一种评价风电机组功率分配误差的测量装置的制作方法

1.本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种评价风电机组功率分配误差的测量装置。


背景技术：

2.当今社会随着以化石能源为主导的不可再生能源的大量消耗以及温室效应的日益严峻，一大批以风力发电为主导的可再生清洁能源的技术得到了发展。风力发电以其高效率、零污染的优势迅速占领了可再生能源市场的大部分份额，各国政府对其的关注程度日益增加，因此风电场的数量以及风机的装机容量呈现逐年上升的趋势。
3.由于风能的不确定性特征，这种不稳定、不确定性环境给风机的控制带来巨大挑战。在整场风机控制中，主要是通过集中控制器给每台风机分配功率进行实现。如何准确控制风机功率对整场的发电效益影响巨大，为修正功率分配控制过程的控制误差，需要对控制策略与输出功率时间的误差进行实时评估，为后续的反馈修正机制提供基础。


技术实现要素：

4.为了克服已有技术的不足，本实用新型提供了一种评价风电机组功率分配误差的测量装置，通过电路结构设计和误差计算，保证功率误差测量的准确性和高效性，方便后续校正。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种评价风电机组功率分配误差的测量装置，包括控制信号转换模块、发电功率测量模块、误差比较模块和误差信号放大模块，风机控制系统分别连接控制信号转换模块、发电功率测量模块，所述控制信号转换模块和发电功率测量模块分别连接误差比较模块，用于对功率分配信号和功率输出信号进行处理，获取比较结果；误差比较模块的输出端与误差信号放大模块的输入端连接，电信号经过误差信号放大模块整形及放大后，得到稳定的误差评估结果。
7.进一步，所述控制信号转换模块中，通过大电阻r1和电容c1组成接入端一个简易的滤波装置，经过两级双侧差分运算放大器a1、a2构成的差分电路，通过并联的电容c1，且另一侧都接入大电阻r6、r7与地线相连构成一个闭环的回路，用于过滤掉放大信号中的环境噪声等干扰信号，来自控制器的控制信号经过与a2输出稳定输入风电机组的控制系统。
8.再进一步，所述发电功率测量模块包括2个收集端，4个运算放大器a1、a2、a3和a4，收集端分别与两个同一规格的运算放大器a1、a2相连，运放a1的输出通过电阻r3与差放a3相连，差放的输入端通过r6和c1与差放a4相连；源极通过电阻r8与市电相连并通过电阻r9连接至差放a4，至此完成风机功率传输端实际测量的功率信号到电信号的模数信号转换。
9.更进一步，所述的误差比较模块中，输入端分别通过电阻r1和r3与控制信号转换模块和发电功率测量模块相连。发电功率测量模块的接入部分还通过一个并联电路接地，并联电路的一段连接电容c2，一段连接电容c3和电阻r4，维持发电功率测量电信号的稳定
输入。分配功率信号与测量功率信号先经过第一个运算放大器a1的差分过程，获取初步的误差电信号；运算放大器a1经过一个稳定电阻r2连接运算放大器r2的输入，r2的另一端输入通过一个大电阻r5接地，具有滤波效果；经过该模块的误差信号在一定周期内可保持稳定。
10.所述误差信号放大模块包括运算放大器a1，所述运算放大器的一个输入端通过rc滤波电路接地，另一个输入端通过rc滤波电路与输出端连接。
11.本实用新型中，通过合理的电路结构设计和误差计算，保证功率分配误差测量的准确性和高效性，方便后续校正。解决了现有风电机组功率控制系统与目标功率之间的差异，辅助风电机组进行控制修正。所述控制信号转换模块用于控制信号整形和滤波，所述发电功率测量模块用于电信号测量以及等效转换，所述误差比较模块用于信号误差计算，误差信号放大模块用于信号整形和放大。收集器分别与两个同一规格的运算放大器相连，源极由提供的高压源与电路输出相连，主要解决了信号放大的问题，之后通过两输出段分别连接两个差分电路做输出，至此完成测量误差信号到电信号的转换；所述误差信号放大模块后续将直接作为风场场级优化的参考，作为控制器修正部分的输入，形成更加准确稳定的机组控制。
12.本实用新型的有益效果主要表现在：通过电路结构设计和误差计算，保证功率误差测量的准确性和高效性，方便后续校正。
附图说明
13.图1是评价风电机组功率分配误差的测量装置的原理图。
14.图2是控制信号转换模块的电路结构图。
15.图3是发电功率测量模块的电路结构图。
16.图4是误差比较模块的电路结构图。
17.图5是误差信号放大模块的电路结构图。
具体实施方式
18.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
19.参照图1～图5，一种评价风电机组功率分配误差的测量装置，包括控制信号转换模块、发电功率测量模块、误差比较模块和误差信号放大模块，风机控制系统分别连接控制信号转换模块、发电功率测量模块，所述控制信号转换模块和发电功率测量模块分别连接误差比较模块，用于对功率分配信号和功率输出信号进行处理，获取比较结果；误差比较模块的输出端与误差信号放大模块的输入端连接，电信号经过误差信号放大模块整形及放大后，得到稳定的误差评估结果。
20.所述控制信号转换模块包括两级运算放大器a1、a2，该模块基于hp原理，通过大电阻r1和电容c1组成接入端一个简易的滤波装置，a1的另一端输入连接通过r6接地并通过r4连接输出。运算放大器的输出通过电阻r2连接运算放大器a2的输入。运算放大器a2的输入端分别通过电阻r3、r5连接至输出，用于过滤掉放大信号中的环境噪声等干扰信号。经过该模块的信号由数字信号转变为电信号与控制系统中的变换器连接，进而实现风机的功率跟踪控制。
21.所述的发电功率测量模块包括2个收集端和4个运算放大器a1、a2、a3、a4及若干电阻电容，运放a1的输出通过电阻r3与差放a3相连，将电压信号与电流信号并行处理，差放的输入端通过r6和c1与差放a4相连，得到稳定结合的电压电流信号。源极通过电阻r8与市电相连并通过电阻r9连接至差放a4，至此完成风机功率传输端实际测量的功率信号到电信号的模数信号转换。
22.所述的误差比较模块中，输入端分别通过电阻r1和r3与控制信号转换模块和发电功率测量模块相连。发电功率测量模块的接入部分还通过一个并联电路接地，并联电路的一段连接电容c2，一段连接电容c3和电阻r4，维持发电功率测量电信号的稳定输入。分配功率信号与测量功率信号先经过第一个运算放大器a1的差分过程，获取初步的误差电信号。运算放大器a1经过一个稳定电阻r2连接运算放大器r2的输入，r2的另一端输入通过一个大电阻r5接地，具有滤波效果。经过该模块的误差信号在一定周期内可保持稳定。
23.所述误差比较模块的两个输入端分别通过电阻r1和r3与控制信号转换模块的输出端、发电功率测量模块的输出端连接，所述误差比较模块的输出端为误差信号放大模块的输入端。
24.所述的误差信号放大模块中，输入端通过r1连接误差比较模块的输出，该信号整形放大电路，能对输入信号进行准确的数字化处理，最终得到稳定的放大信号，作为该实用新型的误差评估结果。
25.该实用新型是风电机组功率分配环节的重要一环，输入与输出信号通过各个电路模块的传输，差分，稳定，放大等操作，得到准确的功率误差评估结果。评估结果为后续对控制系统的修正具有重要意义。
26.本说明书的实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本实用新型构思所能想到的等同技术手段。

