CN109470970A - 充电机开路检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种充电机开路检测方法及系统，所述充电机的输出端连接超级电容，且所述充电机包括稳压电容以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关，所述检测方法包括：以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压；根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率；在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。本发明可快速准确检测出充电机的开路故障，缩短了充电机负载突变引起的环路调节时间，增加充电机的稳定性、可靠性和安全性。

Description

充电机开路检测方法及系统

技术领域

本发明涉及领域新能源风力发电变桨控制技术领域，更具体地说，涉及一种充电机开路检测方法及系统。

背景技术

在风电变桨驱动器充电机模块，通常将超级电容作为后备电源的充电系统，为了检测充电机是否为开路，一般通过充电机输出端子与超级电容之间的接触器或者机械开关向控制系统的控制器输出反馈信号，如果控制器检测到反馈信号异常，说明接触器或者机械开关断开，此时认为充电机开路。具体检测原理为：充电机输出端子与超极电容之间的机械开关的通断状态通过硬件系统，如数字量输出电路将电平信号反馈给上位机，上位机根据电平信号，判断超极电容是否开路，进而确定充电机是否为开路状态。

上述检测方案通过硬件系统输出机械开关或接触器的反馈信号进而判断充电机是否开路，增加了检测成本。此外，充电机开路导致充电机负载突变，硬件检测存在较长的时间延迟，不能快速准确判断充电机是否开路，增长了充电机环路控制周期，不能满足充电机对可靠性和稳定性的高要求。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题在于，针对上述充电机开路检测技术方案中无法快速准确判断充电机是否开路，不利于充电机环路控制的问题，提供一种充电机开路检测方法及系统。

本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种充电机开路检测方法，所述充电机的输出端连接超级电容，且所述充电机包括稳压电容以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关，所述检测方法包括：

以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压；

根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率；

在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。

在本发明所述的充电机开路检测方法中，所述检测周期小于或等于2ms。

在本发明所述的充电机开路检测方法中，所述方法还包括：检测所述充电机的充电电流，并根据所述充电电流、所述稳压电容的电容值以及所述超级电容的电容值计算所述检测阈值。

在本发明所述的充电机开路检测方法中，所述检测阈值计算公式如下：

其中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容的电容值，C₂为所述超级电容的电容值。

在本发明所述的充电机开路检测方法中，在所述电压变化率大于或等于所述检测阈值时，关闭所述充电机的输入。

本发明实施例还提供了一种充电机开路检测系统，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储器所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种充电机开路检测系统，所述充电机的输出端连接超级电容，且所述充电机包括稳压电容以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关，所述系统包括电流检测单元、检测阈值计算单元、电压检测单元以及控制器：

所述电流检测单元，用于检测所述充电机的充电电流；

所述检测阈值计算单元，用于根据所述充电机的充电电流、所述稳压电容的电容值以及所述超级电容的电容值计算所述检测阈值；

所述电压检测单元，用于以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压；

所述控制器，用于根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率，并在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。

在上述充电机开路检测系统中，所述检测阈值计算公式如下：

其中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容的电容值，C₂为所述超级电容的电容值。

在上述充电机开路检测系统中，所述控制器在所述电压变化率大于或等于所述检测阈值时，关闭所述充电机的输入。

本发明的充电机开路检测方法及系统，根据稳压电容两端的电压变化率，在电压变化率大于检测阈值时，输出开路信号并关闭充电机输入，快速准确检测出充电机的开路故障。与现有的技术方案相比，本发明不需要采集在充电机开路时开关的反馈信号，避免信号干扰或信号错误导致的误判断，缩短了充电机负载突变引起的环路调节时间，增加充电机的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明充电机开路检测方法实施例的流程示意图；

图2是充电机的充电电路的示意图；

图3是本发明充电机开路检测系统实施例的示意图；

图4是本发明充电机开路检测系统实施例的功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，是本发明充电机开路检测检测方法实施例的流程示意图，该充电机开路检测方法可应用于风电变桨驱动器的以超级电容作为后备电源的充电机模块等充电系统中。如图2所示，为充电机的充电电路的示意图，所述充电机的输出端连接超级电容21，且所述充电机包括稳压电容22以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关23，所述检测方法包括：

S1、以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压。

在步骤S1中，所述检测周期小于或等于2ms。即，在充电机对超级电容11的充电过程中，实时检测稳压电容两端的电压，测试周期小于或等于2ms/次。

进一步地，在步骤S1中，还包括实时检测所述充电机的充电电流，并根据所述充电电流、所述稳压电容12的电容值以及所述超级电容11的电容值计算所述检测阈值。其中，所述检测阈值的计算公式如下：

在公式(1)中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容22的电容值，C₂为所述超级电容21的电容值。

S2、根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率。

S3、在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。

进一步地，上述方法中，在所述电压变化率大于或等于所述检测阈值时，关闭所述充电机的输入，可实现对充电机的保护，提高系统的安全性。

充电机的工作模式主要包括恒流模式和恒压模式，充电机开路检测方法的检测原理如下：

在充电机处于恒流模式时，表示充电过程中充电电流i保持恒定。充电电路正常工作时，即开关23闭合，则充电电路的电容值大小为稳压电容22的电容值C₁与超级电容21的电容值C₂之和，当充电电路开路，即开关23断开，则充电电路的电容值大小变化为稳压电容22的电容值C₁，在开关23断开的前后，充电电路的电容值变化巨大，则根据公式(1)可知，电压变化率也随之有很大的变化。因此，可通过电压变化率在超出检测阈值时，即认为充电机的充电电路开路。

