CN113007036A - 风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统。该测量装置包括：定位装置和角度传感器；定位装置设于风力发电机组的轮毂的迎风面或背风面上；角度传感器设于定位装置的安装面上，用于在随着轮毂转动过程中输出测量信号；测量信号用于计算叶轮方位角；定位装置的安装面与风力发电机组的回转平面平行。该确定方法包括如下步骤：获取测量信号的当前测量数值；根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。本申请实施例用以解决现有的叶轮方位角测量不精确的技术问题。

Description

风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统

技术领域

本申请实施例涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统。

背景技术

当前风力发电机组对叶轮方位角的测量精度要求越来越高，特别是需要精确定位叶轮的三个叶片的绝对位置。

目前，对叶轮方位角测量基于旋转编码器及配置接近开关测量叶轮方位角。接近开关在测量叶轮方位角时，会存在数值跳变且安装工艺要求高，从而带来测量不精确的问题；而且，旋转编码器本身结构较为复杂，价格较高，且没有固定的安装方式及测量输入方式，也容易导致测量不精确的问题。

另外还有一种方式，利用重力钟摆结构，通过重力感应带动旋转轴原理测量的叶轮方位角。在风机运行期间摆锤存在比较严重晃动，由于风电机组机舱和叶轮存在比较大左右方向的低频晃动，叶轮方位角角度数据表现为不规则的波浪，该数据被风机低频晃动姿态下的调制后，直接影响到数据质量。

因此，有必要提供一种新的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法和系统。

发明内容

本申请实施例的目的旨在提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统，用以解决现有的叶轮方位角测量不精确的技术问题。

为了实现上述目的，第一方面，本申请实施例提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，包括：定位装置和角度传感器；

定位装置设于风力发电机组的轮毂的迎风面或背风面上；

角度传感器设于定位装置的安装面上，用于在随着轮毂转动过程中输出测量信号；测量信号用于计算叶轮方位角；

定位装置的安装面与风力发电机组的回转平面平行；

角度传感器具有感应轴，感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片的中轴线保持预设夹角。

可选地，感应轴的方向设置为与所述风力发电机组的第一叶片的中轴线平行或呈90°夹角。

可选地，定位装置与角度传感器可旋转连接。

可选地，定位装置开设有四个同圆心的圆弧形滑槽；

角度传感器的四角设有连接件；连接件用于沿圆弧形滑槽滑动，并在调整好角度传感器的位置后与定位装置固定连接。

可选地，角度传感器位于基准位置时，感应轴方向与第一叶片的中轴线呈90°夹角，输出测量信号对应的测量数值为测量数值范围的中间值；

若从基准位置顺时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐增大并趋向于测量数值范围的上限值；

若从基准位置逆时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐变小并趋向于测量数值范围的下限值。

可选地，角度传感器为MEMS角度传感器。

第二方面，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的确定方法，应用于第一方面的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，包括如下步骤：

获取测量信号的当前测量数值；

根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

可选地，根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角，包括：

确定当前测量数值和第一测量数值的差值；

确定差值与输出范围差值的比值；输出范围差值为测量信号的测量数值范围的上限值与下限值的差值；

确定比值与角度范围的乘积；角度范围为第一叶片的旋转角度。

可选地，根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角之后，还包括：

根据当前第一叶轮方位角、以及第一叶片与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。

第三方面，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的确定装置，应用于第一方面的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，包括：

获取模块，用于获取测量信号的当前测量数值；

确定模块，用于根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，实现第二方面的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法。

第五方面，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量系统，包括：通信连接的信号采集单元、处理器和第一方面的角度传感器；

信号采集单元，用于获取角度传感器的测量信号并发送至处理器；

处理器，用于根据测量信号计算叶轮方位角。

可选地，处理器，用于获取测量信号的当前测量数值；根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

可选地，系统还包括：轮毂总线子站和机舱总线子站；

信号采集单元设于轮毂总线子站内；

处理器设于机舱总线子站内；

轮毂总线子站和机舱总线子站通信连接。

相比现有技术，本申请实施例的技术方案至少具有以下有益技术效果：

本申请实施例的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置包括定位装置和角度传感器，角度传感器通过定位装置安装在风力发电机组的轮毂上，安装方式简单且固定。本申请实施例的定位装置的安装面与风力发电机组的回转平面平行，从而使得角度传感器的旋转平面与风力发电机组的回转平面平行，进而保证角度传感器输出的测量信号是与叶轮的旋转角度是匹配的，从而保障叶轮方位角测量精度。

