CN112067022A - 旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质，该方法包括：获取旋变反馈的当前旋转角；计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。由此基于旋转角判断旋变的当前状态，并在旋变处于异常状态时，根据异常跳变机制反馈校正旋转角，如此，提高了旋变状态检测的准确性，并保证了风电变桨的平稳运行。

Description

旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质
技术领域
本发明涉及旋变技术领域，尤其涉及一种旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质。
背景技术
现有的风电变桨驱动器大多采用旋变(Switching Virtual Circuit，旋转变压器)作为永磁同步电机位置反馈的编码器，风电变桨驱动器最关键的需求就是在各种异常地情况下都能将桨叶顺回到安全位置。
当前一般通过旋变硬件的电平信号来检测旋变的状态，若电平信号异常则说明旋变异常。但是在旋变只断了一根线、电缆线接触不良、电磁干扰强的异常情况下，电平信号可能是正常的高电平，但是旋变实际处于异常状态。因此，通过电平信号检测旋变状态的方法准确性不够高。
发明内容
本发明提供一种旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质，旨在提高旋变状态检测的准确性，并保证风电变桨的平稳运行。
为实现上述目的，本发明提供一种旋变的状态检测方法，所述方法应用于数字信号处理芯片，包括：
获取旋变反馈的当前旋转角；
计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
优选地，所述根据异常跳变机制反馈校正旋转角的步骤包括：
基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
优选地，所述基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长的步骤包括：
将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角，并基于所述第一校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第一校正旋转角；
接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态；
若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角，并基于所述第二校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第二校正旋转角；
直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
优选地，所述接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态的步骤之后还包括：
若所述旋变恢复正常状态，则接收所述旋变反馈的所述下一拍旋转角，并基于所述下一拍旋转角控制电机对桨叶进行顺桨。
优选地，所述直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长的步骤之后还包括：
若达到最大校正时长，所述旋变未恢复正常状态，则通过无位置反馈矢量控制方式进行顺桨，并上报旋变异常的信息。
优选地，所述将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角的步骤之前还包括：
将上一拍旋转角与上二拍旋转角的差值确定为所述第一校正步长；
所述若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角的步骤之前还包括：
将所述第一校正步长的两倍值确定为所述第二校正步长。
优选地，所述获取旋变反馈的当前旋转角的步骤包括：
根据所述旋变输出的电压函数和当前电压确定当前旋转角。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种旋变的状态检测装置，所述旋变的状态检测装置包括：
获取模块，用于获取旋变反馈的当前旋转角；
比较模块，用于计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
校正模块，用于若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片包括旋变，处理器，存储器以及存储在所述存储器中的旋变的状态检测程序，所述旋变的状态检测程序被所述处理器运行时，实现如上任一项所述的旋变的状态检测方法的步骤。
相比现有技术，本发明提出了一种旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质，该方法包括：获取旋变反馈的当前旋转角；计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。由此基于旋转角判断旋变的当前状态，并在旋变处于异常状态时，根据异常跳变机制反馈校正旋转角，如此，提高了旋变状态检测的准确性，并保证了风电变桨的平稳运行。
附图说明
图1是本发明各实施例涉及的数字信号处理芯片的硬件结构示意图；
图2是本发明旋变的状态检测方法第一实施例的流程示意图；
图3是本发明旋变的状态检测方法第二实施例的流程示意图；
图4是本发明旋变的状态检测装置第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是本发明各实施例涉及的数字信号处理芯片的硬件结构示意图。本发明实施例中，数字信号处理芯片可以包括旋变，处理器1001(例如中央处理器CentralProcessing Unit、CPU)，通信总线1002，输入端口1003，输出端口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；输入端口1003用于数据输入；输出端口1004用于数据输出，存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。本领域技术人员可以理解，图1中示出的硬件结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
继续参照图1，图1中作为一种可读存储介质的存储器1005可以包括操作系统、网络通信模块、应用程序模块以及旋变的状态检测程序。在图1中，网络通信模块主要用于连接服务器，与服务器进行数据通信；而处理器1001可以调用存储器1005中存储的旋变的状态检测程序，并执行本发明实施例提供的旋变的状态检测方法。
本发明实施例提供了一种旋变的状态检测方法。
参照图2，图2是本发明旋变的状态检测方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述旋变的状态检测方法应用于数字信号处理芯片，所述方法包括：
步骤S101，获取旋变反馈的当前旋转角；
步骤S102，计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
