CN113942395A - 一种制动电阻的防过热保护方法及装置 - Google Patents

一种制动电阻的防过热保护方法及装置 Download PDF

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郑勇
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Abstract

本发明涉及一种制动电阻的防过热保护方法及装置，以及一种计算机可读存储介质。该防过热保护方法包括：监测所述制动电阻的电参数，其中，所述电参数包括所述制动电阻两端的电压、流经所述制动电阻的制动电流及所述制动电阻的制动功率中的至少两者；根据所述电参数计算所述制动电阻的电阻值；根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度；以及根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护。本发明能够实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。

Description

一种制动电阻的防过热保护方法及装置
技术领域
本发明涉及机车牵引变流器的保护技术，尤其涉及一种制动电阻的防过热保护方法，以及一种制动电阻的防过热保护装置。
背景技术
在机车领域，通常使用制动电阻来实现机车的电制动。当机车在制动工况时，牵引逆变器可将其对应电机的机械能，转变为电能反馈至变流器中间回路。同时，变流器可以开通斩波回路，将中间直流回路的能量消耗至制动电阻上。
在制动电阻的工作过程中，流过制动电阻的制动电流将会产生大量的热量。因此，一旦制动电阻出现散热异常的情况(例如：制动风机吸风口被杂物堵塞造成通风不良，或制动过热报警装置失效等原因)，制动电阻就可能会发生过热烧损，进而对列车的安全行驶造成巨大隐患。
现有的制动电阻保护功能一般通过基于过热保护继电器的过热报警装置来实现。当制动电阻温度过高时，过热保护继电器会随温度的升高而自动闭合。此时，报警装置会发出一个电平信号至列车的中央控制单元(Central Control Unit，CCU)。中央控制单元收到此信号后会立即封锁电制动的功能，从而将机车电制动功率降低至零以避免制动电阻进一步过热发生烧损。
然而，过热继电器只具有随温度上升而自动触发的功能，而无法实时采集制动电阻温度值。而且，过热继电器产生保护动作具有一定的时延性，对于短时间内制动电阻温度急剧上升的情况，无法向制动电阻提供及时的防过热保护。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种制动电阻的防过热保护技术，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种制动电阻的防过热保护方法、一种制动电阻的防过热保护装置，以及一种计算机可读存储介质，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。由于具有实时监测制动电阻温度的功能，本发明尤其适于应对制动电阻短时内的急剧发热现象，可针对该现象快速提供适应的防过热保护。
本发明提供的上述制动电阻的防过热保护方法包括：监测所述制动电阻的电参数，其中，所述电参数包括所述制动电阻两端的电压、流经所述制动电阻的制动电流及所述制动电阻的制动功率中的至少两者；根据所述电参数计算所述制动电阻的电阻值；根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度；以及根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护。
可选地，在本发明的一些实施例中，监测所述电参数的步骤可以包括：响应于制动操作，从机车的牵引变流器的电压传感器读取所述支撑电容两端的电压，所述支撑电容并联于所述制动电阻；以及响应于所述制动操作，从所述牵引变流器的电流传感器读取所述制动电阻的制动电流。
优选地，在本发明的一些实施例中，根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度的步骤可以包括：对所述制动电阻的实测电阻值与温度的关系曲线进行曲线拟合，以建立数学模型；以及将计算的电阻值代入所述数学模型，以确定所述制动电阻在制动工况的温度。
优选地，在本发明的一些实施例中，根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度的步骤还可以包括：响应于解除制动的操作，根据所述制动电阻在解除制动时刻的温度及解除制动后的时间长度，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度。
