一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统与流程

1.本发明涉及风力发电机组的叶片调整领域,尤其涉及一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统。


背景技术：

2.伴随着风力发电技术的快速发展,为最大限度的捕获风能,降低风机的成本，风机不断向大容量长叶片发展。叶片日益大型化及轻量化不可避免的导致变形量增加,严重影响叶片到塔筒的净空距离,以及风机复杂多变的运行环境,都大大增加了叶片扫塔的风险。叶片扫塔轻则损坏叶片,严重的还会导致风机倒塔。
3.风机净空距离是指风力发电机组的叶片运转时叶片尖端与同高度的风机塔筒之间的距离。常见的测量风机净空采用的是激光净空监测雷达，具体地，激光净空监测雷达是通过使用激光束进行测距、进而实现净空监测的雷达，激光净空雷达一般安装于机舱下部或上部，其激光束朝向风机叶片适当倾斜，当叶片运行时会向塔筒方向弯折，弯折到一定程度时激光束落在叶片上，即可测得叶片到雷达距离，进而通过几何关系推算出净空距离，实现净空监测及保护的功能。激光净空雷达在风机上安装时需要调整其姿态(指向、横滚、俯仰)，使得激光束指向特定位置，也就是需要进行指向标定。激光束倾斜程度不同，叶片触及激光束时所对应的净空值也不同，因此净空雷达安装时的姿态调整非常重要。
4.但是，目前净空距离监测主要采用激光雷达或则毫米波雷达进行测量、不仅造价高昂,计算量大,而且受天气或光照影响较大，可靠性差。
5.因此，亟需提供一种新的叶片旋转工作控制的解决方案，以弥补或解决现有技术存在的上述缺陷或不足之处。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有的叶片旋转工作控制技术需通过叶片尖端与风机塔筒碰撞风险来判断风机净空距离，因而增大了叶片的安全性风险并且对旋转系统相关元件的使用寿命和经济性造成不利影响，同时旋转效果过于依赖于迎风角度传感器等传感装置的精确度的缺陷，提出一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：本发明提供了一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特点在于，该方法包括：处于风力发电机组运转时的当前叶片采集叶片尖端的实时尖端姿态数据并将获取的所述实时尖端姿态数据上传至云计算服务平台，其中，所述云计算服务平台中包括所述叶片尖端的姿态变化信息管理平台，所述姿态变化信息管理平台中存储有工作叶片在所述叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的
所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间；利用符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据对所述当前叶片的旋转角度进行调整，并且将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。
8.根据本发明的一种实施方式，所述姿态变化信息管理平台还存储有基于提前设定的姿态变化规律提取算法从所述已有尖端姿态数据中提取的姿态变化规律，所述姿态变化规律包括叶片旋转阻尼变化数据和叶片旋转风速及风向变化数据。
9.根据本发明的一种实施方式，计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤包括：利用所述姿态变化规律提取算法提取所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律；利用所述姿态变化规律的比对以及上传误差，在所述姿态变化信息管理平台中计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。
10.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括形成所述姿态变化信息管理平台的步骤，形成所述姿态变化信息管理平台的步骤包括：利用所述姿态变化规律，将所述姿态变化信息管理平台中存储的所述已有尖端姿态数据分为不同风机净空安全距离范围；并且，计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤还包括：利用所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律确定其所属的风机净空安全距离范围；在所述姿态变化信息管理平台中计算与所述实时尖端姿态数据的风机净空安全距离范围相同且上传误差距离当前误差的协方差不超过所述风机净空距离波动区间的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。
11.根据本发明的一种实施方式，所述不同风机净空安全距离范围涉及不同自然条件下的设定风力承载程度的风机净空距离。
12.根据本发明的一种实施方式，所述不同风机净空安全距离范围涉及不同自然条件下的叶片尖端弧度或风机塔筒高度。
13.根据本发明的一种实施方式，所述已有旋转速度数据包括输出至旋转装置的旋转角度。
14.根据本发明的一种实施方式，所述已有旋转速度数据还包括叶片的磨损程度数据、制作材料数据、迎风面积以及迎风角度。
15.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：若在所述姿态变化信息管理平台中未能计算到符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度，同时仍将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。
