用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统的制作方法

本发明总体来说涉及风力发电领域，更具体地讲，涉及一种用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统。

背景技术：

目前，永磁直驱式风力发电机组的发电机的绕组温度，在单套绕组运行或双套绕组不平衡运行时，绕组温度会有20℃-50℃的不平衡跳动，使得该异常影响风力发电机组的后续工作逻辑控制。通常引起发电机的绕组温度发生不平衡跳动的原因有两种：第一种是由于测量的设置在发电机的定子内部的绕组的温度信号受到了强旋转磁场的影响，第二种是由于在将发电机绕组的温度信号从风力发电机侧传输到测试柜的过程中受到机舱内的变化的强磁场干扰的影响，从而导致测试信号失真。而现有技术中对于绕组温度的测量，通常没有较高的响应要求，致使在测量温度信号时会串入严重的信号干扰，且这种干扰无法通过其他防干扰措施屏蔽的情况下使用，进而出现被测温度数据的瞬时无规律跳动严重，使得主控系统不断出现异常报警，无法准确检测绕组温度，影响了后续风力发电机组的稳定运行。

由于在检测到绕组温度发生跳动时仅能向运维工作人员进行报警提示，并不能提供风力发电机的绕组温度异常的原因，运维工作人员无法有针对性地对风力发电机的绕组温度异常进行处理，给运维工作人员后续维护带来诸多不便。

综上所述，现有的方式无法在风力发电机组绕组的温度受干扰时，准确且及时地向运维工作人员提供报警并告知干扰原因。

技术实现要素：

本实用新型的示例性实施例在于提供一种用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统，以解决现有的方式无法在风力发电机组绕组的温度受干扰时，准确且及时地向运维人员提供报警并告知干扰原因的问题。

根据本实用新型的示例性实施例，提供一种用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统，其特征在于，所述系统包括：温度传感器、数据采集器和控制器，其中，所述温度传感器的引出线电连接到所述控制器，所述数据采集器与所述控制器之间通过现场总线连接，所述温度传感器用于测量风力发电机的绕组的温度数据，所述数据采集器用于以所述控制器控制的采样频率采集所述温度传感器测量到的所述绕组的温度数据。

可选地，所述温度传感器设置在所述风力发电机的定子上；所述数据采集器设置在所述风力发电机组的机舱的控制柜中。

可选地，所述数据采集器包括第一采集状态和第二采集状态，其中，第一采集状态指示在所述发电机运行时，所述数据采集器以第一采样频率采集所述绕组的第一温度数据并发送给所述控制器；第二采集状态指示在所述控制器接收所述第一温度数据之后，所述数据采集器以第二采样频率采集所述绕组的第二温度数据并发送给所述控制器。

可选地，所述第一采样频率为1Hz至10Hz；所述第二采样频率为50Hz至50kHz。

可选地，所述温度传感器的数量与所述数据采集器的数量相匹配。

可选地，所述温度传感器的引出线分别电连接到所述控制器的电阻输入端和电阻输出端，所述数据采集器与所述控制器通过现场总线EtherCAT连接，以使所述绕组的温度数据经由所述数据采集器、所述控制器后发送至所述永磁直驱式风力发电机组的主控系统。

可选地，所述温度传感器为铂热电阻PT100。

可选地，所述数据采集器为EL3204模拟量输入端子模块。

可选地，所述控制器为可编程逻辑控制器PLC。

可选地，所述用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统还包括：报警器，其中，所述报警器电连接到所述控制器。

根据本实用新型示例性实施例的用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统，能够自主、准确地判断风力发电机的绕组的温度是否受到干扰，并在确定温度受到干扰的情况下立即报警，使得运维工作人员可以及时处理发电机绕组的温度异常，从而保证了永磁直驱式风力发电机组的稳定运行。

将在接下来的描述中部分阐述本实用新型总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本实用新型总体构思的实施而得知。

附图说明

通过下面结合示例性地示出实施例的附图进行的描述，本实用新型示例性实施例的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出根据本实用新型示例性实施例的用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统的结构示意图。