优选地，在本发明的一些实施例中，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度的步骤可以进一步包括：根据公式Tchp＝T0*e-at确定所述制动电阻在解除制动工况的温度，其中，所述Tchp为所述制动电阻在所述解除制动工况的温度，所述T0为所述制动电阻在所述解除制动时刻的温度，所述e为自然常数，所述a为所述制动电阻的温度变化的时间常数，所述t为解除制动后的时间长度。
优选地，在本发明的一些实施例中，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度的步骤还可以包括：从所述机车获取环境空气温度作为所述制动电阻的环境温度；以及将根据所述公式计算的温度与所述环境温度进行比较，取其中的较大值作为所述制动电阻在解除制动工况的温度。
可选地，在本发明的一些实施例中，根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护的步骤可以包括：响应于所述制动电阻的温度高于预设的第一门槛值，限制牵引变流器在所述制动电阻的制动功率；以及响应于所述制动电阻的温度高于预设的第二门槛值，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，所述第二门槛值高于所述第一门槛值。
优选地，在本发明的一些实施例中，限制所述制动功率的步骤可以包括：根据所述制动电阻的温度与所述第一门槛值的差值，线性地降低所述制动电阻的制动功率上限。
可选地，在本发明的一些实施例中，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动的步骤可以包括：禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，直到所述制动电阻的温度低于预设的第三门槛值，所述第三门槛值低于所述第二门槛值。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述第三门槛值可以进一步低于所述第一门槛值。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种制动电阻的防过热保护装置。
本发明提供的上述制动电阻的防过热保护装置包括存储器及处理器。所述处理器连接所述存储器，并配置为：监测所述制动电阻的电参数，其中，所述电参数包括所述制动电阻两端的电压、流经所述制动电阻的制动电流及所述制动电阻的制动功率中的至少两者；根据所述电参数计算所述制动电阻的电阻值；根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度；以及根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：响应于制动操作，从机车的牵引变流器的电压传感器读取所述支撑电容两端的电压，所述支撑电容并联于所述制动电阻；以及响应于所述制动操作，从所述牵引变流器的电流传感器读取所述制动电阻的制动电流。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：对所述制动电阻的实测电阻值与温度的关系曲线进行曲线拟合，以建立数学模型；以及将计算的电阻值代入所述数学模型，以确定所述制动电阻在制动工况的温度。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器还可以配置为：响应于解除制动的操作，根据所述制动电阻在解除制动时刻的温度及解除制动后的时间长度，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：根据公式Tchp＝T0*e-at确定所述制动电阻在解除制动工况的温度，其中，所述Tchp为所述制动电阻在所述解除制动工况的温度，所述T0为所述制动电阻在所述解除制动时刻的温度，所述e为自然常数，所述a为所述制动电阻的温度变化的时间常数，所述t为解除制动后的时间长度。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器还可以配置为：从所述机车获取环境空气温度作为所述制动电阻的环境温度；以及将根据所述公式计算的温度与所述环境温度进行比较，取其中的较大值作为所述制动电阻在解除制动工况的温度。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：响应于所述制动电阻的温度高于预设的第一门槛值，限制牵引变流器在所述制动电阻的制动功率；以及响应于所述制动电阻的温度高于预设的第二门槛值，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，所述第二门槛值高于所述第一门槛值。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：根据所述制动电阻的温度与所述第一门槛值的差值，线性地降低所述制动电阻的制动功率上限。