16.根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：监测所述当前叶片的迎风角度，并根据所述迎风角度判断所述当前叶片是否出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度。
17.根据本发明的一种实施方式，在边缘计算网关上建立所述姿态变化信息管理平台，并由所述边缘计算网关执行计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤，然后将符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据发送至所述当前叶片的旋转控制系统，从而由所述旋转控制系统对所述旋转角度进行调整。
18.本发明还提供了一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整系统，其特点在于，该系统包括：云计算服务平台，所述云计算服务平台具有叶片尖端的姿态变化信息管理平台，所述姿态变化信息管理平台中存储有工作叶片在叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；叶片姿态采集传感器，所述叶片姿态采集传感器用于在所述叶片处于风力发电机组运转时期间采集叶片尖端的实时尖端姿态数据；叶片旋转速度数据采集组件，所述叶片旋转速度数据采集组件用于采集所述叶片在叶片尖端上执行旋转工作时的旋转速度数据；叶片数据传输组件，所述叶片信息传输组件用于获取所述实时尖端姿态数据和所述旋转速度数据并将其上传至所述云计算服务平台；姿态对比优化组件，所述姿态对比优化组件用于在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据并将其提供至安装于叶片上的旋转控制组件，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间；叶片旋转调控组件，用于利用符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据对处于风力发电机组运转时的叶片的旋转角度进行调整。
19.根据本发明的一种实施方式，所述姿态对比优化组件布置于所述云计算服务平台，或者，所述姿态对比优化组件安装于叶片上。
20.根据本发明的一种实施方式，所述叶片姿态采集传感器为安装于叶片尾端的惯性测量装置。
21.根据本发明的一种实施方式，所述叶片旋转控制组件还用于在所述姿态对比优化组件未能计算到符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据时，切换至被动旋转控制模式控制所述叶片的旋转角度。
22.根据本发明的一种实施方式，该系统还包括：叶片迎风角度传感器，所述迎风角度传感器用于测量叶片的迎风角度；所述叶片旋转控制组件还用于获取所述迎风角度传感器所测量的迎风角度并根据所述迎风角度判断所述叶片是否出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述叶片的旋转角度。
23.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实
例。
24.本发明的积极进步效果在于：根据本发明的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统，能够通过识别叶片旋转时的姿态，至少在一定程度上实现对旋转工作以及旋转角度的主动控制，从而降低叶片旋转控制的安全性风险并有利于改善旋转系统相关元件的使用寿命和经济性，同时避免因迎风角度传感器等传感装置带来的误差而对旋转控制效果造成不利影响。
附图说明
25.图1为本发明的方法的流程示意图；图2为本发明的系统的组件构成示意图。
具体实施方式
26.下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
27.在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
28.根据本发明的较佳实施方式的基于姿态识别技术的方法，总体上通过识别目标叶片尖端的状态，基于所识别的风机净空距离主动控制旋转角度，进而至少在一定程度上实现对叶片的旋转角度的主动控制。
29.如图1所示，一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法包括以下步骤：在云计算服务平台建立叶片尖端的姿态变化信息管理平台，所述姿态变化信息管理平台存储有叶片在所述叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；处于风力发电机组运转时的当前叶片采集所述叶片尖端的实时尖端姿态数据并将获取的所述实时尖端姿态数据上传至所述云计算服务平台；在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间；利用符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据对所述当前叶片的旋转角度进行调整，并且将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。
30.应理解的是，在此描述的实施方式中的建立姿态变化信息管理平台的这一步骤，仅是为了更易于阅读并理解该方法的实施方式，而非限制该方法的每次执行均需执行建立姿态变化信息管理平台的这一步骤。事实上，容易理解的，通常情况下在建立起叶片尖端的姿态变化信息管理平台后，在相当长的一段时间内仅需要对存储的相关数据、信息进行更新及通常的必要处理，而无需再一次建立这一数据库。换言之，对每一处于、接近或者即将进入风力发电机组运转时或者说进近阶段的叶片而言，上述方法将执行建立叶片尖端的姿
态变化信息管理平台之后的步骤。
