位移/角度測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種位移/角度測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，變獎(jiǎng)系統(tǒng)起著實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤和氣動(dòng)剎車的重要功能，其 可靠性直接關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全。對(duì)于葉片角度的保護(hù)，使用單一編碼器容易出現(xiàn) 編碼器故障后而變獎(jiǎng)系統(tǒng)檢測(cè)不到、影響機(jī)組安全的隱患。所W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中一般使用 兩個(gè)編碼器同時(shí)對(duì)角度進(jìn)行檢測(cè)。一個(gè)編碼器位于變獎(jiǎng)電機(jī)尾部，作為主旋編計(jì)算葉片角 度，另一個(gè)編碼器位于變獎(jiǎng)軸承內(nèi)齒上，作為輔旋編檢測(cè)葉片角度。當(dāng)兩個(gè)編碼器檢測(cè)到的 角度差值過大時(shí)，變獎(jiǎng)系統(tǒng)觸發(fā)故障并收獎(jiǎng)停機(jī)，W保護(hù)機(jī)組的安全。
[0003] 目前變獎(jiǎng)葉片角度的測(cè)量，使用的是絕對(duì)值編碼器，且使用編碼器的話必須使用 SSI信號(hào)測(cè)量模塊，因此成本很高。由于變獎(jiǎng)軸承內(nèi)齒上的編碼器的傳動(dòng)比參數(shù)中沒有減速 機(jī)減速比，所W計(jì)算得出的角度值與主旋編計(jì)算的角度值相比，實(shí)際精度并不是很高，在一 定程度上造成了高成本、低效益的浪費(fèi)。
[0004] 另外一種測(cè)量葉片角度的方式是使用兩個(gè)霍爾接近開關(guān)進(jìn)行角度測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)簡單，成本低，缺點(diǎn)是精度不高，檢測(cè)最高精度約為360/140/4 = 0.64度，且對(duì)葉片位置的 檢測(cè)具有跳變性。且接近開關(guān)故障或松動(dòng)后，系統(tǒng)不能檢測(cè)出來。
[0005] 還有一種測(cè)量葉片角度的方式是使用一個(gè)光電開關(guān)進(jìn)行角度測(cè)量，檢測(cè)精度不 高，最高精度約為360/140 = 2.57度，對(duì)葉片位置的檢測(cè)具有跳變性。且光電開關(guān)故障或松 動(dòng)后，系統(tǒng)不能檢測(cè)出來。
[0006] 還有一種測(cè)量葉片角度的方式是使用磁柵齒磁條進(jìn)行角度測(cè)量，優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度 高，缺點(diǎn)是測(cè)量范圍受限(-5度~95度），且某一處磁條故障或掉落后，系統(tǒng)不能檢測(cè)出來。 此外，葉片軸承上本身就有許多葉片安裝孔，再在上面開孔安裝磁條的話，會(huì)對(duì)葉片軸承的 受力程度造成一定的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種位移/角度測(cè)量裝置及方法，W解決位移/或旋轉(zhuǎn)主體的 位移量/角度變化量測(cè)量成本高的問題。
[000引為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種位移/角度測(cè)量裝置，其包括:傳動(dòng)部、 第一變阻器和測(cè)量單元;傳動(dòng)部連接在第一變阻器與位移/旋轉(zhuǎn)主體之間；第一變阻器的阻 值隨位移/旋轉(zhuǎn)主體動(dòng)作而變化;測(cè)量單元與第一變阻器的調(diào)節(jié)端連接，用于測(cè)量第一變阻 器的阻值變化量，并根據(jù)阻值變化量計(jì)算位移/旋轉(zhuǎn)主體的位移量/轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0009]進(jìn)一步地，位移/角度測(cè)量裝置還包括第二變阻器;傳動(dòng)部還連接在第二變阻器與 位移/旋轉(zhuǎn)主體之間；第二變阻器的阻值隨位移/旋轉(zhuǎn)主體動(dòng)作而變化;測(cè)量單元還與第二 變阻器的調(diào)節(jié)端連接，用于測(cè)量第二變阻器的阻值變化量，并根據(jù)阻值變化量計(jì)算位移/旋 轉(zhuǎn)主體的位移量/轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0010] 進(jìn)一步地，測(cè)量單元包括串聯(lián)有保險(xiǎn)電阻和分壓電阻的供電測(cè)量回路;第一變阻 器的進(jìn)線端和出線端串聯(lián)接入供電測(cè)量回路中；或者/并且，第二變阻器的進(jìn)線端和出線端 串聯(lián)接入供電測(cè)量回路中。
