风力发电机组的叶片净空监测系统和方法与流程

文档序号:23726486发布日期:2021-01-26 17:02阅读:来源:国知局

技术特征:
1.风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,包括激光雷达和数据处理单元,所述数据处理单元分别电连接所述激光雷达和风力发电机的主控制器,所述激光雷达用于通过非重复扫描方式对风力机叶片和塔筒进行任意角度进行扫描,获得扫描数据,将所述扫描数据传递给所述数据处理单元,所述数据处理单元用于将所述扫描数据进行计算和处理,得到风力发电机的叶片叶尖和塔筒的位置信息和净空数据,并将所述位置信息和所述净空数据传递给所述主控制器。2.根据权利要求1所述的风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,所述激光雷达安装在风力发电机的机舱两侧,所述激光雷达的视角对准所述风力发电机的叶尖与塔架之间。3.根据权利要求1所述的风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,所述数据处理单元设置在所述风力发电机的机舱内,所述数据处理单元通过有线或无线的方式连接所述激光雷达,所述数据处理单元通过有线或无线的方式连接所述主控制器。4.根据权利要求1所述的风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,所述扫描信号包括激光束角度、径向距离和返回值判断。5.根据权利要求4所述的风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,所述返回值判断包括如下类型:(1)激光雷达扫到叶片表面,返回信号值;(2)激光雷达扫到塔筒表面,返回信号值;(3)激光雷达与叶片角度过小,未能接收信号返回值,产生无距离值;(4)激光雷达与塔筒角度过小,未能接收信号返回值,产生无距离值;(5)激光雷达扫到地面,返回信号值。6.风力发电机的叶片净空监测方法,基于权利要求1-5任一项所述的风力发电机的叶片净空监测系统,其特征在于,包括如下步骤:s1,将激光雷达安装在风力发电机上后进行自我标定,确定地面平面相对雷达位置,确定叶片轮廓和塔架轮廓,从而确定计算原点相对激光雷达位置,所述计算原点为计算平面上建立的原点,所述计算平面为叶片垂直向下时,叶尖与塔架轴线构成的平面;s2,对激光雷达的初始位置进行校正,确定计算原点和激光雷达的相对位置,建立叶尖径向距离计算模型和净空距离计算模型;s3,在待监控的风力发电机上安装雷达,对激光雷达的初始位置进行校正,确定计算原点和激光雷达的相对位置,激光雷达扫描到叶片和塔筒,会接收到反射信号,可以确定叶片、塔筒离激光雷达的距离和角度,依据步骤s2中的叶尖径向距离计算模型和净空距离计算模型获取叶片与塔筒之间的净空。7.根据权利6所述的风力发电机的叶片净空监测方法,其特征在于,步骤s1中,将风力发电机的一支叶片竖直向下,通过对地面测点进行扫描获取地面平面相对雷达位置,通过叶片测点和塔架测点获取叶片轮廓和塔架轮廓。8.根据权利6所述的风力发电机的叶片净空监测方法,其特征在于,步骤s2和步骤s3中,将风力发电机机舱位置作为坐标原点,建立测试坐标系,所述测试坐标系的横坐标的方向为平行于风力发电机组的主轴的方向,所述测试坐标系的纵坐标的方向为垂直于地面的方向;在叶片和塔筒之间的地面上放置两个静物,根据激光雷达扫描返回的信号值,确定两
个物体所在建立坐标系中的位置,作为对激光雷达的初始位置的校正。9.根据权利6所述的风力发电机的叶片净空监测方法,其特征在于,步骤s3中,叶片经过探测的视场时得到叶片有效测点bei(α,β,r),叶片无返回值测点bui(α,β,null),塔架有效测点tei(α,β,r),塔架无返回值测点tui(α,β,null),根据有效测点计算叶片经过视场形成的扫略面,扫掠面与计算平面交线为叶片轮廓线,同理可得塔架轮廓线,轮廓线上数据点坐标为(θ,r),其中θ为平面内方位角,r为径向距离;叶片返回点的最大方位角为θ
be1
,叶片返回点的最小方位角为θ
bei
,叶片轮廓线可表示为r
be
=f(θ),θ∈[θ
be1

bei
];叶片轮廓线数学表达为矩阵r
b
,叶片无返回值点下限角度为θ
tip
,塔架轮廓线矩阵r
t
,塔架无返回值测点边界θ
tu
,通过机器学习构建叶尖径向距离计算模型r
tip
=g(θ
tip
,r
b
),从而计算净空距离l=h(θ
tip
,r
tip
,r
t

tu
)。
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