CN107237724B - 旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法。该旋转角度采集系统包括：角度传动单元、角度采集单元和控制单元，其中，角度采集单元分别与角度传动单元和控制单元连接；角度传动单元与待采集设备连接，使待采集设备旋转时带动角度传动单元旋转；角度采集单元采集角度传动单元旋转的传动角度对应的角度数据，将角度数据传输至控制单元；控制单元接收角度采集单元传输的角度数据，并基于角度数据计算待采集设备的旋转角度。本发明实施例能够提高风力发电机组运行稳定性。

Description

旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法。

背景技术

风力发电是通过风力发电机组将风能转换为电能的过程。在风力发电过程中，为了保证风力发电的效率，风力发电机组中机舱的方向需要根据风向变换而进行调整，即对风力发电机组进行偏航控制。对风力发电机组进行偏航控制时，需要实时检测机舱旋转的角度，以便于根据机舱旋转的角度调整机舱旋转。

目前，风力发电机组中采用的电位计式传感器(即电刷移动的可变电阻)来检测偏航角度，将电位计式传感器测量的阻值信号转换为电压信号后输入风力发电机组的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，进而根据电压信号计算出偏航角度。

当对风力发电机组进行机组型式测试、故障诊断试验、以及集群控制等一些测试工作时，需要精确测量风力发电机组的偏航角度，这就需要高精度的角度传感器采集偏航角度。但是，电位计式传感器本身精度较差，在偏航角度达到360度时，误差达到约0～18°，测量精度不符合测试工作的标准，所以在进行测试工作时，通常需要更换或增加测量偏航角度传感器，并为测量偏航角度传感器重新写入一套繁复的采集系统到风力发电机组控制系统中，需要更改和增加机组控制程序，工作量极大，并且降低风力发电机组运行稳定性。

发明内容

本发明实施例提供了一种旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法，能够提高风力发电机组运行稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种旋转角度采集系统，旋转角度采集系统包括角度传动单元、角度采集单元和控制单元，其中，角度采集单元分别与角度传动单元和控制单元连接；