[0011] 進(jìn)一步地，測(cè)量單元還包括:故障檢測(cè)模塊，用于在第一變阻器的阻值變化量與第 二變阻器的阻值變化量的比值不為第一預(yù)設(shè)闊值時(shí)確定供電測(cè)量回路、第一變阻器及第二 變阻器的連接支路發(fā)生電氣故障；或者/并且，故障診斷模塊，根據(jù)第一變阻器的阻值變化 量、第二變阻器的阻值變化量W及第一變阻器與第二變阻器的旋轉(zhuǎn)方向判斷供電測(cè)量回 路、第一變阻器及第二變阻器的連接支路中的故障位置。
[0012] 進(jìn)一步地，第一變阻器和/或第二變阻器為無極旋轉(zhuǎn)變阻器;傳動(dòng)部包括:旋鈕齒 輪、旋轉(zhuǎn)齒盤和動(dòng)力齒輪;旋轉(zhuǎn)齒盤與位移/旋轉(zhuǎn)主體曬合;動(dòng)力齒輪與旋轉(zhuǎn)齒盤同軸設(shè)置 且與旋鈕齒輪曬合;旋鈕齒輪固定設(shè)置在無極旋轉(zhuǎn)變阻器的旋鈕上，且與位移/旋轉(zhuǎn)主體之 間具有預(yù)定的傳動(dòng)比。
[0013] 進(jìn)一步地，位移/旋轉(zhuǎn)主體為葉片變獎(jiǎng)軸承。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種位移/角度測(cè)量方法，該方法使用上述的位移/ 角度測(cè)量裝置測(cè)量位移/旋轉(zhuǎn)主體的位移量/轉(zhuǎn)動(dòng)角度，位移/角度測(cè)量方法包括如下步驟： 檢測(cè)步驟:測(cè)量位移/角度測(cè)量裝置的第一變阻器的調(diào)節(jié)端上的第一時(shí)刻和第二時(shí)刻的電 壓值，并根據(jù)第一時(shí)刻和第二時(shí)刻的電壓值差值計(jì)算第一變阻器的阻值變化量;或者/并 且;計(jì)算步驟:位移/角度測(cè)量裝置的第一變阻器為無極旋轉(zhuǎn)變阻器，第一變阻器與位移/旋 轉(zhuǎn)主體之間具有預(yù)定的傳動(dòng)比，根據(jù)位移/角度測(cè)量裝置的第一變阻器的阻值變化量計(jì)算 第一變阻器的調(diào)節(jié)端的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)角度和傳動(dòng)比計(jì)算位移/旋轉(zhuǎn)主體的位移量/ 轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
[0015] 進(jìn)一步地，方法還包括:根據(jù)校準(zhǔn)公式確定所述第一時(shí)刻到所述第二時(shí)刻所述位 移/旋轉(zhuǎn)主體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度B，校準(zhǔn)公式為：IM - N| = I _ 1 * B: * VI * I + F0,其中，Μ 為所述第一時(shí)刻的第一變阻器的調(diào)節(jié)端的當(dāng)前電壓值;Ν為所述第二時(shí)刻的第一變阻器的 調(diào)節(jié)端的當(dāng)前電壓值;Β為所述位移/旋轉(zhuǎn)主體從所述第一時(shí)刻到所述第二時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)角 度;VI為所述第一變阻器的進(jìn)線端與出線端之間的電壓差值;A為所述位移/旋轉(zhuǎn)主體與所 述傳動(dòng)部的旋鈕齒輪之間的傳動(dòng)比;V0為所述第一變阻器的進(jìn)線端處的電壓值。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種位移/角度測(cè)量方法，該方法使用上述的位移/ 角度測(cè)量裝置測(cè)量位移/旋轉(zhuǎn)主體的位移量/轉(zhuǎn)動(dòng)角度，位移/角度測(cè)量裝置的第一變阻器 和第二變阻器為無極旋轉(zhuǎn)變阻器，位移/角度測(cè)量方法還包括如下步驟:故障檢測(cè)步驟:檢 測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值和第二變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值，并判斷兩個(gè)電壓值的差 值是否為第二預(yù)設(shè)闊值，若不為第二預(yù)設(shè)闊值，則確定位移/角度測(cè)量裝置的供電測(cè)量回 路、第一變阻器及第二變阻器的連接支路中發(fā)生電氣故障。
