一种风力发电机偏航方向和角度的检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置包括固定在接近开关支架上的至少两个接近开关，第一接近开关和第二接近开关的输出连接信号采集模块，所述信号采集模块连接控制器，所述第一接近开关和第二接近开关经所述接近开关支架固定在偏航底座上，所述偏航底座设置在塔筒顶部；所述信号采集模块经信号滤波电路与所述控制器连接，所述信号滤波电路对所述信号采集模块输出的信号进行滤波除噪处理后传输给所述控制器。上述风力发电机偏航方向和角度的检测装置有效避免了现有技术中检测偏航方向和角度的装置容易受外界环境影响产生抖动、准确性差、易受干扰，而且采集到信号后需要经过模数转换装置再传给可编程控制器，成本高的问题。
【专利说明】—种风力发电机偏航方向和角度的检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机偏航方向和角度的检测装置，具体设计一种基于接近开关来实现风力发电机偏航方向和角度的检测装置，属于风力发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]风能是一种清洁的可再生能源，风能最广泛的应用是通过风力发电机组将风能转化为电能。众所周知，风能是不稳定的，风速以及风向会处于不断变化状态，风力发电机组必须通过偏航系统对准风向，以获取最大的风能。偏航的同时需要准确获取偏航角度值，当偏航角度值到达设定值时，需要进行自动解缆，如果电缆扭缆角度过大而不解缆，会引发电缆使用寿命减短、电缆扭断等问题，更严重的可能会引发火灾。因此需要增加一种风力机的偏航系统也称为对风装置，其作用在于当风速矢量的方向变化时，能够快速平稳地对准风向，以便风轮获得最大的风能。
[0003]传统的偏航角度采样装置为在偏航回转支撑的外齿上安装带齿轮的编码器，通过编码器来采集读数获取偏航角度，但由于风机运行中的震动、干扰等使编码器极易损坏，造成偏航读数不准，严重影响到了风机正常安全的运行。此外编码器价格昂贵，经常更换使风场维护成本上升。
[0004]现有技术中，公开了一种基于接近开关来检测偏航方向和角度的装置，包括控制器、偏航齿圈、两接近开关、信号采集电路和数模转换芯片。两接近开关固定在接机舱底部，通过接近开关对偏航齿圈的转动检测到凸齿变化，信号采集模块将接近开关检测到的信号直接传输给控制器。上述技术方案由于接近开关安装在机舱的底座上，机舱容易受风向和风速的变化而抖动，若在偏航过程中产生较大的抖动使凸齿距接近开关的距离大于接近开关的检出距离时，导致某个凸齿经过接近开关时检测不到，影响检测信号的准确性；同时，信号采集模块将接近开关检测到的信号直接传输给控制器，这些信号容易受干扰，甚至存在大量的噪声，而且采集到信号后需要经过模数转换装置再传给可编程控制器，成本高。
实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中检测偏航方向和角度的装置容易受外界环境影响产生抖动、准确性差、易受干扰，而且采集到信号后需要经过模数转换装置再传给可编程控制器，成本高，从而提供一种接近开关安装位置合理，结构简单、抗震能力强、安全稳定的风力发电机偏航方向和角度检测装置。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种风力发电机偏航方向和角度的检测装置，包括固定在接近开关支架上的至少两个接近开关，第一接近开关和第二接近开关的输出分别连接信号采集模块，所述信号采集模块连接控制器，
[0008]所述第一接近开关和第二接近开关经所述接近开关支架固定在偏航底座上；
[0009]所述信号采集模块经信号滤波电路与所述控制器连接，所述信号滤波电路对所述信号采集模块输出的信号进行滤波除噪处理后传输给所述控制器。
[0010]所述接近开关设置在偏航轴承外齿所在平面上。
[0011]所述接近开关支架上固定两个接近开关。
[0012]所述第一接近开关和第二接近开关分别通过自身螺纹固定在接近开关支架上，所述接近开关支架通过两颗螺栓固定在偏航底座上。
[0013]所述第一接近开关、第二接近开关位置设置在距所述偏航轴承外齿轮凸齿的距离小于所述接近开关的探测距离，且距所述偏航轴承外齿轮凹齿的距离大于所述接近开关的探测距离。
[0014]所述第一接近开关、第二接近开关分别设置在所述偏航轴承外齿轮的正对面。
[0015]所述偏航底座设置在塔筒顶部。
[0016]所述第一接近开关、第二接近开关的间距为凸齿长度与凸齿和凹齿的横向间距之和的一半加数倍完整齿长。
[0017]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0018](I)本实用新型所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，包括固定在接近开关支架上的至少两个接近开关，所述第一接近开关和第二接近开关的输出连接信号采集模块，所述信号采集模块连接控制器，所述第一接近开关和第二接近开关经所述接近开关支架固定在偏航底座上，所述偏航底座设置在塔筒顶部；所述信号采集模块经信号滤波电路与所述控制器连接，所述信号滤波电路对所述信号采集模块输出的信号进行滤波除噪处理后传输给所述控制器。上述风力发电机偏航方向和角度的检测装置有效避免了现有技术中检测偏航方向和角度的装置容易受外界环境影响产生抖动、准确性差、易受干扰，而且采集到信号后需要经过模数转换装置再传给可编程控制器，成本高的问题。
[0019](2)本实用新型所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，所述第一接近开关、第二接近开关的间距为凸齿长度与凸齿和凹齿的横向间距之和的一半加数倍完整齿长。有效避免了由于接近开关的间距设置不合理造成采集到的4组信号不是等时长，可能造成一组信号采集时间特别短，加之干扰的存在，最终导致这组信号检测不到而丢失的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，
