确定机舱倾角的方法技术

一种确定机舱倾角的方法。测量机舱加速度，确定通过校准得出的偏差值。从测量加速度中减去偏差值计算第一差值信号。从第一差值信号中减去反馈信号计算第二差值信号。对第一差值信号积分以计算第一积分信号。给第一差值信号乘以通过校准得出的系数Ｋｆｆ以计算第一校正信号。对两个信号进行求和计算第一和信号。对第一和信号积分以计算第二积分信号。第一和信号乘以系数Ｋｆｆ算出第二校正信号。对两个信号进行求和以算出第二和信号。第二和信号乘以等效塔高度以算出第三校正信号。计算第三校正信号的反正切值以获得第一机舱信号。第一机舱信号送给低通滤波器以滤波计算机舱倾角。计算第一机舱信号的正弦值，给计算结果乘以重力加速度以计算反馈信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力涡轮机的机舱倾角的确定。
技术介绍
借助于实测加速度来估算机艙倾角(nacelle-inclination)的做 法是公知的。当机舱安装在塔顶部时，由风引起的强力作用在机舱上 并使塔弯曲。因此，机艙倾角被改变。稳态倾角phi可通过下述公式测算出来phi-arcsin (a—y/g)， 其中phi是倾角，g是力或重力加速度，以及 a-y是沿机舱的实测力或实测加速度。机舱加速度引起的力将会是加速度信号的一部分，并因此而干扰 倾角的计算。另外，如果用机舱中的加速度计来测量机舱加速度的话，当倾角 改变时，重力将会对该测量造成干扰。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种改进的估算机舱倾角的方法。 在第二方面中，本专利技术进一步的目的是提供一种改进的估算机舱加速度的方法，使得加速度和倾角可以分开。该问题通过权利要求l的特征来解决。本专利技术的优选实施方式记载于后续的权利要求中。根据所要求保护的专利技术，提供了一种方法来确定风力涡轮机的机舱倾角。测量机舱的加速度。确定通过校准得出的偏差值。 通过从测量的加速度中减去偏差值计算第一差值信号。 通过从第一差值信号中减去反馈信号计算第二差值信号。对第一差值信号进行积分以计算第一积分信号。给第一差值信号乘以通过校准得出的系数Kf f以计算第一校正信号。4对第一校正信号和第一积分信号求和以算出第一和信号。对第一和信号进行积分以计算第二积分信号。给第一和信号乘以该系数Kff以 计算第二校正信号。对第二积分信号和第二校正信号求和，以计算第二和信号。给第二和信号乘以等效塔高度以算出第三校正信号。计算第三校正信号的反正切值(arcus-tangens)以获得第一机艙 信号。将第一机舱信号馈送给低通滤波器以通过滤波计算该机舱倾角。 计算第一机舱信号的正弦值，并给计算结果乘以重力加速度以计 算该反馈信号。本专利技术的方法改进了机抢倾角的确定方式，在该方法中重力对机 舱的影响被最小化或者在最佳情形下重力对机舱不构成影响。准确的机舱倾角可用于抑制风力涡轮机的振动。机舱倾角或机舱位置可用于推力控制或倾角控制。机舱倾角或机舱位置也可用于塔的疲劳计算。用于本专利技术的加速度计能够测量小到O的加速度，因此可以测量由 于倾斜而产生的重力加速度分量。然后，如上文所述，可以将重力加 速度分量从测量出的加速度信号中分出来，并可使用该结果来对机舱 位置和机舱倾角进行改进的估算。附图说明接下来将通过下述附图更详细地描述本专利技术，附图中 图l基于原理方框图示出了本专利技术的方法； 图2示出了机舱的俯视图，带有作用在机舱上的加速度；以及 图3示出了安装在塔顶部以获得所谓的"等效塔高度，，的机舱的示 意图。具体实施例方式根据本专利技术，借助于安装在例如机舱内或机舱处的加速度计ACM来 测量机抢的加速度ACC。可使用常规的双轴加速度计作为该加速度计。 实测加速度作为第一输入信号输入至第一差值器DIF1中。 校准所必需的偏差(offset)值OV作为第二输入信号输入至第一差值器DIF1。出于校准目的，改变机舱及其风力叶片的位置，使得机舱上的风 力最小化并因此使倾角也最小化。也可以将估算的、预先计算出的值用作偏差值OV。当如上所述停止机舱的旋转推进器叶片时，可基于加速度计输出 的平均值来计算偏差值OV。还可以基于"在线闭环校准"("online closed loop calibration")来计算偏差值0V。因此，改变偏差值OV直至机舱位置 和机舱倾角的平均值等于期望值。该期望值一方面形成涡轮机功率的 函数，另一方面形成节距(pitch)位置的函数。第一差值器DIF1外算该实测加速度ACC与偏差值0V之间的差，得出 第一差值信号DSl。第一差值信号DS1作为第一输入信号输入至第二差值器DIF2。在先获得的反馈信号FBS作为第二输入信号输入至笫二差值器 DIF2。第二差值器DIF2计算第一差值信号DS1与反馈信号FBS之间的差， 得出第二差值信号DS2。该第二差值信号DS2用作估算的机舱加速度，该估算的机舱加速度的形成不受重力影响。