可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以进一步配置为：禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，直到所述制动电阻的温度低于预设的第三门槛值，所述第三门槛值低于所述第二门槛值。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述第三门槛值可以进一步低于所述第一门槛值。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
本发明提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的防过热保护方法，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1示出了根据本发明的一些实施例提供的机车牵引变流器的电路示意图。
图2示出了根据本发明的一方面提供的制动电阻的防过热保护方法的流程示意图。
图3示出了根据本发明的一些实施例提供的制动电阻的实测阻值与电阻温度的拟合曲线示意图。
图4示出了根据本发明的一些实施例提供的防过热保护方案的示意图。
图5示出了根据本发明的另一方面提供的制动电阻的防过热保护装置的架构示意图。
附图标记：
10 牵引变流器；
INV1 逆变器；
Rchp 制动电阻；
Cd 支撑电容；
VH1 电压传感器；
LH1 电流传感器；
M 交流电机；
T1、T2、T3 门槛值；
201～204 制动电阻的防过热保护方法的步骤；
50 制动电阻的防过热保护装置；
51 存储器；
52 处理器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
如上所述，现有的过热报警装置利用过热保护继电器来实现制动电阻保护功能。过热继电器只具有随温度上升而自动触发的功能，而无法实时采集制动电阻温度值。此外，过热继电器产生保护动作具有一定的时延性，对于短时间内制动电阻温度急剧上升的情况，无法向制动电阻提供及时的防过热保护。
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种制动电阻的防过热保护方法、一种制动电阻的防过热保护装置，以及一种计算机可读存储介质，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。由于具有实时监测制动电阻温度的功能，本发明尤其适于应对制动电阻短时内的急剧发热现象，可针对该现象快速提供适应的防过热保护。
在本发明的一些实施例中，上述制动电阻的防过热保护方法可以由上述制动电阻的防过热保护装置的处理器自动实施。具体来说，该处理器可以通过执行计算机指令来实施该防过热保护方法。该计算机指令可以存储于制动电阻的防过热保护装置的存储器。在一些实施例中，上述制动电阻的防过热保护方法适用于一种机车牵引变流器，适于向该机车牵引变流器的制动电阻提供快速、及时的防过热保护。
请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的机车牵引变流器的电路示意图。
如图1所示，上述牵引变流器10的输入端可以连接交流接触网，而其输出端可以连接对应的交流电机M。该牵引变流器10适于对交流接触网提供的25kV交流电进行交-直-交变换，以驱动交流电机M来为机车提供牵引力。
当机车处于制动工况时，牵引变流器10的逆变器INV1可以将电机M的机械能转变为电能，并反馈至牵引变流器10的中间回路。支撑电容Cd两端的电压会随反馈电能的补充而升高。为了避免支撑电容Cd的过压损坏，牵引变流器10可以开通逆变器INV1的斩波回路，将中间直流回路的能量消耗至制动电阻Rchp。流过制动电阻Rchp的制动电流将会在制动电阻Rchp上产生大量的热量。
在一些实施例中，牵引变流器10可以设有电压传感器VH1，用于监测支撑电容Cd两端的电压，以防止支撑电容Cd的过压损坏。在一些实施例中，牵引变流器10可以设有电流传感器LH1，用于监测流经制动电阻Rchp的电流，以防止制动电阻Rchp的过流损坏。
请参考图2，图2示出了根据本发明的一方面提供的制动电阻的防过热保护方法的流程示意图。
如图2所示，在本发明提供的上述制动电阻的防过热保护方法中，可以包括步骤201：监测制动电阻的电参数。
上述制动电阻Rchp的电参数包括但不限于制动电阻两端的电压、流经制动电阻的制动电流及制动电阻的制动功率。在一些实施例中，防过热保护装置的处理器可以监测制动电阻Rchp两端的电压及流经制动电阻Rchp的制动电流，以计算制动电阻Rchp的实时电阻值。
