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1、(10)申请公布号 CN 103147917 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103147917 A *CN103147917A* (21)申请号 201310060585.1 (22)申请日 2013.02.26 F03D 7/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (71)申请人 上海电机学院 地址 200240 上海市闵行区江川路 690 号 (72)发明人 程伟臻 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 郑玮 (54) 发明名称 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及 方法 (57) 摘。
2、要 本发明提供了一种基于 GPS 对风机状态进行 检测的系统及方法， 通过将全球定位传感器设置 在风力发电机上， 然后将全球定位传感器用于校 正和 / 或补偿来自其它传感器的读数， 接着通过 接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并 对风力发电机进行控制， 本方案基于全球卫星定 位传感器， 可较好的实现对风力发电机组进行状 态监测。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103147917 A CN 103147917 A。
3、 *CN103147917A* 1/2 页 2 1. 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 步骤一、 将全球定位传感器设置在风力发电机上 ； 步骤二、 将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自其它传感器的读数 ； 步骤三、 通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机进行控 制。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 全球定位传感器可安装在 靠近风力发电机叶片的最大振动位移处。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 全球定位传感器可安装在 靠近风力发电机叶片的尖端处。。
4、 4. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤一中， 全球定位传感器可安装在 靠近风力发电机塔架的顶端处。 5. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述全球定位传感器可以包括一个无线 发射器和 / 或接收器。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述全球定位传感器可以包括一个电源。 7. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述全球定位传感器可以包含一个加速 度计和 / 或一个控制单元。 8. 根据权利要求 7 所述的方法， 其特征在于， 所述加速度计可以是双轴或三轴的。 9. 根据权利要求 7 所述的方法， 其特征在于， 所述控制单元可包。
5、括一个过滤器， 用于处 理来自加速度计的信号。 10. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤三中， 计算风力发电机的运行 状态， 包括但不限于风力发电机塔架顶部的转子方位角、 前后加速度和速度、 侧面的加速度 和顶部的速率、 塔架顶部方向的偏转， 和 / 或处在不同位置的每个风力发电机叶片的偏转。 11. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤三中， 可计算风力发电机的负 载。 12. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述步骤三中， 所述对风力发电机进行 控制可包括调整发电机叶片的桨距角， 以及确定轴承的偏航方位。 13. 一种基于 GPS 对风。