角度传动单元与待采集设备连接，使待采集设备旋转时带动角度传动单元旋转；

角度采集单元采集角度传动单元旋转的传动角度对应的角度数据，将角度数据传输至控制单元；

控制单元接收角度采集单元传输的角度数据，并基于角度数据计算待采集设备的旋转角度。

根据本发明实施例的第一方面，还包括存储单元，存储单元与控制单元连接，存储控制单元计算的待采集设备的旋转角度。

根据本发明实施例的第一方面，还包括调试单元，调试单元与控制单元连接，通过控制单元对旋转角度采集系统初始化。

根据本发明实施例的第一方面，控制单元包括：

确定程序模块，用于确定角度传动单元与待采集设备之间的第一角度变比；

计算程序模块，用于根据第一角度变比和角度数据，计算旋转角度。

根据本发明实施例的第一方面，控制单元还包括：

转换程序模块，用于将角度数据转换为角度传动单元旋转的传动角度；

计算程序模块，还用于根据传动角度和第一角度变比计算旋转角度。

根据本发明实施例的第一方面，角度测量单元包括旋转编码器，角度数据为编码数据；

转换程序模块还用于：

将编码数据转为有效角度；

基于旋转编码器与角度传动单元之间的第二角度变比，将有效角度转换为传动角度。

根据本发明实施例的第一方面，转换程序模块还用于：

解析所述角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；

根据预设公式、高位数据和低位数据计算编码数据对应的角度值，其中，预设公式为：

角度值＝低位数据+高位数据×低位数据允许的最大值；

当角度值大于预设门限时，将角度值与预设值的差确定为有效角度；

当角度值小于或等于预设门限时，将角度值确定为有效角度。

根据本发明实施例的第一方面，控制单元还用于：

当旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算旋转角度的模值，其中，第一映射关系包括：

旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值；

当旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算旋转角度的模值，其中，第二映射关系包括：

旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

第二方面，本发明实施例提供了一种风机偏航角度监测系统，包括如第一方面所述的旋转角度采集系统和风力发电机组中偏航随动部件；

旋转角度采集系统中角度传动单元与偏航随动部件连接，偏航随动部件在偏航旋转时带动角度传动单元旋转。

根据本发明实施例的第二方面，偏航随动部件包括偏航齿轮，角度传动单元包括与偏航齿轮传动连接的传动齿轮。

根据本发明实施例的第二方面，角度传动单元包括凸轮齿轮。

根据本发明实施例的第二方面，第一角度变比包括偏航齿轮与传动齿轮的速比。

第三方面，本发明实施例提供了一种旋转角度采集方法，用于如第一方面所述的旋转角度采集系统；旋转角度采集方法包括：

接收角度采集单元传输的角度数据；

确定角度传动单元与待采集设备之间的第一角度变比；

根据第一角度变比和角度数据，计算旋转角度。

根据本发明实施例的第三方面，根据第一角度变比和角度数据，计算旋转角度，包括：

将角度数据转换为角度传动单元旋转的传动角度；

根据传动角度和第一角度变比计算旋转角度。

根据本发明实施例的第三方面，角度采集单元包括旋转编码器，角度数据为编码数据；

将角度数据转换为角度传动单元旋转的传动角度，包括：

将编码数据转为有效角度；

基于旋转编码器与角度传动单元之间的第二角度变比，将有效角度转换为传动角度。

根据本发明实施例的第三方面，将编码数据转为有效角度，包括：

解析角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；

根据预设公式、高位数据和低位数据计算编码数据对应的角度值，其中，预设公式为：

角度值＝低位数据+高位数据×低位数据允许的最大值；

当角度值大于预设门限时，将角度值与预设值的差确定为有效角度；

当角度值小于或等于预设门限时，将角度值确定为有效角度。

根据本发明实施例的第三方面，当旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算旋转角度的模值，其中，第一映射关系包括：

旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值；

当旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算旋转角度的模值，其中，第二映射关系包括：

旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

本发明实施例提供了一种旋转角度采集系统、风机偏航角度监测系统及方法，本发明实施例中，角度传动单元与待采集设备连接，使待采集设备旋转时能够带动角度传动单元旋转；在角度传动单元旋转时，与其连接的角度采集单元采集角度传动单元旋转的传动角度，并将采集的传动角度对应的角度数据传输至控制单元；控制单元接收角度采集单元传输的角度数据后，基于角度数据计算采集的待采集设备的旋转角度。本发明实施例中提供了独立的旋转角度采集系统，可以单独采集风力发电机组中偏航的角度，与风力发电机组中检测偏航角度的结构无关，并与风力发电机组中控制系统分离，所以在进行测试工作时直接使用本发明实施例的系统实现，不需要更换或增加测量偏航角度传感器，以及更改和增加机组控制程序，降低工作量，并且提高风力发电机组运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图；

图2是根据本发明又一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图；

图3是根据本发明另一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图；

图4是根据本发明另一个实施例中固定支架的示意性结构图；

图5是根据本发明一实施例中风机偏航角度监测系统的示意性流程图；

图6是根据本发明一实施例中旋转角度采集方法的示意性流程图；

图7是根据本发明又一实施例中旋转角度采集方法的示意性流程图；

其中，101-角度传动单元，102-角度采集单元，103-控制单元，104-存储单元，105-调试单元，106-固定支架，1061-第一固定支架，1062-第一固定支架，201-固定装置，202-偏航随动部件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了根据本发明一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图。如图1所示，该旋转角度采集系统包括角度传动单元101、角度采集单元102和控制单元103。

其中，角度采集单元102分别与角度传动单元101和控制单元103连接；角度传动单元101与待采集设备(图1中未示出)连接，使待采集设备旋转时带动角度传动单元101旋转；角度采集单元102采集角度传动单元101旋转的传动角度对应的角度数据，将角度数据传输至控制单元103；控制单元103接收角度采集单元102传输的角度数据，并基于角度数据计算采集待采集设备的旋转角度。

