CN101951067A - 风力发电机水冷***中散热控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组水冷***中散热控制的方法，该方法实现包括以下步骤：1)将空气散热器垂直于主风向摆放；2)通过PLC设定变流器最高温度的每分钟温升临界值；3)若温升大于临界值，进一步判断是否因风向原因引起变流器过温；4)若是风向引起变流器过温，PLC输出停止风扇正向的冷却的信号，延时一定时间，启动风扇反向冷却；5)通过PLC设定延时后的变流器最高温度的温升临界值；6)若温升小于临界值，说明温度下降，保持风扇的前述运行状态；7)通过PLC记录偏航位置，设定偏航位置偏离的临界值；8)若偏航位置偏离临界值，启动风扇正向。

Description

风力发电机水冷***中散热控制的方法

技术领域：

本发明涉及一种风力发电机水冷***，尤其涉及一种风力发电机组水冷***中散热控制的方法。

背景技术：

近几年来国内的风力发电技术蓬勃发展，在机组的大型化方面取得了巨大的进步，相继出现了1.5MW机组、2MW机组、3MW机组，在未来很快就会出现5MW机组，甚至6MW以上的机组。随着机组功率的不断增大，都必须用到比较先进的变频技术，也就是大型的开关电力电子器件，这样一来机组的散热问题成为机组大型化必须面对的问题。

由于机组的大型化，导致散热问题凸显，目前一般采用水冷***给机组进行冷却，该方式工作效率高、成本低。为了提高水冷***的散热效率，避免温度在机组内部的积累，水冷***的散热器必须放到机组的外面，将散热器暴露在了自然环境之中，这样一来就会使得散热器的散热效果严重受到周围环境的影响，如温度、风向影响。

因此，如何有效解决因自然风向改变引起散热问题而导致的机组故障，则是现有技术中有待解决的问题。

发明内容：

为了解决上述问题，我们提供一种风力发电机组水冷***中散热控制的方法，该方法实现涉及的装置有PLC，水冷***和变流器，水冷***包含主管道过滤器、主循环泵、电加热器、空气散热器、脱气罐、胀气罐、变送器和球阀，所述散热控制的方法，包括以下步骤：1)将空气散热器垂直于主风向摆放；2)通过PLC设定变流器最高温度的每分钟温升临界值；3)若温升大于临界值，进一步判断是否因风向原因引起变流器过温；4)若是风向引起变流器过温，PLC输出停止风扇正向的冷却的信号，延时一定时间，启动风扇反向冷却；5)通过PLC设定延时后的变流器最高温度的温升临界值；6)若温升小于临界值，说明温度下降，保持风扇的前述运行状态；7)通过PLC记录偏航位置，设定偏航位置偏离的临界值；8)若所述偏航位置偏离临界值，启动所述风扇正向。

上述方法中，若所述延时后的温升大于临界值时，切换回原来的工作状态，恢复风扇的正向旋转进行冷却；

上述方法中，通过风向开关的闭合断开，产生风向信号并将所述信号传送至所述PLC。

上述方法中，所述风向开关正向开关K1断开，反向开关K2闭合时，判断为风扇启动反向。

5、根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述K1闭合，K2断开时，断断为风扇启动正向。

6、根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于所述K1闭合，K2闭合时，判断为风向开关故障。

7、根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述K1断开，K2断开时，判断风速不影响散热。

附图说明

图1现有技术中空气散热器工作状态图

图2本发明中散热器的始终工作状态图

图3控制电机正反转的电气原理图

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

参见图1，现有水冷***采用单侧减压的方式强迫空气流过散热器，起到散热的作用，但是缺点是容易受到风向风速变化的影响，当散热器风扇强迫气流流动的方向与风向相反时，散热器的散热效果将大打折扣了，严重时只相当与正常散热效果的60％。另外，由于风机一般都是在荒郊野外，现有冷却***容易受到飞絮等杂物的堵塞，严重影响散热的效果。

参照图2，本发明将空气散热器垂直于主风向摆放，在现有水冷***的基础上，增加风向的判断的功能(程序和风向开关判断风向)，增加控制散热***风扇电机正反转工作的功能。