6、机状态进行检测的系统， 其特征在于， 所述系统包括风力发电 机、 调整装置及控制装置， 通过将全球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位传 感器用于校正和/或补偿来自其它传感器的读数， 接着通过接收的GPS信号， 计算风力发电 机的运行状态， 并对风力发电机进行控制。 14. 根据权利要求 13 所述的系统， 其特征在于， 所述风力发电机含有设置在风力发电 机上的全球定位传感器。 15. 根据权利要求 13 所述的系统， 其特征在于， 所述调整装置用于将全球定位传感器 校正和 / 或补偿来自其它传感器的读数。 16. 根据权利要求 13 所述的系统， 其特征在于， 所述控制装置用于通过。
7、接收的 GPS 信 号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机进行控制。 17. 根据权利要求 13 所述的系统， 其特征在于， 所述风力发电机包含 一个塔架 ； 一个支持主轴的位于塔架上的机舱 ； 权 利 要 求 书 CN 103147917 A 2 2/2 页 3 一个位于主轴一端的轮毂 ； 一个使主轴旋转的位于轮毂上的叶片 ； 一个控制系统 ； 一个位于塔架和叶片一端的全球定位传感器， 用于确定塔架和叶片的偏移。 权 利 要 求 书 CN 103147917 A 3 1/7 页 4 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及风电场数据处理技术领。
8、域， 特别涉及一种基于 GPS 对风机状态进行检 测的系统及方法。 背景技术 0002 随着化石能源储存量的不断减少和地球环境被破坏以及污染程度的日益加重， 如 何对太阳能、 风能、 生物质能、 地热能、 海洋能等可再生而且洁净的非化石能源进行开发利 用， 目前已经受到全世界范围内的广泛关注。 风能作为太阳能的一种转化形式， 在地球上储 量丰富且分布广阔。因此， 风力发电目前已成为人类利用可再生洁净能源发电中最有潜质 的发电形式之一。 0003 发展至今， 我们将风能转换成机械能的装置称为风力机 （风轮机） ， 风车发展到今 天主要以风力机的形式来完成风能的利用。风力机由叶片构成风轮， 并将风。
9、轮安装在转轴 上， 利用风力在叶片上产生的推力推动风轮转动， 风轮轮轴随风轮转动并带动其后连接的 装置转动来完成一定的功能， 所以风轮或者说风力机是把风的动能转变为机械能的重要部 件。 0004 风力发电机由于受到振动的力量可能引起很多部件的变形,例如,振动可能是由 于风机的高度， 机舱和转子的重量引起的。 例如， 一个典型的钢制的风力发电机的塔架可能 在每 3 秒一个正常的循环下， 来回震荡。此外， 由于叶片也具有某种灵活性， 它们在一个典 型的固有频率下振动， 大约每秒一个周期 （或每秒一个赫兹） 。由于其它的作用最终也可能 会产生裂缝， 造成严重的机械性故障， 因此风力发电机的这些和其它。
10、部件能够弯曲或偏转 是一个很重要的特性。因此一定要实时监测风力发电机中部件的变形， 确定风机运行过程 中的弯曲、 振动、 或其它的偏移。 0005 为保证风力发电机组可靠稳定运行， 降低机组的维护成本， 最有效的办法是监测 风力发电机组的运行状态。 因此， 要实时计算风速、 确定风向、 调整叶片的桨距角、 确定轴承 的偏航方位、 同时估计风力发电机的负载， 以便对风力发电机实时进行控制。 对风力发电机 的状态进行实时监测， 使其更好地为电网服务具有重要的意义。 0006 为了克服上述现有技术的不足， 本发明提供了一种基于 GPS 对风机状态进行检测 的系统及方法， 尝试通过基于全球卫星定位系统。
11、， 对风力发电机的状态进行监测， 获取风机 的详细偏移信息并估计风力发电机的负载， 以便对风力发电机进行控制， 是目前风电场数 据处理技术领域亟待解决的问题之一。 发明内容 0007 有鉴于此， 本发明实施例提出了一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方 法， 通过将全球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位传感器用于校正和 / 或 补偿来自其它传感器的读数， 接着通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对 风力发电机进行控制， 本方案基于全球卫星定位传感器， 可较好地实现对风力发电机组进 说 明 书 CN 103147917 A 4 2/7 页 5 行状态监测。