31.其中，可由安装于叶片尾端的惯性测量装置采集所述实时尖端姿态数据。举例来说，惯性测量装置可以包括三轴加速度计以及用于上传姿态数据(例如通过5g信号)到该姿态变化信息管理平台的通信装置或者信号发射装置，该惯性测量装置例如可安装于主尾端或者机体的其他适当位置，只要该位置有利于采集尖端姿态数据即可。而尖端姿态数据可由通信装置或者信号发射装置发送至该数据库。
32.应理解的是，在此所称的云计算服务平台的一个例子是边缘计算网关，边缘计算网关可建在机场合适位置的地面基站处或者直接建在塔台，边缘计算网关可具备较大规模的存储空间以及具备复杂姿态数据的处理能力，从而能够将采集的大批量姿态数据按照预置的算法处理出相应的风机净空距离信息，并具有信号或数据的发射和接收功能。
33.在采用边缘计算网关的实施例中，可在边缘计算网关上建立所述姿态变化信息管理平台，并由所述边缘计算网关执行计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤，然后将符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据发送至所述当前叶片的旋转控制系统，从而由所述旋转控制系统对旋转角度进行调整。这种实施例的优点在于，大部分需要进行大量计算的算法都将集中在地面的边缘计算网关中进行处理，机上旋转控制单元及相关机载系统的负担得以降低。当然，可以理解的是，部分数据处理由机上的旋转控制单元执行而无需云处理平台，同样是可行的，这种解决方案相对而言减少了使用尖端姿态数据相关的信息进行识别及控制旋转角度的中间环节(例如数据通信过程)，这可能在一些方面有利于提高处理效率及旋转的主动控制的可靠性。
34.应当理解的是，该最佳发电效率实际上包括两方面的条件，一是基于尖端姿态数据的识别所确定的尖端姿态数据在一定程度上的一致性或相似性，其意味着已有尖端姿态数据所反映的风机净空距离和实时尖端姿态数据所反映的风机净空距离一致，二是已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间，例如距离当前误差的协方差未超出某一风机净空距离波动区间re。
35.因此，举例来说，利用判断逻辑对工作叶片上传的数据是否符合该最佳发电效率进行判断，即首先判断工作叶片的数据的上传误差或生成时间距离当前误差的协方差是否超出某一风机净空距离波动区间re，超出则工作叶片的数据被认为是无效的，未超出则进一步基于尖端姿态数据判断风机净空距离是否未发生改变，若认为风机净空距离已发生改变则同样认为工作叶片的数据无效，若认为风机净空距离仍然与此前相同，则认为来自工作叶片的数据有效，可进一步基于工作叶片的数据对当前叶片的旋转角度进行主动控制。
36.还应当理解的是，在此所称的风机净空距离可以包括多种提前设定的或者预定义的风机净空安全距离范围，这些风机净空安全距离范围用于区分对于旋转控制而言有所区别的多种叶片尖端的设定风力承载程度，例如按照风力等级表进行设定风力承载程度，也可用于区分不同自然条件下的叶片尖端弧度或风机塔筒高度，通过尖端姿态数据的一些姿态变化规律可以区分这些不同的叶片尖端风力承载程度以及叶片尖端弧度或风机塔筒高度。在此基础上，前述说明中所称的尖端姿态数据所反映的风机净空距离一致，可以是指经提前设定的姿态处理或识别算法或特征提取算法的处理分析，得出的结果是某已有尖端姿态数据和实时尖端姿态数据反映出其采集的叶片尖端属于同一预定义的风机净空安全距离范围，即，叶片尖端风力承载程度相同，或者在风力承载程度相同的基础上，叶片尖端弧
度或风机塔筒高度也相同。
37.基于上述考虑，根据本发明的一些优选实施方式，所述姿态变化信息管理平台还存储有基于提前设定的姿态变化规律提取算法从所述已有尖端姿态数据中提取的姿态变化规律，所述姿态变化规律包括叶片旋转阻尼变化数据和叶片旋转风速及风向变化数据。
38.其中，更为具体地，叶片旋转阻尼变化数据和叶片旋转风速及风向变化数据可以是指与所述叶片尖端的弧度分布、弧度宽度、弧度深度以及弧度长度相关联的可视特征，或者说，基于姿态变化规律提取算法所能够提取的叶片旋转阻尼变化数据和叶片旋转风速及风向变化数据能够反映出或者分辨出叶片尖端的弧度分布、弧度宽度、弧度深度以及弧度长度。
39.其中优选地，上述方法中，计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤包括：利用所述姿态变化规律提取算法提取所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律；利用所述姿态变化规律的比对以及上传误差，在所述姿态变化信息管理平台中计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。
40.其中，建立叶片尖端的姿态变化信息管理平台的步骤还包括：利用所述姿态变化规律，将所述姿态变化信息管理平台中存储的所述已有尖端姿态数据分为不同风机净空安全距离范围；并且，计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤还包括：利用所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律确定其所属的风机净空安全距离范围；在所述姿态变化信息管理平台中计算与所述实时尖端姿态数据的风机净空安全距离范围相同且上传误差距离当前误差的协方差不超过所述风机净空距离波动区间的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。
41.根据本发明的一些优选实施方式，所述已有旋转速度数据包括输出至旋转装置的旋转角度。优选地，已有旋转速度数据还包括叶片的磨损程度数据、制作材料数据、迎风面积以及迎风角度。在一些实施方式中，可将上述方法应用或者结合至现有的旋转工作控制方法中，例如基于迎风面积对旋转角度进行被动控制的方法中。
42.将被动旋转控制模式称为“正常旋转模式”，即上述基于尖端姿态数据识别的主动旋转控制方法失效时可采用的现有旋转模式，典型地，可以是例如基于迎风面积对旋转角度进行调整的被动旋转控制模式。
