[发明专利]用于风电场风速监测的超声波换能器前置放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电过程中风资源监测技术领域，具体地，涉及一种用于风电场风速监测的超声波换能器前置放大电路。

背景技术

目前，我国风电进入规模化发展阶段以后所产生的大型新能源基地多数位于“三北地区”（西北、东北、华北），大型新能源基地一般远离负荷中心，其电力需要经过长距离、高电压输送到负荷中心进行消纳。由于风资源的间歇性、随机性和波动性，导致大规模新能源基地的风电发电出力会随之发生较大范围的波动，进一步导致输电网络充电功率的波动，给电网运行安全带来一系列问题。

截至2013年11月，甘肃电网并网风电装机容量已达668万千瓦，约占甘肃电网总装机容量的21%，成为仅次于火电的第二大主力电源。随着风电并网规模的不断提高，风电不确定性和不可控性给电网的安全稳定经济运行带来诸多问题。对风力发电过程中的风资源进行监测，可以更好的预测未来一段时间内风能的变化情况，从而可以更精确的对风电功率进行预测和校正，提高预测精度，促进新能源发电的发展。由于超声波信号在空气中呈指数形式衰减，所以当超声波信号到达接收端超声波换能器时其信号非常微弱，必须对其进行足够的放大才能正确的判断其传播时间。但现有超声波换能器的前置电路存在精度低，抗干扰性弱的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种用于风电场风速监测的超声波换能器前置放大电路，以实现精度高，抗干扰性强且噪声低的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于风电场风速监测的超声波换能器前置放大电路，包括运放器U11A、运放器U11B、二极管D111、二极管D112、电容C117、电阻R111、电阻R112、电阻R113、电阻R114、电阻R115、电阻R116和电阻R118，所述运放器U11A的输出端与运放器U11B的同相输入端串联，且运放器U11A的输出端与运放器U11B的同相输入端间串联电阻R113，所述运放器U11A的反相输入端和输出端间串联电阻R112，所述运放器U11B的同相输入端与电阻R114串联接地，所述运放器U11B的反相输入端与电阻R115串联接地，且运放器U11B的反相输入端与输出端间串联电阻R116，所述运放器U11B的输出端与地间依次串联电容C117和电阻R118，所述运放器U11A的反相输入端上串联电阻R111，所述二极管D111和二极管D112并联在运放器U11A的反相输入端和同相输入端间，所述二极管D111的阳极与运放器U11A同相输入端电连接，二极管D111的阴极与运放器U11A反相输入端电连接，所述二极管D112的阳极与运放器U11A反相输入端电连接，二极管D112的阴极与运放器U11A同相输入端电连接。

根据本发明的优选实施例，所述电阻R111的大小为4.9kΩ，电阻R112的大小为49 kΩ，电阻R113的大小为3.3 kΩ，电阻R114的大小为1.5 kΩ，电阻R115的大小为2.2 kΩ，电阻R116的大小为22 kΩ，电阻R118的大小为2 kΩ。

根据本发明的优选实施例，所述运放器U11A和运放器U11B采用LM6172芯片。

根据本发明的优选实施例，所述电容C117的大小为820nF。

根据本发明的优选实施例，所述二极管D111和二极管D112为1N4148二极管。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

本发明的技术方案，采用由运放器及RC网络级联组成，第一级采用反相放大电路，电压增益为10倍，为了在发射时保护前级放大电路，运放器输入端接上两个背对背的二极管，保护运放放大器不被损坏。第二级运放器采用同相放大，电容C117和电阻R118构成RC高通电路，滤除直流偏置和低频干扰。两级放大电路放大倍数约为100倍左右。从而达到精度高，抗干扰性强且噪声低的目的。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例所述的用于风电场风速监测的超声波换能器前置放大电路电子电路图；

图2为超声波换能器接收到的信号波形图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。