12、。 0008 为解决上述技术问题， 本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的 ： 0009 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的方法， 包括 ： 0010 步骤一、 将全球定位传感器设置在风力发电机上 ； 0011 步骤二、 将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自其它传感器的读数 ； 0012 步骤三、 通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机进行 控制。 0013 优选的， 上述步骤一中， 全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的最大振 动位移处。 0014 优选的， 上述步骤一中， 全球定位传感器可安装在靠近风力发电机叶片的尖端处。 0015 优选的。
13、， 上述步骤一中， 全球定位传感器可安装在靠近风力发电机塔架的顶端处。 0016 优选的， 上述全球定位传感器可以包括一个无线发射器和 / 或接收器。 0017 优选的， 上述全球定位传感器可以包括一个电源。 0018 优选的， 上述全球定位传感器可以包含一个加速度计和 / 或一个控制单元。 0019 优选的， 上述加速度计可以是双轴或三轴的。 0020 优选的， 上述控制单元可包括一个过滤器， 用于处理来自加速度计的信号。 0021 优选的， 上述步骤三中， 计算风力发电机的运行状态， 包括但不限于风力发电机塔 架顶部的转子方位角、 前后加速度和速度、 侧面的加速度和顶部的速率、 塔架顶部方。
14、向的偏 转， 和 / 或处在不同位置的每个风力发电机叶片的偏转。 0022 优选的， 上述步骤三中， 可计算风力发电机的负载。 0023 优选的， 上述步骤三中， 所述对风力发电机进行控制可包括调整发电机叶片的桨 距角， 以及确定轴承的偏航方位。 0024 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统， 包括风力发电机、 调整装置及控制装 置， 通过将全球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位传感器用于校正和 / 或 补偿来自其它传感器的读数， 接着通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对 风力发电机进行控制。 0025 优选的， 上述风力发电机含有设置在风力发电机上。
15、的全球定位传感器。 0026 优选的， 上述调整装置用于将全球定位传感器校正和 / 或补偿来自其它传感器的 读数。 0027 优选的， 上述控制装置用于通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并 对风力发电机进行控制。 0028 优选的， 上述风力发电机可包含一个塔架 ； 0029 一个支持主轴的位于塔架上的机舱 ； 0030 一个位于主轴一端的轮毂 ； 0031 一个使主轴旋转的位于轮毂上的叶片 ； 0032 一个控制系统 ； 0033 一个位于塔架和叶片一端的全球定位传感器， 用于确定塔架和叶片的偏移。 0034 优选的， 上述生成单元用于依据数据结构中的数据生成风电场运行。
16、数据报告。 0035 综上所述， 本发明提供了一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方法， 通过 说 明 书 CN 103147917 A 5 3/7 页 6 将全球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自 其它传感器的读数， 接着通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电 机进行控制， 本方案基于全球卫星定位传感器， 可较好的实现对风力发电机组进行状态监 测。 附图说明 0036 图 1 为本发明实施例一种基于 GPS 对风机状态进行检测的方法示意图 ； 0037 图 2 为水平轴风力发电机的示意图 ； 0038 图 3 。
17、为本发明实施例风力发电机的侧视原理图 ； 0039 图 4 为本发明实施例位置传感器原理图 ； 0040 图 5 为本发明实施例一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统示意图。 具体实施方式 0041 本发明实施例提供的一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方法， 通过将全 球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自其它 传感器的读数， 接着通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机进 行控制， 本方案基于全球卫星定位传感器， 可较好的实现对风力发电机组进行状态监测。 0042 本发明实施例的核心思想是， 通过基于全球卫。
