一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種濾波電路，尤其是涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾 波電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，而能源消耗量卻在不斷增加，傳統(tǒng)的發(fā)電方式如火力 發(fā)電，水力發(fā)電對(duì)環(huán)境的不利因素越來越為人們所認(rèn)識(shí)。以風(fēng)力發(fā)電，太陽能發(fā)電為主的新 能源正在得到企業(yè)和政府的重視。由于風(fēng)電機(jī)組的工作環(huán)境惡劣，風(fēng)速極不穩(wěn)定，在交變荷 載的作用下，機(jī)組部件容易損壞。目前，為保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷的 運(yùn)行，國內(nèi)外普遍采用在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)作為保障大型機(jī)組安全高效運(yùn)行、防止發(fā) 生惡性事故的有效手段。
[0003] 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)，只有正確的數(shù)據(jù)采集才能夠得 到正確的分析診斷結(jié)果。信號(hào)采集的速度、精度、可靠性在整個(gè)在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)中 占有重要地位，其工作性能如何，將直接影響到診斷與預(yù)測的準(zhǔn)確度。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其 工作環(huán)境惡劣，振動(dòng)信號(hào)經(jīng)常伴有各種其它干擾信號(hào)，為保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的振動(dòng)信 號(hào)不失真，需要提高振動(dòng)數(shù)據(jù)采集信號(hào)的處理手段。目前，市場通用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿 足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的需要。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種用于風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路。
[0005] 本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于，包括依次串聯(lián)的輸入 端RC濾波電路、第一電壓跟隨器、中間RC濾波電路和第二電壓跟隨器。
[0007] 所述的輸入端RC濾波電路由三個(gè)RC濾波單元依次串聯(lián)而成。
[0008] 每個(gè)RC濾波單元由電阻R和電容C串聯(lián)而成，所述的電阻R和電容C之間接點(diǎn)作 為本RC濾波單元的輸出和下一個(gè)RC濾波單元的輸入。
[0009] 所述的第一電壓跟隨器的正極輸入端與輸入端RC濾波電路的最后一個(gè)RC濾波單 元的輸出端連接，所述的第一電壓跟隨器的負(fù)極輸入端直接與其自身的輸出端連接，所述 的第一電壓跟隨器的輸出端與中間RC濾波電路的輸入端連接。
[0010] 所述的中間RC濾波電路由兩個(gè)RC濾波單元串聯(lián)而成。
[0011] 所述的第二電壓跟隨器的正極輸入端與中間RC濾波電路的最后一個(gè)RC濾波單元 的輸出端連接，所述的第二電壓跟隨器的負(fù)極輸入端直接與其自身的輸出端連接。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)有源濾波 器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，消除信號(hào)出現(xiàn)頻率混疊的現(xiàn)象，提高了信號(hào)的精度。
【附圖說明】
[0013] 圖1為巴特沃斯低通濾波器的振幅特性圖；
[0014] 圖2為巴特沃斯低通濾波器指標(biāo)圖；
[0015] 圖3為巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)步驟圖；
[0016] 圖4為本實(shí)用新型的具體電路圖；
[0017] 圖5為本實(shí)用新型RC濾波單元電路圖；
[0018] 圖6為RC濾波電路頻率響應(yīng)曲線圖；
[0019] 圖7為本實(shí)用新型電壓跟隨器的具體電路圖；
[0020] 圖8為本實(shí)用新型濾波電路頻率響應(yīng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022] 實(shí)施例
