本发明专利技术是有关于一种风力发电机的转速测量方法及其测量系统，该方法包括：预置门闸信号，并生成标准脉冲信号；测量风力发电机组转动的被测脉冲信号；当门闸信号为高电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，开始分别对被测脉冲信号以及标准脉冲信号计数；当门闸信号为低电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，停止计数；根据标准脉冲信号的频率、计数值以及被测脉冲信号的计数值，计算被测脉冲信号的频率；计算风力发电机组的转速。该系统包括脉冲测量装置以及等精度频率分析装置。本发明专利技术采用等精度同步的频率测量技术，减小转速测量误差，提高测量精度，保证测量精度的恒定，从而提高风力发电机组的控制能力与控制精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电
，特别是涉及风力发电机的转速测量方法及其测量 系统。
技术介绍
近年来随着风力发电不断地发展，风电场装机容量逐年上升，风力发电所占的比 例越来越大，已逐渐成为了一种常规能源。风电机组的转速测量是机组的转矩给定、变桨控 制和安全保护等过程中的重要环节，因此研究高精度的转速测量方法具有深远意义。现有的风力发电机组转速测量装置，多采用目标检测形式。由于自然风的不稳定 性，风力发电机组的转速随风况处于较大的波动范围，通常双馈型风力发电机组转速范围 从Orpm到103rpm，由转速的变化产生的检测脉冲频率也存在于一个较宽的变化范围。传统 的测频方法分为测频法和测周法，在固定的闸门时间内进行计时或计数，由于门控信号和 被测信号不同步，测量值会产生一个脉冲的误差。因此，用传统的频率测量方法检测风机 转速，在整个量程内会产生不等的测量精度，增加了控制参数漂移的非线性程度，进而对风 电机组的控制精度造成直接影响，因此无法将获得的转速值应用到整机控制中。此外，采用 编码器等设备测量风电机组的低速轴转速，虽然能保证较高的测量精度，但同时也提高了 生产成本。由此可见，现有技术中对风电机组的转速及频率的测量方法和装置存在着各种缺 陷与不足，因此，如何创设一种采用等精度同步的频率测量技术，减小转速测量误差，提高 测量精度，保证测量精度的恒定，从而提高依赖于转速进行转矩控制的风力发电机组的控 制能力与控制精度的风力发电机的转速测量方法及其测量系统，成为当前重要的研发课题之一 O
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种风力发电机的转速测量方法及其测量系统， 使其采用等精度同步的频率测量技术，减小转速测量误差，提高测量精度，保证测量精度的 恒定，从而提高依赖于转速进行转矩控制的风力发电机组的控制能力与控制精度，克服现 有技术的不足。为了解决上述技术问题，本专利技术首先提供了一种风力发电机的转速测量方法，包 括以下步骤A.预置门闸信号，并生成标准脉冲信号；B.测量风力发电机组转动的被测脉冲信号；C.当门闸信号为高电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，开始分别对被测脉冲 信号以及标准脉冲信号计数；D.当门闸信号为低电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，停止计数；E.根据标准脉冲信号的频率、计数值以及被测脉冲信号的计数值，计算被测脉冲信号的频率；F.根据被测脉冲信号的频率以及门闸时间，计算风力发电机组的转速。作为进一步改进，所述的步骤B中，被测脉冲信号采集自风力发电机组的低速轴。所述的步骤F之后，还包括对求得的风力发电机组的转速与该机组的转速设计阈 值进行比较，当判断为超速状态时，输出超速信号并启动保护模式。所述的标准脉冲信号的频率不小于IOMHz。所述的门闸信号的长度不小于Is。此外，本专利技术还提供了一种应用上述方法的风力发电机的转速测量系统，包括测 量风力发电机组转速并输出被测脉冲信号的脉冲测量装置，以及对被测脉冲信号进行等精 度处理和计算的等精度频率分析装置；所述的等精度频率分析装置内置或外接有产生标准 脉冲信号的晶振，并包括对标准脉冲信号计数的计数器I，对被测脉冲信号计数的计数器 II，控制计数器I的主门I，控制计数器II的主门II，以及接收门闸信号和被测脉冲信号， 并根据这些信号控制主门1、II同步开闭的触发器。作为进一步改进，所述的等精度频率分析装置的输出端还连接有超速逻辑单元和 保护控制单元。所述的脉冲测量装置采用IFM接近开关IGM200。所述的晶振采用IOMHz石英晶体振荡器。所述的计数器1、II均采用32位高速计数器。采用以上设计后，本专利技术与现有技术相比，有以下有益效果1、采用目标检测形式中的接近开关充分发挥其经济、简单、可靠的特点，因此，采 用等精度测量的目标检测技术将会在行业经济上发挥更重要作用；2、等精度频率测量技术又叫做多周期同步测量技术，相对于其他测频方法其最大 特点是在整个被测频率范围内都能达到相同的测量精度，而与被测信号频率大小无关，转 速测量精度在风电机组整个工作范围内一致，这对控制和监控环节形成非常积极的影响；3、采用等精度同步的频率测量技术将减小转速测量误差，同时保证测量精度的恒 定，这将有利于提高依赖于转速进行转矩控制的风力发电机组的控制能力与控制精度。