专利名称：风力发电机水冷系统中散热控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电机水冷系统，尤其涉及一种风力发电机组水冷系统中散 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. 5丽机组、2丽机组、3丽机组，在未来很快就会出现5丽机组，甚至6丽以 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，目前一般采用水冷系统给机组进行冷却， 该方式工作效率高、成本低。为了提高水冷系统的散热效率，避免温度在机组内部的积累， 水冷系统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系统中散热控制的方法，该 方法实现涉及的装置有PLC，水冷系统和变流器，水冷系统包含主管道过滤器、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。
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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。
图1现有技术中空气散热器工作状态2本发明中散热器的始终工作状态3控制电机正反转的电气原理图
具体实施例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，现有水冷系统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，现有冷却系统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，在现有水冷系统的基础上，增 加风向的判断的功能(程序和风向开关判断风向)，增加控制散热系统风扇电机正反转工 作的功能。参照图3，PLC 增加数字量输出端口 OX. 1、0X. 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；l、Kxl、Kx2为转换相续的接触器，实现风扇的正反转；2、Ql、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Kxl ；7、PLC输出端口 0X. 2为控制风扇正向的接触器Kx2 ；8、PLC输出端口 0X. 3通过K5控制风扇Ml ；9、PLC输出端口 0X. 4通过K6控制风扇M2 ；10、PLC输出端口 0X. 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， Kxl吸合，PLC根据变流器温度情况同过0X. 3、0X. 4、0X. 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0X. 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，以达到散热系统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系统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系统的散热效率降低的问题，减 少散热系统的能耗，充分的利用自然风能，提高散热系统的电能的利用效率，同时起到节能 的效果。能够大大降低散热系统的能耗，提高风力发电机组的发电效率。
权利要求
一种风力发电机组水冷系统中散热控制的方法，该方法实现涉及的装置有PLC，水冷系统和变流器，水冷系统包含主管道过滤器、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Kl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Kl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Kl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Kl断开，K2断开时，判断风 速不影响散热。
全文摘要
本发明提供一种风力发电机组水冷系统中散热控制的方法，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。
文档编号H02K9/04GK101951067SQ20101025241
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者韩世辉 申请人:北京天源科创风电技术有限责任公司