[0023] 在采樣過程中首要的問題是采樣頻率的選擇，Nyquist采樣定理指出：若連續(xù)信 號(hào)x(t)是有限帶寬的，其頻譜的最高頻率為Fc，則對(duì)x(t)采樣時(shí)，若保證采樣頻率Fs= 2Fc，那么，就可由采樣信號(hào)恢復(fù)出x(t)。若x(t)不是有限帶寬的，在采樣前應(yīng)使用抗混疊 (anti-aliasing)濾波器對(duì)X(t)作模擬濾波，以去掉f>Fc的高頻成分。
[0024] 因此，為了防止采樣信號(hào)的頻譜混疊，一般都要在對(duì)模擬信號(hào)采樣和數(shù)字化之前 進(jìn)行抗混疊濾波，濾除高于二分之一采樣頻率的信號(hào)頻率成分?？够殳B濾波多采用模擬低 通濾波器來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)理想的濾波器應(yīng)能讓所有低于Fs/2的頻率通過，而完全阻隔掉所有 大于Fs/2的頻率。通常，濾波器和采樣頻率的選擇是根據(jù)需要將頻帶限制在DC和Fs/2之 間。
[0025] 巴特沃斯濾波器的特點(diǎn)是通頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦，沒有起伏，而 在阻頻帶則逐漸下降為零。在振幅的對(duì)數(shù)對(duì)角頻率的波特圖上，從某一邊界角頻率開始，振 幅隨著角頻率的增加而逐步減少，趨向負(fù)無窮大。
[0026] 一階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻6分貝，每十倍頻20分貝。二階巴特沃斯 濾波器的衰減率為每倍頻12分貝、三階巴特沃斯濾波器的衰減率為每倍頻18分貝、如此類 推。巴特沃斯濾波器的振幅對(duì)角頻率單調(diào)下降，并且也是唯一的無論階數(shù)，振幅對(duì)角頻率曲 線都保持同樣的形狀的濾波器。只不過濾波器階數(shù)越高，在阻頻帶振幅衰減速度越快。其 他濾波器高階的振幅對(duì)角頻率圖和低級(jí)數(shù)的振幅對(duì)角頻率有不同的形狀。
[0027] 本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案是：采用二階巴特沃斯有源濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。
[0028] 巴特沃斯（Butterworth)低通濾波器的設(shè)計(jì)
[0029] 巴特沃斯低通濾波器的幅度平方函數(shù)定義為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于，包括依次串聯(lián)的輸入端 RC濾波電路、第一電壓跟隨器、中間RC濾波電路和第二電壓跟隨器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于， 所述的輸入端RC濾波電路由三個(gè)RC濾波單元依次串聯(lián)而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于， 每個(gè)RC濾波單元由電阻R和電容C串聯(lián)而成，所述的電阻R和電容C之間接點(diǎn)作為本RC 濾波單元的輸出和下一個(gè)RC濾波單元的輸入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于， 所述的第一電壓跟隨器的正極輸入端與輸入端RC濾波電路的最后一個(gè)RC濾波單元的輸出 端連接，所述的第一電壓跟隨器的負(fù)極輸入端直接與其自身的輸出端連接，所述的第一電 壓跟隨器的輸出端與中間RC濾波電路的輸入端連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于， 所述的中間RC濾波電路由兩個(gè)RC濾波單元串聯(lián)而成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，其特征在于， 所述的第二電壓跟隨器的正極輸入端與中間RC濾波電路的最后一個(gè)RC濾波單元的輸出端 連接，所述的第二電壓跟隨器的負(fù)極輸入端直接與其自身的輸出端連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)信號(hào)的濾波電路，包括依次串聯(lián)的輸入端RC濾波電路、第一電壓跟隨器、中間RC濾波電路和第二電壓跟隨器；所述的輸入端RC濾波電路由三個(gè)RC濾波單元依次串聯(lián)而成；所述的中間RC濾波電路由兩個(gè)RC濾波單元串聯(lián)而成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有消除信號(hào)出現(xiàn)頻率混疊的現(xiàn)象，提高了信號(hào)的精度等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H03H17-02
【公開號(hào)】CN204316469
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520007336
【發(fā)明人】王青華, 沈潤杰, 呂斌, 姜朝暉, 黃冰冰
【申請(qǐng)人】上海明華電力技術(shù)工程有限公司, 上海電力股份有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月5日