技术特征：
1.一种评价风电机组功率分配误差的测量装置，其特征在于，所述测量装置包括控制信号转换模块、发电功率测量模块、误差比较模块和误差信号放大模块；风机控制系统分别连接控制信号转换模块、发电功率测量模块，所述控制信号转换模块和发电功率测量模块分别连接误差比较模块，用于对功率分配信号和功率输出信号进行处理，获取比较结果；误差比较模块的输出端与误差信号放大模块的输入端连接，电信号经过误差信号放大模块整形及放大后，得到稳定的误差评估结果。2.如权利要求1所述的评价风电机组功率分配误差的测量装置，其特征在于，所述控制信号转换模块中，通过大电阻r1和电容c1组成接入端一个简易的滤波装置，经过两级双侧差分运算放大器a1、a2构成的差分电路，通过并联的电容c1，且另一侧都接入大电阻r6、r7与地线相连构成一个闭环的回路，用于过滤掉放大信号中的环境噪声干扰信号，来自控制器的控制信号经过与a2输出稳定输入风电机组的控制系统。3.如权利要求1或2所述的评价风电机组功率分配误差的测量装置，其特征在于，所述发电功率测量模块包括2个收集端，4个运算放大器a1、a2、a3和a4，收集端分别与两个同一规格的运算放大器a1、a2相连，运放a1的输出通过电阻r3与差放a3相连，差放的输入端通过r6和c1与差放a4相连；源极通过电阻r8与市电相连并通过电阻r9连接至差放a4，至此完成风机功率传输端实际测量的功率信号到电信号的模数信号转换。4.如权利要求1或2所述的评价风电机组功率分配误差的测量装置，其特征在于，所述的误差比较模块中，输入端分别通过电阻r1和r3与控制信号转换模块和发电功率测量模块相连，发电功率测量模块的接入部分还通过一个并联电路接地，并联电路的一段连接电容c2，一段连接电容c3和电阻r4，维持发电功率测量电信号的稳定输入，分配功率信号与测量功率信号先经过第一个运算放大器a1的差分过程，获取初步的误差电信号；运算放大器a1经过一个稳定电阻r2连接运算放大器r2的输入，r2的另一端输入通过一个大电阻r5接地，具有滤波效果；经过该模块的误差信号在一定周期内可保持稳定。5.如权利要求1或2所述的评价风电机组功率分配误差的测量装置，其特征在于，所述误差信号放大模块包括运算放大器a1，所述运算放大器的一个输入端通过rc滤波电路接地，另一个输入端通过rc滤波电路与输出端连接。

技术总结
一种评价风电机组功率分配误差的测量装置，包括控制信号转换模块、发电功率测量模块、误差比较模块和误差信号放大模块；所述控制信号转换模块和发电功率测量模块分别连接误差比较模块，用于对功率分配信号和功率输出信号进行处理，获取比较结果；误差比较模块的输出端与误差信号放大模块的输入端连接，电信号经过误差信号放大模块整形及放大后，得到稳定的误差评估结果。本实用新型通过电路结构设计和误差计算，保证功率误差测量的准确性和高效性，方便后续校正。方便后续校正。方便后续校正。


技术研发人员：牛凤国 张建军 王策 廖志方 杨翀 杨秦敏 张涛 王瑞良
受保护的技术使用者：中国华能集团有限公司广西分公司
技术研发日：2022.11.07
技术公布日：2023/7/5