同时，本申请实施例采用角度传感器将与角度范围对应的测量数值以测量信号的形式发送，不会产生接近开关的数值跳变的问题，而且不需要复杂的编码器安装装置，角度传感器发送的测量信号采集简单且抗干扰能力强。

本申请采用的MEMS角度传感器的感应轴方向上的重力矢量投影输出的加速度来测量叶轮方位角，不会受到机组机舱和叶轮左右方向的低频晃动的影响，承受冲击震动能力强，叶轮方位角的精度和稳定性更高。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置的主视图；

图2为本申请实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置的左视图；

图3为本申请实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置的定位装置的结构示意图；

图4为本申请实施例用于安装定位装置的轮毂的结构示意图；

图5为本申请实施例MEMS角度传感器和摆锤型方位角传感器的数据效果对比图；

图6a和图6b为本申请实施例角度传感器的角度测量旋转的原理图；

图7为本申请一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的确定方法的流程图；

图8为本申请另一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的确定方法的流程图；

图9为本申请又一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的确定方法的流程图；

图10为本申请实施例风力发电机组的叶轮方位角的确定装置的结构框图；

图11为本申请一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量系统的结构框图；

图12为本申请另一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量系统的结构框图；

图13为本申请另一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置的角度传感器安装在轮毂上的结构示意图；其中，感应轴的方向设置为与所述风力发电机组的第一叶片的中轴线平行；

图14为本申请另一个实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置的角度传感器安装在轮毂上的结构示意图；其中，其中，感应轴的方向设置为与所述风力发电机组的第一叶片的中轴线呈90°夹角。

附图标记：

1-定位装置、101-固定板、102-安装板、103-第一连接板、104-第二连接板；

2-角度传感器、3-滑槽、4-连接件、5-信号输出端、6-轮毂、601-安装位置；

7-第一叶片、8-第二叶片、9-第三叶片；

10-风力发电机组的叶轮方位角的确定装置；

1001-获取模块、1002-确定模块；

11-风力发电机组的叶轮方位角的测量系统；

1101-信号采集单元、1102-处理器

12-轮毂总线子站、13-机舱总线子站。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请的发明人进行研究发现，对叶轮方位角测量基于旋转编码器及配置接近开关测量0°位置的方法，虽然实现了对方位角0°位置的测量，但是接近开关在测量风轮方位角度时，数值跳变且安装过程复杂，安装工艺要求较高。编码器本身结构较为复杂，价格相对较高。且没有固定的安装方式及测量输入方式。

同时，通过气压高度传感器测量和计算方位角的过程虽不算复杂，但是传感器个数要求两个或三个，成本较高。而且，由于气压传感器会依赖环境气压，一旦在高原地域，气压测量不敏感条件下可能有测量失效的情况。

本申请提供的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置、方法及系统，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，参见图1、图13和图14所示，该风力发电机组的叶轮方位角的测量装置包括：定位装置1和角度传感器2。

定位装置1设于风力发电机组的轮毂6的迎风面或背风面上。

角度传感器2设于定位装置1的安装面上，用于在随着轮毂6转动过程中输出测量信号；测量信号用于计算叶轮方位角。

定位装置1的安装面与风力发电机组的回转平面平行；

角度传感器具有感应轴，感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片7的中轴线保持预设夹角，从而根据感应轴上重力矢量投影输出的加速度确定第一叶片的方位角。

在一个示例中，感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片7的中轴线平行或呈90°夹角。

具体的，叶轮方位角(TheAzimuthAngleofImpeller)是指：随着第一叶片7旋转不断变化，在0～360度之间连续、周期性变化的角度值；以第一叶片7叶尖朝上时为0度位置(类似时钟指向12点时的方向)，以第一叶片7转动一周后再次转到叶尖朝向的位置为360，第一叶片7、第二叶片8、第三叶片9的方位角可由叶轮方位角计算得到。

回转平面是指，垂直于风力发电机组转轴线的平面，叶片在该平面内旋转。

本申请实施例的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置包括定位装置1和角度传感器2，角度传感器2通过定位装置1安装在风力发电机组的轮毂6上，安装方式简单且固定。本申请实施例的定位装置1的安装面与风力发电机组的回转平面平行，从而使得角度传感器2的旋转平面与风力发电机组的回转平面平行，进而保证角度传感器2输出的测量信号是与叶轮的旋转角度是匹配的，从而保障叶轮方位角测量精度。同时，本申请实施例采用角度传感器2将与叶轮方位角角度范围对应的测量数值以测量信号的形式发送，不会产生接近开关的数值跳变的问题，而且不需要复杂的编码器安装装置，角度传感器2发送的测量信号采集简单且抗干扰能力强。

