CN205330888U - 一种风力发电最大风能检测跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电最大风能检测跟踪系统，包括风向标、风向检测电路、风速传感器、风速检测电路、电压调理芯片、模数转换器、处理器、时钟芯片Ⅰ、时钟芯片Ⅱ、可编程逻辑控制器、驱动芯片、步进电机和位移传感器，风向检测电路一端与风向标相连，另一端与电压调理芯片相连。电压调理芯片一端连接有风向检测电路，另一端与模数转换器相连。风速检测电路一端与风速传感器相连，另一端与电压调理芯片相连。电压调理芯片一端连接有风速检测电路，另一端与模数转换器相连。模数转换器输出端与处理器相连。可编程逻辑控制器一端与处理器相连，另一端与驱动芯片相连，驱动芯片输出端与步进电机相连。位移传感器一端与步进电机相连，另一端与模数转换器相连。

Description

一种风力发电最大风能检测跟踪系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种风力发电最大风能检测跟踪系统。

背景技术

风能作为一种可再生的清洁能源，其开发和利用得到了长足的进步和发展，成为发展最快的绿色能源。为了提高风能利用率，偏航控制系统成为水平轴风电机组控制系统的重要组成部分，主要功能有两个:一是使风力机跟踪变化的风向；二是当风力发电机组由于偏航作用，机舱引出电缆发生缠绕时，自动解除缠绕。对于水平轴叶轮形式的风力机，调整叶轮平面进行迎风有两种方式:一种是被动迎风，它是在风力的作用下叶轮自行调至迎风位置；另一种是主动迎风，它是由调向电机将叶轮调至迎风位置。叶轮平面频繁摆动对调向机构的寿命影响严重，故不采用被动迎风而采用主动迎风。风能是不稳定能源，变化快，如何提高对风能的利用和降低风能对设备的损害，是发电系统的性能好坏的重要判定标准。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种风力发电最大风能检测跟踪系统，通过风向标检测出机舱的相对风向，采用细分技术来控制步进电机，从而达到自动跟踪风向的目的，提高风力发电系统的效率和延长步进电机的寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种风力发电最大风能检测跟踪系统，包括风向标、风向检测电路、风速传感器、风速检测电路、电压调理芯片、模数转换器、处理器、时钟芯片Ⅰ、时钟芯片Ⅱ、可编程逻辑控制器、驱动芯片、步进电机和位移传感器，通过风向标检测出机舱的相对风向，采用细分技术来控制步进电机，从而达到自动跟踪风向的目的，提高风力发电系统的效率和延长步进电机寿命。

风向检测电路一端与风向标相连，另一端与电压调理芯片相连，风向标用于检测风的流向并将所测信号转化为电流信号输出，风向检测电路对电流信号进行采集、放大和滤波后输出。电压调理芯片一端连接有风向检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于对输入的电平进行转换并输出与模数转换器相匹配的电平。风速检测电路一端与风速传感器相连，另一端与电压调理芯片相连，风速传感器用于测量风的速度并将所测信号转化为相应的电压变化输出，风速检测电路对电压信号进行采集、放大和滤波后输出。电压调理芯片一端连接有风速检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于将输入端电平转换并输出与模数转换器相匹配的电平。模数转换器输出端与处理器相连，模数转换器将采样信号转化为数字信号输出，处理器对接收到的信号进行运算并得出风速和风向。时钟芯片Ⅰ与处理器相连，时钟芯片Ⅰ为处理器提供时钟频率信号。时钟芯片Ⅱ与处理器相连，时钟芯片Ⅱ用于计量风速信号的脉冲个数。可编程逻辑控制器一端与处理器相连，另一端与驱动芯片相连，驱动芯片输出端与步进电机相连，可编程逻辑控制器用于存储步进电机控制波形的数据且产生用于步进电机控制的脉冲宽度调制信号，驱动芯片用于放大输入信号以驱动步进电机运转。位移传感器一端与步进电机相连，另一端与模数转换器相连，位移传感器用于测量步进电机角位移。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种风力发电最大风能检测跟踪系统所述的处理器为数字信号处理器。

作为本方案的进一步优化，本实用新型一种风力发电最大风能检测跟踪系统所述的位移传感器为绝对式位移传感器。

本实用新型一种风力发电最大风能检测跟踪系统的有益效果为：

a.实现了风向的监测；

b.具备自动追风功能；

c.实现了风速的测量；

d.设备使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型一种风力发电最大风能检测跟踪系统的系统框图。

具体实施方式

在图1中，本实用新型涉及一种检测系统，更具体地说涉及一种风力发电最大风能检测跟踪系统，包括风向标、风向检测电路、风速传感器、风速检测电路、电压调理芯片、模数转换器、处理器、时钟芯片Ⅰ、时钟芯片Ⅱ、可编程逻辑控制器、驱动芯片、步进电机和位移传感器，通过风向标检测出机舱的相对风向，采用细分技术来控制步进电机，从而达到自动跟踪风向的目的，提高风力发电系统的效率和延长步进电机的寿命。

