權(quán)利要求書： 1.基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法，其特征是，所述基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法采用了滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置，其包括滾珠開關(guān)與信號處理終端，所述信號處理終端與滾珠開關(guān)通信連接；所述滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片對應(yīng)的位置；

設(shè)置滾珠開關(guān)與葉片垂直；

所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法包括如下步驟：（1）獲取滾珠開關(guān)輸出的電信號；

滾珠開關(guān)與葉片垂直，以使得當(dāng)前葉片方位垂直于地面一定角度范圍內(nèi)；當(dāng)滾珠開關(guān)所在方位角在±10度范圍時，滾珠開關(guān)水平觸發(fā)低電平；當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，滾珠開關(guān)所在角度發(fā)生變化，超過范圍后，滾珠開關(guān)輸出變?yōu)楦唠娖?；旋轉(zhuǎn)一周葉片回到垂直地面位置后，滾珠開關(guān)又輸出低電平；

（2）根據(jù)電信號的變化周期數(shù)據(jù)，獲得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速；

所述的獲得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，具體為通過觸發(fā)間隔計算角速度以及轉(zhuǎn)速；

所述的觸發(fā)間隔，是監(jiān)測滾珠開關(guān)兩個低電平信號間隔時間，具體為葉片旋轉(zhuǎn)約160度的時間；根據(jù)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時，滾珠開關(guān)兩個信號之間的間隔時間和對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度計算得到角速度以及轉(zhuǎn)速；

（3）根據(jù)電信號數(shù)值以及風(fēng)輪葉片的初始方位角，確定風(fēng)輪當(dāng)前的方位角；

滾珠開關(guān)與風(fēng)機(jī)葉片垂直，使得在豎直位置時輸出相應(yīng)的信號，采集滾珠開關(guān)電平信號以及初始的方位角，確定當(dāng)前葉片方位角。

2.如權(quán)利要求1所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法，其特征是：還包括信號校驗的步驟：獲取的滾珠開關(guān)信號至少包括兩個風(fēng)機(jī)葉片處的滾珠開關(guān)信號，通過兩個信號分別計算風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和方位角，獲得的計算結(jié)果偏差在設(shè)定偏差范圍內(nèi)時，則測量結(jié)果正確。

3.如權(quán)利要求1所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法，其特征是：滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂上，或設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片上。

4.如權(quán)利要求2所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法：滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂中與風(fēng)機(jī)葉片正相對的位置或者設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片的根部。

5.如權(quán)利要求1所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法：滾珠開關(guān)設(shè)置在變槳系統(tǒng)驅(qū)動器電路板上。

6.如權(quán)利要求1所述的基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法：在至少兩個葉片位置設(shè)置滾珠開關(guān)，每個滾珠開關(guān)分別與信號處理終端通信連接。

