CN104791281B - 一种电力电子功率柜内风机控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力电子功率柜内风机控制装置和控制方法，风机控制装置包括传感器单元、风机控制器和总控制器，控制方法通过测得并比较正向和反向运行分风机时的发热负载箱的温度和风速，确定风机的最佳运行方式。和现有技术相比，本发明提供的控制装置结构简单有效，且在不改变风机及功率柜内部结构的同时，提高了柔性输配电换流阀功率柜内的风机的散热效率并保证了功率柜的可靠运行；控制方法简单易行，并根据功率柜内负载的散热情况决定风机转速和转向，为不同的功率柜提供不同散热方案，实现了在功率柜上的广泛应用，同时，有效的散热方式提高了功率柜的使用寿命和运行效率，防止因电机线路接反而引起的超温现象，并保证了功率柜的运行可靠性。

Description

一种电力电子功率柜内风机控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及温度控制领域，具体讲涉及一种电力电子功率柜内风机控制装置及控制方法。

背景技术

通过风机形成功率柜内部以及功率柜内外的强制气流对流，是现今对功率柜内部功率器件降温的主要手段。

现有的功率柜设计完成后内部功率器件设置位置及功耗等都是固定不变的，因而进行散热的风机的转速、气流方向等也可以在初始设计时就进行固定，但随着电子器件高集成化和模块化成为一种趋势后，内部的电器件位置、数量、功耗、甚至类型都会根据需求进行相应的改变，这就导致了散热结构的改变。由于散热结构改变，对于不同的散热结构存在最优转速，甚至风机是吹风还是吸风都有影响，此时就需要对风机的转速及转向进行相应调整和控制。

因此，为了提高功率柜散热的可靠性，如何实现一种能够根据功率柜内负载的散热情况决定风机转速和转向的风机控制方式，是本领域人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种电力电子功率柜内风机控制装置及控制方法，该控制装置结构简单有效，且在不改变风机及功率柜内部结构的同时，提高了柔性输配电换流阀功率柜内的风机的散热效率并保证了功率柜的可靠运行，该控制方法简单易行，并根据功率柜内负载的散热情况决定风机转速和转向，为不同的功率柜提供不同散热方案，实现了在功率柜上的广泛应用，同时有效的散热方式提高了功率柜的使用寿命和运行效率，防止因电机线路接反而引起的超温现象，并保证了功率柜的运行可靠性。

一种电力电子功率柜内风机控制装置，所述风机设置在柔性输电换流阀功率柜内，所述功率柜内设有发热负载箱，

所述风机控制装置包括传感器单元、风机控制器和总控制器；

所述传感器单元安装在所述发热负载箱的外壁上；

所述风机控制器与所述风机连接；

所述传感器单元和风机控制器均与所述总控制器连接。

优选的，所述传感器单元包括温度传感器和风速传感器；

所述温度传感器和所述风速传感器均安装在所述发热负载箱的外壁上；

所述温度传感器和所述风速传感器均与所述总控制器连接。

优选的，所述风机控制器内设有变频器和倒顺开关。

一种电力电子功率柜内风机控制方法，所述风机设置在柔性输电换流阀功率柜内，所述功率柜内设有发热负载箱，所述风机控制方法的步骤如下：

I-1、以低于额定工作点50％的功率运行所述发热负载箱，直到所述发热负载箱的温度达到稳定状态；

I-2、启动所述风机，直到所述风机的运行状态稳定后，测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T1和S1；

I-3、控制风机反向转动，直到所述风机的运行状态稳定后，测得发热负载箱的温度和表面风速分别为T2和S2；

I-4、若T1≤T2且S1≥S2，则控制所述风机再次反向转动后，转到步骤I-5；

若T1≥T2且S1≤S2，则直接转到步骤I-5；

若T1>T2且S1>S2，或者T1<T2且S1<S2，则将所述风机的转速降低10％后，再返回运行步骤I-2；

I-5、以额定工作点的功率运行发热负载箱，全速运转风机，若发热负载箱温度超出预定上限温度，则发出报警信号。

优选的，在进行步骤I-1之前连接风机控制装置，连接所述风机控制装置的具体过程为：

在发热负载箱的外壁上安装温度传感器和风速传感器；

并将内部设有变频器和倒顺开关的风机控制器与所述风机连接；

将总控制器分别与温度传感器、风速传感器和风机控制器连接。

优选的，步骤I-2的具体过程为：

II-1、所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器启动所述风机；

II-2、待所述风机的运行状态稳定后，通过所述温度传感器和风速传感器测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T1和S1。