风向检测电路一端与风向标相连，另一端与电压调理芯片相连，风向标用于检测风的流向并将所测信号转化为电流信号输出，风向检测电路对电流信号进行采集、放大和滤波后输出。电压调理芯片一端连接有风向检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于对输入的电平进行转换并输出与模数转换器相匹配的电平。风的方向多变且不稳定，风机最好垂直于风向才能获得最大的风能输入，为了调整风机，需要利用风向标进行风向的测量。风向标输出的电流杂波多且波形不稳定，利用风向检测电路对风向信号进行处理，提升信号处理精度。

风速检测电路一端与风速传感器相连，另一端与电压调理芯片相连，风速传感器用于测量风的速度并将所测信号转化为相应的电压变化输出，风速检测电路对电压信号进行采集、放大和滤波后输出。电压调理芯片一端连接有风速检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于将输入端电平转换并输出与模数转换器相匹配的电平。风速过大会对风力发电机造成损坏，因此监测风速是必不可少的。处理器将风速大小输出至风力发电机控制单元供参考，以保护设备。

模数转换器输出端与处理器相连，模数转换器将采样信号转化为数字信号输出，处理器对接收到的信号进行运算并得出风速和风向。处理器为数字信号处理器，处理器用以完成大量数据的高速运算处理。

时钟芯片Ⅰ与处理器相连，时钟芯片Ⅰ为处理器提供时钟频率信号。时钟芯片Ⅱ与处理器相连，时钟芯片Ⅱ用于计量风速信号的脉冲个数。时钟芯片Ⅰ为处理器提供高精度外部时钟。用时钟芯片Ⅰ产生定时中断作为采样周期，中断到来时处理器读取时钟芯片Ⅱ的计数值，并将时钟芯片Ⅱ复位，开始下一次计数。

可编程逻辑控制器一端与处理器相连，另一端与驱动芯片相连，驱动芯片输出端与步进电机相连，可编程逻辑控制器用于存储步进电机控制波形的数据且产生用于步进电机控制的脉冲宽度调制信号，驱动芯片用于放大输入信号以驱动步进电机运转。位移传感器一端与步进电机相连，另一端与模数转换器相连，位移传感器用于测量步进电机角位移。采用可编程逻辑控制器控制步进电机，对步进电机进行灵活的控制。当改变控制波形表的数据、增加时钟芯片Ⅱ的计数位数，提高技术精度，从而可以对步进电机的步进转角进行任意细分，实现步进转角的精确控制。用可编程逻辑控制器实现多路脉冲宽度调制信号输出，无须外接数模转换器，使外围控制电路大大简化，控制方式简洁，控制精度高。位移传感器为绝对式位移传感器，位移传感器将步进电机的转动绝对值传输至处理器，当一个方向的转动角度超出设定值时，处理器输出控制信号控制步进电机反转进行解缆。

当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种风力发电最大风能检测跟踪系统，包括风向标、风向检测电路、风速传感器、风速检测电路、电压调理芯片、模数转换器、处理器、时钟芯片Ⅰ、时钟芯片Ⅱ、可编程逻辑控制器、驱动芯片、步进电机和位移传感器，其特征在于：风向检测电路一端与风向标相连，另一端与电压调理芯片相连，风向标用于检测风的流向并将所测信号转化为电流信号输出，风向检测电路对电流信号进行采集、放大和滤波后输出；电压调理芯片一端连接有风向检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于对输入的电平进行转换并输出与模数转换器相匹配的电平；风速检测电路一端与风速传感器相连，另一端与电压调理芯片相连，风速传感器用于测量风的速度并将所测信号转化为相应的电压变化输出，风速检测电路对电压信号进行采集、放大和滤波后输出；电压调理芯片一端连接有风速检测电路，另一端与模数转换器相连，电压调理芯片用于将输入端电平转换并输出与模数转换器相匹配的电平；模数转换器输出端与处理器相连，模数转换器将采样信号转化为数字信号输出，处理器对接收到的信号进行运算并得出风速和风向；时钟芯片Ⅰ与处理器相连，时钟芯片Ⅰ为处理器提供时钟频率信号；时钟芯片Ⅱ与处理器相连，时钟芯片Ⅱ用于计量风速信号的脉冲个数；可编程逻辑控制器一端与处理器相连，另一端与驱动芯片相连，驱动芯片输出端与步进电机相连，可编程逻辑控制器用于存储步进电机控制波形的数据且产生用于步进电机控制的脉冲宽度调制信号，驱动芯片用于放大输入信号以驱动步进电机运转；位移传感器一端与步进电机相连，另一端与模数转换器相连，位移传感器用于测量步进电机角位移。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电最大风能检测跟踪系统，其特征在于：所述处理器为数字信号处理器。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电最大风能检测跟踪系统，其特征在于：所述位移传感器为绝对式位移传感器。