[0017] 進(jìn)一步地，方法在故障檢測(cè)步驟之后還包括:故障診斷步驟:若第一變阻器的調(diào)節(jié) 端的電壓值和第二變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值的差值大于第二預(yù)設(shè)闊值且第一變阻器和第 二變阻器的調(diào)節(jié)片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎?，則第一變阻器和所述第二變阻器中出線端的電壓值 較低的變阻器故障;若差值小于第二預(yù)設(shè)闊值且第一變阻器和第二變阻器的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)檎?向，則第一變阻器和所述第二變阻器中出線端電壓較高的變阻器故障;斷路檢測(cè)步驟:若測(cè) 量單元檢測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為測(cè)量單元的量程，則第一變阻器的調(diào)節(jié)端與電 源的低電位之間斷路;若測(cè)量單元檢測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為0,且第二變阻器的 調(diào)節(jié)端的電壓值為測(cè)量單元的量程，則第一變阻器的調(diào)節(jié)端與第二變阻器的調(diào)節(jié)端之間斷 路;若測(cè)量單元檢測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為0,且第二變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為 0,則第二變阻器的調(diào)節(jié)端與電源的高電位之間斷路;或者/并且，短路檢測(cè)步驟:測(cè)量單元 測(cè)量第一變阻器的調(diào)節(jié)端上的電壓值和第二變阻器的調(diào)節(jié)端上的電壓值，且測(cè)量單元的檢 測(cè)量程大于第一變阻器和第二變阻器中任一個(gè)上加載的最大電壓值，若測(cè)量單元檢測(cè)第一 變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為0,且第二變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值大于0,則第一變阻器的調(diào) 節(jié)端與電源的低電位之間短路;若測(cè)量單元檢測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端及第二變阻器的調(diào)節(jié) 端的電壓值相等且大于0,則第二變阻器的調(diào)節(jié)端與第一變阻器的調(diào)節(jié)端之間短路;若測(cè)量 單元檢測(cè)第一變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值大于0,且第二變阻器的調(diào)節(jié)端的電壓值為測(cè)量單 元的量程，則第二變阻器的調(diào)節(jié)端與電源的高電位之間短路。
[0018] 本發(fā)明的實(shí)施例的位移/角度測(cè)量裝置利用變阻器進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)地位移/角度測(cè) 量，提高測(cè)量準(zhǔn)確度和精度，同時(shí)由于變阻器成本低，測(cè)量簡單方便，因而可W降低位移/角 度測(cè)量裝置的成本，且更便于維護(hù)。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的位移/角度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的位移/角度測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的位移/角度測(cè)量裝置的測(cè)量單元、第一變阻器和第二變阻 器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 附圖標(biāo)記說明：
[0023] 1、傳動(dòng)部；11、旋鈕齒輪;12、動(dòng)力齒輪;13、旋轉(zhuǎn)齒盤;2、第一變阻器;24、第一調(diào)節(jié) 片;3、測(cè)量單元;311、保險(xiǎn)電阻;312、分壓電阻;32、主控制器;4、葉片變獎(jiǎng)軸承;5、第二變阻 器;54、第二調(diào)節(jié)片。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的位移/角度測(cè)量裝置及方法進(jìn)行詳細(xì)描述。