18、星定位系统， 对风力发电机的状态 进行监测， 将全球定位传感器安装在风力发电机上， 确定风机组件的偏转， 包括但不限于风 机的塔架、 叶片、 机舱、 轮毂。 风力发电机的控制系统将通过计算处理相关数据， 包括但不限 于风力发电机之塔架顶部的转子方位角、 前后加速度和速度、 侧面的加速度和顶部的速率、 塔架方向的偏转， 和 / 或处在不同位置的每个叶片的偏转， 同时剪切因子也可以被确定。然 后， 响应于来自全球定位传感器的信号， 控制系统将控制风力发电机的操作。 0043 此外， 本方案可实现对风机实施各种控制策略， 包括使风机从一个运行状态改变 到另一个运行状态。 对风力发电机进行控制， 以便。
19、优化整个风电场的生产， 同时降低一个涡 轮对其它涡轮的影响。诸如通过减少一个特定的风力发电机的旋转速度。另外， 全球定位 传感器还可用于确定风力发电机轴承的偏航方位。 0044 为使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 下面参照附图并举实施例， 对 本发明进一步详细说明。 0045 本发明实施例提供了一种基于GPS对风机状态进行检测的方法， 如图1所示， 具体 步骤包括 ： 0046 步骤一、 将全球定位传感器设置在风力发电机上 ； 0047 具体而言， 在本发明实施例中， 图2是水平轴风力发电机的示意图。 风力发电机90 的特殊的配置包括与塔架配套的机舱装置 94 和一个封闭主轴 9。
20、6。叶片 100 布置在轮毂 98 上， 以形成 “转子” ， 叶片 100 位于主轴 96 的一端， 机舱装置 94 的外部。风机叶片 100 驱动 齿轮箱 102， 该齿轮箱 102 与发电机 104 相连接， 发电机 104 安装在机舱 94 内的主轴 96 的 一端， 并且机舱 94 内的控制系统 106 可以接受来自风速计 108 的输入信号。控制系统 106 包括关断控制单元和接收控制单元， 关断控制单元用于关断转子的旋转， 接收控制单元连 接到关断控制单元上， 用于接收远方的关断控制信号。 说 明 书 CN 103147917 A 6 4/7 页 7 0048 图 3 是本方案风。
21、力发电机的侧视原理图， 包括几个位置传感器 202。一些或全部 的位置传感器 202 可以被布置在风力发电机 90 的各个地方， 包括但不限于这里所示的， 位 置传感器 202 用于确定风力发电机的一个组成部分的偏移。例如， 位置传感器 202 可以被 布置在风力发电机 90 的不同的静止的或移动的部件中， 来确定风机运行过程中的弯曲， 振 动， 或其它的偏移。包括， 但不限于塔架 92， 机舱 94， 轮毂 98， 和 / 或叶片 100。位置传感器 202可以布置在任何位置， 包括预期的每个组件的最大偏移处。 例如， 如图3所示， 位置传感 器 202 可以被布置在叶片 100 的任何位置。
22、， 如在预期的最大的变形的位置。如全球定位传 感器至少应安装在靠近风力发电机叶片的最大振动位移处 ； 或全球定位传感器安装在接近 叶片的尖端处 ； 或全球定位传感器安装在靠近塔架的顶端处。 0049 步骤二、 将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自其它传感器的读数 ； 0050 具体而言， 在本发明实施例中， 全球定位传感器将利用全球导航卫星的全球卫星 定位系统， 确定垂直或水平位置 （在一维， 两维， 或三维空间） 。为了提高全球定位传感器的 准确性， 传感器可以被多种方式配置， 这样所有的传感器使用同一组卫星。如图 3 所示， 一 个或多个全球定位传感器 202 可以被布置在任何固定位。
23、置 （如示出的接地） 并用于校正和 / 或补偿来自于风力发电机 90 上的其它传感器 202 的读数。例如， 那些校正可以在控制系统 106 和 / 或其它的具体的专用控制器上进行。 0051 步骤三、 通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机进行 控制。 0052 具体而言， 在本发明实施例中， 如图 4 所示， 全球定位传感器 202 可以包括一个转 发器， 一个 GPS 接收器 204， 一个无线发射器和 / 或接收器 206， 电源 208。例如， 电源 208 可 以作为供电的电池和 / 或连接到风力发电机的电气系统。由于全球定位传感器 202 是不固 。