43.根据本发明的一些优选实施方式，该方法还包括以下步骤：若在所述姿态变化信息管理平台中未能计算到符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度，同时仍将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。
44.根据本发明的一些优选实施方式，该方法还包括以下步骤：监测所述当前叶片的迎风角度，并根据所述迎风角度判断所述当前叶片是否出现
叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度。
45.应理解的是，上文中所称的当前叶片一般可以是指已经进入旋转阶段的叶片。
46.如图2所示，根据本发明的一些优选实施方式，还可提供一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整系统。该叶片旋转工作控制系统一方面可包括具有叶片尖端的姿态变化信息管理平台的云计算服务平台，其中所述姿态变化信息管理平台中存储有工作叶片在叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据，另一方面还可包括安装于叶片上的多个部分，包括姿态采集传感器、旋转速度数据采集组件、信息传输组件、旋转控制组件。
47.其中，姿态采集传感器用于在所述叶片处于风力发电机组运转时期间采集叶片尖端的实时尖端姿态数据。旋转速度数据采集组件用于采集所述叶片在叶片尖端上执行旋转工作时的旋转速度数据。信息传输组件用于获取所述实时尖端姿态数据和所述旋转速度数据并将其上传至所述云计算服务平台。
48.该叶片旋转工作控制系统还可包括姿态对比优化组件，其用于在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据并将其提供至安装于叶片上的旋转控制组件，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间。
49.在此基础上，叶片上的旋转控制组件将能够获取符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据并基于这些信息对处于风力发电机组运转时的叶片的旋转角度进行调整。
50.根据本发明的一些优选实施方式，所述姿态对比优化组件布置于所述云计算服务平台，或者，所述姿态对比优化组件安装于叶片上。
51.根据本发明的一些优选实施方式，所述叶片姿态采集传感器为安装于叶片尾端的惯性测量装置。
52.根据本发明的一些优选实施方式，所述叶片旋转控制组件还用于在所述姿态对比优化组件未能计算到符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据时，切换至被动旋转控制模式控制所述叶片的旋转角度。
53.根据本发明的一些优选实施方式，该系统还包括：叶片迎风角度传感器，所述迎风角度传感器用于测量叶片的迎风角度；所述叶片旋转控制组件还用于获取所述迎风角度传感器所测量的迎风角度并根据所述迎风角度判断所述叶片是否出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述叶片的旋转角度。
54.本领域技术人员应当理解，根据如上所述的优选实施方式的基于姿态识别技术的叶片旋转工作控制系统，其具有的技术优势可参考前文对方法的描述，并且在此对叶片旋转工作控制系统进行说明时未提及前文所描述的控制方法中的一些优选设置，主要是考虑到相关优选设置可以基本相似的方式结合到叶片旋转工作控制系统中，并且可实现相近的优选效果，因而在此不再赘述。
55.根据本发明的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统，能够通
过识别目标叶片尖端的状态，至少在一定程度上实现对旋转工作以及旋转角度的主动控制，从而降低叶片旋转控制的安全性风险并有利于改善旋转系统相关元件的使用寿命和经济性，同时避免因迎风角度传感器等传感装置带来的误差而对旋转控制效果造成不利影响。
56.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，该方法包括：在风力发电机组运转时的当前叶片采集叶片尖端的实时尖端姿态数据并将获取的所述实时尖端姿态数据上传至云计算服务平台，其中，所述云计算服务平台中包括所述叶片尖端的姿态变化信息管理平台，所述姿态变化信息管理平台中存储有工作叶片在所述叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间；利用符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据对所述当前叶片的旋转角度进行调整，并且将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。2.如权利要求1所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，所述姿态变化信息管理平台还存储有基于提前设定的姿态变化规律提取算法从所述已有尖端姿态数据中提取的姿态变化规律，所述姿态变化规律包括叶片旋转阻尼变化数据和叶片旋转风速及风向变化数据。3.如权利要求2所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤包括：利用所述姿态变化规律提取算法提取所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律；利用所述姿态变化规律的比对以及上传误差，在所述姿态变化信息管理平台中计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。4.