风力发电机组机舱加速度监测系统的制作方法

本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种风力发电机组机舱加速度监测系统。

背景技术：

在风力发电机组进行并网发电时，叶片吸收的风能转化为机械能的同时机舱会出现相应的振动，机舱振动会产生相应的振动加速度。在风力发电机组中机舱的振动加速度通常要求小于设定的值，当机舱的振动加速度超出设定的值时，风力发电机组将会存在安全隐患。

现有技术中，通常由传感器获取机舱的振动幅值，并向主控制器输出相应的电压信号，然而当机舱的加速度为0g时，传感器向主控制器输出的电压信号并非为0V，譬如，假设传感器供电电压为3V，当传感器向主控制器输出的电压信号并3V/2时，对应的机舱的加速度为0g。

然而，现有风力发电机组的自供电系统至少存在以下缺点：传感器的输出电压值与对应的机舱加速度值，在数值上非一一对应关系，容易给控制程序的编程人员带来误解，以及增加了工作人员在维护和调试工作中出现误读加速度值的概率。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种风力发电机组机舱加速度监测系统，以实现对传感器测量机舱加速度值所对应的电压信号进行调零处理。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种风力发电机组机舱加速度监测系统，包括三维加速度传感器和控制器，所述系统还包括：设置于所述三维加速度传感器和所述控制器之间的调零电路；其中，所述调零电路包括：分别与所述三维加速度传感器和所述控制器连接的第一加法器、第二加法器和第三加法器。

可选地，所述第一加法器的输入端与所述三维加速度传感器的X电压输出端口连接，所述第一加法器的输出端与所述控制器的第一电压输入端口连接；所述第二加法器的输入端与所述三维加速度传感器的Y电压输出端口连接，所述第二加法器的输出端与所述控制器的第二电压输入端口连接；所述第三加法器的输入端与所述三维加速度传感器的Z电压输出端口连接，所述第三加法器的输出端与所述控制器的第三电压输入端口连接。

可选地，所述第一加法器的输入端、所述第二加法器的输入端所述第三加法器的输入端和与所述三维加速度传感器的电压源端口连接。

可选地，所述第一加法器包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一放大器；其中，所述第一放大器的第一输入端与所述三维加速度传感器的COM端口连接，所述第一放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的X电压输出端口之间连接有第一电阻；所述第一放大器的第二输入端与所述第一放大器的输出端之间连接有第三电阻，所述第一放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的电压源端口之间连接有第二电阻；所述第一放大器的输出端与所述控制器的第一电压输入端口连接。

可选地，所述第二加法器包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二放大器；其中，所述第二放大器的第一输入端与所述三维加速度传感器的COM端口连接，所述第二放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的Y电压输出端口之间连接有第四电阻；所述第二放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端之间连接有第六电阻，所述第二放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的电压源端口之间连接有第五电阻；所述第二放大器的输出端与所述控制器的第二电压输入端口连接。

可选地，所述第三加法器包括：第七电阻、第八电阻、第九电阻和第三放大器；其中，所述第三放大器的第一输入端与所述三维加速度传感器的COM端口连接，所述第三放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的Z电压输出端口之间连接有第七电阻；所述第三放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端之间连接有第九电阻，所述第三放大器的第二输入端与所述三维加速度传感器的电压源端口之间连接有第八电阻；所述第三放大器的输出端与所述控制器的第三电压输入端口连接。

可选地，所述第一加法器还包括：第一电容和第二电容；在所述三维加速度传感器的X电压输出端口和所述COM端口之间连接有第一电容；在所述第一放大器的第二输入端与所述第一放大器的输出端之间连接有第二电容；其中，所述第二电容和第三电阻以并联的方式连接于所述第一放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端之间。

可选地，所述第二加法器还包括：第三电容和第四电容；在所述三维加速度传感器的Y电压输出端口和所述COM端口之间连接有第三电容；在所述第二放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端之间连接有第四电容；其中，所述第四电容和第六电阻以并联的方式连接于所述第二放大器的第二输入端与所述第二放大器的输出端之间。

可选地，所述第三加法器还包括：第五电容和第六电容；在所述三维加速度传感器的Z电压输出端口和所述COM端口之间连接有第五电容；在所述第三放大器的第二输入端与所述第三放大器的输出端之间连接有第六电容；其中，所述第六电容和第九电阻以并联的方式连接于所述第三放大器的第二输入端与所述第三放大器的输出端之间。

可选地，所述三维加速度传感器包括三维模拟输出加速度计ADXL327。

在三维加速度传感器和控制器之间增设调零电路，实现了对三维加速度传感器输出电压的调零处理，消除编程人员在编写控制程序时的误解，以及降低工作人员在维护和调试工作中出现误读加速度值的概率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的结构示意图；

