阅读说明：本技术 双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法及装置、机组 (Yaw control method, device and unit of double-impeller floating type wind generating set ) 是由 欧柳利 陈思范 赵晓峻 孙晓旭 马冲 任永 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法及装置、机组,方法首先获取风向信息和两个叶轮的推力信息并进行滤波；由滤波后的风向信息算出偏航误差角度；将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器的输入,计算其输出；根据第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值及叶轮变桨角度,计算需分配到发电机组双叶轮中的第一、二叶轮的推力；将第一、二叶轮的推力分别对应输入第二、三比例积分微分控制器,计算第二、三比例积分微分控制器的输出；结合叶轮的变桨信息和对应比例积分微分控制器的输出来更新变桨信息并生成对应叶轮的变桨控制指令。本发明可以控制偏航运动,节约偏航电机和偏航轴承成本,提高响应速度。(The invention discloses a yaw control method, a yaw control device and a yaw control unit of a double-impeller floating type wind generating set, wherein the method comprises the steps of firstly obtaining wind direction information and thrust information of two impellers and filtering; calculating a yaw error angle according to the filtered wind direction information; taking the yaw error angle as the input of a first proportional integral derivative controller, and calculating the output of the yaw error angle; calculating the thrust of a first impeller and a second impeller which are required to be distributed to the double impellers of the generator set according to the difference value between the output of the first proportional integral derivative controller and the thrust information after filtering and the impeller variable pitch angle; the thrust of the first impeller and the thrust of the second impeller are respectively and correspondingly input into a second proportional-integral-derivative controller and a third proportional-integral-derivative controller, and the output of the second proportional-integral-derivative controller and the output of the third proportional-integral-derivative controller are calculated; and updating the variable pitch information and generating a variable pitch control instruction of the corresponding impeller by combining the variable pitch information of the impeller and the output of the corresponding proportional-integral-derivative controller. The invention can control the yaw movement, save the cost of a yaw motor and a yaw bearing and improve the response speed.)

双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法及装置、机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法及装置、机组。

背景技术

风力发电机组通常是通过叶轮吸收气流中的能量，通过传动系统将叶轮叶片产生的机械能传递给发电机系统来转换成电能。叶轮由若干叶片组成，叶片绕叶片轴的旋转角度称为变桨角度，通过调整变桨角度可以改变叶轮吸收风能的系数。

风力发电机组的叶轮连接主轴，并经齿轮箱驱动发电机转子，主轴经轴承和基座连接机舱，塔架连接机舱和基础平台。风力发电机组的偏航运动指的是风力发电机组机舱绕着与基础平台垂直的方向的运动，通过对风力发电机组的偏航运动进行控制可以改变风力发电机组的叶轮相对风速的方向。通常情况下，风力发电机组的叶轮相对风速的角度越小，风力发电机组的发电量就越大。风力发电机组偏航控制的目标就是尽量减小叶轮相对风速的角度。常规的偏航控制是采用偏航电机驱动偏航的运动过程，根据风向传感器测量的风向信息设置偏航电机的启停，从而调整叶轮相对风速的角度。然而，这种采用偏航电机驱动偏航的方式由于增设了偏航电机和偏航轴承，使得风力发电机组成本增加，偏航电机在运行时也消耗了一定电量，并且，偏航电机的启停存在一定的缓冲时间，因此响应即时性也较差。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，该方法可以控制偏航运动，节约偏航电机和偏航轴承成本，提高响应速度。

本发明的第二目的在于提供一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制装置。

本发明的第三目的在于提供一种双叶轮漂浮式风力发电机组。

本发明的第四目的在于提供一种存储介质。

本发明的第五目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，步骤如下：

S1、获取风向信息和两个叶轮的推力信息，并对风向信息和推力信息进行滤波；

S2、由滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角，即偏航误差角度；

S3、将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出；

第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是比例系数，K_Iy是积分系数，K_Dy是微分系数，e(t)是偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

S4、若第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度，则第一叶轮分配的推力值为F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；其他情况下，第一叶轮分配的推力值为F_1c＝0，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)；

S5、将第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；将第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出；

第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

S6、将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令，机组可以根据变桨控制指令调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度。