参照图3，PLC增加数字量输出端口OX.1、OX.2、OX.3、OX.4、OX.5，输入端口IX.1、IX.2、IX.3；用于控制接触器，以实现风扇的正反转；

1、Kx1、Kx2为转换相续的接触器，实现风扇的正反转；

2、Q1、Q2、Q3为过载保护断路器；

3、M1、M2、M3为三个散热风扇的电机；

4、K1、K2为风向开关(K1正风向、K2反风向)；

5、K5、K6、K7为分别控制风扇工作的接触器；

6、PLC输出端口OX.1为控制风扇正向的接触器Kx1；

7、PLC输出端口OX.2为控制风扇正向的接触器Kx2；

8、PLC输出端口OX.3通过K5控制风扇M1；

9、PLC输出端口OX.4通过K6控制风扇M2；

10、PLC输出端口OX.5通过K7控制风扇M3；

11、PLC输入端口IX.1通过K1判断正风向；

12、PLC输入端口IX.2通过K2判断反风向；

13、PLC输入端口IX.3通过Kx2判断风扇反向模式；

工作模式1：K1动作，IX.1收到风向正向信号，则OX.1输出风扇正向工作信号，Kx1吸合，PLC根据变流器温度情况同过OX.3、OX.4、OX.5、K5、K6、K7分别控制三个变桨电机M1、M2、M3启停；此时为风扇正向工作模式。

工作模式2：K2动作，IX.2收到风向反向信号，则OX.2输出风扇反

本发明通过控制改变电机的转向、采用多电机轮循启动(或是变频控制电机的启动、转向、转速的方式)方式，使自然的风向和散热器的风向始终保持一致，以达到散热***动态调温节能的目的。其中控制电机转换的判断条件是问题的关键，有两种实施例。

第一种实施例是，内部程序根据现有数据进行判断风向，因为只增加程序判断，因此成本最低，具体方法如下：

1、如果环境温度大于28°并且变流器温度大于61°且风速大于12m/s，可能会出现变流器过温的情况；

2、则检测变流器的最高温度的每分钟温升是否大于2°，设这个值为Ts如果Ts＞＝2°或者变流器最高温度＞＝65，进一步判断有变流器过温的可能，而且是因为风向的原因引起的，PLC输出停止风扇正向的冷却，延时1.5s，启动风扇反向冷却；

3、检测变流器的最高温度的1.5钟内温升是否小于等于0°，设这个值为Tj，

如果Tj小于0°，说明温度下降，保持风扇的这种运行状态，否则，切换回原来的工作状态，回复风扇的正向旋转进行冷却；采取措施，判断是否因风向原因引起的变流器过温，如果是，则保持这种运行状态；

4、此时记录现在的偏航位置，设这时位置为Pn，当偏离Pn大于80°时，或不满足步骤一中的任意一个条件时，则改变风扇旋向冷却方式。

第二种实施例，通过风压开关(风压开关，是一种根据风向、风压不同而改变通断状态的器件)来判断风向，从而选择不同的控制方式，以达到节能和提高散热效率。后者更直接更高效，而前者更节省成本。

关于第二种方法判断风向的说明：在第一种方法的基础上，可增加一个PLC的数字量的输入端，用来判断是否达到散热器电机反向工作的条件，也可以去掉内部的程序逻辑判断，来实现上述的功能。

通过对不同风向的判断，控制散热风扇的正向反向的工作，使散热风扇强迫气流方向始终与自然风保持一致，这样一方面利用自然风的能量大大增加了散热效果；另一方面会对飞絮给造成散热***的堵塞有一定的清理作用，不会使飞絮有长期的积累。

本发明能够有效解决因风向的改变而引起的散热***的散热效率降低的问题，减少散热***的能耗，充分的利用自然风能，提高散热***的电能的利用效率，同时起到节能的效果。能够大大降低散热***的能耗，提高风力发电机组的发电效率。

Claims (7)

1.一种风力发电机组水冷***中散热控制的方法，该方法实现涉及的装置有PLC，水冷***和变流器，水冷***包含主管道过滤器、主循环泵、电加热器、空气散热器、脱气罐、胀气罐、变送器和球阀，其特征在于，所述散热控制的方法，包括以下步骤：1)将空气散热器垂直于主风向摆放；2)通过PLC设定变流器最高温度的每分钟温升临界值；3)若温升大于临界值，进一步判断是否因风向原因引起变流器过温；4)若是风向引起变流器过温，PLC输出停止风扇正向的冷却的信号，延时一定时间，启动风扇反向冷却；5)通过PLC设定延时后的变流器最高温度的温升临界值；6)若温升小于临界值，说明温度下降，保持风扇的前述运行状态；7)通过PLC记录偏航位置，设定偏航位置偏离的临界值；8)若所述偏航位置偏离临界值，启动所述风扇正向。

2.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，若所述延时后的温升大于临界值时，切换回原来的工作状态，恢复风扇的正向旋转进行冷却；

3.根据权利要求2所述的散热控制方法，其特征在于，通过风向开关的闭合断开，产生风向信号并将所述信号传送至所述PLC。

4.根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述风向开关正向开关K1断开，反向开关K2闭合时，判断为风扇启动反向。

5.根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述K1闭合，K2断开时，判断为风扇启动正向。

6.根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述K1闭合，K2闭合时，判断为风向开关故障。

7.根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，所述K1断开，K2断开时，判断风速不影响散热。

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