如图1所示，角度传动单元101与待进行旋转角度采集的待采集设备连接，当待采集设备旋转时，待采集设备能够带动角度传动单元101一起旋转，从而引起角度传动单元101旋转角度变化，如此角度传动单元101旋转的传动角度和待采集设备旋转的角度建立映射关系；角度传动单元101与角度采集单元102连接，角度传动单元101旋转时将其旋转的动作传递给角度采集单元102，角度采集单元102可以采集角度传动单元101旋转的传动角度，并将采集的传动角度对应的角度数据传输给控制单元103，从而实现对待采集设备旋转角度的采集；控制单元103在接收到角度采集单元102传输的角度数据后，通过角度数据计算出采集的待采集设备的旋转角度。

需要说明的是，本发明实施例中，控制单元103可以通过PLC控制器来实现。控制单元103接收角度采集单元102传输的角度数据后，还可以对角度数据进行解析。

本发明实施例中提供了独立的旋转角度采集系统，可以单独采集风力发电机组中偏航的角度，与风力发电机组中检测偏航角度的结构无关，并与风力发电机组中控制系统分离，所以在进行测试工作时直接使用本发明实施例的系统实现，不需要更换或增加测量偏航角度传感器，以及更改和增加机组控制程序，降低工作量，并且提高风力发电机组运行的稳定性。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，角度采集单元102可以包括旋转编码器。

其中，旋转编码器也称为轴编码器，是将与其连接设备的旋转位置或旋转角度转换成模拟或数字信号的设备。一般设置在垂直于旋转设备中旋转轴的一面，即旋转编码器设置在垂直于角度传动单元101的旋转轴的一面。

旋转编码器是精度较高的设备，在风力发电机组需要进行测试工作时，可以直接使用本发明实施例的旋转角度采集系统，提高旋转角度采集的精度，同时不需要更换或增加测量偏航角度传感器，以及更改和增加机组控制程序，降低工作量，并且提高风力发电机组运行的稳定性。

作为本发明实施例的又一种可选实施方式，控制单元103可以包括：确定程序模块和计算程序模块。

其中，确定程序模块和计算程序模块连接。确定程序模块用于确定角度传动单元101与待采集设备之间的第一角度变比；计算程序模块用于根据第一角度变比和角度数据，计算旋转角度。

由于在待采集设备旋转时会带动角度传动单元101旋转，所以待采集设备旋转的角度与角度传动单元101旋转的角度之间存在映射关系，即为第一角度变比。在角度采集单元102采集了角度传动单元101旋转的角度数据后，控制单元103即可确定出采集的角度传动单元101的传动角度，进而确定程序模块确定出第一角度变比后，计算程序模块即可根据第一角度变比计算出与采集的角度传动单元101的角度对应的待采集设备的旋转角度，进而实现对待采集设备旋转角度的采集。

作为本发明实施例一个可选的实施方式，控制单元103还可以包括转换程序模块。

其中，转换程序模块与计算程序模块连接。转换程序模块可以用于将角度数据转换为角度传动单元101旋转的传动角度；计算程序模块还可以用于根据传动角度和第一角度变比计算旋转角度。

在角度采集单元102采集角度传动单元101的传动角度后，可以将采集的角度值直接传输给控制单元103，控制单元103即可根据接收的角度数据直接确定采集的角度传动单元101的角度。在角度采集单元102采集角度传动单元101的传动角度后，还可以将采集的角度值转换为其他角度数据传输给控制单元103，控制单元103在接收到角度数据后，需要首先通过转换程序模块将角度数据转换为采集的角度值，即传动角度，然后计算程序模块根据转换后的传动角度和第一角度变比计算出采集的旋转角度。