第二差值信号DS2作为输入信号输入至第一积分器INT1和第一乘法器MUL1。第一积分器INT1对第二差值信号DS2进行积分以形成第一积分信 号IS1。第一乘法器MUL1给第二差值信号DS2乘以介于0和3之间的系数 Kff。在优选实施方式中，该系数Kff是O. 4或2.4。这种相乘有助于稳定下文将要描述的环路。该系数Kff的最佳值可 以在校准的同时进行选定。由于这种相乘，算出了第一校正值DS2K。第一校正值DS2K和第一积分信号IS1作为输入信号输入至第一求 和器SUM1中，该第一求和器SUM1计算信号DS2K和IS1的和。因此算出了 第一和信号FSS1。该第一和信号FSS1用作估算的机舱速度，该估算的机舱速度的形6成不受重力影响。第一和信号FSS1作为输入信号输入至第二积分器INT2和第二乘法 器MUL2。第二积分器INT2对第一和信号FSS1进行积分以形成第二积分信号IS2。第二乘法器MUL2给第一和信号FSSl乘以如上所述的系数Kff。 由于这种相乘，算出了第二校正信号FSS1K。第二校正信号FSS1K和第二积分信号IS2作为输入信号输入至第二 求和器SUM2，该第二求和器SUM2计算两个信号FSS1K和IS2的和。因此 算出了第二和信号FSS2。第二和信号FSS2馈送给具有固有频率w =1/Kff 的二阶低 通滤波器LP1。在优选实施方式中，值1/Kff是0. 2 。也可以使用具有固有频率w = 1/Kff 的一阶低通滤波器。这种滤波操作形成了计算的机舱位置，该计算的机舱位置的形成 不受重力影响。第二和信号FSS2作为第一输入信号馈送给第三乘法器MUL3，称为 "等效(equivalent)塔高度"的值ETH作为第二输入信号也馈送给第三 乘法器MUL3。在该实施方式中，选定60米的值作为等效塔高度ETH。随后将参照 前述图3对"等效塔高度"ETH进行解释。第三乘法器MUL3给第二和信号FSS2乘以60米的等效塔高度ETH，得 出笫三校正信号FSS2K。第三校正信号FSS2K作为输入信号输入至计算器atan，计算器atan 计算第三校正信号FSS2K的反正切值。因此，产生了第一机舱信号FNS。第一机舱信号FNS馈送给具有固有频率w =1/Kff 的二阶 低通滤波器LP2。在优选实施方式中，该值1/Kff是0. 2 。也可以使用具有固有频率co =1/Kff 的一阶低通滤波器。这种计算或滤波操作形成了计算的机舱倾角，该计算的机舱倾角 的形成不受重力影响。笫一机舱信号FNS还馈送给计算器sin，计算器sin计算第一机舱信号FNS的正弦值。因此，产生了第二机抢信号FNS2。第二机舱信号FNS2乘以重力系数9. 82以算出反馈信号FBS。 如上所述，反馈信号FBS作为第二输入信号输入至第二差值器DIF2中。图2示出了机艙MC的俯视图，并且加速度a-g和a-y作用在机抢NAC上。由于风的缘故，机抢NAC和塔T弯离竖线VL。这导致产生距离y。 沿着塔T邻近机艙NAC作出切线TL。切线TL与竖线VL相交于点P。 竖线VL与切线TL之间的角d)就是机舱MC的倾角。 如上所述，本专利技术的方法不受重力a-g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定风力涡轮机的机舱倾角（φ）的方法，包括如下步骤：　－测量该机舱的加速度（ＡＣＣ），　－确定通过校准得出的偏差值（ＯＶ），　－通过从测量出的加速度（ＡＣＣ）中减去该偏差值（ＯＶ）计算第一差值信号（ＤＳ１），　－ 通过从该第一差值信号（ＤＳ１）中减去反馈信号（ＦＢＳ）计算第二差值信号（ＤＳ２），　－对该第一差值信号（ＤＳ１）进行积分以计算第一积分信号（ＩＳ１），　－给该第一差值信号（ＤＳ１）乘以系数Ｋｆｆ以计算第一校正信号（ＤＳ２Ｋ），其 中该系数Ｋｆｆ通过所述校准得出，　－对该第二差值信号（ＤＳ２）和该第一校正信号（ＤＳ２Ｋ）求和以计算第一和信号（ＦＳＳ１），　－对该第一和信号（ＦＳＳ１）进行积分以计算第二积分信号（ＩＳ２），　－给该第一和信号（ＦＳＳ１） 乘以该系数Ｋｆｆ以算出第二校正信号（ＦＳＳ１Ｋ），　－对该第二校正信号（ＦＳＳ１Ｋ）和该第二积分信号（ＩＳ２）求和，以计算第二和信号（ＦＳＳ２），　－给该第二和信号（ＦＳＳ２）乘以等效塔高度（ＥＴＨ）以计算第三校正信号（ＦＳＳ２ Ｋ），　－计算该第三校正信号（ＦＳＳ２Ｋ）的反正切值以获得第一机舱信号（ＦＮＳ），　－将该第一机舱信号（ＦＮＳ）馈送给低通滤波器（ＬＰ２）以通过滤波计算该机舱倾角，　－计算该第一机舱信号（ＦＮＳ）的正弦值，并给计算结果乘以 重力加速度（９．８１）以计算所述反馈信号（ＦＢＳ）。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：P埃格达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]