CN108205339B - 冷板的热阻监控方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷板的热阻监控方法和装置，其中，该方法包括：在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热。从而可以实时的监控冷板的热阻，确定冷板何时过热，以便在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，进一步使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行。

Description

冷板的热阻监控方法和装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种冷板的热阻监控方法和装置。

背景技术

风力发电机组是采集风能，将风能转换为电能的重要工具。风力发电机组中的器件，例如变流器的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)等器件，需要进行散热。

现有技术中，采取的是水冷散热的方式，将需要散热的功率器件采用导热硅脂紧贴到冷板上，器件将热量传导给冷板，然后冷板的内部通过水循环将冷板表面的器件传导过来的热量带走，进而使得需要散热的器件的温度处于安全温度的范围之内，以保证器件的可靠性。

然而现有技术中，冷板采用的是铝合金材质，冷板内部与冷却液发生化学腐蚀反应之后，导致冷的板散热效率下降，同时热阻增大。当热阻增大到一定值的时候，会导致冷板表面温度升高，进而使得冷板表面温度超标，进一步的导致紧贴在冷板表面的器件温度超标，从而影响需要进行散热器件的安全运行，影响风力发电机组的正常运行。

发明内容

本发明提供一种冷板的热阻监控方法和装置，用以解决现有技术中当热阻增大到一定值的时候，会导致冷板表面温度升高，进而使得冷板表面温度超标，进一步的导致紧贴在冷板表面的器件温度超标，从而影响需要进行散热器件的安全运行，影响风力发电机组的正常运行的问题。

本发明的一方面是提供一种冷板的热阻监控方法，包括：

在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；

根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；

判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；

若大于预设差值，则确定所述冷板过热。

本发明的另一方面是提供一种冷板的热阻监控装置，包括：

获取模块，用于在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；

确定模块，用于根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；

判断模块，用于判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；

监控模块，用于若大于预设差值，则确定所述冷板过热。

本发明的技术效果是：通过在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热。从而可以实时的监控冷板的热阻，确定冷板何时过热，以便在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，进一步的使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行；本方案只需要风力发电机组的功率器件运行就可以检测冷板的热阻，而不受到风力发电机组的功率的限制。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的冷板的热阻监控方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的冷板的热阻监控方法的流程图；

图3为本发明实施例三提供的冷板的热阻监控装置的结构示意图；

图4为本发明实施例四提供的冷板的热阻监控装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例一提供的冷板的热阻监控方法的流程图，如图1所示，本实施例的方法，包括：

步骤101、在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率。

在本实施例中，具体的，在确定冷板进入热平衡的时候，去获取冷板的表面温度T_serface、冷板的冷却液出口温度T_{Coolant_out}、冷板的散热功率Q。

步骤102、根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻。

其中，冷板的实时热阻为θ＝(T_serface-T_{Coolant_out})*A/Q；T_serface为冷板的表面温度、T_{Coolant_out}为冷板的冷却液出口温度、Q为冷板的散热功率，A为冷板的散热面积。

在本实施例中，具体的，根据冷板的表面温度T_serface、冷板的冷却液出口温度T_{Coolant_out}、冷板的散热功率Q，计算出冷板的实时热阻θ＝(T_serface-T_{Coolant_out})*A/Q，其中，A为冷板的散热面积。

步骤103、判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值。

在本实施例中，具体的，将冷板的实时热阻与预设的热阻阈值进行比较，可以计算出冷板的实时热阻与预设热阻阈值之间的差值，然后确定该差值是否大于预设差值。

步骤104、若大于预设差值，则确定冷板过热。

在本实施例中，具体的，若冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值，大于预设差值，即可以确定冷板的实时热阻超出预设的热阻阈值的一定比例值，从而可以确定冷板过热。

本实施例通过在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热。从而可以实时的监控冷板的热阻，确定冷板何时过热，以便在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，进一步的使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行；本方案只需要风力发电机组的功率器件运行就可以检测冷板的热阻，而不受到风力发电机组的功率的限制。

图2为本发明实施例二提供的冷板的热阻监控方法的流程图，在实施例一的基础上，如图2所示，本实施例的方法，在步骤101之前，还包括：

步骤201、获取冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率，判断发热功率是否在预设的恒定功率区间范围内，若发热功率在预设的恒定功率区间范围内，则确定冷板进入热平衡，其中功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；或者，获取冷板的冷板温度，判断冷板温度在第二预设时间内的温度变化是否小于预设温度，若小于预设温度，则确定冷板进入热平衡。

在本实施例中，具体的，在步骤101之前，首先需要获取冷板的冷板参数，根据冷板参数确定冷板是否进入热平衡；在确定冷板进入热平衡时，执行步骤101，进而开启计算热阻的流程。

