[发明专利]位移/角度测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种位移/角度测量装置及方法。

背景技术

在风力发电机组中，变桨系统起着实现最大功率跟踪和气动刹车的 重要功能，其可靠性直接关系到风力发电机组的安全。对于叶片角度的 保护，使用单一编码器容易出现编码器故障后而变桨系统检测不到、影 响机组安全的隐患。所以风力发电机组中一般使用两个编码器同时对角 度进行检测。一个编码器位于变桨电机尾部，作为主旋编计算叶片角度， 另一个编码器位于变桨轴承内齿上，作为辅旋编检测叶片角度。当两个 编码器检测到的角度差值过大时，变桨系统触发故障并收桨停机，以保 护机组的安全。

目前变桨叶片角度的测量，使用的是绝对值编码器，且使用编码器 的话必须使用SSI信号测量模块，因此成本很高。由于变桨轴承内齿上 的编码器的传动比参数中没有减速机减速比，所以计算得出的角度值与 主旋编计算的角度值相比，实际精度并不是很高，在一定程度上造成了 高成本、低效益的浪费。

另外一种测量叶片角度的方式是使用两个霍尔接近开关进行角度 测量，优点是结构简单，成本低，缺点是精度不高，检测最高精度约为 360/140/4＝0.64度，且对叶片位置的检测具有跳变性。且接近开关故障 或松动后，系统不能检测出来。

还有一种测量叶片角度的方式是使用一个光电开关进行角度测量， 检测精度不高，最高精度约为360/140＝2.57度，对叶片位置的检测具有 跳变性。且光电开关故障或松动后，系统不能检测出来。

还有一种测量叶片角度的方式是使用磁栅齿磁条进行角度测量，优 点是测量精度高，缺点是测量范围受限(-5度～95度)，且某一处磁条 故障或掉落后，系统不能检测出来。此外，叶片轴承上本身就有许多叶 片安装孔，再在上面开孔安装磁条的话，会对叶片轴承的受力程度造成 一定的影响。

发明内容

本发明的实施例提供一种位移/角度测量装置及方法，以解决位移/ 或旋转主体的位移量/角度变化量测量成本高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种位移/角度测量装置， 其包括：传动部、第一变阻器和测量单元；传动部连接在第一变阻器与 位移/旋转主体之间；第一变阻器的阻值随位移/旋转主体动作而变化； 测量单元与第一变阻器的调节端连接，用于测量第一变阻器的阻值变化 量，并根据阻值变化量计算位移/旋转主体的位移量/转动角度。

进一步地，位移/角度测量装置还包括第二变阻器；传动部还连接 在第二变阻器与位移/旋转主体之间；第二变阻器的阻值随位移/旋转主 体动作而变化；测量单元还与第二变阻器的调节端连接，用于测量第二 变阻器的阻值变化量，并根据阻值变化量计算位移/旋转主体的位移量/ 转动角度。

进一步地，测量单元包括串联有保险电阻和分压电阻的供电测量 回路；第一变阻器的进线端和出线端串联接入供电测量回路中；或者/ 并且，第二变阻器的进线端和出线端串联接入供电测量回路中。

进一步地，测量单元还包括：故障检测模块，用于在第一变阻器 的阻值变化量与第二变阻器的阻值变化量的比值不为第一预设阈值时 确定供电测量回路、第一变阻器及第二变阻器的连接支路发生电气故障； 或者/并且，故障诊断模块，根据第一变阻器的阻值变化量、第二变阻器 的阻值变化量以及第一变阻器与第二变阻器的旋转方向判断供电测量 回路、第一变阻器及第二变阻器的连接支路中的故障位置。

进一步地，第一变阻器和/或第二变阻器为无极旋转变阻器；传动 部包括：旋钮齿轮、旋转齿盘和动力齿轮；旋转齿盘与位移/旋转主体啮 合；动力齿轮与旋转齿盘同轴设置且与旋钮齿轮啮合；旋钮齿轮固定设 置在无极旋转变阻器的旋钮上，且与位移/旋转主体之间具有预定的传动 比。

进一步地，位移/旋转主体为叶片变桨轴承。