本发明实施例中，角度采集单元102可以包括旋转编码器，角度数据可以为编码数据。

在角度采集单元102包括旋转编码器时，旋转编码器将采集的传动角度转换成编码数据传输给控制单元103，控制单元103需要先将编码数据转换为传动角度，然后再计算待采集设备的旋转角度。

具体的，控制单元103中转换程序模块将编码数据转换为传动角度的过程可以执行为：将编码数据转为有效角度；基于旋转编码器与角度传动单元101之间的第二角度变比，将有效角度转换为传动角度。

旋转编码器采集的角度数据过程为：角度传动单元101带动旋转编码器的转轴转动，角度传动单元101旋转的传动角度和旋转编码器旋转的角度之间存在映射关系，旋转编码器在转轴转动过程中将转轴旋转的角度进行编码，转换为编码数据后传输控制单元103。所以，转换程序模块需要首先将编码数据转换为有效角度，即旋转编码器的转轴转动的角度，然后根据角度传动单元101旋转的传动角度和旋转编码器旋转的角度之间的映射关系，即第二角度变比，将有效角度转化为角度传动单元101旋转的传动角度。

需要说明的是，本发明实施例中可以选择转轴旋转360度输出2^9个脉冲的旋转编码器，9表示旋转编码器分辨率位数。此时，假设第一角度变比为1:1，第二角度变比为1:1，则可以计算出旋转角度采集系统的精度为360/512度。所以，旋转编码器的分辨率位数影响旋转角度采集的精度，旋转编码器的分辨率位数不同，旋转角度采集的精度也会不同，通常情况下旋转编码器的分辨率位数越高则旋转角度采集的精度越高，旋转编码器的选择可以根据实际场景需要确定。

需要说明的是，旋转编码器的不同分辨率位数，存在与角度值对应的唯一的二进制编码，所以旋转编码器能够保证高精确度。并且旋转编码器不受掉电影响，即在出现故障等原因导致系统断电时，在断电恢复后，旋转编码器工作记录的角度不清零。

转换程序模块将编码数据转换为有效角度的执行过程可以为：解析角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；根据预设公式、高位数据和低位数据计算编码数据对应的角度值；当角度值大于预设门限时，将角度值与预设值的差确定为有效角度；当角度值小于或等于预设门限时，将角度值确定为有效角度。

其中，预设公式如公式1所示。

角度值＝低位数据+高位数据×低位数据允许的最大值 (1)

在控制单元103接收到编码数据后，需要将接收的编码数据转换为其预设的数据格式，数据格式包括高位数据和低位数据，高位数据的值等于高位数据的数值乘以低位数据允许的最大值。所以控制单元103首先解析编码数据，然后根据解析后的数据中，确定出对应高位数据和低位数据，再结合预设公式1进行计算。

例如，本发明实施例中可以设置控制单元103接收旋转编码器SSI(SynchronousSerial Interface，同步串行接口)数据，控制单元103中预设数据格式的高位数据取值范围：0～255，数据格式的低位数据取值范围：0～65535，则低位数据达到65535时，高位数据递增1且低位数据清零，如此取值范围可以达到0～16777216，此时公式1可以具体为公式2的形式。

角度值＝低位数据+高位数据×65535 (2)

所以，在控制单元103确定出解析后数据的高位数据和低位数据后，可以根据公式2计算出编码数据对应的角度值。

在确定出角度值后，还需要确定出旋转角度的方向。本发明实施例中可以设置待采集设备旋转角度向左为角度增加，待采集设备旋转角度向右为角度减少的规则，设置预设门限可以为编码数据取值范围的中间值，而预设值为编码数据取值的最大值，则根据上述规则转换程序模块确定有效角度可以为：当角度值大于预设门限时，将角度值与预设值的差(角度值减预设值的差)确定为有效角度；当角度值小于或等于预设门限时，将角度值确定为有效角度。

作为本发明实施例一个可选的实施方式，在需要对旋转角度取模值时，控制单元103还可以用于：当旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算旋转角度的模值，其中，第一映射关系包括：旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值；当旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算旋转角度的模值，其中，第二映射关系包括：旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