优选的，风向信息通过激光雷达式测风传感器或者超声波传感器直接检测得到，或者是根据风速折算而成；

推力信息通过推力传感器直接检测得到，或者是对传感器检测数据进一步计算得到。

优选的，结合的方式包括算术叠加、取较大值、取较小值。

优选的，采用低通滤波器或者低通滤波器与陷波器结合对风向信息和推力信息进行滤波。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制装置，包括：风向信息获取模块、推力信息获取模块、偏航误差角度计算模块、第一计算模块、推力分配计算模块、第二计算模块和变桨信息计算模块，其中，

风向信息获取模块用于获取风向信息，并对风向信息进行滤波；

推力信息获取模块用于获取两个叶轮的推力信息，并对推力信息进行滤波；

偏航误差角度计算模块用于由风向信息获取模块中滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角，即偏航误差角度；

第一计算模块具有第一比例积分微分控制器，用于将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出；第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是P_D(t)的比例系数，K_Iy是P_D(t)的积分系数，K_Dy是P_D(t)的微分系数，e(t)是P_D(t)的偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

推力分配计算模块用于在第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度的情况下，分配第一叶轮推力值F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，分配第二叶轮推力值F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；在其他情况下，分配第一叶轮推力值F_1c＝0，分配第二叶轮推力值F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)；

第二计算模块具有第二比例积分微分控制器和第三比例积分微分控制器，用于将推力分配计算模块计算出的第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；以及用于将推力分配计算模块计算出的第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出；

第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

变桨信息计算模块用于将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；以及用于将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令。

本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种双叶轮漂浮式风力发电机组，所述双叶轮漂浮式风力发电机组具有本发明第二目的所述的偏航控制装置。

本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现本发明第一目的所述的双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法。

本发明的第五目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现本发明第一目的所述的双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，在不需要使用偏航电机和偏航轴承的情况下就能够控制发电机组的偏航运动，因此可以节约偏航电机和偏航轴承成本。并且，与传统的偏航电机启停控制方法相比，本发明方法不需要耗费偏航电机启停的缓冲时间，也不存在偏航电机运行消耗电量，因此具有更快的响应速度和生产效益。

(2)本发明双叶轮漂浮式风力发电机组通过偏航控制装置得到第一叶轮和第二叶轮的变桨控制指令，根据变桨控制指令来调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度，从而改变两个叶轮的推力，进而实现偏航误差的减小，即时有效地控制偏航运动。

附图说明

图1是本发明双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法的流程图。

图2是本发明双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，如图1所示，步骤如下：

S1、获取风向信息和两个叶轮的推力信息，并采用低通滤波器或者低通滤波器与陷波器结合对风向信息和推力信息进行滤波，滤除风向信息和推力信息中的高频干扰信号。

风向信息可以通过激光雷达式测风传感器或者超声波传感器直接检测得到，也可以根据风速折算而成。推力信息可以通过推力传感器直接检测得到，也可以是对传感器检测数据进一步计算得到，比如采用塔架前后加速度、发电机转速和发电机电磁转矩的测量信号间接计算推力。

S2、由滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角(风向相对机舱顺时针方向为角度的正方向)，即偏航误差角度，偏航误差角度可以是rad或者°。

S3、将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出。

第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是P_D(t)的比例系数，K_Iy是P_D(t)的积分系数，K_Dy是P_D(t)的微分系数，e(t)是P_D(t)的偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

S4、若第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度，则第一叶轮分配的推力值为F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；其他情况下，第一叶轮分配的推力值为F_1c＝0，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)。分配推力的目的是让偏航误差最小，也就是叶轮相对风速的角度最小。

S5、将第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；将第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出。

其中，第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数(第二、三比例积分微分控制器的这些系数相同)，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者

第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

S6、将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令。机组可以根据变桨控制指令调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度。其中，结合的方式包括算术叠加、取较大值、取较小值，可根据实际情况采用合适的结合方式。

本实施例通过调整双叶轮漂浮式风力发电机组的变桨角度，从而改变两个叶轮的推力，最终控制风力发电机组的偏航运动。

实施例2

本实施例公开了一种双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制装置，如图2所示，包括风向信息获取模块、推力信息获取模块、偏航误差角度计算模块、第一计算模块、推力分配计算模块、第二计算模块和变桨信息计算模块。