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术风力发电机的转速测量系统的模块连接示意图。图2是本专利技术风力发电机的转速测量系统的等精度频率分析装置的电路组成示 意图。图3是本专利技术风力发电机的转速测量方法的流程示意图。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术风力发电机的转速测量系统主要包括脉冲测量装置和等 精度频率分析装置。其中，脉冲测量装置用于测量风力发电机组的转速，并输出被测脉冲信号。等精度频率分析装置对脉冲测量装置输出的被测脉冲信号进行等精度处理和计算，得到发电机转速。本专利技术的脉冲测量装置采用高频振荡型电感式接近开关，例如采用易福门IFM接近开关IGM200，并可根据实际情况对输入回路的元件参数做出调整。其传感器接通电源后， 振荡器产生振荡并且产生特定的电流，振荡线圈产生的磁场集中在传感器的感应面，当风电机组主轴上的金属被测目标靠近感应面时，目标物内产生涡流消耗振荡能量，振荡器的振幅下降，后级触发电流动作，产生脉冲输出，脉冲信号在测量和传输过程中有较强的抗干扰性，并且能充分体现这种目标检测形式的经济优势。请配合参阅图2所示，本专利技术的等精度频率分析装置主要完成测量过程的控制、 测量结果的处理等功能，主要由接触器、两个主门、两个计数器组成，并内置或外接有晶振。其中，晶振例如采用IOMHz石英晶体振荡器，用于产生标准脉冲信号。计数器1、 II优选可控的采用32位高速计数器，计数器I用于对标准脉冲信号计数，计数器II用于对被测脉冲信号计数，主门1、II分别控制标准脉冲信号和被测脉冲信号通过计数器1、II。 CNT1_ENA和CNT2_ENA分别是计数器I CNTl和计数器II CNT2的计数使能端，标准脉冲信号输入CNT1_CLK，待测脉冲信号输入CNT2的时钟输入端C0NT2_CLK。触发器接收GATE信号，并将被测脉冲信号接入D触发器的elk端，触发器根据这些信号控制主门1、II的同步开闭。此外，本专利技术还可在等精度频率分析 装置的输出端连接有超速逻辑单元和保护控制单元，例如采用易福门IFM速度监测器DD2001。请配合参阅图3所示，本专利技术风力发电机的转速测量方法包括以下步骤。步骤一，首先对计数器清零，由等精度频率分析装置的FPGA定时模块产生预置软件门闸信号GATE，并由晶振生成标准脉冲信号。其中，GATE的时间宽度对测频精度的影响较少，故可以在较大的范围内选择，这里选择预置门闸信号的长度为ls，标准脉冲信号的频率以不小于IOMHz为宜。步骤二，通过脉冲测量装置采集风力发电机组转动的被测脉冲信号，较佳的，被测脉冲信号采集自风力发电机组的低速轴。步骤三，当GATE信号为高电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，启动计数器 I CNTl和计数器II CNT2，开始分别对标准脉冲信号以及被测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力发电机的转速测量方法，其特征在于包括以下步骤：A.预置门闸信号，并生成标准脉冲信号；B.测量风力发电机组转动的被测脉冲信号；C.当门闸信号为高电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，开始分别对被测脉冲信号以及标准脉冲信号计数；D．当门闸信号为低电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，停止计数；E．根据标准脉冲信号的频率、计数值以及被测脉冲信号的计数值，计算被测脉冲信号的频率；F．根据被测脉冲信号的频率以及门闸时间，计算风力发电机组的转速。
【技术特征摘要】
1.一种风力发电机的转速测量方法，其特征在于包括以下步骤 A.预置门闸信号，并生成标准脉冲信号； B.测量风力发电机组转动的被测脉冲信号； C.当门闸信号为高电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，开始分别对被测脉冲信号以及标准脉冲信号计数； D.当门闸信号为低电平，并且在被测脉冲信号的上升沿时，停止计数； E.根据标准脉冲信号的频率、计数值以及被测脉冲信号的计数值，计算被测脉冲信号的频率； F.根据被测脉冲信号的频率以及门闸时间，计算风力发电机组的转速。2.根据权利要求1所述的风力发电机的转速测量方法，其特征在于所述的步骤B中，被测脉冲信号采集自风力发电机组的低速轴。3.根据权利要求1所述的风力发电机的转速测量方法，其特征在于所述的步骤F之后，还包括对求得的风力发电机组的转速与该机组的转速设计阈值进行比较，当判断为超速状态时，输出超速信号并启动保护模式。4.根据权利要求1所述的风力发电机的转速测量方法，其特征在于所述的标准脉冲信号的频率不小于IOMHz。5.根据权利要求1所述的风力发电机的转速测量方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓丹，潘磊，何杰，汪正军，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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