需要说明的是，在上述过程中，第一映射关系和第二映射关系中也可以乘除10的多次方来提高运算精确度，例如，第一映射关系为：旋转角度的模值＝(旋转角度扩大10倍后对360取模，再除以10的值)；第二映射关系为：旋转角度的模值＝360-(旋转角度扩大10倍后对360取模，再除以10的值)。但是，上述方式只是提高运算精确度，不会提高旋转角度采集系统的实际采集精度，实际应用中，具体乘除10的几次方可根据所选择的旋转编码器的最小分辨位数而定，原则上运算精度位数低于实际采集精度位数的值为准确值。

图2示出了根据本发明又一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图。图2所示旋转角度采集系统包括图1所示旋转角度采集系统的结构。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图2所示，旋转角度采集系统还可以包括存储单元104。

其中，存储单元104与控制单元103连接，可以用于存储控制单元103计算的待采集设备的旋转角度。

在控制单元103计算出采集的待采集设备的旋转角度后，可以将其存储到存储单元104中，以便于后续对采集的旋转角度进行分析或者将采集的旋转角度提供给其他设备等等。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图2所示，旋转角度采集系统还可以包括调试单元105。

其中，调试单元105与控制单元103连接，用于通过控制单元103对旋转角度采集系统初始化。旋转角度采集系统初始化可以包括程序烧写和系统联调等内容。例如，将控制单元103中执行的相关程序烧写至控制单元103中，对角度采集单元102的数据调整到初始状态等等。

需要说明的是，调试单元105还可以与存储单元104连接，实现对存储单元104存储的角度进行在线观察，或者用于通道配置、存储路径设置等。

图3示出了根据本发明另一实施例中旋转角度采集系统的示意性结构图。图3所示旋转角度采集系统包括图1或图2所示旋转角度采集系统的结构。

作为本发明实施例一种可选的实施方式，如图3所示，旋转角度采集系统还可以包固定支架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的一端与第二固定支架1062的一端可伸缩连接的连接，第一固定支架1061的另一端与角度采集单元102，第二固定支架1062的另一端与固定装置201连接。

例如，如图4所示，第一固定支架1061与第二固定支架1062连接处可以设置条形的通孔，第一固定支架1061与第二固定支架1062通过在通孔中安装的螺丝进行固定，并能够实现第一固定支架1061与第二固定支架1062的可伸缩连接。在图4所示通孔上还可以设置凹槽，以使安装的螺丝可以嵌入凹槽中，保证第一固定支架1061与第二固定支架1062的连接处不会发生晃动。

另外，第二固定支架1062的另一端设置角度调节部，第二固定支架1062的另一端通过角度调节部与固定装置201连接，以使第二固定支架1062相对固定装置201的角度可调节。

例如，如图4所示，在第二固定支架1062的另一端设置圆弧型通孔，第二固定支架1062通过圆弧型通孔与固定装置201连接，可以实现相对固定装置201的角度调节。

本发明实施例中，固定支架106为可调节式，支持上下左右调节，结构设计简单、实用，安装更方便，适用性更强。

需要说明的是，在上述实施例中，旋转角度采集系统中可以支持模拟信号与CANopen(一种架构在控制局域网路CAN上的高层通信协协议)开放总线等等通讯方式，在进行数据通信时可以采用所使用的方式实现各单元之间的通信。上述实施例中，旋转角度采集系统可以支持多种通信方式，具有跟更强的匹配性，更强的适应性。

图5示出了根据本发明一实施例中风机偏航角度监测系统的示意性结构图。如图5所示，该风机偏航角度监测系统包括如图1至图4中所示的旋转角度采集系统和风力发电机组中偏航随动部件202。

其中，旋转角度采集系统中角度传动单元101与偏航随动部件202连接，使偏航随动部件202在偏航旋转时带动角度传动单元101旋转。

需要说明的是，本发明实施例中，偏航随动部件202为在风力发电机组偏航时随机舱旋转的部件，通过采集偏航随动部件202旋转的角度来监测风力发电机组中偏航的角度。本发明实施例中，偏航随动部件202即相当于图1至图4中所示的旋转角度采集系统中所述的待采集设备。