[0021]图1是本实施例所述风力发电机偏航方向和角度的检测装置的结构框图；
[0022]图2是本实施例所述接近开关支架安装位置示意图；
[0023]图3是本实施例所述接近开关支架安装位置放大图；
[0024]图4是本实施例所述第一接近开关和第二接近开关距离示意图；
[0025]图5是本实施例所述第一接近开关、第二接近开关信号时序图。
[0026]图中附图标记表示为:51_偏航轴承，52-偏航轴承外齿，53-第一接近开关，54-第二接近开关，55-接近开关支架。
【具体实施方式】[0027]本实用新型所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置的结构框图如图I所示，其包括一种风力发电机偏航方向和角度的检测装置，包括固定在接近开关支架上的至少两个接近开关，第一接近开关和第二接近开关的输出分别连接信号采集模块，所述信号采集模块连接控制器。所述信号采集模块经信号滤波电路与所述控制器连接，所述信号滤波电路对所述信号采集模块输出的信号进行滤波除噪处理后传输给所述控制器。
[0028]如图2或图3所示，所述第一接近开关和第二接近开关经所述接近开关支架55固定在偏航底座上。所述接近开关设置在所述偏航轴承外齿52所在平面上，在本实施例中，所述接近开关支架55上固定两个接近开关。在其它实施例中，所述接近开关支架55上固定三个、四个甚至多个接近开关，根据用户的需求选择。所述第一接近开关和第二接近开关分别通过自身螺纹固定在所述接近开关支架55上，所述接近开关支架通过两颗螺栓固定在偏航底座上。偏航时接近开关围绕着偏航回转支撑转动，两个接近开关结合检测所述偏航轴承外齿52的凸齿和凹齿的变化，信号传给所述信号采集模块，通过所述控制器计算出偏航角度。如图4所示，所述第一接近开关、第二接近开关分别设置在距所述偏航轴承外齿轮凸齿的距离小于所述接近开关的探测距离且距所述偏航轴承外齿轮凹齿的距离大于所述接近开关的探测距离的位置。具体设置方法为：
[0029]d=Sn - f/2
[0030]其中，Sn为接近开关探测距离，f为所述偏航轴承外齿的凸齿和凹齿的纵向垂直距离。
[0031]如图4所示，所述第一接近开关、第二接近开关分别设置在所述偏航轴承外齿轮的正对面。具体的间距E设置方法为：
[0032]E=n*b+ (a+c) /2
[0033]其中,η为正整数,O≤η≤Ν/2,Ν为所述偏航轴承外齿的凸齿的个数，b为所述偏航轴承一个完整的齿长，a为所述偏航轴承外齿的凸齿长度，c为所述偏航轴承外齿的凸齿和凹齿的横向间距。在本实施例中，所述η取1，在其它实施例中，所述η可以取其它不同的值。
[0034]所述偏航底座设置在塔筒顶部。
[0035]所述第一接近开关、第二接近开关的间距为凸齿长度与凸齿和凹齿的横向间距之和的一半加数倍完整齿长。有效避免了由于接近开关的间距设置不合理造成采集到的4组信号不是等时长，可能造成一组信号采集时间特别短，加之干扰的存在，最终导致这组信号检测不到而丢失的问题。
[0036]上述装置工作原理如下：
[0037]第一步，通过接近开关围绕偏航回转支撑转动，所述第一接近开关和第二接近开关对应偏航回转支撑的外齿的凸齿和凹齿时，产生不同的高低信号，所述信号采集模块采集所述信号并经滤波电路滤波后输入给所述控制器。由于精确定位了两个接近开关的间距，使得到的4组信号（0，0)、（1，0)、（1，1)、（0，1)都是等分的，所述第一接近开关和第二接近开关信号时序图如图5所示。
[0038]顺时针转动时时序图如表1
[0039]表1
[0040]
【权利要求】
1.一种风力发电机偏航方向和角度的检测装置，包括固定在接近开关支架上的至少两个接近开关，第一接近开关和第二接近开关的输出分别连接信号采集模块，所述信号采集模块连接控制器，其特征在于： 所述第一接近开关和第二接近开关经所述接近开关支架固定在偏航底座上； 所述信号采集模块经信号滤波电路与所述控制器连接，所述信号滤波电路对所述信号采集模块输出的信号进行滤波除噪处理后传输给所述控制器。
2.根据权利要求I所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述接近开关设置在偏航轴承外齿所在平面上。
3.根据权利要求I或2所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述接近开关支架上固定两个接近开关。
4.根据权利要求3所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述第一接近开关和第二接近开关分别通过自身螺纹固定在接近开关支架上，所述接近开关支架通过两颗螺栓固定在偏航底座上。
5.根据权利要求2所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述第一接近开关、第二接近开关位置距所述偏航轴承外齿轮凸齿的距离小于所述接近开关的探测距离，且距所述偏航轴承外齿轮凹齿的距离大于所述接近开关的探测距离。
6.根据权利要求5所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述第一接近开关、第二接近开关分别设置在所述偏航轴承外齿轮的正对面。
7.根据权利要求6所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述偏航底座设置在塔筒顶部。
8.根据权利要求7所述的风力发电机偏航方向和角度的检测装置，其特征在于：所述第一接近开关、第二接近开关的间距为凸齿长度与凸齿和凹齿的横向间距之和的一半加数倍完整齿长。
【文档编号】F03D7/00GK203404021SQ201320539343
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】支道跃, 陈进建, 倪肖泉, 王淼, 张建新, 郑安旺, 李元强 申请人:华仪风能有限公司