优选的，步骤I-3的具体过程为：

III-1、所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述倒顺开关使得所述风机反向转动；

III-2、待所述风机的运行状态再次稳定后，通过所述温度传感器和风速传感器测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T2和S2。

优选的，步骤I-4中的控制所述风机再次反向转动的具体过程为：

所述控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述倒顺开关使得风机再次反向转动。

优选的，步骤I-4中的将所述风机的转速降低10％的具体过程为：

所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述变频器使得所述风机转速降低10％。

优选的，所述步骤I-5中的报警信号由所述总控制器发出。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种电力电子功率柜内风机控制装置和控制方法，风机控制装置包括传感器单元、风机控制器和总控制器，控制方法通过测得并比较正向和反向运行分风机时的发热负载箱的温度和风速，确定风机的最佳运行方式。和现有技术相比，本发明提供的控制装置结构简单有效，且在不改变风机及功率柜内部结构的同时，提高了柔性输配电换流阀功率柜内的风机的散热效率并保证了功率柜的可靠运行；控制方法简单易行，并根据功率柜内负载的散热情况决定风机转速和转向，为不同的功率柜提供不同散热方案，实现了在功率柜上的广泛应用，同时有效的散热方式提高了功率柜的使用寿命和运行效率，防止因电机线路接反而引起的超温现象，并保证了功率柜的运行可靠性。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明提供的技术方案，通过风机控制装置包括传感器单元、风机控制器和总控制器的设置，控制装置结构简单有效，且在不改变风机及功率柜内部结构的同时，提高了柔性输配电换流阀功率柜内的风机的散热效率并保证了功率柜的可靠运行。

2、本发明提供的技术方案，风机控制方法通过测得并比较正向和反向运行分风机时的发热负载箱的温度和风速，确定风机的最佳运行方式，控制方法简单易行，并根据功率柜内负载的散热情况决定风机转速和转向，为不同的功率柜提供不同散热方案，实现了在功率柜上的广泛应用，同时有效的散热方式提高了功率柜的使用寿命和运行效率，防止因电机线路接反而引起的超温现象，并保证了功率柜的运行可靠性。

3、本发明提供的技术方案，通过在发热负载箱的外壁上安装温度传感器和风速传感器，可以准确测得功率柜内负载的散热情况，保证了控制过程及结果的有效性及可靠性。

4、本发明提供的技术方案，通过在风机控制器内设置变频器和倒顺开关，可以实现风机的转向和转速的调整，保证了控制过程得以顺利的进行，提高了风机控制的效率。

5、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的电力电子功率柜内风机控制装置的连接示意图。

图2是本发明的电力电子功率柜内风机控制方法的示意图。

其中，1-发热负载箱、2-温度传感器、3-风速传感器、4-总控制器、5-风机控制器、M-风机。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