图3是本实用新型实施例三提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的结构示意图；

附图标记说明：

1、三维加速度传感器；2、控制器；3、调零电路；

21、第一电压输入端口；22、第二电压输入端口；23、第三电压输入端口；

31、第一加法器；310、第一放大器；311、第一电阻；312、第二电阻；313、第三电阻；314、第一电容；315、第二电容；

32、第二加法器；320、第二放大器；321、第四电阻；322、第五电阻；323、第六电阻；324、第三电容；325、第四电容；

33、第三加法器；330、第三放大器；331、第七电阻；332、第八电阻；333、第九电阻；334、第五电容；335、第六电容。

具体实施方式

下面结合附图(若干附图中相同的标号表示相同的元素)和实施例，对本发明实施例的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明实施例，但不用来限制本发明实施例的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

下面结合附图详细描述本实用新型的示例性实施例。

实施例一

图1是本实用新型实施例一提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的示意图。

参照图1，在本实用新型实施例中，风力发电机组机舱加速度监测系统，包括三维加速度传感器1、控制器2以及设置于三维加速度传感器1和控制器2之间的调零电路3。

在本实施例的风力发电机组机舱加速度监测系统中，三维加速度传感器1安装于风力发电机组中的机舱位置，用于测量机舱的三维振动位移幅值，并将其转换为相应的电压信号，三维加速度传感器1通过调零电路3与控制器2连接。

调零电路3包括：与三维加速度传感器1和控制器2连接的第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33。

其中，三维加速度传感器1包括三个电压输出端口，分别对应机舱三维振动位移幅值的电压信号，三个电压输出端口分别于第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33的输入端连接，控制器2包括三个电压输入端口，三个电压输入端口分别于第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33的输出端连接。

需要说明的是，三维加速度传感器1的三个电压输出端口可以是，但不限于：引脚，三维加速度传感器1的三个电压输出端口需要与控制器2的三个电压输入端口一一对应，对于第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33可采用任意顺序连接，第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33均为实质相同的电路。

本实施例中的调零电路3中的第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33将三维加速度传感器1的三个电压输出端口输出的电压信号进行调零处理，即电压信号通过第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33实现0V对应0g的对应关系。

本实施的优点在于：在三维加速度传感器1和控制器2之间增设调零电路3，实现了对三维加速度传感器1输出电压的调零处理，消除编程人员在编写控制程序时的误解，以及降低工作人员在维护和调试工作中出现误读加速度值的概率。

实施例二

图2是本实用新型实施例一提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的示意图。实施例二的风力发电机组机舱加速度监测系统与实施例一的风力发电机组机舱加速度监测系统的构成类似。

参照图2，在本实用新型实施例中，三维加速度传感器1包括：X电压输出端口、Y电压输出端口、Z电压输出端口、电压源端口VS和COM(表示公共连接点或公共端口)端口。

三维加速度传感器1的X电压输出端口输出测量的机舱在水平方向X轴上的物理加速度值所对应的电压信号；三维加速度传感器1的Y电压输出端口输出测量的机舱在水平方向Y轴上的物理加速度值所对应的电压信号；三维加速度传感器1的Z电压输出端口输出测量的机舱在垂直于水平方向Z轴上的物理加速度值所对应的电压信号。

三维加速度传感器1的电压源端口为调零电路3提供电源。

可选地，在本实施例中三维加速度传感器1可采用三维模拟输出加速度计ADXL327。

控制器2包括：第一电压输入端口21、第二电压输入端口22和第三电压输入端口23。其中，第一电压输入端口21与X电压输出端口对应，之间设置有第一加法器31；第二电压输入端口22与Y电压输出端口对应，之间设置有第二加法器32；第三电压输入端口23与X电压输出端口对应，之间设置有第三加法器33。

具体地，第一加法器31包括：第一电阻311、第二电阻312、第三电阻313和第一放大器310。其中，第一放大器310的第一输入端与三维加速度传感器1的COM端口连接，第一放大器310的第二输入端与三维加速度传感器1的X电压输出端口之间连接有第一电阻311。第一放大器310的第二输入端与第一放大器310的输出端之间连接有第三电阻313，第一放大器310的第二输入端与三维加速度传感器1的电压源端口之间连接有第二电阻312。第一放大器310的输出端与控制器2的第一电压输入端口21连接。

具体地，第二加法器32包括：第四电阻321、第五电阻322、第六电阻323和第二放大器320。其中，第二放大器320的第一输入端与三维加速度传感器1的COM端口连接，第二放大器320的第二输入端与三维加速度传感器1的Y电压输出端口之间连接有第四电阻321。第二放大器320的第二输入端与第二放大器320的输出端之间连接有第六电阻323，第二放大器320的第二输入端与三维加速度传感器1的电压源端口之间连接有第五电阻322。第二放大器320的输出端与控制器2的第二电压输入端口22连接。

