制动电阻的温度检测方法及温度检测系统与流程

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种制动电阻的温度检测方法及温度检测系统。

背景技术：

风力发电机组包括机侧变流器和网侧变流器，直流母线连接在机侧变流器和网侧变流器之间，为了保证直流母线的母线电压在安全电压范围内，需要在变流器的直流母线上连接制动回路。制动回路包括制动电阻和电力电子开关等，检测到母线电压超过制动电压阈值时，电力电子开关闭合，制动电阻工作从而将直流母线上的能量消耗掉，保证母线电压在安全电压范围内；待母线电压降到安全电压阈值，电力电子开关打开，制动电阻停止工作。由于制动电阻工作时，制动电阻的温度很高，常达到几百摄氏度，如果采用温度传感器对制动电阻进行温度检测，则需要采用耐高温材料的温度传感器，成本比较高；同时，制动电阻工作时，制动电阻的电压很高，可以达到700v以上，如果采用温度传感器对制动电阻进行温度检测，则需要采用高绝缘材料的温度传感器，进一步地，如果温度传感器的绝缘被破坏则制动电阻的高电压可能会击穿温度传感器，因此温度传感器需要具有较高的隔离耐压能力。

制动电阻工作时在短时间内吸收大量能量，从而制动电阻的温度急剧升高，正常情况下，制动电阻有充足的时间通过自然冷却的方式缓慢恢复到接近环境温度。但是如果制动电阻频繁启动，则制动电阻没有足够时间冷却，使得制动电阻的温度不断上升，最终导致制动电阻或者制动电阻附近的绝缘件过热烧毁，严重地会造成制动电阻附近的器物起火等后果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种制动电阻的温度检测方法及温度检测系统，对制动电阻进行温度监控。

根据本发明的一方面，本发明提供一种制动电阻的温度检测方法，所述方法包括：获取采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量；根据所述吸收能量确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度升高值；根据所述制动电阻在上一采样时刻的温度、所述温度升高值、当前采样时刻的环境温度及所述采样时间间隔确定所述制动电阻在所述采样时间间 隔内的温度降低值；根据所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度、所述温度升高值以及所述温度降低值确定所述制动电阻在当前采样时刻的温度。

进一步地，所述温度检测方法应用于风力发电机组中，所述风力发电机组包括机侧变流器、网侧变流器、直流母线和制动回路，所述直流母线连接在所述机侧变流器和所述网侧变流器之间，所述直流母线上连接所述制动回路，所述制动电阻安装在所述制动回路中。

进一步地，所述获取采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量的处理包括：获取所述机侧变流器在所述当前采样时刻的机侧功率以及所述网侧变流器在所述当前采样时刻的网侧功率，将所述机侧功率与所述网侧功率之间的差值乘以所述采样时间间隔得到所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量。

进一步地，所述获取采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量的处理包括：根据所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度、所述制动电阻的温度漂移系数及所述制动电阻的阻值基准值确定所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值；根据所述直流母线在所述当前采样时刻的母线电压、所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值和所述采样时间间隔确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量。

进一步地，所述根据所述直流母线在所述当前采样时刻的母线电压、所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值和所述采样时间间隔确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量的处理包括：如果所述制动回路通过脉宽调制方式控制所述制动电阻，则根据确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，其中q吸为所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，u母线为所述当前采样时刻的母线电压，t为所述采样时间间隔，r为所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值，u0为所述制动回路的制动启动电压阈值，δu为预设的电压常数。

进一步地，所述根据所述直流母线在所述当前采样时刻的母线电压、所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值和所述采样时间间隔确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量的处理包括：如果所述制动回路通过滞环控制方式控制所述制动电阻，则根据确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，其中q吸为所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，u母线为所述当前采样时刻的母线电压，t为 所述采样时间间隔，r为所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值。

