CN108132686B - 风力发电机组的冷却装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组的冷却装置及冷却方法，其可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。风力发电机组的冷却装置具备冷却泵、经由与冷却泵连通的散热器、经由与冷却泵连通的储液装置、温度检测装置、控制装置，所述控制装置预先存储第一阈值温度、第二阈值温度，并且在接收由温度检测装置检测到的环境温度后与预先存储的阈值温度进行比较，在所述环境温度高于所述第一阈值温度时，执行利用所述储液装置的冷却介质对所述冷却对象物进行冷却的高温冷却模式，在所述环境温度低于所述第二阈值温度时，执行利用所述散热器对所述储液装置中的冷却介质进行散热的低温散热模式。

Description

风力发电机组的冷却装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组的冷却装置及冷却方法，特别是，涉及一种能够在高温地区中运行的风力发电机组的冷却装置及冷却方法。

背景技术

目前，常规兆瓦级(1MW以上)风力发电机组常使用变流器将电机发出来的频率和电压不规则的电流转化成能够适应电网的电压和频率的电流之后，才能将发电机发出的电送往电网。该变流器为风力发电机组的水冷系统主要需要冷却的部件，为主要发热部件，发热功率通常能够占整个风力发电机组的额定功率的3％左右，也就是说，例如，对于2MW的风力发电机组而言，变流器的发热功率约在60KW左右。

目前，变流器的主要散热方式就是水冷散热，即，冷却水通过水泵强制流进变流器的冷却管道，变流器内部的热量传递给水，吸收了热量的冷却水经过散热器，利用散热器的风扇强制使空气经过散热器，当空气经过散热片时，带走水的热量，由此往复循环，使变流器内部的温度维持在一定的范围内。

对于以上现有技术而言，空气温度对变流器的冷却效果起着决定性作用，如果环境温度接近变流器的工作温度，则冷却效果变差或者没有冷却效果。此时，为了保护变流器不被损坏，变流器会进入自动停机保护状态，导致风力发电机组无法发电。

但是，在将现有的风力发电机组应用在高温地区(如沙漠中或者热带区域)中，由于冷却变流器的空气全部来自环境中的空气，受环境温度影响很大，而且因为在高温地区使用，所以空气温度在一天内会升高到很高。这样，当环境温度接近变流器工作温度，则冷却效果会变差甚至没有冷却效果。

发明内容

鉴于上述课题，本发明提供一种风力发电机组的冷却装置及冷却方法，能够在高温地区使用，在冷却变流器的环境中的空气温度过高而使冷却效果变差或者无法进行有效冷却时，能够可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

技术方案

本发明的第一方式是风力发电机组的冷却装置，其特征在于，具备：冷却泵，其与冷却对象物连通，用于向所述冷却对象物循环冷却介质；散热器，其与所述冷却泵连通，对所述冷却介质进行冷却；储液装置，其与所述冷却泵连通，存储所述冷却介质；温度检测装置，其检测环境温度；控制装置，其预先存储有第一阈值温度T1、第二阈值温度T2，并且在接收由所述温度检测装置检测到的所述环境温度T后与预先存储的阈值温度进行比较，所述控制装置在所述环境温度T高于所述第一阈值温度T1时，执行利用所述储液装置的冷却介质对所述冷却对象物进行冷却的高温冷却模式，在所述环境温度T低于所述第二阈值温度T2时，执行利用所述散热器对所述储液装置中的冷却介质进行散热的低温散热模式。

根据上述结构，在将风力发电机组用于高温地区(沙漠或热带地区)时，在环境温度高的时段，利用储液装置中的冷却介质来存储一定的热量，在环境温度低的时段，开启散热器，将冷却介质中的热量进行散热，从而利用昼夜温差，可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第二方式的特征在于，所述散热器经由第一开关与所述冷却泵连通，所述储液装置经由第二开关与所述冷却泵连通。

根据上述结构，利用第一开关和第二开关这样简单的结构，就能够控制散热器、冷却泵、储液装置之间的流路。

本发明的第三方式的特征在于，在所述高温冷却模式下，所述控制装置关闭所述第一开关且打开所述第二开关，将所述储液装置的冷却介质通过所述冷却泵流入所述冷却对象物中而对所述冷却对象物进行冷却。

根据上述结构，通过关闭第一开关且打开第二开关，就能够利用储液装置中的冷却介质对冷却对象物进行冷却，从而在将风力发电机组用于高温地区(沙漠或热带地区)时，在环境温度高的时段，能够利用储液装置的冷却介质进行冷却，防止环境温度接近变流器工作温度时冷却效果会变差甚至没有冷却效果的不良情况。

本发明的第四方式的特征在于，在所述低温散热模式下，所述控制装置打开所述第一开关及所述第二开关，将所述储液装置的冷却介质通过所述冷却泵流入所述散热器中而对所述储液装置中的冷却介质进行散热。

根据上述结构，通过打开第一开关及第二开关，就能够利用散热器对储液装置中的冷却介质进行散热，从而在环境温度低的时段，利用散热器将环境温度高时存储在储液装置的冷却介质中的热量散出，可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第五方式的特征在于，所述控制装置还预先存储有第三阈值温度T3，在所述环境温度T低于所述第三阈值温度T3时，所述控制装置结束所述低温散热模式。

