圖4 變頻系統(tǒng)的諧波測量方法

使用FFT運算功能將波形由時域轉換成頻域，測量各頻率成分提取疊加信號頻率的方法如下。

傅里葉級數：所有周期函數均可用三角函數的和來表述。
傅里葉積分：將周期設為無窮大，使其能適用于所有函數。
傅里葉變換：對波形的時間函數x(t)進行傅里葉積分運算后，即可得出頻率函數X(f)。

2 利用示波器對變頻電路里波形信號作詳細分析
PWM調制后，通過功率計可以獲得其電特性指標，為研發(fā)和檢測部門提供準確的參考。如果想要進一步對調制后的波形信號作詳細的分析，則需要運用具備Cycle Statistics功能的示波器（下文以橫河DLM2000系列示波器）來實現(xiàn)。DLM2000的Cycle Statistics功能，在頻率固定/Duty比變化時，或在Duty比固定/頻率變化時，均可有效地對周期性變化的參數進行分析，方案如圖5所示。

圖5 利用DLM2000示波器對變頻電路里波形信號作詳細分析

3 風電場整體監(jiān)控
風力發(fā)電系統(tǒng)在安裝后，為保證風力發(fā)電機的穩(wěn)定運行，必須分別對以下的信號進行長期的監(jiān)測和記錄，這些數據最后統(tǒng)一進入到監(jiān)控中心，長期保存。

● 風葉的形變。
● 發(fā)電機的扭矩、轉速、震動和浪涌電流。
● 大氣環(huán)境，如：溫度、濕度、風力、風速、大氣壓等參數。
● 電功率參數，如：電壓、電流、功率、功率參數、頻率等。

風電場監(jiān)控有幾個特點：①監(jiān)控的信號復雜多樣；②監(jiān)控環(huán)境惡劣：目前國內的風電場，主要分布在東北、內蒙古、新疆等地，冬季的氣溫很低，對測量儀器提出了很高的要求；③每個風場，都有大量的風機，監(jiān)控數據總量很大，布線復雜。

因此，風電場的監(jiān)控需要多種測試設備配套工作，同時還要具備一定性能優(yōu)勢以適應風電場的特殊環(huán)境。下面以橫河電機公司的產品為例，解釋一下風電場監(jiān)控的完整方案。如圖6所示。

圖6 風電場監(jiān)控的完整方案

首先，可通過滑動環(huán)（集電環(huán)）實現(xiàn)風葉監(jiān)測信號的直接采集，風葉不停轉動，對測量儀器的安裝和信號采集會造成很大影響，通過集電環(huán)，可保證風葉轉動時，信號線能夠保持不動。

然后，利用數據采集器（MW100）進行現(xiàn)場數據采集、監(jiān)測、記錄和傳輸。MW100的使用環(huán)境溫度為-40℃～70℃，具有很強的現(xiàn)場適應能力。它可將數據存儲在CF卡中，即時網絡中斷，采集數據也可以得到很好的保存。也可以通過PR300實現(xiàn)相對廉價的高精度功率參數測量和傳輸。通過功率計WT3000精確測量發(fā)電機的浪涌電流。最后可以利用DAQWORX專業(yè)采集軟件對全部數據進行統(tǒng)合顯示和記錄。

綜上所述，風力發(fā)電領域面臨著空前的發(fā)展機遇，其設備系統(tǒng)研發(fā)、性能評估以及電場監(jiān)控都在朝著越來越精密、越來越復雜的方向發(fā)展。為適應這樣的機遇和挑戰(zhàn)，風電行業(yè)對工具層面的測試儀器也提出了更高的要求。以橫河電機為代表的全球測試方案供應商，也在積極應對。相信高效便捷的測試產品和解決方案會給整個風電行業(yè)提供強勁助力。