在充电机处于恒压模式时，表示充电过程中充电电压保持恒定。该阶段时超级电容21的电压到达设定的充电目标电压后，绝缘栅双极型晶体管24(insulated gatebipolar transistor，igbt)关断，充电电流i为0，在开关23闭合时，稳压电容22和超级电容21两端的电压相同，在开关23断开后，稳压电容22两端的电压快速下降到0，绝缘栅双极型晶体管24(insulated gate bipolar transistor，igbt)再次打开时，充电机只对充电电路的稳压电容22进行充电，稳压电容22两端的电压变化巨大。即在开关23断开的前后，充电电路的稳压电容22两端的电压变化巨大。因此，在开关23断开情况下，可通过电压变化率在超出检测阈值时，即认为充电机的充电电路开路。因此，在开关23断开情况下，可通过电压变化率在超出检测阈值时，即认为充电机的充电电路开路。

上述检测方法，通过检测稳压电容两端的两端电压，获取电压变化率，在电压变化率大于检测阈值时，输出开路信号，可在6ms内快速准确检测出开路故障。与现有的技术方案相比，本发明不需要采集在充电机开路时开关的反馈信号，避免信号干扰或信号错误导致的误判断，缩短了充电机负载突变引起的环路调节时间，增加充电机的稳定性和可靠性。

如图3所示，是本发明充电机开路检测系统实施例的示意图，该充电机开路检测系统可集成在风电变桨驱动器的以超级电容作为后备电源的充电机模块等充电系统中。本实施例中的充电机开路检测系统包括存储器31和处理器32，该存储器31中存储有可在处理器32上运行的计算机程序，且处理器32执行上述计算机程序时实现如上所述充电机开路检测方法的步骤。本实施例中的充电机开路检测系统与上述图1对应实施例中的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述充电机开路检测方法的步骤。本实施例中的计算机可读存储介质与上述图1对应实施例中的方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。

如图4所示，是本发明充电机开路检测系统另一实施例的示意图，其中充电机的输出端连接超级电容，且该充电机包括稳压电容以及连接在稳压电容与超级电容之间的开关，上述充电机开路检测系统包括电流检测单元41、检测阈值计算单元42、电压检测单元43以及控制器44，其中：

所述电流检测单元41，用于检测所述充电机的充电电流。

所述检测阈值计算单元42，用于根据所述充电机的充电电流、所述稳压电容的电容值以及所述超级电容的电容值计算所述检测阈值。检测阈值计算公式如下：

其中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容的电容值，C₂为所述超级电容的电容值。

所述电压检测单元43，用于以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压。所述检测周期小于或等于2ms。即，在充电机对超级电容充电过程中，实时检测稳压电容两端的电压，测试周期小于或等于2ms/次。

所述控制器44，用于根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率，并在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。且，在充电机运行过程中，一旦电压变化率大于或等于检测阈值时，控制器44输出控制信号，使充电机的输入关闭。

需要说明的是，上述电流检测单元41、检测阈值计算单元42、电压检测单元43可集成到控制器44中，也可由独立的硬件实现。

上述检测系统，通过定时检测稳压电容两端的电压，计算电压变化率，一旦电压变化率大于或等于检测阈值时，控制器输出开路信号，并同时关闭充电机的输入，快速准确检测充电机是否开路，有利于充电机环路控制，提高系统可靠性及安全性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种充电机开路检测方法，所述充电机的输出端连接超级电容，且所述充电机包括稳压电容以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关，其特征在于，所述检测方法包括：

以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压；

根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率；

在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。

2.根据权利要求1所述的充电机开路检测方法，其特征在于，所述检测周期小于或等于2ms。

3.根据权利要求1所述的充电机开路检测方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述充电机的充电电流，并根据所述充电电流、所述稳压电容的电容值以及所述超级电容的电容值计算所述检测阈值。

4.根据权利要求3所述的充电机开路检测方法，其特征在于，所述检测阈值通过以下计算式计算获得：

其中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容的电容值，C₂为所述超级电容的电容值。

5.根据权利要求4所述的充电机开路检测方法，其特征在于，所述方法包括：在所述电压变化率大于或等于所述检测阈值时，关闭所述充电机的输入。

6.一种充电机开路检测系统，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储器，其特征在于，所述计算机可读存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

8.一种充电机开路检测系统，所述充电机的输出端连接超级电容，且所述充电机包括稳压电容以及连接在所述稳压电容与所述超级电容之间的开关，其特征在于，所述系统包括电流检测单元、检测阈值计算单元、电压检测单元以及控制器：

所述电流检测单元，用于检测所述充电机的充电电流；

所述检测阈值计算单元，用于根据所述充电机的充电电流、所述稳压电容的电容值以及所述超级电容的电容值计算所述检测阈值；

所述电压检测单元，用于以预设的检测周期，实时检测所述稳压电容两端的电压；

所述控制器，用于根据所述检测周期及所述稳压电容两端的检测电压计算电压变化率，并在所述电压变化率大于或等于检测阈值时，生成开路信号。

9.根据权利要求8所述的充电机开路检测系统，其特征在于，所述检测阈值通过以下计算式计算获得：

其中，a为检测阈值，i为所述充电电流，C₁为所述稳压电容的电容值，C₂为所述超级电容的电容值。

10.根据权利要求9所述的充电机开路检测系统，其特征在于，所述控制器在所述电压变化率大于或等于所述检测阈值时，关闭所述充电机的输入。