本发明实施例中提供了独立的旋转角度采集系统与随动部件连接，可以单独采集风力发电机组中偏航的角度，与风力发电机组中检测偏航角度的结构无关，并与风力发电机组中控制系统分离，所以在进行测试工作时直接使用本发明实施例的系统来实现，不需要更换或增加测量偏航角度传感器，以及更改和增加机组控制程序，降低工作量，并且提高风力发电机组运行的稳定性。

在本发明实施例的一种实施方式中，偏航随动部件202可以包括偏航齿轮，角度传动单元101包括与偏航齿轮传动连接的传动齿轮。

其中，在风力发电机组中，偏航齿轮能够使机舱实现偏航旋转，为偏航随动部件，所以可以通过偏航齿轮旋转的角度来确定风机偏航的角度。为了配合偏航齿轮的旋转，角度传动单元101可以包括传动齿轮，传动齿轮与偏航齿轮传动连接，两者啮合，在偏航齿轮旋转时带动传动齿轮旋转。

具体的，传动齿轮可以为凸轮齿轮，凸轮齿轮包括凸轮轴，方便与角度采集单元102连接。

在本发明实施例的一种实施方式中，第一角度变比包括偏航齿轮与传动齿轮的速比。

其中，第一角度变比可以通过偏航齿轮与传动齿轮的速比确定。例如，偏航齿轮的齿数为143、传动齿轮的齿数为10，则偏航齿轮旋转一圈时，传动齿轮的旋转圈数为14.3，从而得出第一角度变比即为143:10。

图6示出了根据本发明一实施例中旋转角度采集方法的示意性流程图。该旋转角度采集方法可以用于如图1至图4中所示的旋转角度采集系统，如图6所示，该方法包括步骤301-步骤303。

301，接收角度采集单元102传输的角度数据。

302，确定角度传动单元101与待采集设备之间的第一角度变比。

303，根据第一角度变比和角度数据，计算旋转角度。

其中，由于在待采集设备旋转时会带动角度传动单元101旋转，所以待采集设备旋转的角度与角度传动单元101旋转的角度之间存在映射关系，即为第一角度变比。在角度采集单元102采集了角度传动单元101旋转的角度数据后，控制单元103即可确定出采集的角度传动单元101的传动角度，进而确定出第一角度变比后，从而根据第一角度变比计算出与采集的角度传动单元101的角度对应的待采集设备的旋转角度，进而实现对待采集设备旋转角度的采集。

需要说明的是，步骤301-步骤303中数据处理过程和原理与图1所述实施例中控制单元103的数据处理过程和原理相同。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，步骤303可以具体执行为如下过程。

3031，将角度数据转换为角度传动单元101旋转的传动角度；

3032，根据传动角度和第一角度变比计算旋转角度。

其中，在角度采集单元102采集角度传动单元101的传动角度后，可以将采集的角度值直接传输给控制单元103，控制单元103即可根据接收的角度数据直接确定采集的角度传动单元101的角度。在角度采集单元102采集角度传动单元101的传动角度后，还可以将采集的角度值转换为其他角度数据传输给控制单元103，控制单元103在接收到角度数据后，需要首先将角度数据转换为采集的角度值，即传动角度，然后根据转换后的传动角度和第一角度变比计算出采集的旋转角度。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，角度采集单元102包括旋转编码器，角度数据为编码数据。

步骤3031可以具体执行为：将编码数据转为有效角度；基于旋转编码器与角度传动单元101之间的第二角度变比，将有效角度转换为传动角度。

其中，基于旋转编码器采集的角度数据过程，控制单元103需要首先将编码数据转换为有效角度，即旋转编码器的转轴转动的角度，然后根据角度传动单元101旋转的传动角度和旋转编码器旋转的角度之间的映射关系，即第二角度变比，将有效角度转化为角度传动单元101旋转的传动角度。

