确定风力涡轮的偏航方向的制作方法_2

文档序号:9561769阅读:来源:国知局
决。
[0029] 在另一个实施例中,装置为偏航编码器。
[0030] 本文提供的解决方案还包括可W直接装载到数字计算机的存储器中的计算机程 序产品,包括用于执行如本文描述的方法的步骤的软件代码部分。
[0031] 此外,上文指出的问题通过计算机可读介质解决,该介质具有适于使得计算机系 统执行如本文所述的方法步骤的计算机可执行指令。
【附图说明】
[0032] 本发明的实施例在W下附图中被示出和描述: 图2示出了离岸风场安装设施的示例性方案; 图3W示意图示例性地示出了原多普勒RDF的基本原理; 图4W图表示出了代表根据多普勒RDF的接收信号的波长/频率的正弦曲线的更详细 视图; 图5W框图示出了假多普勒RDF接收器的可能实施例。
【具体实施方式】
[0033] 图2示出了离岸风场安装设施200的示例性方案,从而示出了根据提出的方案的 风力满轮的偏航方向的确定。
[0034] 根据图2的实例,离岸风力满轮210位于特定的地理位置211处。地理位置211 可根据UTM(通用横向麦卡托图)坐标系被示例性地限定,该坐标系包括第一数据或坐标 Xi(也称为"朝东")和第二数据或坐标Yi(也称为"朝北")。
[0035] 风力满轮210包括经由偏航系统219可旋转地安装在塔架217的顶部上的机舱 216。转子附接到机舱216的逆风侧上。转子包括中屯、转子穀213和多个叶片212,所述叶 片安装到转子穀213上且从其沿径向延伸从而限定转子平面220。
[0036] 机舱216可被包含在偏航移动中,例如,使转子平面220垂直于到来的风旋转。
[0037] 作为离岸风场安装设施200的另一个示例性部件,电分站230位于特定地理位置 231处,其不同于风力满轮210的地理位置211。地理位置231还可根据UTM(通用横向麦 卡托图)坐标系限定,该坐标系包括第一数据或坐标X2和第二数据或坐标Y2。
[0038] 分站230包括发射器232,其代表无线电信号233源被传播来借助于无线电定向 (畑巧方法处理。
[0039] 无线电定向(RFD)是指确定接收信号从其传输所在的方向,从而连同Ξ角测量使 用特殊天线或天线系统来识别发射器的精确位置或方向,即,传播信号源。运可示例性地指 代无线电或其它形式的无线通信。 W40] 如图2中所示,从发射器232传播的信号233由附接到机舱216的顶部上的接收 器215接收到。根据提出的解决方案,接收器215包括天线218,两者都构造为无线电定向 仪或RDF接收器,W找出或确定朝信号233的源232的方向。在方案200中,天线218根据 单信道RDF系统配置,该系统基于与接收器215相组合地使用多天线阵来作为单信道无线 电接收器。
[0041] 因此,天线阵218可在机舱216的顶部上安装或校准,使得RDF接收器的0°位置 或0°方向等同于风力满轮210的面向前方的方向,即,与机舱216的实际偏航方向214共 线。
[0042] 两个主要类别适用于单信道定向: -基于振幅比较的定向; -基于相位比较的定向。
[0043] 根据图2中所示的方案200的示例性实施例,应用的RDF方法基于假多普勒方法 广多普勒RDF")。多普勒DRF为基于相位的定向方法,其基于接收到的信号233、通过围绕 圆形天线阵的元件采样、通过测量在RDF接收器的天线218处的信号上引起的多普勒频移 来产生方向估计。
[0044] 图3在示意性图中示例性地示出了使用单个天线310的原多普勒RDF的原理,天 线310沿圆形或旋转平台320物理地移动。简言之,当天线310沿朝代表信号源的发射器 350的方向330移动时,天线310检测具有较短波长的信号,即,具有较高频率的信号。相 反,当天线310沿方向340远离发射器350移动时,天线310检测具有较长波长的信号,即, 具有较低频率的信号。
[0045] 使用该原理,安装在如图3中所示的旋转平台上的天线将检测接收信号的波长, 其相对于原来从发射器发出的信号的频率来增大和减小正弦曲线。
[0046] 图4在图表400中示出了代表经由如图3中所示的天线310接收的信号的波长/ 频率的正弦曲线410的更详细的视图。因此,图表400的横坐标420代表天线310的角位 置,且纵坐标430代表接收信号的多普勒频移,其表明接收信号的频率相对于原来从发射 器350发出的信号的频率的增大或减小的水平。
[0047] 当天线310朝源350 (即,图3中的位置"D")(即,朝方向330)移动时,接收信号 的波长为局部最小值,即,多普勒频移为最大值(即,图4中的位置"D")。 W48] 当天线310处于最接近信号源的位置处(即,在图3中的位置"A"处)时,接收信 号的波长不变,即,多普勒频移为零(目P,图4中的位置"A")。 W例当天线310移离(即,朝方向340)源350(即,在图3中的位置"B"处)时,接收 信号的波长处于局部最大值,即,多普勒频移为最小值(即,在图4中的位置"B"处)。 [0050] 当天线310在与信号源350具有最大距离的位置处(目P,图3中的位置"C")时, 接收信号的波长不变,即,多普勒频移为零(即,图4中的位置"C")。
[00川因此,图表400中的没有任何多普勒频移的那些区段、特别是曲线410中的标记具 有朝横坐标420的减小的"过零点(zerocrossing)"的角位置(即,曲线410中的位置 "A")的运种区域,代表天线310的最接近信号源的那些位置(即,图3中的位置"A")。因 此,图表400中应用减小过零点检测导致朝接收信号的源的方向的准确指示。
[0052] 在多普勒RDF的实际应用中,物理旋转的盘将必须在很高的旋转速度下移动,W 使多普勒频移"可见"。由于该限制,故开发出电子地模拟天线盘的旋转的假多普勒RDF。
[0053] 图5示出了假多普勒RDF接收器500的可能实施例的框图。假多普勒RDF基于包 括多个天线511. .. 514的天线阵510。各个天线511. .. 514均连接到天线控制器520上。 天线控制器520连接到FM(调频)接收器530上,接收器530与解调器531通信。解调器 531联接到带通滤波器532上,滤波器532连接到过零点检测器533上。
[0054] 天线控制器520进一步连接到由时钟信号单元541驱动的天线位置选择器/多路 调制器540。天线位置选择器/多路调制器540进一步联接到方向比较器542上,方向比较 器542还与过零点检测器533通信。方向比较器542进一步与定向输出542通信,定向输 出543表明天线阵510处接收到的信号源的合成方向。 阳化5] 根据图5,天线阵510处的信号接收从天线到天线511··· 514快速转移(由图5中 的序列"1-2-3-4"示出),运由与控制器520相结合的天线位置选择器/多路调制器540驱 动,从而模拟盘上快速旋转的单个天线。举例来说,对于UHF(超高频)信号,旋转速度可 为大约500Hz。
[0056] 在经由天线阵510接收调频信号且经由FM接收器530进一步处理之后,接收信号 将由解调器531解调。在解调之后,处理信号的频率等于假天线旋转的频率。在通过滤波 器532进行带通滤波之后,具有多普勒频移的减小
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