可选地，轮毂6的迎风面或背风面设有磁性座，定位装置1为金属材质的定位装置1；或，定位装置1与轮毂6的迎风面或背风面固定连接。

参见图2所示，作为一种示例，定位装置1为中空的框架结构，框架结构可以是一体成型也可以是通过板状连接件固定连接形成。定位装置1包括间隔平行设置的固定板101和安装板102，固定板101和安装板102的两端通过第一连接板103和第二连接板104固定连接，第一连接板103、固定板101和安装板102一体成型，第二连接板104分别与固定板101和安装板102焊接，定位装置1的安装面为安装板102的外表面，固定板101通过螺栓与轮毂6固定连接。可选地，定位装置1还可以包括倾斜设置的加强板，加强板的两端分别与固定板101和第二连接板104固定连接。

在实际应用中，采用定位装置1和轮毂6固定的方式根据不同应用场合选择磁性座或采用螺栓直接固定连接的方式。磁座场合适配于在运行机组改造难度大，轮毂6内新开内螺纹不易实现的场合；螺栓固定连接的方式适用于新设计机组，轮毂6已经预先设计有装置安装内螺纹孔位场合。

可选地，定位装置1与角度传感器2可旋转连接，便于调整好角度传感器2的位置后，将角度传感器2和定位装置1固定连接。

可选地，参见图3所示，定位装置1开设有四个同圆心的圆弧形滑槽3。圆弧形滑槽3设置在安装面上，角度传感器2的四角设有连接件4；连接件4用于沿圆弧形滑槽3滑动，并在调整好角度传感器2的位置后与定位装置1固定连接。在实际应用中，将四个连接件4对应插入滑槽3内，从而可以实现角度传感器2的旋转调整角度传感器2的安装角度。圆弧形滑槽3的弧度和长度设计适配角度传感器2的型号相配合，从而更有利于实现角度传感器2安装的角度微动调节功能。

本申请的发明人进行研究发现，由于风力发电机组的传动链并不是完全水平的，这导致叶片旋转平面和水平面不是完全垂直的状态。考虑到轮廓内部结构比较复杂，角度传感器2要求安装在轮毂6内与叶轮旋转的虚拟面平行的机械平面，选取的安装面内位置需要不干涉维护作业面、不影响部件作业空间和方便布线的空间内。参见图4所示，角度传感器2安装在圆圈内的安装位置601，轮毂6上的圆圈内的位置为安装位置601，满足角度传感器2的安装面与被测目标面(即回转平面)平行的要求的，角度传感器2的标识LOGO面即可以安装在轮毂6迎风面，此时角度传感器2的标识LOGO面可朝向风力发电机组的机头，角度传感器2的标识LOGO面也可以安装在轮毂6的被风面，此时角度传感器2的标识面可朝向风力发电机组的机尾。

在实际应用中，以轮毂6的迎风面为例，调整角度传感器2的安装位置的具体步骤为：首先，角度传感器2保持水平，首次的安放位置可以保持大致水平即可；

其次，角度传感器2的标识LOGO面面向操作人员，保证角度传感器2的信号输出端5，也就是感应轴方向，指向操作人员的右手侧；

参见图13和图14所示，如果定位装置1是使用螺栓固定连接的方式，根据叶轮锁定的指定姿态，以第一叶片7竖直向上为参考零位，将角度传感器2和定位装置1安装到指定部位，按照软件数据界面的显示数据，微动调节角度范围传感器2姿态。微调后将角度传感器2固定在定位装置1上，并按照力矩要求进行加固。

如果定位装置1是采用磁性座吸附定位装置1，在叶片运行发电后，根据叶轮方位角运行过程中实际运行偏差，并在第二叶片8和第三叶片9竖直向上，处于参考零位姿态下观测方位角相位偏差，按照软件数据界面的显示数据，再微动调整角度传感器2的安装装置的角度。