进一步地，所述方法还包括：当所述制动电阻在当前采样时刻的温度大于或等于所述制动电阻的温度预警阈值时，生成制动电阻预警信号。

根据本发明的另一方面，还提供一种用于风力发电机组的制动电阻的温度检测系统，所述温度检测系统包括温度检测装置、机侧变流器、网侧变流器、直流母线和制动回路，所述直流母线连接在所述机侧变流器和所述网侧变流器之间，所述直流母线上连接所述制动回路，所述制动电阻安装在所述制动回路中，所述温度检测装置与所述制动回路相连，所述温度检测装置用于执行如前任一种所述的制动电阻的温度检测方法。

进一步地，所述温度检测装置集成在所述风力发电机组的变流器控制器中。

进一步地，所述温度检测系统安装在所述风力发电机组的变流柜中。进一步地，所述温度检测系统安装在所述风力发电机组的变流柜中。

采用本发明实施例提供的制动电阻的温度检测方法及温度检测系统，通过首先计算制动温度吸收的热量，再根据该热量计算制动电阻的当前温度，实现对制动电阻的温度无接触测量，无需设置用于测量制动电阻温度的温度传感器，安全可靠性高。

附图说明

图1示出本发明实施例一中的制动电阻的温度检测方法的流程示意图；

图2示出本发明实施例二中一种用于风力发电机组的制动电阻的温度检测系统的结构示意图。

附图标记说明：

210-温度检测装置、220-机侧变流器、230-网侧变流器、240-直流母线、250-制动回路、260-制动电阻、270-发电机、280-并网变压器、290-电网。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。

实施例一

图1示出本发明实施例一中的制动电阻的温度检测方法的流程示意图。参见图1，一种制动电阻的温度检测方法包括s110、s120、s130和s140。

在s110，获取采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，所述采样时间间隔是指从上一采样时刻到当前采样时刻的时间间隔。

对于采用交流-直流-交流拓扑结构的变频器或者变流器而言，在变频器或者变流器的直流母线上连接制动回路，制动回路包括电力电子开关和制动电阻。预先设置采样时间间隔为t，当前采样时刻为ti，上一采样时刻为ti-1，即ti-ti-1＝t；例如采样时间间隔t可以为1秒或者0.5秒等等。

在本实施例中，可以根据直流母线的母线电压获取采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，即将所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第二假定值，根据所述当前采样时刻温度的第二假定值确定所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值；根据所述直流母线在所述当前采样时刻的母线电压、所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值和所述采样时间间隔确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量。

具体地，制动回路控制制动电阻的方式包括脉宽调制或者滞环控制的方式，如果所述制动回路通过脉宽调制方式控制所述制动电阻，则根据

确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，其中q吸为所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，u母线为所述当前采样时刻的母线电压，t为所述采样时间间隔，r为所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值，duty为制动电阻的输出占空比。

在制动回路通过脉宽调制方式控制制动电阻的方式中：

其中，u0为所述制动回路的制动启动电压阈值，δu为预设的电压常数。

如果所述制动回路通过滞环控制方式控制所述制动电阻，则根据

确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，其中q吸为所述 采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，u母线为所述当前采样时刻的母线电压，t为所述采样时间间隔，r为所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值。

上述公式(1)和公式(3)中所述制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值r根据公式(4)确定。

r＝k×t+r0(4)

其中，r为制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值，k为制动电阻的温度漂移系数(为常数)，r0为制动电阻的阻值基准值(为常数)，t为制动电阻在上一采样时刻的温度，在本实施例中，将制动电阻在所述上一采样时刻的温度t作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第二假定值从而通过公式(4)计算制动电阻在所述当前采样时刻的电阻值。

可选地，对于将本实施例的温度检测方法应用于风力发电机组中的情况下，所述风力发电机组包括机侧变流器、网侧变流器、直流母线和制动回路，所述直流母线连接在所述机侧变流器和网侧变流器之间，所述直流母线上连接制动回路，所述制动电阻安装在所述制动回路中。还可以获取所述机侧变流器在所述当前采样时刻的机侧功率以及所述网侧变流器在所述当前采样时刻的网侧功率，根据所述机侧功率、网侧功率和所述采样时间间隔确定所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量。

具体地，可以根据

q吸＝(p机-p网)·t(5)