具体地，第三加法器33包括：第七电阻331、第八电阻332、第九电阻333和第三放大器330。其中，第三放大器330的第一输入端与三维加速度传感器1的COM端口连接，第三放大器330的第二输入端与三维加速度传感器1的Z电压输出端口之间连接有第七电阻331。第三放大器330的第二输入端与第二放大器320的输出端之间连接有第九电阻333，第三放大器330的第二输入端与三维加速度传感器1的电压源端口之间连接有第八电阻332。第三放大器330的输出端与控制器2的第三电压输入端口23连接。

需要说明的是，第一加法器31、第二加法器32和第三加法器33均为实质相同的电路，第一电阻311、第二电阻312和第三电阻313的阻值比被设置为1:2:1；第四电阻321、第五电阻322和第六电阻323的阻值比被设置为1:2:1；第七电阻331、第八电阻332、第九电阻333的阻值比被设置为1:2:1。

调零电路3的具体实现调零的步骤如下：

以X电压输出端口和第一加法器31为例，假设三维加速度传感器1的供电电压为nV，则三维加速度传感器1的电压源端口为第一加法器31提供的电压为-nV，X电压输出端口输出的电压计作X_out，控制器2的第一电压输入端口的输入电压计作I₁；第一加法器31中的第一电阻311、第二电阻312、第三电阻313分别计作R₁、R₂和R₃，第一加法器31对应的计算公式如下：

(X_out/R₁)+(-nV/R₂)＝(I₁/R₃)

通过上述公式可将三维加速度传感器1的X电压输出端口输出的电压进行调零处理。

如，当三维加速度传感器1的供电电压为3.3V时，X电压输出端口输出的电压为3.3V/2表示机舱在水平方向X轴上的物理加速度值为0g，R₁、R₂和R₃的阻值分别为1kΩ、2kΩ和1kΩ，经过第一加法器31处理后，控制器2的第一电压输入端口的输入电压计作I₁为0V。

又如，当三维加速度传感器1的供电电压为3.3V时，X电压输出端口输出的电压为(3.3V-420mV)/2表示机舱在水平方向X轴上的物理加速度值为-1g，经过第一加法器31处理后，控制器2的第一电压输入端口的输入电压计作I₁为-420mV。

Y电压输出端口和第二加法器32以及Z电压输出端口和第三加法器33的调零过程可参照X电压输出端口和第一加法器31的步骤，在此不作赘述。

本实施例中，风力发电机组机舱加速度监测系统还包括通讯模块和显示模块，控制器2将第一电压输入端口21、第二电压输入端口22和第三电压输入端口23的电压信号转换为对应的加速度值，并通过通讯模块发送给显示模块，显示模块将相应的加速度值进行显示。

实施例三

图3是本实用新型实施例一提供的一种风力发电机组机舱加速度监测系统的示意图。实施例三的风力发电机组机舱加速度监测系统与实施例二的风力发电机组机舱加速度监测系统的构成类似。

具体地，第一加法器31还包括：第一电容314和第二电容315。在三维加速度传感器1的X电压输出端口和COM端口之间连接有第一电容314；在第一放大器310的第二输入端与第一放大器310的输出端之间连接有第二电容315；其中，第二电容315和第三电阻313以并联的方式连接于第一放大器310的第二输入端与第二放大器320的输出端之间。

第二加法器32还包括：第三电容324和第四电容325；在三维加速度传感器1的Y电压输出端口和COM端口之间连接有第三电容324；在第二放大器320的第二输入端与第二放大器320的输出端之间连接有第四电容325；其中，第四电容325和第六电阻323以并联的方式连接于第二放大器320的第二输入端与第二放大器320的输出端之间。

第三加法器33还包括：第五电容334和第六电容335。在三维加速度传感器1的Z电压输出端口和COM端口之间连接有第五电容334；在第三放大器330的第二输入端与第三放大器330的输出端之间连接有第六电容335；其中，第六电容335和第九电阻333以并联的方式连接于第三放大器330的第二输入端与第三放大器330的输出端之间。

可选地，第一电容314和第二电容315的电容量比为2:1，第三电容324和第四电容325的电容量比为2:1，第五电容334和第六电容335的电容量比为2:1，如第一电容的容量为0.22μF，第一电容的容量为0.11μF。

本实施中的第一电容314、第二电容315第三电容324、第四电容325、第五电容334和第六电容335均在各自放大器中起到滤波的作用。

需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本实用新型的目的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。