具体来说，在冷板上设置了一些功率器件，功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；可以获取冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率，然后判断该发热功率是否在预设的恒定功率区间范围内，如果该发热功率在预设的恒定功率区间范围内，则可以确定冷板进入热平衡，然后开启计算热阻的流程，即执行后续的步骤。或者，获取冷板的冷板温度，判断冷板温度在第二预设持续时间内的温度变化是否小于预设温度，该预设温度可以为1摄氏度，若冷板温度在第二预设持续时间内的温度变化小于预设温度1摄氏度，则可以确定冷板进入热平衡，然后开启计算热阻的流程，即执行后续的步骤。

步骤101，具体包括：

步骤1011、在确定冷板进入热平衡时，通过冷板上设置的温度传感器去测量冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度。

在本实施例中，具体的，在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、以及冷却液出口温度。具体来说，在冷板的表面安装温度传感器，然后通过温度传感器去测量冷板的表面温度、以及冷板的冷却液出口温度；进而获取到冷板的表面温度、以及冷却液出口温度。

步骤1012、获取冷板上的功率器件的工作参数，根据工作参数确定功率器件的功率损耗，其中功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；根据功率损耗M，确定冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

在本实施例中，具体的，在冷板上设置了一些功率器件，功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件。可以去获取冷板上的功率器件的工作参数，工作参数可以是功率、电流、电压等等；然后，根据功率器件的工作参数，计算出功率器件的功率损耗；然后再根据功率损耗M，计算出冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

举例来说，可以需要获取冷板上功率器件的工作参数，其中该功率器件可以为风力发电机组的变流器的IGBT等器件，工作参数可以是IGBT的电压、电流、工作频率、开关频率等工作参数；然后根据工作参数，计算出功率器件的功率损耗，再根据功率损耗M，计算出冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

举例来说，可以根据电流传感器、电压传感器监测到的冷板上的IGBT的电流、电压信号等工作参数，然后，根据预知的开关频率、和电压、电流频率信息等，可以预先计算或仿真出IGBT的功率损耗。以此类推，可以得到IGBT的不同的工作参数的组合，所对应的不同的功率损耗。从而得到IGBT的工作参数与功率损耗的对应关系。将IGBT的工作参数与功率损耗的对应关系存储在表格中，进而在实际运行过程，根据IGBT的工作参数与功率损耗的对应关系，就可以确定与IGBT的当前的工作参数对应的IGBT的功率损耗M。再根据功率损耗M，计算出冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

再举例来说，其它例如电容器件同时贴于冷板上的时候，也可以通过上述类似的方法，预先计算或仿真得出电容器件的功率损耗，进而得到电容器件的工作参数与功率损耗的对应关系。将电容器件的工作参数与功率损耗的对应关系存储在表格中，进而在实际运行过程，根据电容器件的工作参数与功率损耗的对应关系，确定与电容器件的当前的工作参数对应的电容器件的功率损耗M。再根据功率损耗M，计算出冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

在步骤102之后，还包括：

步骤202、将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。

在本实施例中，具体的，将冷板的实时热阻发送至中央监控系统，以使中央监控系统存储冷板的实时热阻，以在冷板发出过温故障警报之前预防过温故障的发生，并且进行实时热阻的数据的维护。具体来说，将冷板的实时热阻，通过通信网络发送给中央监控系统，从而中央监控系统将冷板的实时热阻进行存储；中央监控系统可以对冷板的实时热阻进行筛选和预维护，从而在冷板发出冷板发出过温故障警报之前，去预防过温故障的发生。

在步骤104之后，还包括：

步骤203、生成并发送报警信息。

在本实施例中，具体的，在确定冷板过热之后，可以生成报警信息，然后将该报警信息发送出去。其中，报警信息，可以包括鸣笛新、或者灯光信息、或者通过其他平台或者装置向技术人员用户发出的警示消息；从而可以提醒技术人员用户冷板的热阻过高。

本实施例通过根据冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率、或者冷板的冷板温度，确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热；生成并发送报警信息；将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。从而可以实时的监控冷板的热阻，在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，从而使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行；本方案只需要风力发电机组的功率器件运行就可以检测冷板的热阻，而不受到风力发电机组的功率的限制。并且将冷板的实时热阻存储到中央监控系统，从而便于中央监控系统进行数据的筛选，以便执行冷板的维护计划。

图3为本发明实施例三提供的冷板的热阻监控装置的结构示意图，如图3所示，本实施例的装置，包括：

获取模块31，用于在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；

确定模块32，用于根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；

其中，冷板的实时热阻为θ＝(T_serface-T_{Coolant_out})*A/Q；T_serface为冷板的表面温度、T_{Coolant_out}为冷板的冷却液出口温度、Q为冷板的散热功率，A为冷板的散热面积。

判断模块33，用于判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；

监控模块34，用于若大于预设差值，则确定冷板过热。

本实施例提供的冷板的热阻监控装置可执行本发明实施例一提供的冷板的热阻监控方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。