确定所述当前采样时刻所述制动电阻的吸收能量，其中q吸为所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，p机为所述机侧功率，p网为所述网侧功率，t为所述采样时间间隔。

在s120，根据所述吸收能量确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度升高值。

具体地，可以根据

确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度升高值，其中△t升为所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度升高值，q吸为所述采样时间间隔内所述制动电阻的吸收能量，c为所述制动电阻的比热容(为常数)，m为所述制动电阻的质量(为常数)。

在s130，根据所述制动电阻在上一采样时刻的温度、所述温度升高值、当前采样时刻的环境温度及所述采样时间间隔确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值。

具体地，将所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度根据所述温度升高值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第一假定值，根据所述当前采样时刻温度的第一假定值确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值。

进一步地，可以根据

△t降＝-τ·(t+△t升-t0)·t(7)

确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值，其中，△t降为确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值，τ为所述制动电阻的散热系数(为常数)，t0为环境温度，t为所述采样时间间隔，t+△t升为制动电阻在上一采样时刻的温度根据温度升高值变化后的温度值，在本实施例中将制动电阻在上一采样时刻的温度根据温度升高值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第一假定值从而通过公式(7)计算制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值。

在s140，将所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度、所述温度升高值以及所述温度降低值确定所述制动电阻在当前采样时刻的温度。

可选地，本实施例的温度检测方法还可以包括：当所述制动电阻在当前采样时刻的温度大于或等于所述制动电阻的温度预警阈值时，生成制动电阻预警信号。

采用本实施例的技术方案，根据采样时间间隔内制动电阻的吸收能量确定制动电阻在采样时间间隔内的温度升高值；将所述制动电阻在上一采样时刻的温度根据温度升高值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第一假定值，根据所述当前采样时刻温度的第一假定值确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值；将所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度根据所述温度升高值以及所述温度降低值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻的温度。通过制动电阻在上一采样时刻的温度和当前采样时刻获取的制动电阻的运行参数(包括但不限于吸收能量等)确定制动电阻当前采样时刻的温度，实现对制动电阻的温度无接触测量，安全可靠性高。

实施例二

图2示出本发明实施例二中一种用于风力发电机组的制动电阻的温度检测系统的结构示意图。本实施例提供的用于风力发电机组的制动电阻的温度检测系统在风力发电机组中执行实施例一中的制动电阻的温度检测方法。参见图2，温度检测系统包括温度检测装置210、机侧变流器220、网侧变流器230、直流母线240和制动回路250，所述直流母线240连接在所述机侧变流器220和网侧变流器230之间，所述直流母线240上连接制动回路250，所述制动电阻260安装在所述制动回路250中，所述温度检测装置210与所述制动回路250相连，所述温度检测装置210用于执行实施例一中所述的制动电阻的温度检测方法。为了示例性说明本实施例用于风力发电机组的制动电阻的温度检测系统的应用环境，图2中还示出了发电机270、并网变压器280和电网290，其中机侧变流器220与发电机270连接，网侧变流器230通过并网变压器280连接电网290。

进一步地，所述温度检测装置集成在所述风力发电机组的变流器控制器中。

进一步地，所述温度检测系统安装在所述风力发电机组的变流柜中。

采用本实施例的技术方案，根据采样时间间隔内制动电阻的吸收能量确定制动电阻在采样时间间隔内的温度升高值；将所述制动电阻在上一采样时刻的温度根据温度升高值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻温度的第一假定值，根据所述当前采样时刻温度的第一假定值确定所述制动电阻在所述采样时间间隔内的温度降低值；将所述制动电阻在所述上一采样时刻的温度根据所述温度升高值以及所述温度降低值变化后的温度值作为所述制动电阻在当前采样时刻的温度。通过制动电阻在上一采样时刻的温度和当前采样时刻获取的制动电阻的运行参数(包括但不限于吸收能量等)确定制动电阻当前采样时刻的温度，实现对制动电阻的温度无接触测量，安全可靠性高。

上述根据本发明的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如cdrom、ram、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如asic或fpga)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，ram、rom、闪存等)，当 所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。