如图1所示，本发明的一种电力电子功率柜内风机控制装置，包括传感器单元、风机控制器5和总控制器4；

传感器单元安装在发热负载箱1的外壁上；

风机控制器5与风机M连接；

传感器单元和风机控制器5均与总控制器4连接。

其中，风机M设置在柔性输电换流阀功率柜内，功率柜内设有发热负载箱1，

传感器单元包括温度传感器2和风速传感器3；

温度传感器2和风速传感器3均安装在发热负载箱1的外壁上；

温度传感器2和风速传感器3均与总控制器4连接。

风机控制器5内设有变频器和倒顺开关。

如图1所示，一种电力电子功率柜内风机控制方法，风机M设置在柔性输电换流阀功率柜内，功率柜内设有发热负载箱1，风机控制方法的步骤如下：

I-1、以低于额定工作点50％的功率运行发热负载箱1，直到发热负载箱1的温度达到稳定状态；低于额定工作点50％的功率为不至于烧毁发热负载箱1的一个功率；

I-2、启动风机M，直到风机M的运行状态稳定后，测得发热负载箱1的温度和表面风速分别为T1和S1；

I-3、控制风机M反向转动，直到风机M的运行状态稳定后，测得发热负载箱1的温度和表面风速分别为T2和S2；

I-4、若T1≤T2且S1≥S2，，则控制风机M再次反向转动后，转到步骤I-5；

若T1≥T2且S1≤S2，则直接转到步骤I-5；

若T1>T2且S1>S2，或者T1<T2且S1<S2，则将风机M的转速降低10％后，再返回运行步骤I-2；

I-5、以额定工作点的功率运行发热负载箱1，全速运转风机M，若发热负载箱1温度超出预定上限温度，则发出报警信号。额定工作点的功率即为发热负载箱1正常运行的功率。

其中，在进行步骤I-1之前连接风机控制装置，连接风机控制装置的具体过程为：

在发热负载箱1的外壁上安装温度传感器2和风速传感器3；

并将内部设有变频器和倒顺开关的风机控制器5与风机M连接；

将总控制器4分别与温度传感器2、风速传感器3和风机控制器5连接。

其中，步骤I-2的具体过程为：

II-1、总控制器4发送信号给风机控制器5，风机控制器5启动风机M；

II-2、待风机M的运行状态稳定后，通过温度传感器2和风速传感器3测得发热负载箱1的温度和表面风速分别为T1和S1。

其中，步骤I-3的具体过程为：

III-1、总控制器4发送信号给风机控制器5，风机控制器5控制其内部的倒顺开关使得风机M反向转动；

III-2、待风机M的运行状态再次稳定后，通过温度传感器2和风速传感器3测得发热负载箱1的温度和表面风速分别为T2和S2。

其中，步骤I-4中的控制风机M再次反向转动的具体过程为：

控制器发送信号给风机控制器5，风机控制器5控制其内部的倒顺开关使得风机M再次反向转动。

其中，步骤I-4中的将风机M的转速降低10％的具体过程为：

总控制器4发送信号给风机控制器5，风机控制器5控制其内部的变频器使得风机M转速降低10％。

其中，步骤I-5中的报警信号由总控制器4发出。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电力电子功率柜内风机控制方法，所述风机设置在柔性输电换流阀功率柜内，所述功率柜内设有发热负载箱，风机控制装置包括传感器单元、风机控制器和总控制器；所述传感器单元安装在所述发热负载箱的外壁上；所述风机控制器与所述风机连接；所述传感器单元和风机控制器均与所述总控制器连接，其特征在于，所述风机控制方法的步骤如下：

I-1、以低于额定工作点50％的功率运行所述发热负载箱，直到所述发热负载箱的温度达到稳定状态；

I-2、启动所述风机，直到所述风机的运行状态稳定后，测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T1和S1；

I-3、控制风机反向转动，直到所述风机的运行状态稳定后，测得发热负载箱的温度和表面风速分别为T2和S2；

I-4、若T1≤T2且S1≥S2，则控制所述风机再次反向转动后，转到步骤I-5；

若T1≥T2且S1≤S2，则直接转到步骤I-5；

若T1>T2且S1>S2，或者T1<T2且S1<S2，则将所述风机的转速降低10％后，再返回运行步骤I-2；

I-5、以额定工作点的功率运行发热负载箱，全速运转风机，若发热负载箱温度超出预定上限温度，则发出报警信号。

2.如权利要求1所述的风机控制方法，其特征在于，在进行步骤I-1之前连接风机控制装置，连接所述风机控制装置的具体过程为：

在发热负载箱的外壁上安装温度传感器和风速传感器；

并将内部设有变频器和倒顺开关的风机控制器与所述风机连接；

将总控制器分别与温度传感器、风速传感器和风机控制器连接。

3.如权利要求2所述的风机控制方法，其特征在于，步骤I-2的具体过程为：

II-1、所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器启动所述风机；

II-2、待所述风机的运行状态稳定后，通过所述温度传感器和风速传感器测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T1和S1。

4.如权利要求2或3所述的风机控制方法，其特征在于，步骤I-3的具体过程为：

III-1、所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述倒顺开关使得所述风机反向转动；

III-2、待所述风机的运行状态再次稳定后，通过所述温度传感器和风速传感器测得所述发热负载箱的温度和表面风速分别为T2和S2。

5.如权利要求2所述的风机控制方法，其特征在于，步骤I-4中的控制所述风机再次反向转动的具体过程为：

所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述倒顺开关使得风机再次反向转动。

6.如权利要求2所述的风机控制方法，其特征在于，步骤I-4中的将所述风机的转速降低10％的具体过程为：

所述总控制器发送信号给所述风机控制器，所述风机控制器控制其内部的所述变频器使得所述风机转速降低10％。

7.如权利要求2所述的风机控制方法，其特征在于，所述步骤I-5中的报警信号由所述总控制器发出。