24、定的， 它可以安装在叶片 100 的任意位置， 所以通常情况下一个微型发电机， 如压电微型发 电机被设置， 用于提供全球定位传感器 202 所需的能量。在各种实施方式中， 全球定位传感 器 202 可被安装在一个寄存器中， 便于访问和维护。 0053 全球定位传感器 202 还可能包括一个加速度计 210 和 / 或一个控制单元 212。例 如， 加速度计210可以是双轴或三轴的， 控制单元212可能包括一个过滤器214， 用于处理来 自 GPS 接收器 204 和 / 或加速度计 210 的信号。控制单元 212 可以计算位置， 速度， 加速度 等数据， 并将这些和其它数据发送到发电机控制系。
25、统106。 然后控制系统106将通过计算处 理这些数据， 这些数据包括但不限于塔架 92 顶部的转子方位角、 前后加速度和速度、 侧面 的加速度和顶部的速率、 塔架顶部方向的偏转， 和 / 或处在不同位置的每个叶片的偏转， 同 时剪切因子和湍流度也可以被确定。然后， 响应于来自全球定位传感器 202 的信号， 控制系 统 106 将控制风力发电机 90 的操作。 0054 发电机控制系统 106 使用偏差信息来计算 （例如使用模糊逻辑） 主轴 96， 塔架 92， 和 / 或叶片 100 上的负载。例如， 软件可嵌入在控制系统 106 中， 目的是可以给风力发电机 90 中各种部件建模， 包括。
26、但不限于塔架 92， 叶片 100， 主轴 96， 和 / 或其他的组件， 通过查找 表的形式， 查找多项式传递函数和 / 或基于物理的传递函数。那些建立的模型可以解释大 量的变量， 如 GPS 时间延迟， 定位误差， 制造差异 （如叶片重量） 。 0055 通过GPS接收器204的信号， 加速度计210的信号 （使用惯性计算） ， 或它们的组合， 可以计算风力发电机 90 的位置、 压力、 速度、 加速度和 / 或其它的物理量。例如， 发电机塔 说 明 书 CN 103147917 A 7 5/7 页 8 架的几何中心和塔架附近的固定点可安装 GPS 传感器， 接收卫星信号。然后， 控制系统。
27、 106 将这些测量的参数与设计参数进行比较， 以便控制和操作发电机， 当检测到的参数超出阈 值时， 将关闭发电机。控制系统 106 也可以为每一个部件建立一个疲劳模型， 根据消耗疲劳 的原理， 这个模型将控制发电机 90 的操作。 0056 此外， 在本发明实施例中， 可使用各种控制策略。如根据风力条件和 / 或位置传感 器 202 的故障情况， 对风力发电机 90 的操作可能会从一个控制状态改变到另一个控制状 态。风力发电机 90 可保持在一个控制状态下至少 10 分钟， 除非出现故障或过载。然后， 依 据塔架 92 的偏转和 / 或叶片 100 的转动速度和桨距角， 可以计算出风速。通过。
28、塔架的偏转 方向也可以确定风向， 从而可以不使用风向标。 同样的， 如果风力发电机具有一个可倾斜的 机舱94， 通过计算剪切因子， 就可以调整发电机90的桨距角。 为了提供低噪音操作， 每个叶 片 100 的桨距角和 / 或转子方位角也可以根据风速， 乱流度来进行调整。每个叶片 100 的 倾斜可进一步单独进行调整， 以减少塔架 92 的一侧到另一侧的振动级别。 0057 另外， 一个， 两个， 或更多的位置传感器 202 可用于确定风力发电机轴承的偏航方 位。例如， 一个单一的位置传感器 202 布置在机舱 94 或轮毂 98 上， 根据传感器跟踪一起移 动的发电机 90 的电弧痕迹， 可用。
29、于指示某个点的位置 （如经度和纬度） 。然后， 依据单个传 感器 202 和发电机固定的旋转中心的位置， 可以推测出轴承的偏航。 0058 另外， 本发明实施例还提供了一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统。如图 5 所示， 为本发明实施例提供的一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统示意图。 0059 一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统， 包括风力发电机 11、 调整装置 22 及控 制装置 33。 0060 风力发电机 11， 含有设置在风力发电机上的全球定位传感器 ； 0061 具体而言， 在本发明实施例中， 图2是水平轴风力发电机的示意图。 风力发电机90 的特殊的配置包。