具体的，将编码数据转为有效角度的步骤可以包括：解析角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；根据预设公式、高位数据和低位数据计算编码数据对应的角度值；当角度值大于预设门限时，将角度值与预设值的差确定为有效角度；当角度值小于或等于预设门限时，将角度值确定为有效角度。

其中，预设公式为公式1。在控制单元103接收到编码数据后，需要将接收的编码数据转换为其计算的数据格式，数据格式包括高位数据和低位数据，高位数据的值等于高位数据的数值乘以低位数据允许的最大值。所以控制单元103首先解析编码数据，然后根据解析后的数据中，确定出对应高位数据和低位数据，在结合预设公式1进行计算。在确定出角度值后，还需要确定出旋转角度的方向。

需要说明的是，步骤3031-步骤3032中数据处理过程和原理与图1所述实施例中控制单元103的数据处理过程和原理相同。

在本发明实施例的一种可选的实施方式中，待采集设备包括偏航齿轮，角度传动单元101包括与偏航齿轮传动连接的传动齿轮，第一角度变比包括偏航齿轮与传动齿轮的速比。

其中，当待采集设备包括偏航齿轮时，角度传动单元101可以包括与偏航齿轮传动连接的传动齿轮，此时偏航齿轮与传动齿轮之间的第一角度变比等于偏航齿轮与传动齿轮的速比。

图7示出了根据本发明又一实施例中旋转角度采集方法的示意性流程图。在本发明实施例中，旋转角度采集方法在步骤303之后，还可以包括步骤304和步骤305。

304，当旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算旋转角度的模值。

305，当旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算旋转角度的模值。

其中，第一映射关系包括：旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值。第二映射关系包括：旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

在上述过程中，第一映射关系和第二映射关系中也可以乘除10的多次方来提高运算精确度，例如，第一映射关系为：旋转角度的模值＝(旋转角度扩大10倍后对360取模，再除以10的值)；第二映射关系为：旋转角度的模值＝360-(旋转角度扩大10倍后对360取模，再除以10的值)。

需要说明的是，步骤3031-步骤3032中数据处理过程和原理与图1所述实施例中控制单元103的数据处理过程和原理相同。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种旋转角度采集系统，其特征在于，所述旋转角度采集系统包括角度传动单元(101)、角度采集单元(102)和控制单元(103)，其中，所述角度采集单元(102)分别与所述角度传动单元(101)和所述控制单元(103)连接；

所述角度传动单元(101)与待采集设备连接，使所述待采集设备旋转时带动所述角度传动单元(101)旋转；

所述角度采集单元(102)采集所述角度传动单元(101)旋转的传动角度对应的角度数据，将所述角度数据传输至所述控制单元(103)；

所述控制单元(103)接收所述角度采集单元(102)传输的角度数据，并基于所述角度数据计算所述待采集设备的旋转角度；

其中，所述控制单元(103)还用于：

当所述旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算所述旋转角度的模值，其中，所述第一映射关系包括：

旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值；

当所述旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算所述旋转角度的模值，其中，所述第二映射关系包括：

旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

2.根据权利要求1所述旋转角度采集系统，其特征在于，还包括存储单元(104)，所述存储单元(104)与所述控制单元(103)连接，存储所述控制单元(103)计算的所述待采集设备的旋转角度。

3.根据权利要求1或2所述旋转角度采集系统，其特征在于，还包括调试单元(105)，所述调试单元(105)与所述控制单元(103)连接，通过所述控制单元(103)对所述旋转角度采集系统初始化。