其中，风向信息获取模块用于获取风向信息，并对风向信息进行滤波。

推力信息获取模块用于获取两个叶轮的推力信息，并对推力信息进行滤波。风向信息和推力信息均可从发电机组上的相关传感器获取。

偏航误差角度计算模块用于由风向信息获取模块中滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角，即偏航误差角度。

第一计算模块具有第一比例积分微分控制器，用于将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出。

第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是P_D(t)的比例系数，K_Iy是P_D(t)的积分系数，K_Dy是P_D(t)的微分系数，e(t)是P_D(t)的偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

推力分配计算模块用于在第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度的情况下，分配第一叶轮推力值F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，分配第二叶轮推力值F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；在其他情况下，分配第一叶轮推力值F_1c＝0，分配第二叶轮推力值F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)；

第二计算模块具有第二比例积分微分控制器和第三比例积分微分控制器，用于将推力分配计算模块计算出的第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；以及用于将推力分配计算模块计算出的第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出。

其中，第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者

第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

变桨信息计算模块用于将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；以及用于将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令。结合的方式包括算术叠加、取较大值、取较小值。

在此需要说明的是，本实施例的装置仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

此外，本实施例还公开了一种双叶轮漂浮式风力发电机组，所述双叶轮漂浮式风力发电机组具有上述偏航控制装置，发电机组可以通过变桨信息计算模块生成的第一叶轮和第二叶轮的变桨控制指令来调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度，从而改变两个叶轮的推力，实现偏航误差的减小，达到偏航控制的目的。

实施例3

本实施例公开了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现实施例1所述的双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，具体如下：

S1、获取风向信息和两个叶轮的推力信息，并对风向信息和推力信息进行滤波；

S2、由滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角，即偏航误差角度；

S3、将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出；

第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是比例系数，K_Iy是积分系数，K_Dy是微分系数，e(t)是偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

S4、若第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度，则第一叶轮分配的推力值为F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；其他情况下，第一叶轮分配的推力值为F_1c＝0，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)；

S5、将第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；将第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出；

第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

S6、将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令，机组可以根据变桨控制指令调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度。

本实施例中的存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。

实施例4

本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的双叶轮漂浮式风力发电机组的偏航控制方法，具体如下：

S1、获取风向信息和两个叶轮的推力信息，并对风向信息和推力信息进行滤波；

S2、由滤波后的风向信息折算出风向与机舱的夹角，即偏航误差角度；

S3、将偏航误差角度作为第一比例积分微分控制器P_D(t)的输入，计算第一比例积分微分控制器P_D(t)的输出；

第一比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Py是比例系数，K_Iy是积分系数，K_Dy是微分系数，e(t)是偏航误差，可以根据实际情况省略K_Iy∫e(t)dt或者

S4、若第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值小于0并且第二叶轮的变桨角度不大于维持额定转速的变桨角度，或者第一比例积分微分控制器的输出和滤波后的推力信息之间的差值大于0并且第一叶轮的变桨角度大于维持额定转速的变桨角度，则第一叶轮分配的推力值为F_1c＝P_D(t)-F_measure(t)，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝0，其中，F_measure(t)是滤波后的推力信息；其他情况下，第一叶轮分配的推力值为F_1c＝0，第二叶轮分配的推力值为F_2c＝P_D(t)-F_measure(t)；

S5、将第一叶轮的推力F_1c作为第一叶轮的第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输入，计算第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出；将第二叶轮的推力F_2c作为第二叶轮的第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输入，计算第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出；

第二比例积分微分控制器的表达式为：

第三比例积分微分控制器的表达式为：

其中，K_Pθ是比例系数，K_Iθ是积分系数，K_Dθ是微分系数，第二比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_1c(t)dt或者

第三比例积分微分控制器可以根据实际情况省略K_Iθ∫F_2c(t)dt或者

S6、将第一叶轮的变桨信息和第二比例积分微分控制器θ_1c(t)的输出进行结合，得到更新后的第一叶轮的变桨信息并生成第一叶轮的变桨控制指令；将第二叶轮的变桨信息和第三比例积分微分控制器θ_2c(t)的输出进行结合，得到更新后的第二叶轮的变桨信息并生成第二叶轮的变桨控制指令，机组可以根据变桨控制指令调整第一叶轮和第二叶轮的变桨角度。

本实施例中所述的计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)、或其他具有处理器功能的终端设备。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。