根据上述结构，在所述储液装置中的冷却介质降低到第三阈值温度T3时，结束所述低温散热模式，从而适当地进行储液装置中的冷却介质的冷却。

本发明的第六方式的特征在于，还具备经时判定装置，所述经时判定装置判定从上一次所述控制装置进行完判定起是否经过了预定的间隔时间，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，将所述温度检测装置检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置。

根据上述结构，如果没有设置经时判定装置，则由于温度检测装置始终检测环境温度，并将环境温度发送到控制装置，所以控制装置不停地进行判定，工作负荷很大，有维护或更换频率增加的倾向。通过设置经时判定装置，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，将所述温度检测装置检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置而进行判定，在判定为没有经过预定的间隔时间的情况下，所述控制装置不进行判定，从而能够减少控制装置进行判定的次数，减轻控制装置的工作负荷，延长控制装置的使用寿命。

本发明的第七方式的特征在于，还具备定时装置，所述定时装置判定是否达到预定的定时时间，在判定为达到预定的定时时间的情况下，将所述温度检测装置检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置。

根据上述结构，如果没有设置定时装置，则由于温度检测装置始终检测环境温度，并将环境温度发送到控制装置，所以控制装置不停地进行判定，工作负荷很大，有维护或更换频率增加的倾向。通过设置定时装置，在判定为达到预定的定时时间的情况下，将所述温度检测装置检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置而进行判定，在判定为没有达到预定的定时时间的情况下，所述控制装置不进行判定，从而能够减少控制装置进行判定的次数，减轻控制装置的工作负荷，延长控制装置的使用寿命。

本发明的第八方式的特征在于，所述温度检测装置为两个以上，所述风力发电机组的冷却装置还具备环境温度校正装置，所述环境温度校正装置求出由两个以上的所述温度检测装置检测到的环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave，所述控制装置基于所述平均环境温度Tave进行判定。

根据上述结构，因为具有两个以上的温度检测装置，并且求出环境温度T的平均值，所以能够精度良好地更可靠地求出环境温度T而进行判定控制。

本发明的第九方式的特征在于，所述第一阈值温度T1比所述冷却对象物的正常工作温度低7至9摄氏度。

本发明的第十方式的特征在于，所述第二阈值温度T2比所述冷却对象物的正常工作温度低17至19摄氏度。

本发明的第十一方式的特征在于，所述第三阈值温度T3比所述冷却对象物的正常工作温度低27至29摄氏度。

根据上述结构，对于风力发电机组而言，一般变流器的正常工作温度为48至50摄氏度，通常允许环境温度T不低于变流器的正常工作温度7～9摄氏度，否则热量无法散出。因此，将第一阈值温度T1设为比变流器的正常工作温度低7～9摄氏度，从而保证变流器的正常散热。

本发明的第十二方式的特征在于，所述储液装置具有保温层，以减少所述储液装置中的冷却介质受到的外部环境温度的影响。

根据上述结构，通过设置保温层，减少储液装置中的冷却介质被环境温度加热，从而可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第十三方式的特征在于，在所述冷却介质中含有防冻液。

根据上述结构，在将风力发电机组的冷却装置用于高温地区时，特别是沙漠地区时，由于沙漠地区的昼夜温差很大，冬季甚至达到零摄氏度以下，所以通过在冷却介质中添加防冻液，能够防止冷却介质结冰，从而可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第十四方式的特征在于，储液装置设置在风力发电机组的塔筒内或埋于地下。

根据上述结构，通过将储液装置设置在风力发电机组的塔筒内，可以不占用其他空间，并且便于维修。

本发明的第第十五方式的风力发电机组的冷却方法的特征在于，包括：第一步骤，检测环境温度T；第二步骤，判定在第一步骤中检测到的环境温度T是否为第一阈值温度T1以下；第三步骤，在检测到的环境温度T大于所述第一阈值温度T1时，执行利用储液装置中的冷却介质对经由冷却泵与储液装置连通的冷却对象物进行冷却的高温冷却模式；第四步骤，判定在所述第一步骤中检测到的环境温度T是否小于第二阈值温度T2；第五步骤，在检测到的环境温度T小于所述第二阈值温度T2时，执行利用经由冷却泵与储液装置连通的散热器对所述储液装置中的冷却介质进行散热的低温散热模式。

根据上述结构，在将风力发电机组用于高温地区(沙漠或热带地区)时，在环境温度高的时段，利用储液装置中的冷却介质来存储一定的热量，在环境温度低的时段，开启储液装置，将冷却介质中的热量进行散热，从而利用昼夜温差，可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第十六方式的特征在于，所述散热器经由第一开关与所述冷却泵连通，所述储液装置经由第二开关与所述冷却泵连通。