30、括与塔架配套的机舱装置 94 和一个封闭主轴 96。叶片 100 布置在轮毂 98 上， 以形成 “转子” ， 叶片 100 位于主轴 96 的一端， 机舱装置 94 的外部。风机叶片 100 驱动 齿轮箱 102， 该齿轮箱 102 与发电机 104 相连接， 发电机 104 安装在机舱 94 内的主轴 96 的 一端， 并且机舱 94 内的控制系统 106 可以接受来自风速计 108 的输入信号。控制系统 106 包括关断控制单元和接收控制单元， 关断控制单元用于关断转子的旋转， 接收控制单元连 接到关断控制单元上， 用于接收远方的关断控制信号。 0062 图 3 是本方案风力发电机的侧视。
31、原理图， 包括几个位置传感器 202。一些或全部 的位置传感器 202 可以被布置在风力发电机 90 的各个地方， 包括但不限于这里所示的， 位 置传感器 202 用于确定风力发电机的一个组成部分的偏移。例如， 位置传感器 202 可以被 布置在风力发电机 90 的不同的静止的或移动的部件中， 来确定风机运行过程中的弯曲， 振 动， 或其它的偏移。包括， 但不限于塔架 92， 机舱 94， 轮毂 98， 和 / 或叶片 100。位置传感器 202可以布置在任何位置， 包括预期的每个组件的最大偏移处。 例如， 如图3所示， 位置传感 器 202 可以被布置在叶片 100 的任何位置， 如在预期的。
32、最大的变形的位置。如全球定位传 感器至少应安装在接近叶片的最大振动位移处 ； 或全球定位传感器安装在接近叶片的尖端 处 ； 或全球定位传感器安装在接近塔架的顶端处。 0063 调整装置 22， 用于将全球定位传感器用于校正和 / 或补偿来自其它传感器的读 数 ； 说 明 书 CN 103147917 A 8 6/7 页 9 0064 具体而言， 在本发明实施例中， 全球定位传感器将利用全球导航卫星的全球卫星 定位系统， 确定垂直或水平位置 （在一维， 两维， 或三维空间） 。为了提高全球定位传感器的 准确性， 传感器可以被多种方式配置， 这样所有的传感器使用同一组卫星。如图 3 所示， 一 个。
33、或多个全球定位传感器 202 可以被布置在任何固定位置 （如示出的接地） 并用于校正和 / 或补偿来自于风力发电机 90 上的其它传感器 202 的读数。例如， 那些校正可以在控制系统 106 和 / 或其它的具体的专用控制器上进行。 0065 控制装置 33， 用于通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发 电机进行控制。 0066 具体而言， 在本发明实施例中， 如图 4 所示， 全球定位传感器 202 可以包括一个转 发器， 一个 GPS 接收器 204， 一个无线发射器和 / 或接收器 206， 电源 208。例如， 电源 208 可 以作为供电的电池和 / 或。
34、连接到风力发电机的电气系统。由于全球定位传感器 202 是不固 定的， 它可以安装在叶片 100 的任意位置， 所以通常情况下一个微型发电机， 如压电微型发 电机被设置， 用于提供全球定位传感器 202 所需的能量。在各种实施方式中， 全球定位传感 器 202 可被安装在一个寄存器中， 便于访问和维护。 0067 全球定位传感器 202 还可能包括一个加速度计 210 和 / 或一个控制单元 212。例 如， 加速度计210可以是双轴或三轴的， 控制单元212可能包括一个过滤器214， 用于处理来 自 GPS 接收器 204 和 / 或加速度计 210 的信号。控制单元 212 可以计算位置，。
35、 速度， 加速度 等数据， 并将这些和其它数据发送到发电机控制系统106。 然后控制系统106将通过计算处 理这些数据， 这些数据包括但不限于塔架 92 顶部的转子方位角、 前后加速度和速度、 侧面 的加速度和顶部的速率、 塔架顶部方向的偏转， 和 / 或处在不同位置的每个叶片的偏转， 同 时剪切因子和湍流度也可以被确定。然后， 响应于来自全球定位传感器 202 的信号， 控制系 统 106 将控制风力发电机 90 的操作。 0068 发电机控制系统 106 使用偏差信息来计算 （例如使用模糊逻辑） 主轴 96， 塔架 92， 和 / 或叶片 100 上的负载。例如， 软件可嵌入在控制系统 1。
36、06 中， 目的是可以给风力发电机 90 中各种部件建模， 包括但不限于塔架 92， 叶片 100， 主轴 96， 和 / 或其他的组件， 通过查找 表的形式， 查找多项式传递函数和 / 或基于物理的传递函数。那些建立的模型可以解释大 量的变量， 如 GPS 时间延迟， 定位误差， 制造差异 （如叶片重量） 。 0069 通过GPS接收器204的信号， 加速度计210的信号 （使用惯性计算） ， 或它们的组合， 可以计算风力发电机 90 的位置、 压力、 速度、 加速度和 / 或其它的物理量。例如， 发电机塔 架的几何中心和塔架附近的固定点可安装 GPS 传感器， 接收卫星信号。然后， 控制系。