如图1所示，制动电阻Rchp可以并联于中间直流回路的支撑电容Cd。也就是说，在逆变器INV1的斩波回路开通时，制动电阻Rchp两端的电压与支撑电容Cd两端的电压相等。在一些实施例中，响应于机车的制动操作，防过热保护装置的处理器可以从牵引变流器10自带的电压传感器VH1，读取支撑电容Cd两端的电压，以作为制动电阻Rchp两端的电压。同时，处理器还可以从牵引变流器10自带的电流传感器LH1，读取流经制动电阻Rchp的制动电流。
可以理解的是，上述电压传感器VH1及电流传感器LH1是牵引变流器10的常规配置。通过利用该电压传感器VH1及电流传感器LH1来监测制动电阻Rchp两端的电压，以及流经制动电阻Rchp的制动电流，本发明无需对现有的牵引变流器进行任何结构改装，也不需要增加任何的硬件成本。
如图2所示，在本发明提供的上述制动电阻的防过热保护方法中，还可以包括步骤202：根据获取的电参数计算制动电阻的电阻值。
在上述实施例中，在获取制动电阻Rchp两端的电压及流经制动电阻Rchp的制动电流后，防过热保护装置的处理器可以根据欧姆定律(即R＝U/I)计算制动电阻Rchp的实时电阻值。由于电阻阻值与电阻温度之间存在非线性关系，制动电阻Rchp的实时电阻值并不会稳定在其额定电阻值，而是会随电阻温度的升高而增大。相应地，制动电阻Rchp的实时电阻值可以反映制动电阻Rchp的实时温度。
本领域的技术人员可以理解，上述根据电压U和电流I计算制动电阻Rchp实时电阻值的方案，只是本发明提供的一个非限制性的实施例，旨在展示本发明的主要构思，并提供一种不需要增加任何的硬件成本的实施方式，而非用于限制本发明的保护范围。
可选地，在另一些实施例中，本领域的技术人员也可以基于本发明的构思，在制动电阻Rchp上设置功率传感器以获取制动电阻Rchp的制动功率，再根据公式R＝U2/P或公式R＝P/I2来计算制动电阻Rchp的实时电阻值。
如图2所示，在本发明提供的上述制动电阻的防过热保护方法中，还可以包括步骤203：根据计算的电阻值确定制动电阻的温度。
如上所述，制动电阻Rchp的实时电阻值会随电阻温度的升高而增大。在一些实施例中，防过热保护装置的处理器可以根据制动电阻Rchp的电阻阻值与温度的对应关系表，查表确定对应于实时电阻值的温度，并将该查表获得的温度作为制动电阻Rchp在制动工况的的温度Tbrake。该电阻阻值与温度的对应关系表可以是由制动电阻Rchp的供应商提供产品数据，也可以是根据试验获得的实测电阻值与试验温度的对应关系数据。
请参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的制动电阻的实测阻值与电阻温度的拟合曲线示意图。
如图3所示，在一些实施例中，可以预先对制动电阻Rchp的实测电阻值与试验温度的对应关系数据进行曲线拟合，以建立数学模型。该曲线拟合包括但不限于二次函数的曲线拟合。之后，在防过热保护的过程中，防过热保护装置的处理器可以直接将计算获得的电阻值代入该数学模型，以计算制动电阻Rchp在制动工况的温度Tbrake。
在本发明的一些实施例中，防过热保护装置不但可以监测制动电阻Rchp在制动工况的温度Tbrake，还可以监测制动电阻Rchp在非制动工况的温度。该非制动工况的温度可以包括制动电阻Rchp在开始制动之前的初始温度，以及在解除制动之后的实时温度Tchp。
如上所述，逆变器INV1的斩波回路仅在电制动等导致支撑电容Cd两端的电压升高时开通，将中间直流回路的能量消耗至制动电阻Rchp。因此，在非制动的工况下，流经制动电阻Rchp的电流一般为零，无法利用欧姆定律来计算制动电阻Rchp的实时温度。
在一些实施例中，在非制动工况下，防过热保护装置的处理器可以实时地从机车的控制系统获取环境的空气温度Te，并将该空气温度Te作为制动电阻Rchp在开始制动之前的初始温度。
在一些实施例中，响应于机车解除制动的操作，防过热保护装置的处理器可以根据公式(1)确定制动电阻Rchp在解除制动工况的温度Tchp。
Tchp＝T0*e-at (1)
式中，T0为制动电阻Rchp在解除制动时刻的温度，e为自然常数，a为制动电阻Rchp的温度变化的时间常数，t为解除制动后的时间长度。时间常数a可以根据实际的试验结果来确定和调节。
也就是说，处理器可以根据制动电阻Rchp在解除制动时刻的温度T0及解除制动后的时间长度t，确定制动电阻Rchp在解除制动工况的温度Tchp。