步骤S103，若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
一般地，旋变是一种旋转角检测原件。旋变包括定子和转子，基于转子电信号引进、引出的方式，旋变可以分为有刷旋转变压器和无刷旋转变压器。在有刷旋转变压器中，定子、转子上都有绕组。转子绕组的电信号，通过滑动接触，由转子上的滑环和定子上的电刷引进或引出。
旋变的信号输出是两相正交的模拟信号，它们的幅值随着旋转角做正余弦变化，变化的频率和励磁频率一致。当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子的旋转角成正弦或余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定旋转角范围内与旋转角成线性关系。由此，可以根据旋变输出的信号确定旋转角。
所述数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)芯片是驱动器内部控制板的核心控制器件。所述数字信号处理芯片可以根据所述旋变反馈的当前旋转角进行一系列的计算以判断旋变的当前状态，并基于旋变的当前状态确定控制桨叶顺桨的旋转角。
具体地，本实施例中，所述步骤S101包括：根据所述旋变输出的信号函数和当前电压确定当前旋转角。
若所述旋变包括第一绕组和第二绕组，将第一绕组输出的电压函数表示为：
Er1＝Kcos(ωt+θ)；
其中，θ是旋转角，ω是励磁电压的角频率，t是时间，K为幅值；
将第二绕组输出的电压函数表示为：
Er2＝Ksin(ωt+θ)；
其中，θ是旋转角，ω是励磁电压的角频率，t是时间，K为幅值。
如此，根据所述旋变中两个绕组输出的电压函数和当前电压即可确定当前旋转角。
当获取到所述当前旋转角后，则执行步骤S102：计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
进一步地，预先确定差值阈值。所述差值阈值与旋变的采样时间、最大运行频率相关。例如，若载波频率为2k，在周期点和下溢点都采样，则采样时间间隔为250μs，一般电机的最大运行频率不超过400Hz，则最大变化旋转角为：400*250*360*10e-6＝36(度)。由此，本实施例中，可以将所述差值阈值设置为36度，将所述差值阈值表示为θmax。
当确定所述差值阈值后则执行步骤S102：计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较。
具体地，将所述当前旋转角表示为θ0，将上一拍旋转角表示为θ-1，将所述旋转角差值表示为Δθ，为了便于比较，本实施例取所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值的绝对值，也即Δθ＝|θ-1-θ0|。
将所述旋转角差值与所述差值阈值进行对比，根据对比结果判断所述旋变是否处于异常状态。
进一步地，执行步骤S103：若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
若所述旋转角差值大于所述差值阈值，也即Δθ＞θmax，则说明旋变可能发生了异常，由此可以判定所述旋变处于异常状态。所述旋变处于异常状态后，则根据预先设置的异常跳变机制反馈校正旋转角。如果所述旋转角差值大于所述差值阈值，则说明当前旋转角是异常的，如果直接将异常的当前旋转角上报，则风电变桨会启动保护机制，甚至停止运行。但如果是由于旋变只断了一根线、电缆线接触不良、电磁干扰强的原因引起的当前旋转角异常，则没有必要停止运行。因此可以启动根据异常跳变机制反馈校正旋转角，使得风电变桨继续运行。
本实施例通过上述方案，获取旋变反馈的当前旋转角；计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。由此基于旋转角判断旋变的当前状态，并在旋变处于异常状态时，根据异常跳变机制反馈校正旋转角，如此，提高了旋变状态检测的准确性，并保证了风电变桨的平稳运行。
如图3所示，本发明第二实施例提出一种旋变的状态检测方法，基于上述图2所示的第一实施例，所述根据异常跳变机制反馈校正旋转角的步骤包括：
步骤S1031：基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
本实施例中，在旋变进入异常状态后，为了使风电变桨不会立即停止运行，并且继续平稳的运行一定时间，则向所述数字信号处理芯片反馈非异常的校正旋转角。
具体地，将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角，并基于所述第一校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第一校正旋转角；
接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态；
若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角，并基于所述第二校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第二校正旋转角；
直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
进一步地，若所述旋变恢复正常状态，则接收所述旋变反馈的所述下一拍旋转角，并基于所述下一拍旋转角控制电机对桨叶进行顺桨。如果旋变由于断了一根线，电缆线短暂接触不良，则旋变能很快的回复正常状态，如此即可向所述数字信号处理芯片反馈正常状态下的下一拍旋转角。
将所述上一拍旋转角表示为θ-1，将所述第一校正步长表示为θs1，将所述第一校正旋转角表示为θc1，则θc1＝θ-1+θs1。本实施例中，将上一拍旋转角与上二拍旋转角的差值确定为所述第一校正步长，也即第一校正步长＝上一拍旋转角-上二拍旋转角。将上二拍旋转角表示为θ-2，则θs1＝θ-1-θ-2。
将所述下一拍旋转角表示为θ+1，若所述下一拍旋转角与当前旋转角的差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变未恢复正常状态。若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角，并将所述第二校正旋转角反馈至所述数字信号处理芯片。本实施例中，将所述第一校正步长的两倍值确定为所述第二校正步长，将所述第二校正步长表示为θs2，则θs2＝2θs1，对应的第二校正旋转角为所述上一拍旋转角与所述第二校正步长的和，将所述第二校正旋转角表示为θc2，则θc2＝θ-1+2θs1。
进一步地，可以将第三校正步长的值设定为第一校正步长的三倍，对应的第三校正旋转角为所述上一拍旋转角与所述第三校正步长的和。如此，不断判定所述旋变的状态，并在所述旋变是异常状态时反馈校正旋转角，直到所述旋变恢复为正常状态或者达到最大校正时长。
本实施例中，所述最大校正时长从第一次判定旋变为异常时开始计时，所述最大校正时长可以根据需要设置，例如设置为20s。若校正时长达到所述最大校正时长后，旋变仍然没有恢复正常状态，则说明导致异常状态的原因不是可以立马消除的，因此通过无传感器反馈矢量控制(Sensorless vector control，SVC)方式进行顺桨，将桨叶顺回至初始位置，并上报旋变异常的信息。