37、统 106 将这些测量的参数与设计参数进行比较， 以便控制和操作发电机， 当检测到的参数超出阈 值时， 将关闭发电机。控制系统 106 也可以为每一个部件建立一个疲劳模型， 根据消耗疲劳 的原理， 这个模型将控制发电机 90 的操作。 0070 此外， 在本发明实施例中， 可使用各种控制策略。如根据风力条件和 / 或位置传感 器 202 的故障情况， 对风力发电机 90 的操作可能会从一个控制状态改变到另一个控制状 态。风力发电机 90 可保持在一个控制状态下至少 10 分钟， 除非出现故障或过载。然后， 依 据塔架 92 的偏转和 / 或叶片 100 的转动速度和桨距角， 可以计算出风速。通。
38、过塔架的偏转 方向也可以确定风向， 从而可以不使用风向标。 同样的， 如果风力发电机具有一个可倾斜的 机舱94， 通过计算剪切因子， 就可以调整发电机90的桨距角。 为了提供低噪音操作， 每个叶 说 明 书 CN 103147917 A 9 7/7 页 10 片 100 的桨距角和 / 或转子方位角也可以根据风速， 乱流度来进行调整。每个叶片 100 的 倾斜可进一步单独进行调整， 以减少塔架 92 的一侧到另一侧的振动级别。 0071 另外， 一个， 两个， 或更多的位置传感器 202 可用于确定风力发电机轴承的偏航方 位。例如， 一个单一的位置传感器 202 布置在机舱 94 或轮毂 98。
39、 上， 根据传感器跟踪一起移 动的发电机 90 的电弧痕迹， 可用于指示某个点的位置 （如经度和纬度） 。然后， 依据单个传 感器 202 和发电机固定的旋转中心的位置， 可以推测出轴承的偏航。 0072 在本方案中， 风力发电机可包含一个塔架 ； 0073 一个支持主轴的位于塔架上的机舱 ； 0074 一个位于主轴一端的轮毂 ； 0075 一个使主轴旋转的位于轮毂上的叶片 ； 0076 一个控制系统 ； 0077 一个位于塔架和叶片一端的全球定位传感器， 用于确定塔架和叶片的偏移。 0078 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件完成。
40、， 所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中， 该程序在执行时， 包括方法实施例的步骤之一或其组合。 0079 另外， 在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中， 也可以 是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模 块既可以采用硬件的形式实现， 也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如 果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时， 也可以存储在一个计算机 可读取存储介质中。 0080 综上所述， 本文提供了一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方法， 通过将 全球定位传感器设置在风力发电机上， 然后将全球定位。
41、传感器用于校正和 / 或补偿来自其 它传感器的读数， 接着通过接收的 GPS 信号， 计算风力发电机的运行状态， 并对风力发电机 进行控制， 本方案基于全球卫星定位传感器， 可较好的实现对风力发电机组进行状态监测。 0081 以上对本发明所提供的一种基于 GPS 对风机状态进行检测的系统及方法进行了 详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的 说明只是用于帮助理解本发明的方案 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思 想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。 说 明 书 CN 103147917 A 10 1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103147917 A 11 2/4 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 103147917 A 12 3/4 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103147917 A 13 4/4 页 14 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103147917 A 14 。