可选地，角度传感器2为MEMS角度传感器(MEMS Angle sensor)，MEMS(Micro-Electro-Mechanical System微电子机电系统)。本申请的发明人进行研究发现，基于现有技术的缺点，通过基于MEMS角度传感器测量叶片方位角，可以提高方位角测量的数据质量，对叶轮方位角的0°位置定位精准，操作简单，并保证风力发电机组在使用到叶轮方位角的策略和算法场景更加可靠，从而保证风力发电机组正常安全运行。基于MEMS角度传感器工艺生产，对温度误差和非线性误差做出了精确的补偿和修正，小量程最高精度可达0.01°，准确度高、体积小、封装工艺高、承受冲击震动能力佳，产品内置抗射频，采用抗电磁干扰电路，适用于路上、海上风力发电机组。

参见图5所示，示出了MEMS角度传感器和摆锤型方位角传感器的数据效果对比图。本申请的发明人进行研究发现，现有的重力感应原理带动旋转轴原理测量的叶轮方位角在风机运行期间，摆锤型方位角传感器的摆锤存在比较严重晃动，叶轮方位角角度数据表现为不规则的波浪，叶轮方位角的数据质量确定了叶片的具体位置姿态。

本申请采用的MEMS角度传感器的感应轴即x轴上的重力矢量投影输出的加速度来测量叶轮方位角，不会受到机组机舱和叶轮左右方向的低频晃动的影响，承受冲击震动能力强，叶轮方位角的精度和稳定性更高，叶轮方位角角度数据更平稳。

参见图6a和图6b所示，示出了单方向的角度传感器处于水平状态和在重力作用下旋转θ的示意图。本申请的发明人进行研究发现，单方向的角度传感器可以通过重力旋转，由于此方法仅使用单轴，且需要重力矢量，因此，只有当角度传感器的感应轴方向始终位于竖直平面内时，也就是图中X轴始终位于竖直平面内时，也就是说当角度传感器随轮毂旋转时，其X轴始终在竖直平面内旋转，倾斜计算角度才是精确的。

根据基本三角恒等式，x轴上的重力矢量投影会产生输出加速度，大小等于加速度计x轴和水平面之间夹角的正弦值。水平面通常是与重力矢量正交的平面。当重力为理想值1g时，输出加速度参见公式(1)。

A_x.OUT[g]＝1g×sin(θ) 公式(1)

在使用单轴的解决方案时，倾斜计算随着水平面与x轴夹角的增加而下降，当夹角接近±90°时，数值接近0。通过重力旋转时，由于加速度计输出符合正弦关系，使用反正弦函数可以将加速度转换为角度。

倾斜角θ单位为弧度。将公式(2)的结果乘以180/π，可转换为度，单轴的倾角角度。

基于上述单方向的角度传感器的倾角角度范围的原理，可以知道角度传感器2的感应轴方向，与第一叶片7的角度关系，在本申请中，角度传感器的感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片7的中轴线平行或呈90°夹角。在实际应用中，也就是当角度传感器保持水平状态，输出角度值为180°时，对应检测叶片位于竖直向上的方向，此时检测叶片的叶轮方位角为0°。

可选地，角度传感器2位于基准位置时，感应轴方向与第一叶片7的中轴线呈90°夹角，此时角度传感器2的信号输出端5位于角度传感器2的底部且竖直朝下，输出测量信号对应的测量数值为测量数值范围的中间值；

若从基准位置顺时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐增大并趋向于测量数值范围的上限值；

若从基准位置逆时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐变小并趋向于测量数值范围的下限值。

作为一种示例，本申请实施例中的角度传感器2输出的测量信号类型为两类：4-20mA或0-10V的模拟量信号。

当角度传感器2输出的模拟量信号为4-20mA(毫安)信号时，输出的测量信号情况如下：

若角度传感器2的角度为180°，信号输出端5位于角度传感器2的底部且竖直朝下，处于测量范围中心点，输出电流为12mA。

若角度传感器2从角度为180°的基准位置顺时针转动，角度传感器2的角度趋向360°的方向，电流变大，趋向于20mA。

若角度传感器2从角度为180°的基准位置逆时针转动，角度传感器2的角度趋向0°度方向，电流变小，趋向于4mA。

当角度传感器2输出的模拟量信号为0-10V(伏)信号时，输出的测量信号情况如下：

若角度传感器2的角度为180°，信号输出端5位于角度传感器2的底部且竖直朝下，处于测量范围中心点，输出电压为5V。

若角度传感器2从角度为180°的基准位置顺时针转动，角度传感器2的角度趋向360°的方向，电压变大，趋向于10V。

若角度传感器2从角度为180°的基准位置逆时针转动，角度传感器2的角度趋向0°度方向，电压变小，趋向于0V。

参见图13所示，作为一种实施方式，角度传感器2的感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片7的中轴线平行，第一叶片7、第二叶片8、第三叶片9的夹角为120°。

