(yīng)連接每個(gè)風(fēng)輪葉片，調(diào)節(jié)該風(fēng)輪葉片角度；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)輪葉片數(shù)量為三個(gè)；以及主控單元，連接和控制每個(gè)變槳驅(qū)動器。

風(fēng)電變槳系統(tǒng)位置測量裝置，用于監(jiān)控變槳電機(jī)的速度和位置，以供變槳驅(qū)動器參考，控制變槳電機(jī)動作調(diào)整風(fēng)輪葉片角度。本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)角位置檢測電路是在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)的。