本实施例通过上述方案，获取旋变反馈的当前旋转角；计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。由此基于旋转角判断旋变的当前状态，并在旋变处于异常状态时，根据异常跳变机制反馈校正旋转角，如此，提高了旋变状态检测的准确性，并保证了风电变桨的平稳运行。
此外，本实施例还提供一种旋变的状态检测装置。参照图4，图4为本发明旋变的状态检测装置第一实施例的功能模块示意图。
本实施例中，所述旋变的状态检测装置为虚拟装置，存储于图1所示的数字信号处理芯片的存储器1005中，以实现旋变的状态检测程序的所有功能：用于获取旋变反馈的当前旋转角；用于计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；用于若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
具体地，如图4所示，所述旋变的状态检测装置包括：
获取模块10，用于获取旋变反馈的当前旋转角；
比较模块20，用于计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
校正模块30，用于若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
进一步地，所述比较模块还用于：
基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
进一步地，所述比较模块还用于：
将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角，并基于所述第一校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第一校正旋转角；
接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态；
若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角，并基于所述第二校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第二校正旋转角；
直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
进一步地，所述比较模块还用于：
若所述旋变恢复正常状态，则接收所述旋变反馈的所述下一拍旋转角，并基于所述下一拍旋转角控制电机对桨叶进行顺桨。
进一步地，所述比较模块还用于：
若达到最大校正时长，所述旋变未恢复正常状态，则通过无位置反馈矢量控制方式进行顺桨，并上报旋变异常的信息。
进一步地，所述比较模块还用于：
将上一拍旋转角与上二拍旋转角的差值确定为所述第一校正步长；
将所述第一校正步长的两倍值确定为所述第二校正步长。
进一步地，所述获取模块还用于：
根据所述旋变输出的电压函数和当前电压确定当前旋转角。
此外，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有旋变的状态检测程序，所述旋变的状态检测程序被处理器运行时实现如上所述旋变的状态检测方法的步骤。
相比现有技术，本发明提出了一种旋变的状态检测方法、装置、数字信号处理芯片及介质，该方法包括：获取旋变反馈的当前旋转角；计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。由此基于旋转角判断旋变的当前状态，并在旋变处于异常状态时，根据异常跳变机制反馈校正旋转角，如此，提高了旋变状态检测的准确性，并保证了风电变桨的平稳运行。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋变的状态检测方法，其特征在于，所述方法应用于数字信号处理芯片，包括：
获取旋变反馈的当前旋转角；
计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据异常跳变机制反馈校正旋转角的步骤包括：
基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于上一拍旋转角和校正步长确定校正旋转角，并基于所述校正旋转角控制电机对桨叶进行顺桨，直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长的步骤包括：
将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角，并基于所述第一校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第一校正旋转角；
接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态；
若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角，并基于所述第二校正旋转角控制电机驱动所述桨叶，使得所述桨叶旋转至所述第二校正旋转角；
直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述接收所述旋变反馈的下一拍旋转角，基于所述下一拍旋转角判断所述旋变是否恢复正常状态的步骤之后还包括：
若所述旋变恢复正常状态，则接收所述旋变反馈的所述下一拍旋转角，并基于所述下一拍旋转角控制电机对桨叶进行顺桨。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直到所述旋变恢复正常状态或者达到最大校正时长的步骤之后还包括：
若达到最大校正时长，所述旋变未恢复正常状态，则通过无位置反馈矢量控制方式进行顺桨，并上报旋变异常的信息。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述上一拍旋转角和第一校正步长的和确定为第一校正旋转角的步骤之前还包括：
将上一拍旋转角与上二拍旋转角的差值确定为所述第一校正步长；
所述若所述旋变未恢复正常状态，则将所述上一拍旋转角和第二校正步长的和确定为第二校正旋转角的步骤之前还包括：
将所述第一校正步长的两倍值确定为所述第二校正步长。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取旋变反馈的当前旋转角的步骤包括：
根据所述旋变输出的电压函数和当前电压确定当前旋转角。
8.一种旋变的状态检测装置，其特征在于，所述旋变的状态检测装置包括：
获取模块，用于获取旋变反馈的当前旋转角；
比较模块，用于计算所述当前旋转角与上一拍旋转角的旋转角差值，将所述旋转角差值与差值阈值进行比较；
校正模块，用于若所述旋转角差值大于所述差值阈值，则判定所述旋变处于异常状态，并根据异常跳变机制反馈校正旋转角。
9.一种数字信号处理芯片，其特征在于，所述数字信号处理芯片包括旋变，处理器，存储器以及存储在所述存储器中的旋变的状态检测程序，所述旋变的状态检测程序被所述处理器运行时，实现如权利要求1-7中任一项所述的旋变的状态检测方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有旋变的状态检测程序，所述旋变的状态检测程序被处理器运行时实现如权利要求1-7中任一项所述旋变的状态检测方法的步骤。
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