风力发电机组的发电机转速测量设备和方法技术

公开一种风力发电机组的发电机转速测量设备和方法。所述风力发电机组的发电机转速测量设备包括：信号调理电路，接收发电机的三相输出电压UA、UB和UC，并分别生成与UA-UB相应的第一方波信号、与UB-UC相应的第二方波信号和与UC-UA相应的第三方波信号；处理器，连续地检测第一方波信号的两个相邻上升沿之间的第一时间、第二方波信号的两个相邻上升沿之间的第二时间、第三方波信号的两个相邻上升沿之间的第三时间，并且每当检测到第一时间、第二时间和第三时间中的一个时间时，利用检测到的时间计算发电机转速；数字模拟转换器，输出与计算的发电机转速相应的电压值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机组发电机转速的测量，更具体地讲，涉及一种能够实现无需传感器的直接精确测量风力发电机组发电机转速的设备和方法。
技术介绍
目前，风力发电机组的发电机转速测量方法分为基于外加传感器的测量方法和无传感器的测量方法。基于外加传感器的方法是使用转速测量专用传感器或者是利用接近开关形成转速脉冲，经过测速仪表二次处理产生转速测量结果。这种方法既增加了风力发电机组发电机转速测量成本又降低了系统的可靠性，给安装、维护使用带来了诸多不便利。无传感器的转速测量方法可有效地避免上述缺点，通过直接测量发电机的三相绕组电压频率，输出转速测量结果。但是，现有的无传感器风力发机组发电机转速测量方法依靠复杂的纯硬件电路来实现，其可靠性、准确性都难以保证；同时，对于不同的转速测量范围需要更换内部电子元器件来完成，无法灵活调整。公开号为CN101858922A的专利技术专利申请公开了一种风力发电机组发电机测速及偏航检测方法，其中记载了如下的风力发电机组发电机测速方法该电路中包含两个Gpusle模块，一个Gspeed模块，通过从电机两套绕组弓I出的三相电压的接线，进行测速，其结构及工作原理如图1和图2所示。然而，上述方法虽然实现了对风力发电机转速的测量，但还存在以下问题(1)电路系统结构复杂，降低了系统的可靠性和稳定性、测量的准确性(2)三相电压中含的转速(频率)信息传递环节太多，影响了测量准确度；(3)转速测量功能的实现依靠纯硬件电路，测速范围无法灵活改变，测量准确性难以保证；(4)1% — 10%测速范围，输出纹波大，三阶滤波器滤波频点设计困难，响应缓慢；(5)为提高测速响应速度，需要2个Gpulse，并且要求电机两个绕组有一定的相差，限制了转速测量对电机的适应能力。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面在于提供一种测量范围灵活可调、无需变更硬件参数、简单可靠且无需校验就可长期运行的。根据本专利技术的示例性实施例，提供一种风力发电机组的发电机转速测量设备，包括信号调理电路，接收发电机的三相输出电压UA、UB和UC，并分别生成与UA-UB相应的第一方波信号、与UB-UC相应的第二方波信号和与UC-UA相应的第三方波信号；处理器,连续地检测第一方波信号的两个相邻上升沿之间的第一时间、第二方波信号的两个相邻上升沿之间的第二时间、第三方波信号的两个相邻上升沿之间的第三时间，并且每当检测到第一时间、第二时间和第三时间中的一个时间时，利用检测到的时间计算发电机转速；数字模拟转换器，输出与计算的发电机转速相应的电压值。此外，所述发电机转速测量设备还可包括显示器，显示计算的发电机转速。此外，所述发电机转速测量设备还可包括拨码开关，设定处理器计算的发电机转速的范围。此外,信号调理电路可包括电压米样电路，对发电机的三相输出电压UA、UB和UC进行采样；滤波网络，消除采样的电压的高频杂波；方波生成电路，分别生成与UA-UB相应的第一方波信号、与UB-UC相应的第二方波信号和与UC-UA相应的第三方波信号；电平匹配电路，将生成的第一方波信号、第二方波信号和第三方波信号的电平匹配到处理器可接受的电压范围。此外，滤波网络可由星型电容滤波电路和三角型电容滤波电路组成。此外，计算的发电机的转速可为含发电机极对数参数的转速Np，其中，Np=60*l/Tcom, Tcom为检测到的时间。此外，可根据以下等式计算输出的电压值Vout Vout=Np/(2'(12-dm)),其中，dm表示拨码开关设定计算的发电机转速的范围值，dm的取值范围为大于等于O小于等于5的整数。根据本专利技术的另一示例性实施例，提供一种风力发电机组的发电机转速测量方法，包括以下步骤(a)接收发电机的三相输出电压UA、UB和UC，并分别生成与UA-UB相应的第一方波信号、与UB-UC相应的第二方波信号和与UC-UA相应的第三方波信号；(b)连续地检测第一方波信号的两个相邻上升沿之间的第一时间、第二方波信号的两个相邻上升沿之间的第二时间、第三方波信号的两个相邻上升沿之间的第三时间；(c)每当检测到第一时间、第二时间和第三时间中的一个时间时，利用检测到的时间计算发电机转速；(d)输出与计算的发电机转速相应的电压值。