具体实施方式

现将详细参照本实用新型的实施例，该实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明以便解释本实用新型。

图1示出根据本实用新型示例性实施例提供的用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统的结构框图。

如图1所示，根据本实用新型示例性实施例提供的用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统包括：温度传感器10、数据采集器20和控制器30。

这里，温度传感器10可以设置在风力发电机的定子上；数据采集器20可以设置在风力发电机组的机舱的控制柜中。此外，温度传感器10的数量与数据采集器20的数量相匹配，例如，设置了5个温度传感器，相应地会有与每一个温度传感器一一对应的5个数据采集器。

作为示例，温度传感器10可以为铂热电阻PT100，数据采集器20可以为EL3204模拟量输入端子模块，控制器30可以为可编程逻辑控制器PLC。

具体说来，温度传感器10、数据采集器20和控制器30的连接关系如下：温度传感器10的引出线电连接到控制器30，数据采集器20与控制器30之间通过现场总线连接。

在一个示例中，温度传感器10的引出线可分别电连接到控制器30的电阻输入端R+和电阻输出端R-，数据采集器20可与控制器30通过现场总线系统EtherCAT连接，以使绕组的温度数据经由数据采集器20、控制器30后发送至主控系统。

另一方面，温度传感器10用于测量风力发电机的绕组的温度数据，数据采集器20用于以控制器30控制的采样频率采集温度传感器10测量到的绕组的温度数据。

测试原理如下：控制器30通过与温度传感器10连接的电阻输入端R+和电阻输出端R-向温度传感器10提供一个恒定电流，同时测试温度传感器10两端的电压数据，由欧姆定律可知温度传感器10的实时电阻，进而根据温度传感器的特性，获取到温度传感器检测到的风力发电机的绕组的温度数据。由于测试的电压数据是一个连续的模拟信号，因此，在该电压数据经过数模转换后，数据采集器20可以一定的采样频率对温度数据进行采样。

此外，作为示例，数据采集器20可以包括第一采集状态和第二采集状态，其中，第一采集状态指示在发电机运行时，数据采集器20以第一采样频率采集绕组的第一温度数据并发送给控制器30；第二采集状态指示在控制器30接收第一温度数据之后，数据采集器20以第二采样频率采集绕组的第二温度数据并发送给控制器30。这里，第一采样频率可以是低采样频率，例如，第一采样频率为1Hz至10Hz；第二采样频率可以是高采样频率，例如，所述第二采样频率为50Hz至50kHz。

此外，附加地，用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统可还包括：报警器40，其中，报警器40电连接到控制器30。这里，报警器40用于在控制器30确定风力发电机的绕组的温度数据存在异常时进行报警。

下面，将结合具体的示例来说明永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统检测风力发电机的绕组的温度的过程。

具体说来，将温度传感器10、数据采集器20与控制器30进行接线连接。在风力发电机运行时，数据采集器20在控制器30的控制下处于第一采集状态，并以第一采样频率采集(例如，1Hz至10Hz)风力发电机组的绕组的温度数据，这里，假设数据采集器20以1Hz的采样频率采集第一预定时间内的风力发电机的绕组的温度数据，得到了第一温度数据，然后，数据采集器20将第一温度数据经由现场总线发送给控制器30，控制器30获取第一温度数据中的温度最大值和温度最小值，并确定第一温度数据中的温度最大值和温度最小值的差值与第一阈值的大小。当控制器30确定第一温度数据中的温度最大值和温度最小值的差值小于第一阈值时，确定风力发电机的绕组的当前温度正常，控制器30可将风力发电机的绕组的当前温度发送给主控系统；当第一温度数据中的温度最大值和温度最小值的差值不小于(即大于等于)第一阈值时，确定风力发电机的绕组的当前温度存在异常，需要进一步确认是否存在干扰。