参见图14所示，作为一种实施方式，角度传感器2的感应轴的方向设置为与风力发电机组的第一叶片7的中轴线呈90°夹角，第一叶片7、第二叶片8、第三叶片9的夹角为120°。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的确定方法，应用于第一方面的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，参见图7所示，该风力发电机组的叶轮方位角的确定方法包括如下步骤：

S701、获取测量信号的当前测量数值。

可选地，测量信号为模拟量信号，可以实时获取测量信号的测量数值，也就是获取当前测量数值，从而实时确定被测叶片的叶轮方位角。

S702、根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片7处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

对应地，角度传感器2的初始方向为水平布置，角度为180°，处于基准位置。

可选地，参见图8所示，步骤S702中，根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角，包括：

S801、确定当前测量数值和第一测量数值的差值。

S802、确定差值与输出范围差值的比值；输出范围差值为测量信号的测量数值范围的上限值与下限值的差值。

S803、确定比值与角度范围的乘积；角度范围为第一叶片7的旋转角度。

具体的计算公式参见公式(3)。

例如，当角度传感器2的测量信号为输出的模拟量信号4-20mA时，第一测量数值为12mA，输出范围差值为16mA，角度范围为叶轮的旋转角度360°，根据测量信号的当前测量数值，代入公式(3)，可以计算得到叶轮方位角。

例如，当角度传感器2输出的模拟量信号为0-10V时，第一测量数值为5V，输出范围差值为10V，角度范围为叶轮的旋转角度360°，根据测量信号的当前测量数值，代入公式(3)，可以计算得到叶轮方位角。

可选地，根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角之后，还包括：

根据当前第一叶轮方位角、以及第一叶片7与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。其它叶片为第二叶片8和第三叶片9。

参见图9所示，作为一种示例，风力发电机组的叶轮方位角的确定方法包括如下步骤：

S901、获取测量信号的当前测量数值。

S902、根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片7处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

S903、根据当前第一叶轮方位角、以及第一叶片7与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。

步骤S901和步骤S902，与步骤S701和步骤S702的具体方法一致，在此不再赘述。

步骤S903中，作为一种示例，风力发电机组包括三个呈等角度布置的叶片，也就是第一叶片7、第二叶片8和第三叶片9相差120°。即，第二叶片8的第二叶轮方位角＝第一叶轮方位角+120°；第三叶片9的第三叶轮方位角＝第一叶轮方位角-120°。

采用本申请实施例的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法不仅可以保证叶轮方位角高达0.01分辨率，精度±0.5°的采集，保证工艺安装灵活施工。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的确定装置，应用于风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，参见图10所示，风力发电机组的叶轮方位角的确定装置10包括：获取模块1001和确定模块1002。

获取模块1001用于获取测量信号的当前测量数值。

确定模块1002用于根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片7处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

可选地，确定模块1002具体用于确定当前测量数值和第一测量数值的差值；确定差值与输出范围差值的比值；输出范围差值为测量信号的测量数值范围的上限值与下限值的差值；确定比值与角度范围的乘积；角度范围为第一叶片7的旋转角度。

可选地，确定模块1002还用于根据当前第一叶轮方位角、以及第一叶片7与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当计算机指令在计算机上运行时，实现第二方面的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法。

计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种风力发电机组的叶轮方位角的测量系统，参见图11所示，风力发电机组的叶轮方位角的测量系统11包括：通信连接的信号采集单元1101、处理器1102和第一方面的角度传感器2。

信号采集单元1101用于获取角度传感器2的测量信号并发送至处理器。

处理器1102用于根据测量信号计算叶轮方位角。

可选地，处理器1102用于获取测量信号的当前测量数值；根据当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片7当前第一叶轮方位角；第一测量数值为第一叶片7处于竖直向上状态时，测量信号对应的测量数值。

可选地，处理器1102还用于根据当前第一叶轮方位角、以及第一叶片7与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。其它叶片为第二叶片8和第三叶片9。

可选地，本申请实施例中的处理器1102可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器1102)、通用处理器1102、DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器1102)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器1102也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器1102组合，DSP和微处理器1102的组合等。

可选地，参见图12所示，风力发电机组的叶轮方位角的测量系统11还包括：轮毂总线子站12和机舱总线子站13；信号采集单元1101设于轮毂总线子站12内；处理器1102设于机舱总线子站13内；轮毂总线子站12和机舱总线子站13通信连接。