說明書： 基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本公開涉及風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置及方法。背景技術(shù)[0002] 本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，并不必然構(gòu)成在先技術(shù)。[0003] 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪(或葉輪)轉(zhuǎn)速監(jiān)測至關(guān)重要，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過高會導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組發(fā)生飛車、倒塔等嚴(yán)重事故。通過檢測葉片角速度計算風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過設(shè)定閾值后能夠及時收槳，實現(xiàn)空氣動力剎車，從而保護(hù)機(jī)組安全。[0004] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的檢測方法，采用電磁感應(yīng)檢測，一方面檢測設(shè)備比較大，增加了風(fēng)電機(jī)組塔桿的載重；另一方面，風(fēng)電機(jī)組所處環(huán)境一般為風(fēng)力較強(qiáng)的野外，環(huán)境差，感應(yīng)檢測裝置容易損壞，檢測系統(tǒng)穩(wěn)定性低，準(zhǔn)確度不高。發(fā)明內(nèi)容[0005] 本公開為了解決上述問題，提出了基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置及方法，通過在風(fēng)輪上設(shè)置滾珠開關(guān)，通過滾珠開關(guān)的信號確定風(fēng)輪的方位角和轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)輪的快速準(zhǔn)確測量。[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本公開采用如下技術(shù)方案：[0007] 一個或多個實施例提供了基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置，包括滾珠開關(guān)與信號處理終端，所述信號處理終端與滾珠開關(guān)通信連接；所述滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片對應(yīng)的位置。[0008] 一個或多個實施例提供了基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法，包括如下步驟：[0009] 獲取滾珠開關(guān)輸出的電信號；[0010] 根據(jù)電信號的變化周期數(shù)據(jù)，獲得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速；[0011] 根據(jù)電信號數(shù)值以及風(fēng)輪葉片的初始方位角，確定風(fēng)輪當(dāng)前的方位角。[0012] 一個或多個實施例提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置上述的基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置，并執(zhí)行上述的基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量方法，根據(jù)測量的轉(zhuǎn)速對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，根據(jù)測量的風(fēng)輪方位角實現(xiàn)變槳控制。[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開的有益效果為：[0014] 本公開提供了一種風(fēng)機(jī)葉片方位角以及轉(zhuǎn)速的檢測方法及裝置，通過在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂內(nèi)部放置滾珠開關(guān)，精確測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪的姿態(tài)角度以及角速度。[0015] 本公開結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)容易、測量精度高，能夠滿足大功率以及海上機(jī)組使用要求。能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角有效、及時、穩(wěn)定的檢測，有助于獨立變槳控制的實現(xiàn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)降低機(jī)組疲勞載荷的目的，提高機(jī)組壽命。變槳控制系統(tǒng)檢測傳感器角速度信號，當(dāng)角速度信號超過設(shè)定閾值后，執(zhí)行自主收槳停機(jī)，保護(hù)機(jī)組安全。[0016] 本公開附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本公開的實踐了解到。附圖說明[0017] 構(gòu)成本公開的一部分的說明書附圖用來提供對本公開的進(jìn)一步理解，本公開的示意性實施例及其說明用于解釋本公開，并不構(gòu)成對本公開的限定。[0018] 圖1是本公開實施例1的裝置滾珠安裝結(jié)構(gòu)示意圖；[0019] 圖2是本公開實施例1的滾珠開關(guān)輸出原理圖；[0020] 圖3是本公開實施例1的葉片方位角變化示意圖；[0021] 其中：1、風(fēng)機(jī)葉片，2、滾珠開關(guān)，3、風(fēng)機(jī)輪轂。具體實施方式：

[0022] 下面結(jié)合附圖與實施例對本公開作進(jìn)一步說明。[0023] 應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是示例性的，旨在對本公開提供進(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本公開所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。[0024] 需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本公開的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。需要說明的是，在不沖突的情況下，本公開中的各個實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。[0025] 實施例1[0026] 在一個或多個實施方式公開的技術(shù)方案中，如圖1所示，基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置，包括滾珠開關(guān)與信號處理終端，所述信號處理終端與滾珠開關(guān)通信連接；所述滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片1對應(yīng)的位置。[0027] 本實施例設(shè)置滾珠開關(guān)在風(fēng)機(jī)葉片對應(yīng)的位置上，使得系統(tǒng)能夠識別當(dāng)前風(fēng)機(jī)葉片的方位角，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角的準(zhǔn)確測量。[0028] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片1對應(yīng)的位置?？蛇x的，可以設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂3上，也可以設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片1上，具體的：滾珠開關(guān)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂中與風(fēng)機(jī)葉片1正相對的位置或者設(shè)置在風(fēng)機(jī)葉片1的根部。[0029] 一種具體的實現(xiàn)方式，滾珠開關(guān)設(shè)置在變槳系統(tǒng)內(nèi)，具體的，可以設(shè)置在變槳系統(tǒng)驅(qū)動器PCB板上，或者是柜體平面或?qū)к壣稀0030] 進(jìn)一步的，為實現(xiàn)滾珠開關(guān)信號與葉片位置的對應(yīng)，一種典型的設(shè)置方式，可以設(shè)置滾珠開關(guān)與葉片垂直，以使得當(dāng)前葉片方位垂直于地面一定角度范圍內(nèi)，如可以為±10度時，滾珠開關(guān)2水平觸發(fā)低電平,圖2中的OFF區(qū)域，當(dāng)葉片離開當(dāng)前方位角，滾珠開關(guān)2輸出變?yōu)楦唠娖?，圖2中的ON區(qū)域。[0031] 滾珠開關(guān)與葉片垂直即為滾珠的可移動方向與葉片垂直。當(dāng)葉片處在水平位置時，可以使得內(nèi)部滾珠移動接通，輸出高電平。[0032] 如圖1所示，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，滾珠開關(guān)2所在角度發(fā)生變化，超過范圍后，信號輸出高電平，旋轉(zhuǎn)一周葉片回到垂直地面位置后，滾珠開關(guān)2又輸出低電平。對應(yīng)葉片方位角，如圖3所示，在位置A1輸出低電平、位置A2輸出高電平、位置A3輸出低電平。