具体地，数据采集器20可在控制器30的控制下处于第二采集状态，以第二采样频率(例如，50Hz至50kHz)采集风力发电机组的绕组的温度数据，这里，假设数据采集器20以例如50kHz的采样频率采集第二预定时间内的风力发电机的绕组的温度数据，得到了第二温度数据，控制器30将第二温度数据进行例如傅里叶变换以得到频谱图，通过分析频谱图中的频率成分确定风力发电机的绕组的温度数据是否受到干扰，当确定风力发电机的绕组的温度数据受到干扰时，通过风力发电机组的报警器40进行预报警，例如，指示风力发电机的绕组温度出现异常的报警指示灯闪烁。

然后，控制器30控制数据采集器20继续在第二采集状态下以(50*i)Hz的采样频率采集风力发电机的绕组的温度数据，这里，i为采样频率的放大倍数，其中，i为正整数，1≤i≤1000。

在该示例中，当i＝1时，进一步地，控制器30控制数据采集器20在第二采集状态下以50Hz的采样频率采集第三预定时间内的风力发电机的绕组的温度数据，获取数据采集器20在第三预定时间内的每一秒钟采集到的风力发电机的绕组的温度数据的平均值，确定第三预定时间内每一秒钟的风力发电机的绕组的温度数据的平均值中的最大值和最小值，并确定该平均值中的最大值和最小值的差值与第二阈值的大小。

例如，假设第三预定时间为2分钟，在2分钟的第1秒时，数据采集器20采集了第1到第50个采样点的温度数据，同时计算出第1到第50个采样点的温度数据的平均值A1，在第2秒采集了第2到第51个采样点的温度数据，同时计算出第2到第51个采样点的温度数据的平均值A2，以此类推，直到第120秒，采集到计算出第120秒采集到第5050到第6000个采样点的温度数据，并计算出第5050到第6000个采样点的温度数据的平均值A120。可以看出，2分钟内共有120个平均值，可以获取这120个平均值中的最大值和最小值，并确定这120个平均值中的最大值和最小值的差值与第二阈值的大小。

当该平均值中的最大值和最小值的差值小于第二阈值时，将第三预定时间内的每一秒钟的绕组的温度数据的平均值(例如，A1、A2······A120)作为当前绕组的真实温度数据发送给主控系统，主控系统可以根据设定的绕组温度的报警阈值确定当前绕组温度是否异常。

当该平均值中的最大值和最小值的差值不小于(即大于等于)第二阈值时，确定风力发电机的绕组的温度数据仍然存在异常，通过风力发电机组的报警器再次预报警，例如，响起风力发电机的绕组温度出现异常的预定音乐。并且控制器30控制数据采集器20在第二采集状态下增加采样频率，例如，以50Hz的倍数(50*i)Hz(例如i＝2，3，…，1000)的采样频率采集风力发电机的绕组的温度数据，在增加采样频率的情况下，依然按照上述方式获取第三预定时间内的每一秒钟的风力发电机的绕组的温度数据的平均值，并确定该平均值中的最大值和最小值的差值与第二阈值的大小，从而继续确定风力发电机的绕组的温度数据是否仍然存在异常。通过对数据采集器20的采样频率的增加，以采集更多的数据，使得主控系统接收到的绕组的温度数据的结果更加准确。

需要说明的是，上述第一预定时间、第二预定时间和第三预定时间可以是相同的时长，比如2分钟，也可以是不同的时长，只要确保在提高采样频率的基础上，增加采集的数量实现对绕组的温度数据的有效分析，确保绕组温度数据的准确、可靠即可。同样地，第一阈值、第二阈值可以根据实际情况进行设置。

这里，应该理解，上述实施例中的报警方式仅是示例性的，其他的报警方式也是可行的，在此不做任何限制。

综上所述，根据本实用新型的用于永磁直驱式风力发电机组的温度检测系统，能够自主、准确地确定风力发电机的绕组的温度是否受到干扰，可以实现绕组的温度的实时检测，减少主控系统的异常报警次数，并在确定温度受到干扰的情况下立即报警，使得运维工作人员可以及时处理发电机绕组的温度异常并分析干扰原因，减少因干扰带来的不良后果的影响，从而保证了永磁直驱式风力发电机组的稳定运行。

最后应说明的是：以上各个实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。