可选地，可在轮毂总线子站12内增加两个部分：信号采集单元1101和角度传感器2，角度传感器2输出模拟量信号，例如0-10V模拟量信号。信号采集单元1101将模拟量信号转换为数字信号，接入轮毂总线子站12，同时给角度传感器2供电，功耗能自动适配角度传感器2的供电需求，可实现不低于16bit(字节)采集精度条件下的0-10V模拟量数据采集。轮毂总线子站12和机舱总线子站13通过滑环可滑动连接。

本申请实施例提供的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法、确定装置、计算机可读存储介质、测量系统，与前面所述的各实施例风力发电机组的叶轮方位角的测量装置具有相同的发明构思及相同的有益效果，该中未详细示出的内容可参照前面所述的各实施例，在此不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，包括：定位装置和角度传感器；

所述定位装置设于风力发电机组的轮毂的迎风面或背风面上；

所述角度传感器设于所述定位装置的安装面上，用于在随着所述轮毂转动过程中输出测量信号，所述测量信号用于计算所述叶轮方位角；

所述定位装置的安装面与所述风力发电机组的回转平面平行；

所述角度传感器具有感应轴，感应轴的方向设置为与所述风力发电机组的第一叶片的中轴线保持预设夹角。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，感应轴的方向设置为与所述风力发电机组的第一叶片的中轴线平行或呈90°夹角。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，所述定位装置与所述角度传感器可旋转连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，所述定位装置开设有四个同圆心的圆弧形滑槽；

所述角度传感器的四角设有连接件；所述连接件用于沿所述圆弧形滑槽滑动，并在调整好所述角度传感器的位置后与所述定位装置固定连接。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，所述角度传感器位于基准位置时，所述感应轴方向与所述第一叶片的中轴线呈90°夹角，输出测量信号对应的测量数值为测量数值范围的中间值；

若从所述基准位置顺时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐增大并趋向于所述测量数值范围的上限值；

若从所述基准位置逆时针转动，输出测量信号对应的测量数值逐渐变小并趋向于所述测量数值范围的下限值。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，所述角度传感器为MEMS角度传感器。

7.一种风力发电机组的叶轮方位角的确定方法，应用于如权利要求1-6中任一项所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，包括如下步骤：

获取所述测量信号的当前测量数值；

根据所述当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；所述第一测量数值为所述第一叶片处于竖直向上状态时，所述测量信号对应的测量数值。

8.根据权利要求7所述的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法，其特征在于，所述根据所述当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角，包括：

确定所述当前测量数值和所述第一测量数值的差值；

确定所述差值与输出范围差值的比值；所述输出范围差值为所述测量信号的测量数值范围的上限值与下限值的差值；

确定所述比值与角度范围的乘积；所述角度范围为所述第一叶片的旋转角度。

9.根据权利要求7所述的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法，其特征在于，所述根据所述当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角之后，还包括：

根据所述当前第一叶轮方位角、以及第一叶片与其它叶片之间的角度差，确定风力发电机组的其余叶片的叶轮方位角。

10.一种风力发电机组的叶轮方位角的确定装置，应用于如权利要求1-6中任一项所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取所述测量信号的当前测量数值；

确定模块，用于根据所述当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；所述第一测量数值为所述第一叶片处于竖直向上状态时，所述测量信号对应的测量数值。

11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，实现如上述权利要求7至9中任一项所述的风力发电机组的叶轮方位角的确定方法。

12.一种风力发电机组的叶轮方位角的测量系统，其特征在于，包括：通信连接的信号采集单元、处理器和角度传感器；

所述信号采集单元，用于获取所述角度传感器的测量信号并发送至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述测量信号计算所述叶轮方位角。

13.根据权利要求12所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量系统，其特征在于，所述处理器，用于获取所述测量信号的当前测量数值；根据所述当前测量数值和预设的第一测量数值，确定第一叶片当前第一叶轮方位角；所述第一测量数值为所述第一叶片处于竖直向上状态时，所述测量信号对应的测量数值。

14.根据权利要求12所述的风力发电机组的叶轮方位角的测量系统，其特征在于，所述系统还包括：轮毂总线子站和机舱总线子站；

所述信号采集单元设于所述轮毂总线子站内；

所述处理器设于所述机舱总线子站内；

所述轮毂总线子站和机舱总线子站通信连接。

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