考虑到制动电阻Rchp冷却时，冷却时间越长，其温度只会逐步接近环境温度Te的实际情况。在一些实施例中，防过热保护装置的处理器可以将公式(1)的计算结果Tchp与环境温度Te进行比较，并取其中的较大值作为制动电阻Rchp在解除制动工况的温度。也就是说，若计算结果Tchp高于环境温度Te，则说明制动电阻Rchp的实时温度还未降低到制动电阻Rchp。此时，可以将计算结果Tchp作为制动电阻Rchp在解除制动工况的温度。反之，若计算结果Tchp低于环境温度Te，则说明公式(1)的估算不符合实际情况。此时，应当将环境温度Te作为制动电阻Rchp在解除制动工况的温度。
如图2所示，在本发明提供的上述制动电阻的防过热保护方法中，还可以包括步骤204：根据制动电阻Rchp的温度对制动电阻实施防过热保护。
如上所述，响应于机车的制动操作，防过热保护装置的处理器可以从牵引变流器10的电压传感器VH1读取制动电阻Rchp两端的电压，并从牵引变流器10的电流传感器LH1读取流经制动电阻Rchp的制动电流，从而快速确定制动电阻Rchp在制动工况的温度Tbrake。
在一些实施例中，处理器可以根据温度Tbrake的取值来提供适当的防过热保护，以防止制动电阻Rchp发生过热损坏。具体来说，响应于制动电阻Rchp的温度Tbrake高于预设的第一门槛值T1，处理器可以提前限制牵引变流器10在制动电阻Rchp的制动功率，以防止制动电阻Rchp的温度在短时间内急剧上升。之后，若制动电阻Rchp的温度Tbrake仍持续上升，则响应于温度Tbrake高于预设的第二门槛值，处理器可以禁止牵引变流器10通过该制动电阻Rchp制动。
在一些实施例中，该第一门槛值T1可以为制动电阻Rchp的标准工作温度，用于在制动电阻Rchp的温度Tbrake过热前提前限制制动电阻Rchp的功率。该第二门槛值T2应当高于第一门槛值T1，可以为制动电阻Rchp的工作温度的上限，用于强制禁止牵引变流器10通过该制动电阻Rchp制动，以防止制动电阻Rchp的过热损坏。
在一些实施例中，适应于制动电阻Rchp的制动功率受限或被禁的情况，牵引变流器10可以通过另一备用的制动电阻来进行机车的电制动；或者，机车可以采用制动盘、制动片等传统的机械手段来进行备用的制动。
在一些优选的实施例中，防过热保护装置的处理器可以进一步根据制动电阻Rchp在制动工况的温度Tbrake、在开始制动之前的初始温度Te，以及在解除制动工况的温度Tchp，综合地制定防过热保护方案以进一步防止制动电阻Rchp的过热损坏。
请参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的防过热保护方案的示意图。
如图4所示，在上述优选的实施例中，防过热保护装置的处理器可以根据制动电阻Rchp的实际工况确定制动电阻Rchp的实际温度。之后，响应于制动电阻Rchp的实际温度T高于预设的第一门槛值T1，处理器可以根据实际温度T与第一门槛值T1的差值，对牵引变流器10在制动电阻Rchp的制动功率进行线性的限制。也就是说，随着实际温度T的进一步上升，制动电阻Rchp上允许发挥的制动功率将线性地降低。在一些实施例中，制动电阻Rchp上允许发挥的制动功率P将从第一门槛值T1开始线性地降低，直到第二门槛值T2时降低到零。
通过根据实际温度T与第一门槛值T1的差值，逐步限制制动电阻Rchp上允许发挥的制动功率，可以进一步防止制动电阻Rchp的温度在短时间内急剧上升的现象，并在制动工况下找到一个合适的平衡点，以同时满足机车的电制动需求和制动电阻Rchp的防过热保护需求。
若对制动电阻Rchp的制动功率进行线性的限制之后，制动电阻Rchp的实际温度Tbrake仍持续上升，则响应于实际温度T高于预设的第二门槛值T2，处理器可以禁止牵引变流器10通过该制动电阻Rchp进行电制动。
由于处理器可以实时监测制动电阻Rchp两端的电压及流经制动电阻Rchp的制动电流，防过热保护装置对实际温度T的判断几乎不存在任何延迟。再结合上述线性限制制动功率P的方案，当实际温度T达到第二门槛值T2时，牵引变流器10已被禁止通过制动电阻Rchp来进行电制动。此时，制动电阻Rchp已不会再产生任何热量。因此，本发明能够向制动电阻Rchp提供快速、及时的防过热保护，即使面对制动电阻Rchp短时内的急剧发热现象，也可有效地防止制动电阻Rchp发生过热损坏。
在禁止牵引变流器10通过该制动电阻Rchp进行电制动后，制动电阻Rchp的实时温度T可能在短暂的上升后开始降低。实际温度T达到第二门槛值T2的制动电阻Rchp可能出现电学特性不稳定的问题。在一些实施例中，处理器可以持续地禁止牵引变流器10通过制动电阻Rchp制动。直到该制动电阻Rchp的温度低于预设的第三门槛值T3，处理器可以判定制动电阻Rchp的电学特性已恢复稳定，从而许可禁止牵引变流器10再次通过该制动电阻Rchp进行电制动。可以理解的是，该第三门槛值T3应当是低于第二门槛值T2的温度。在一些实施例中，为了进一步提高防过热保护的可靠性，第三门槛值T3可以优选为低于第一门槛值T1的温度，从而确保制动电阻Rchp已经彻底冷却。