4.根据权利要求1所述旋转角度采集系统，其特征在于，所述控制单元(103)包括：

确定程序模块，用于确定所述角度传动单元(101)与所述待采集设备之间的第一角度变比；

计算程序模块，用于根据所述第一角度变比和所述角度数据，计算所述旋转角度。

5.根据权利要求4所述旋转角度采集系统，其特征在于，所述控制单元(103)还包括：

转换程序模块，用于将所述角度数据转换为所述角度传动单元(101)旋转的传动角度；

所述计算程序模块，还用于根据所述传动角度和所述第一角度变比计算所述旋转角度。

6.根据权利要求5所述旋转角度采集系统，其特征在于，所述角度采集单元包括旋转编码器，所述角度数据为编码数据；

所述转换程序模块还用于：

将所述编码数据转为有效角度；

基于所述旋转编码器与所述角度传动单元(101)之间的第二角度变比，将所述有效角度转换为所述传动角度。

7.根据权利要求6所述旋转角度采集系统，其特征在于，所述转换程序模块还用于：

解析所述角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；

根据预设公式、所述高位数据和所述低位数据计算所述编码数据对应的角度值，其中，所述预设公式为：

角度值＝低位数据+高位数据×低位数据允许的最大值；

当所述角度值大于预设门限时，将所述角度值与所述预设值的差确定为所述有效角度；

当所述角度值小于或等于所述预设门限时，将所述角度值确定为所述有效角度。

8.一种风机偏航角度监测系统，其特征在于，包括如权利要求4-7任一项所述的旋转角度采集系统和风力发电机组中偏航随动部件(202)；

所述旋转角度采集系统中所述角度传动单元(101)与所述偏航随动部件(202)连接，所述偏航随动部件(202)在偏航旋转时带动所述角度传动单元(101)旋转。

9.根据权利要求8所述风机偏航角度监测系统，其特征在于，所述偏航随动部件(202)包括偏航齿轮，所述角度传动单元(101)包括与所述偏航齿轮传动连接的传动齿轮。

10.根据权利要求8或9所述风机偏航角度监测系统，其特征在于，所述角度传动单元(101)包括凸轮齿轮。

11.根据权利要求9所述风机偏航角度监测系统，其特征在于，所述第一角度变比包括所述偏航齿轮与所述传动齿轮的速比。

12.一种旋转角度采集方法，其特征在于，用于如权利要求1-7任一项所述的旋转角度采集系统；所述旋转角度采集方法包括：

接收所述角度采集单元(102)传输的角度数据；

确定所述角度传动单元(101)与所述待采集设备的之间的第一角度变比；

根据所述第一角度变比和所述角度数据，计算所述旋转角度；

当所述旋转角度大于零时，根据第一映射关系计算所述旋转角度的模值，其中，所述第一映射关系包括：

旋转角度的模值＝旋转角度对360取模的值；

当所述旋转角度小于零时，根据第二映射关系计算所述旋转角度的模值，其中，所述第二映射关系包括：

旋转角度的模值＝360-旋转角度对360取模的值。

13.根据权利要求12所述旋转角度采集方法，其特征在于，所述根据所述第一角度变比和所述角度数据，计算所述旋转角度，包括：

将所述角度数据转换为所述角度传动单元(101)旋转的传动角度；

根据所述传动角度和所述第一角度变比计算所述旋转角度。

14.根据权利要求13所述旋转角度采集方法，其特征在于，所述角度数据为编码数据；

所述将所述角度数据转换为所述角度传动单元(101)旋转的传动角度，包括：

将所述编码数据转为有效角度；

基于所述旋转编码器与所述角度传动单元(101)之间的第二角度变比，将所述有效角度转换为所述传动角度。

15.根据权利要求14所述旋转角度采集方法，其特征在于，所述将所述编码数据转为有效角度，包括：

解析所述角度数据，确定解析后数据中的高位数据和低位数据；

根据预设公式、所述高位数据和所述低位数据计算所述编码数据对应的角度值，其中，所述预设公式为：

角度值＝低位数据+高位数据×低位数据允许的最大值；

当所述角度值大于预设门限时，将所述角度值与所述预设值的差确定为所述有效角度；

当所述角度值小于或等于所述预设门限时，将所述角度值确定为所述有效角度。