一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种滤波电路，尤其是涉及一种用于风力发电机组振动信号的滤 波电路。
【背景技术】
[0002] 随着环境污染越来越严重，而能源消耗量却在不断增加，传统的发电方式如火力 发电，水力发电对环境的不利因素越来越为人们所认识。以风力发电，太阳能发电为主的新 能源正在得到企业和政府的重视。由于风电机组的工作环境恶劣，风速极不稳定，在交变荷 载的作用下，机组部件容易损坏。目前，为保证风力发电机组安全、稳定、长周期、满负荷的 运行，国内外普遍采用在线监测与故障诊断系统作为保障大型机组安全高效运行、防止发 生恶性事故的有效手段。
[0003] 数据采集系统是在线监测与故障诊断系统的基础，只有正确的数据采集才能够得 到正确的分析诊断结果。信号采集的速度、精度、可靠性在整个在线监测与故障诊断系统中 占有重要地位，其工作性能如何，将直接影响到诊断与预测的准确度。风力发电机组由于其 工作环境恶劣，振动信号经常伴有各种其它干扰信号，为保证数据采集系统采集的振动信 号不失真，需要提高振动数据采集信号的处理手段。目前，市场通用的数据采集系统难以满 足风力发电机组状态监测系统数据采集的需要。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于风力 发电机组振动信号的滤波电路。
[0005] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于，包括依次串联的输入 端RC滤波电路、第一电压跟随器、中间RC滤波电路和第二电压跟随器。
[0007] 所述的输入端RC滤波电路由三个RC滤波单元依次串联而成。
[0008] 每个RC滤波单元由电阻R和电容C串联而成，所述的电阻R和电容C之间接点作 为本RC滤波单元的输出和下一个RC滤波单元的输入。
[0009] 所述的第一电压跟随器的正极输入端与输入端RC滤波电路的最后一个RC滤波单 元的输出端连接，所述的第一电压跟随器的负极输入端直接与其自身的输出端连接，所述 的第一电压跟随器的输出端与中间RC滤波电路的输入端连接。
[0010] 所述的中间RC滤波电路由两个RC滤波单元串联而成。
[0011] 所述的第二电压跟随器的正极输入端与中间RC滤波电路的最后一个RC滤波单元 的输出端连接，所述的第二电压跟随器的负极输入端直接与其自身的输出端连接。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型根据风力发电机组振动信号的特点，设计有源滤波 器对信号进行滤波，消除信号出现频率混叠的现象，提高了信号的精度。
【附图说明】
[0013] 图1为巴特沃斯低通滤波器的振幅特性图；
[0014] 图2为巴特沃斯低通滤波器指标图；
[0015] 图3为巴特沃斯滤波器的设计步骤图；
[0016] 图4为本实用新型的具体电路图；
[0017] 图5为本实用新型RC滤波单元电路图；
[0018] 图6为RC滤波电路频率响应曲线图；
[0019] 图7为本实用新型电压跟随器的具体电路图；
[0020] 图8为本实用新型滤波电路频率响应图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0022] 实施例
[0023] 在采样过程中首要的问题是采样频率的选择，Nyquist采样定理指出：若连续信 号x(t)是有限带宽的，其频谱的最高频率为Fc，则对x(t)采样时，若保证采样频率Fs= 2Fc，那么，就可由采样信号恢复出x(t)。若x(t)不是有限带宽的，在采样前应使用抗混叠 (anti-aliasing)滤波器对X(t)作模拟滤波，以去掉f>Fc的高频成分。
[0024] 因此，为了防止采样信号的频谱混叠，一般都要在对模拟信号采样和数字化之前 进行抗混叠滤波，滤除高于二分之一采样频率的信号频率成分。抗混叠滤波多采用模拟低 通滤波器来实现。一个理想的滤波器应能让所有低于Fs/2的频率通过，而完全阻隔掉所有 大于Fs/2的频率。通常，滤波器和采样频率的选择是根据需要将频带限制在DC和Fs/2之 间。
[0025] 巴特沃斯滤波器的特点是通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而 在阻频带则逐渐下降为零。在振幅的对数对角频率的波特图上，从某一边界角频率开始，振 幅随着角频率的增加而逐步减少，趋向负无穷大。
[0026] 一阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频6分贝，每十倍频20分贝。二阶巴特沃斯 滤波器的衰减率为每倍频12分贝、三阶巴特沃斯滤波器的衰减率为每倍频18分贝、如此类 推。巴特沃斯滤波器的振幅对角频率单调下降，并且也是唯一的无论阶数，振幅对角频率曲 线都保持同样的形状的滤波器。只不过滤波器阶数越高，在阻频带振幅衰减速度越快。其 他滤波器高阶的振幅对角频率图和低级数的振幅对角频率有不同的形状。
[0027] 本实用新型专利的技术方案是：采用二阶巴特沃斯有源滤波器对信号进行滤波。
[0028] 巴特沃斯（Butterworth)低通滤波器的设计
[0029] 巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数定义为
【主权项】
1. 一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于，包括依次串联的输入端 RC滤波电路、第一电压跟随器、中间RC滤波电路和第二电压跟随器。
2. 根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于， 所述的输入端RC滤波电路由三个RC滤波单元依次串联而成。
3. 根据权利要求2所述的一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于， 每个RC滤波单元由电阻R和电容C串联而成，所述的电阻R和电容C之间接点作为本RC 滤波单元的输出和下一个RC滤波单元的输入。
4. 根据权利要求3所述的一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于， 所述的第一电压跟随器的正极输入端与输入端RC滤波电路的最后一个RC滤波单元的输出 端连接，所述的第一电压跟随器的负极输入端直接与其自身的输出端连接，所述的第一电 压跟随器的输出端与中间RC滤波电路的输入端连接。
5. 根据权利要求4所述的一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于， 所述的中间RC滤波电路由两个RC滤波单元串联而成。
6. 根据权利要求4所述的一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，其特征在于， 所述的第二电压跟随器的正极输入端与中间RC滤波电路的最后一个RC滤波单元的输出端 连接，所述的第二电压跟随器的负极输入端直接与其自身的输出端连接。
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于风力发电机组振动信号的滤波电路，包括依次串联的输入端RC滤波电路、第一电压跟随器、中间RC滤波电路和第二电压跟随器；所述的输入端RC滤波电路由三个RC滤波单元依次串联而成；所述的中间RC滤波电路由两个RC滤波单元串联而成。与现有技术相比，本实用新型具有消除信号出现频率混叠的现象，提高了信号的精度等优点。
【IPC分类】H03H17-02
【公开号】CN204316469
【申请号】CN201520007336
【发明人】王青华, 沈润杰, 吕斌, 姜朝晖, 黄冰冰
【申请人】上海明华电力技术工程有限公司, 上海电力股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月5日