如图4所示，在一些优选的实施例中，本发明还可以根据不同项目具体的制动电阻Rchp的保护需求，设置对应的温度-制动功率保护曲线。防过热保护装置的处理器可以根据制动电阻Rchp的实时温度及温度变化情况，直接从该温度-制动功率保护曲线确定制动电阻Rchp的实时工况，从而实施对应的防过热保护操作。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种制动电阻的防过热保护装置。
请参考图5，图5示出了根据本发明的另一方面提供的制动电阻的防过热保护装置的架构示意图。
如图5所示，本发明提供的上述制动电阻的防过热保护装置50包括存储器51及处理器52。处理器52连接存储器51，并配置用于实施上述任意一个实施例所提供的防过热保护方法，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。
根据本发明的另一方面，本文还提供了一种计算机可读存储介质。
本发明提供的上述计算机可读存储介质，可以包括上述防过热保护装置50的存储器51，其上存储有计算机指令。该计算机指令被处理器52执行时，可以实施上述任意一个实施例所提供的防过热保护方法，用于实时监测制动电阻的温度值，并在制动电阻发生过热损坏前及时提供适当的防过热保护，从而保障列车的安全行驶。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
尽管上述的实施例所述的处理器52可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该处理器52也可以单独在软件或硬件中加以实施。
对于硬件实施而言，处理器52可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，处理器52可以通过在通用芯片上运行的诸如程序模块(procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块可以执行一个或多个本文中描述的功能和操作。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (21)

1.一种制动电阻的防过热保护方法，其特征在于，包括：
监测所述制动电阻的电参数，其中，所述电参数包括所述制动电阻两端的电压、流经所述制动电阻的制动电流及所述制动电阻的制动功率中的至少两者；
根据所述电参数计算所述制动电阻的电阻值；
根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度；以及
根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护。
2.如权利要求1所述的防过热保护方法，其特征在于，监测所述电参数的步骤包括：
响应于制动操作，从机车的牵引变流器的电压传感器读取所述支撑电容两端的电压，所述支撑电容并联于所述制动电阻；以及
响应于所述制动操作，从所述牵引变流器的电流传感器读取所述制动电阻的制动电流。
3.如权利要求1所述的防过热保护方法，其特征在于，根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度的步骤包括：
对所述制动电阻的实测电阻值与温度的关系曲线进行曲线拟合，以建立数学模型；以及
将计算的电阻值代入所述数学模型，以确定所述制动电阻在制动工况的温度。
4.如权利要求3所述的防过热保护方法，其特征在于，根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度的步骤还包括：
响应于解除制动的操作，根据所述制动电阻在解除制动时刻的温度及解除制动后的时间长度，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度。
5.如权利要求4所述的防过热保护方法，其特征在于，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度的步骤进一步包括：
根据公式Tchp＝T0*e-at确定所述制动电阻在解除制动工况的温度，其中，所述Tchp为所述制动电阻在所述解除制动工况的温度，所述T0为所述制动电阻在所述解除制动时刻的温度，所述e为自然常数，所述a为所述制动电阻的温度变化的时间常数，所述t为解除制动后的时间长度。
6.如权利要求5所述的防过热保护方法，其特征在于，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度的步骤还包括：
从所述机车获取环境空气温度作为所述制动电阻的环境温度；以及
将根据所述公式计算的温度与所述环境温度进行比较，取其中的较大值作为所述制动电阻在解除制动工况的温度。