本实施例通过在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热。从而可以实时的监控冷板的热阻，以便在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，进一步使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行；本方案只需要风力发电机组的功率器件运行就可以检测冷板的热阻，而不受到风力发电机组的功率的限制。

图4为本发明实施例四提供的冷板的热阻监控装置的结构示意图，在实施例三的基础上，如图4所示，本实施例的装置，还包括：

分析模块41，用于在获取模块31在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率之前，

获取冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率，判断发热功率是否在预设的恒定功率区间范围内，若发热功率在预设的恒定功率区间范围内，则确定冷板进入热平衡，其中功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；或者，获取冷板的冷板温度，判断冷板温度在第二预设持续时间内的温度变化是否小于预设温度，若小于预设温度，则确定冷板进入热平衡。

获取模块31，包括：

获取子模块311，用于获取冷板上的功率器件的工作参数，根据工作参数确定功率器件的功率损耗，其中功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；根据功率损耗M，确定冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

本实施例提供的装置，还包括：

警报模块42，用于在监控模块34确定冷板过热之后生成及发送报警信息。

发送模块43，用于在确定模块32确定冷板的实时热阻之后，将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。

本实施例提供的冷板的热阻监控装置可执行本发明实施例二提供的冷板的热阻监控方法，其实现原理相类似，此处不再赘述。

本实施例通过根据冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率、或者冷板的冷板温度，确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；若大于预设差值，则确定冷板过热；生成并发送报警信息；将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。从而可以实时的监控冷板的热阻，在热阻达到报出故障的边界即将引起器件过温的时候进行报警，从而使得技术人员对冷板进行维护和清理，以防止冷板的过温故障的报出，保证冷板上需要进行散热的功率器件的安全运行，进而保证风力发电机组的正常运行；本方案只需要风力发电机组的功率器件运行就可以检测冷板的热阻，而不受到风力发电机组的功率的限制。并且将冷板的实时热阻存储到中央监控系统，从而便于中央监控系统进行数据的筛选，以便执行冷板的维护计划。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种冷板的热阻监控方法，其特征在于，包括：

在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；

根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；

判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；

若大于预设差值，则确定所述冷板过热；

其中，在所述在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率之前，还包括：

获取冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率，判断所述发热功率是否在预设的恒定功率区间范围内，若所述发热功率在预设的恒定功率区间范围内，则确定冷板进入热平衡，其中所述功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；

或者，获取冷板的冷板温度，判断冷板温度在第二预设持续时间内的温度变化是否小于预设温度，若小于预设温度，则确定冷板进入热平衡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷板的实时热阻为θ＝(T_serface-T_{Coolant_out})*A/Q；

其中，T_serface为冷板的表面温度、T_{Coolant_out}为冷板的冷却液出口温度、Q为冷板的散热功率，A为冷板的散热面积。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取冷板的散热功率，包括：

获取冷板上的功率器件的工作参数，根据所述工作参数确定功率器件的功率损耗，其中所述功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；

根据所述功率损耗M，确定冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述冷板过热之后还包括：生成并发送报警信息；

或者/并且，

在所述确定冷板的实时热阻之后，还包括：

将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使所述中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。

5.一种冷板的热阻监控装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在确定冷板进入热平衡时，获取冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率；

确定模块，用于根据冷板的表面温度、冷板的冷却液出口温度、冷板的散热功率，确定冷板的实时热阻；

判断模块，用于判断冷板的实时热阻与预设的热阻阈值之间的差值是否大于预设差值；

监控模块，用于若大于预设差值，则确定所述冷板过热；

其中，分析模块，用于获取冷板上的功率器件在第一预设持续时间内的发热功率，判断所述发热功率是否在预设的恒定功率区间范围内，若所述发热功率在预设的恒定功率区间范围内，则确定冷板进入热平衡，其中所述功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；或者，获取冷板的冷板温度，判断冷板温度在第二预设持续时间内的温度变化是否小于预设温度，若小于预设温度，则确定冷板进入热平衡。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷板的实时热阻为θ＝(T_serface-T_{Coolant_out})*A/Q；

其中，T_serface为冷板的表面温度、T_{Coolant_out}为冷板的冷却液出口温度、Q为冷板的散热功率，A为冷板的散热面积。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

所述获取模块，包括：获取子模块，用于获取冷板上的功率器件的工作参数，根据所述工作参数确定功率器件的功率损耗，其中所述功率器件为风力发电机组的变流器的功率器件；根据所述功率损耗M，确定冷板的散热功率Q＝M*X，其中，X为预设的计算参数。

8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，还包括：

警报模块，用于在所述监控模块确定所述冷板过热之后生成及发送报警信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

发送模块，用于在所述确定模块确定冷板的实时热阻之后，将冷板的实时热阻，发送至中央监控系统，以使所述中央监控系统存储冷板的实时热阻，以进行实时热阻的数据的维护。

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