此外，所述发电机转速测量方法还可包括以下步骤显示计算的发电机转速。此外，可通过拨码开关设定计算的发电机转速的范围。此外，步骤(a)可包括对发电机的三相输出电压UA、UB和UC进行采样；消除采样的电压的高频杂波；分别生成与UA-UB相应的第一方波信号、与UB-UC相应的第二方波信号和与UC-UA相应的第三方波信号；将生成的第一方波信号、第二方波信号和第三方波信号的电平匹配到可接受的电压范围。此外，计算的发电机的转速可为含发电机极对数参数的转速Np，其中，Np=60*l/Tcom, Tcom为检测到的时间。此外，可根据以下等式计算输出的电压值Vout Vout=Np/(2'(12-dm)),其中，dm表示拨码开关设定计算的发电机转速的范围值，dm的取值范围为大于等于O小于等于5的整数。附图说明通过下面结合附图对实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中图1是示出现有技术的风力发电机组发电机测速设备的电路示意图；图2是示出现有技术的风力发电机组发电机测速方法的原理的示图3是示出根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备的连接示意图；图4是示出根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备的框图；图5是示出根据本专利技术的示例性实施例的图4的发电机转速测量设备的信号调理电路的电路图；图6是示出根据本专利技术的示例性实施例的图5的信号调理电路的输出波形图；图7是示出根据本专利技术的示例性实施例的图4的发电机转速测量设备的处理器的示意图；图8是示出根据本专利技术的示例性实施例的图4的发电机转速测量设备的数字模拟转换器的不意图；图9是示出根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量方法的流程图。具体实施例方式现在对本专利技术实施例进行详细的描述，其示例表示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本专利技术。图3是示出根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备的连接示意图。参照图3，只需要将风力发电机组发电机的一套绕组的电压信号接入根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备，就可以输出0-10V的电压。通过电压和转速的换算公式，即可得到当前发电机的转速。图4是出根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备的框图。参照图4，根据本专利技术的示例性实施例的风力发电机组的发电机转速测量设备包括信号调理电路100、处理器200和数字模拟转换器300。信号调理电路100接收发电机的三相输出电压UA、UB和UC’并分别生成与UA-UB相应的方波信号SAB、与UB-UC相应的方波信号SBC和与UC-UA相应的方波信号SCA。具体地讲，信号调理部分100的电压采样电路101对接入的发电机三相电压UA、UB、UC进行分压采样，通过电容滤波网络102滤除高频杂波后得到Ua、Ub、Uc，然后通过方波生成电路103进行Ua-Ub、Ub-Uc、Uc-Ua运算生成方波，最后通过电平匹配电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的发电机转速测量设备，包括：信号调理电路，接收发电机的三相输出电压UA、UB和UC，并分别生成与UA?UB相应的第一方波信号、与UB?UC相应的第二方波信号和与UC?UA相应的第三方波信号；处理器，连续地检测第一方波信号的两个相邻上升沿之间的第一时间、第二方波信号的两个相邻上升沿之间的第二时间、第三方波信号的两个相邻上升沿之间的第三时间，并且每当检测到第一时间、第二时间和第三时间中的一个时间时，利用检测到的时间计算发电机转速；数字模拟转换器，输出与计算的发电机转速相应的电压值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄波，霍江明，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：