7.如权利要求1所述的防过热保护方法，其特征在于，根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护的步骤包括：
响应于所述制动电阻的温度高于预设的第一门槛值，限制牵引变流器在所述制动电阻的制动功率；以及
响应于所述制动电阻的温度高于预设的第二门槛值，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，所述第二门槛值高于所述第一门槛值。
8.如权利要求7所述的防过热保护方法，其特征在于，限制所述制动功率的步骤包括：
根据所述制动电阻的温度与所述第一门槛值的差值，线性地降低所述制动电阻的制动功率上限。
9.如权利要求7所述的防过热保护方法，其特征在于，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动的步骤包括：
禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，直到所述制动电阻的温度低于预设的第三门槛值，所述第三门槛值低于所述第二门槛值。
10.如权利要求9所述的防过热保护方法，其特征在于，所述第三门槛值低于所述第一门槛值。
11.一种制动电阻的防过热保护装置，其特征在于，包括存储器及处理器，所述处理器连接所述存储器，并配置为：
监测所述制动电阻的电参数，其中，所述电参数包括所述制动电阻两端的电压、流经所述制动电阻的制动电流及所述制动电阻的制动功率中的至少两者；
根据所述电参数计算所述制动电阻的电阻值；
根据所述电阻值确定所述制动电阻的温度；以及
根据所述温度对所述制动电阻实施防过热保护。
12.如权利要求11所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
响应于制动操作，从机车的牵引变流器的电压传感器读取所述支撑电容两端的电压，所述支撑电容并联于所述制动电阻；以及
响应于所述制动操作，从所述牵引变流器的电流传感器读取所述制动电阻的制动电流。
13.如权利要求11所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
对所述制动电阻的实测电阻值与温度的关系曲线进行曲线拟合，以建立数学模型；以及
将计算的电阻值代入所述数学模型，以确定所述制动电阻在制动工况的温度。
14.如权利要求13所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
响应于解除制动的操作，根据所述制动电阻在解除制动时刻的温度及解除制动后的时间长度，确定所述制动电阻在解除制动工况的温度。
15.如权利要求14所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
根据公式Tchp＝T0*e-at确定所述制动电阻在解除制动工况的温度，其中，所述Tchp为所述制动电阻在所述解除制动工况的温度，所述T0为所述制动电阻在所述解除制动时刻的温度，所述e为自然常数，所述a为所述制动电阻的温度变化的时间常数，所述t为解除制动后的时间长度。
16.如权利要求15所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器还配置为：
从所述机车获取环境空气温度作为所述制动电阻的环境温度；以及
将根据所述公式计算的温度与所述环境温度进行比较，取其中的较大值作为所述制动电阻在解除制动工况的温度。
17.如权利要求11所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
响应于所述制动电阻的温度高于预设的第一门槛值，限制牵引变流器在所述制动电阻的制动功率；以及
响应于所述制动电阻的温度高于预设的第二门槛值，禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，所述第二门槛值高于所述第一门槛值。
18.如权利要求17所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
根据所述制动电阻的温度与所述第一门槛值的差值，线性地降低所述制动电阻的制动功率上限。
19.如权利要求17所述的防过热保护装置，其特征在于，所述处理器进一步配置为：
禁止所述牵引变流器通过所述制动电阻制动，直到所述制动电阻的温度低于预设的第三门槛值，所述第三门槛值低于所述第二门槛值。
20.如权利要求19所述的防过热保护装置，其特征在于，所述第三门槛值低于所述第一门槛值。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求1-10中任一项所述的防过热保护方法。
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