如权利要求3所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，该方法还包括形成所述姿态变化信息管理平台的步骤，形成所述姿态变化信息管理平台的步骤包括：利用所述姿态变化规律，将所述姿态变化信息管理平台中存储的所述已有尖端姿态数据分为不同风机净空安全距离范围；计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤还包括：利用所述实时尖端姿态数据所包含的姿态变化规律确定其所属的风机净空安全距离范围；在所述姿态变化信息管理平台中计算与所述实时尖端姿态数据的风机净空安全距离范围相同且上传误差距离当前误差的协方差不超过所述风机净空距离波动区间的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据。5.如权利要求4所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，所述不同风机净空安全距离范围涉及不同自然条件下的设定风力承载程度的风机净空距离；所述不同风机净空安全距离范围涉及不同自然条件下的叶片尖端弧度或风机塔筒高度。
6.如权利要求1所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，所述已有旋转速度数据包括输出至旋转装置的旋转角度；所述已有旋转速度数据还包括叶片的磨损程度数据、制作材料数据、迎风面积以及迎风角度。7.如权利要求1所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，该方法还包括：若在所述姿态变化信息管理平台中未能计算到符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据，则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度，同时仍将所述当前叶片采集的所述实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至所述姿态变化信息管理平台。8.如权利要求1所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，该方法还包括：监测所述当前叶片的迎风角度，并根据所述迎风角度判断所述当前叶片是否出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述当前叶片的旋转角度。9.如权利要求1所述的一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法，其特征在于，在边缘计算网关上建立所述姿态变化信息管理平台，并由所述边缘计算网关执行计算符合所述最佳发电效率的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据的步骤，然后将符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据发送至所述当前叶片的旋转控制系统，从而由所述旋转控制系统对所述旋转角度进行调整。10.一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整系统，其特征在于，该系统包括：云计算服务平台、叶片姿态采集传感器、叶片旋转速度数据采集组件、叶片数据传输组件、姿态对比优化组件、叶片旋转调控组件、叶片迎风角度传感器；所述云计算服务平台具有叶片尖端的姿态变化信息管理平台，所述姿态变化信息管理平台中存储有工作叶片在叶片尖端上执行旋转工作时上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；所述叶片姿态采集传感器用于在所述叶片处于风力发电机组运转时期间采集叶片尖端的实时尖端姿态数据；所述叶片旋转速度数据采集组件用于采集所述叶片在叶片尖端上执行旋转工作时的旋转速度数据；所述叶片信息传输组件用于获取所述实时尖端姿态数据和所述旋转速度数据并将其上传至所述云计算服务平台；所述姿态对比优化组件用于在所述姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的所述已有尖端姿态数据和所述已有旋转速度数据并将其提供至安装于叶片上的旋转控制组件，其中所述最佳发电效率被定义为所述已有尖端姿态数据所显示的风机净空距离和所述实时尖端姿态数据反映的风机净空距离一致，并且所述已有尖端姿态数据的上传误差满足提前设定的风机净空距离波动区间；所述叶片旋转调控组件用于利用符合所述最佳发电效率的所述已有旋转速度数据对处于风力发电机组运转时的叶片的旋转角度进行调整；
所述叶片旋转控制组件用于获取所述迎风角度传感器所测量的迎风角度并根据所述迎风角度判断所述叶片是否出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险，若出现叶片尖端与风机塔筒碰撞风险则切换至被动旋转控制模式控制所述叶片的旋转角度。

技术总结
本发明公开了一种基于三轴姿态传感器的风机净空距离调整方法及系统,包括：处于风力发电机组运转时的当前叶片采集叶片尖端的实时尖端姿态数据并上传至云计算服务平台的姿态变化信息管理平台，姿态变化信息管理平台存储有已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；在姿态变化信息管理平台中计算符合最佳发电效率的由工作叶片所上传的已有尖端姿态数据和已有旋转速度数据；利用符合最佳发电效率的已有旋转速度数据对当前叶片的旋转角度进行调整，并将当前叶片采集的实时尖端姿态数据以及旋转速度数据上传至姿态变化信息管理平台。根据本发明的该控制方法及系统，能够实现对旋转工作以及旋转角度的主动控制，从而提高叶片旋转控制的安全性。转控制的安全性。转控制的安全性。


技术研发人员：豆西博 雷元 原野 恒毅 白英
受保护的技术使用者：西安中科原子精密制造科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/5/26