[0033] 可以實現(xiàn)的，所述滾珠開關(guān)2可以為貼片式傾斜滾珠開關(guān)、光電式滾珠開關(guān)等。[0034] 進(jìn)一步的，為實現(xiàn)信號的校驗，可以設(shè)置多個滾珠開關(guān)，可以在至少兩個葉片位置設(shè)置滾珠開關(guān)，每個滾珠開關(guān)分別與信號處理終端通信連接。[0035] 可選的，可以對應(yīng)每個葉片設(shè)置一個滾珠開關(guān)，本公開設(shè)置多個滾珠開關(guān)可以實現(xiàn)測量信號的相互校驗，提高測量準(zhǔn)確度。[0036] 實施例2[0037] 基于實施例1的裝置，本實施例提供了基于滾珠開關(guān)測量風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的方法，該方法可以在信號處理終端中實現(xiàn)，包括如下步驟：[0038] 步驟1、獲取滾珠開關(guān)輸出的電信號；[0039] 步驟2、根據(jù)電信號的變化周期數(shù)據(jù)，獲得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速；[0040] 步驟3、根據(jù)電信號數(shù)值以及風(fēng)輪葉片的初始方位角，確定風(fēng)輪當(dāng)前的方位角。[0041] 本實施例通過采集滾珠開關(guān)電平信號確定葉片方位角，是由滾珠開關(guān)的設(shè)置方式確定的，設(shè)置了與風(fēng)機(jī)葉片1垂直的角度，可以使得在豎直位置時輸出相應(yīng)的指定信號。監(jiān)測滾珠開關(guān)兩個低電平信號間隔時間為葉片旋轉(zhuǎn)約160度的時間，從而計算出風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。[0042] 為防止當(dāng)前葉片在垂直地面位置來回擺動導(dǎo)致信號有誤，需要與其它兩個葉片滾珠開關(guān)信號進(jìn)行校驗。[0043] 進(jìn)一步的，還包括信號校驗的步驟：獲取的滾珠開關(guān)信號至少包括兩個風(fēng)機(jī)葉片處的滾珠開關(guān)信號，通過兩個信號分別計算風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和方位角，獲得的計算結(jié)果偏差在設(shè)定偏差范圍內(nèi)時，則測量結(jié)果正確。即，若通過其中一個滾珠信號檢測的信號計算的結(jié)果為a1，通過另一個滾珠開關(guān)檢測的信號計算的結(jié)果為a2，設(shè)定偏差為t,如果a1?a2＜t，則說明測量結(jié)果準(zhǔn)確。[0044] 可選的，根據(jù)電信號的變化周期，獲得風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，可以具體為通過觸發(fā)間隔計算角速度以及轉(zhuǎn)速。[0045] 進(jìn)一步地，通過步驟2計算出風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)可以根據(jù)超速保護(hù)閾值，進(jìn)行相應(yīng)的控制，如當(dāng)轉(zhuǎn)速超過閾值后，進(jìn)行緊急停機(jī)操作，保護(hù)機(jī)組安全。并且根據(jù)計算出的風(fēng)輪方位角，可用于獨立變槳控制，降低機(jī)組載荷。[0046] 實施例3[0047] 基于實施例1和實施例2，本實施例提出一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)置上述實施例1的基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量裝置，并采用實施例2所述的基于滾珠開關(guān)的風(fēng)機(jī)風(fēng)輪方位角和轉(zhuǎn)速的測量方法，根據(jù)測量的轉(zhuǎn)速對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，根據(jù)測量的風(fēng)輪方位角實現(xiàn)變槳控制。[0048] 以上所述僅為本公開的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本公開，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本公開可以有各種更改和變化。凡在本公開的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0049] 上述雖然結(jié)合附圖對本公開的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本公開保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本公開的保護(hù)范圍以內(nèi)。