[发明专利]应用于风机控制系统的高精度温度检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于风力发电机的温度检测技术，特别是涉及一种高精度的温度检测装置及方法。

背景技术

近年来，在国家政策的大力扶持下，风电设备制造业进入了黄金期，制造技术和生产能力快速发展，获得了技术和生产经验的积累，尤其是在国内的能源供需矛盾问题越来越严重和电力需求上升的情况下，风电产业得到迅速发展。

风电控制系统主要用来确保风力发电机的安全、可靠、高效运行。而温度信息是风电控制系统中的重要参量(齿轮箱油温、高速度轴温度、发电机温度、前主轴承温度、后主轴承温度、控制器环境温度)，风电控制系统要求对温度进行精确测量和控制，在风电行业中铂(PT)热电阻是一种应用广泛的温度传感器，它具有体积小、准确度高、测温范围宽、稳定性好等特点，但它同时也存在非线性的缺点，因此在利用PT热电阻进行精确温度测量时，除要克服测量电路自身的噪声干扰外，还要对PT电阻的非线性进行矫正。

传统的PT电阻测温方式，有两线制和三线制两种方式。这两种方式都由信号板提供一个恒流源，恒定的电流流过随温度变化的电阻，产生变化的电压值。CPU根据变化的电压值计算出温度的变化。两线制的测量方法受线路电阻的影响较大，测量结果存在一定的误差；三线制测量方法可以较好的解决线路电阻的问题，但是需要增加一个模拟开关，频繁地在两个回路之间切换。而且，该测量方法缺乏通用性，如果信号板已经制作完成，就很难再扩展测温的路数。

上述两种测量方式，不论两线制还是三线制都采用恒流源作为标准电源，而恒流源带载能力很弱，无法加载两路以上的PT电阻输入，否则就会造成较大的电源误差，因此，每一路PT电阻输入都必须对应单一的恒流源，不仅大大增加了成本，而且由于恒流源精度较低，也导致温度测量精度较低。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的PT电阻测温技术及模块，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供用于风力发电机控制系统的高精度温度检测装置及方法。

应用于风机控制系统的高精度温度检测装置，其特征在于包括：

基准电压源，将来自外部电源的电压信号转化为需要的电压信号输出至分压电路；

分压电路，用于将电阻与PT电阻串联在一起，并施以固定的基准电压，输出电压信号至π型滤波电路；

π型滤波电路，与PT电阻并联，用于滤除干扰噪声；输入端和输出端都是电压信号；

过流保护电路，用于保护AD转换电路，接收来自π型滤波电路的电压信号，输出电压信号至低通滤波电路；

低通滤波电路，用于将滤波后的电压信号输出至AD转换电路；

AD转换电路，用于将输入端的电压信号进行模数转换并输出数字电压信号至AD自校准电路和光耦隔离电路；

AD自校准电路，用于对AD转换电路进行自校准，与AD转换电路相连接；

高速光耦隔离电路，用于对DSP芯片进行保护，输入端接收来自AD转换电路的数字电压信号和DSP芯片的数字控制信号，输出数字电压信号至DSP芯片并将数字控制信号传输给AD转换电路；

DSP芯片，用于对电压信号的分析处理，并与风机控制系统主站通信。

所述AD转换电路由带有内置PGA寄存器的AD转换芯片和编码器组成，AD转换芯片输出选通信号至编码器；基准电压源输出的基准电压经开关芯片输出至AD转换芯片。

所述AD自校准电路由2片开关芯片组成，基准电压源输出基准电压至开关芯片。

应用于风机控制系统的高精度温度检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)AD转换电路初始化；

步骤2)对AD转换电路的模拟量输入的通道进行自校准；

步骤3)配置PGA参数，并进行电压数据的模数转换；

步骤4)利用二次拟合方法将模数转换后的电压数字量转换成电阻值；

步骤5)利用查表法和分段线性化方法得出电阻值对应的精确温度值；

步骤6)通过DSP芯片将精确温度值上传至风机控制系统主站。

所述自校准包括以下步骤：

步骤1)AD转换芯片通过编码器选通开关芯片的相应通道；

步骤2)当所选通道有效时，开关芯片将基准电压源接入AD转换芯片的相应输入通道；

步骤3)以与开关芯片校准端口相连的模拟基准电压为基准，来标定AD转换芯片输出的数字信号。