根据上述结构，利用第一开关和第二开关这样简单的结构，就能够控制散热器、冷却泵、储液装置之间的流路。

本发明的第十七方式的特征在于，在所述高温冷却模式下，关闭所述第一开关且打开所述第二开关，将所述储液装置中的冷却介质通过所述冷却泵流入所述冷却对象物中而对所述冷却对象物进行冷却。

根据上述结构，通过关闭第一开关且打开第二开关，就能够利用储液装置中的冷却介质对冷却对象物进行冷却，从而在将风力发电机组用于高温地区(沙漠或热带地区)时，在环境温度高的时段，能够利用储液装置的冷却介质进行冷却，防止环境温度接近变流器工作温度时冷却效果会变差甚至没有冷却效果的不良情况。

本发明的第十八方式的特征在于，在所述低温散热模式下，打开所述第一开关及所述第二开关，将所述储液装置中的冷却介质通过所述冷却泵流入所述散热器中而对所述储液装置中的冷却介质进行散热。

根据上述结构，通过打开第一开关及第二开关，就能够利用散热器对储液装置中的冷却介质进行散热，从而在环境温度低的时段，利用散热器将环境温度高时存储在储液装置的冷却介质中的热量散出，可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

本发明的第十九方式的特征在于，还包括第六步骤，在第六步骤中，判定在所述第一步骤中检测到的环境温度T是否小于第三阈值温度T3，在判定为所述环境温度T低于第三阈值温度T3时，结束所述低温散热模式。

根据上述结构，在所述储液装置中的冷却介质降低到第三阈值温度T3时，结束所述低温散热模式，从而适当地进行储液装置中的冷却介质的冷却。

本发明的第二十方式的特征在于，在第一步骤后且第二步骤前，还包含第七步骤，在第七步骤中，判定从上一次的第二步骤起是否经过了预定的间隔时间，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，进入第三步骤。

根据上述结构，由于在第七步骤中，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，进入第三步骤，在判定为没有经过预定的间隔时间的情况下，返回第一步骤，所以能够减少风力发电机组的冷却方法进行判定的次数，减轻工作负荷，延长风力发电机组的冷却装置的使用寿命。

本发明的第二十一方式的特征在于，在第一步骤后且第二步骤前，还包含第八步骤，在第八步骤中，判定是否达到预定的定时时间，在判定为达到预定的定时时间的情况下，进入第三步骤。

根据上述结构，由于在第八步骤中，在判定为达到预定的定时时间的情况下，进入第三步骤，在判定为没有达到预定的定时时间的情况下，返回第一步骤，所以能够减少风力发电机组的冷却方法进行判定的次数，减轻工作负荷，延长风力发电机组的冷却装置的使用寿命。

本发明的第二十二方式的特征在于，在第一步骤中，检测出两个以上的环境温度T，在第一步骤后且第二步骤前，还包含第九步骤，在第九步骤中，求出两个以上的环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave，并将该平均环境温度Tave作为外部环境温度T进行后续的工序。

根据上述结构，因为具有两个以上的温度检测装置，并且求出环境温度T的平均值，所以能够精度良好地更可靠地求出环境温度T而进行控制。

本发明的第二十三方式的特征在于，所述第一阈值温度T1比所述冷却对象物的正常工作温度低7至9摄氏度。

本发明的第二十四方式的特征在于，所述第二阈值温度T2比所述冷却对象物的正常工作温度低17至19摄氏度。

本发明的第二十五方式的特征在于，所述第三阈值温度T3比所述冷却对象物的正常工作温度低27至29摄氏度。

根据上述结构，对于风力发电机组而言，一般变流器的正常工作温度为48至50摄氏度，通常允许环境温度T不低于变流器的正常工作温度7～9摄氏度，否则热量无法散出。因此，将第一阈值温度T1设为比变流器的正常工作温度低7～9摄氏度，从而保证变流器的正常散热。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。

图2是表示本发明实施方式1的风力发电机组的冷却方法的流程图。

图3是表示本发明实施方式2的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。

图4是表示本发明实施方式2的风力发电机组的冷却方法的流程图。

图5是表示本发明实施方式3的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。

图6是表示本发明实施方式3的风力发电机组的冷却方法的流程图。

图7是表示本发明实施方式4的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。

图8是表示本发明实施方式4的风力发电机组的冷却方法的流程图。

附图标记说明

1：冷却装置

2：变流器

3：冷却泵

4：散热器

5：储液装置

6：第一开关

7：第二开关

8：温度检测装置

9：控制装置

10：控制单元

11：经时判定装置

12：定时装置

13：环境温度校正装置

T：环境温度

T1：第一阈值温度

T2：第二阈值温度

T3：第三阈值温度

TA：间隔时间

具体实施方式

在以下说明中，参照附图，对用于实施本发明的实施方式进行说明。其中，同一部件标注相同的附图标记。

以下，列举风力发电机组的冷却装置1的冷却对象物为变流器2的例子进行说明。当然，冷却对象物也可以是风力发电机组的电机、轴承、齿轮箱润滑油等。在以下说明中，冷却对象物为变流器2，风力发电机组的冷却装置1用于冷却变流器2。

另外，在以下说明中，列举水作为冷却介质，但是也可以是其他冷却液。其中，优选在该冷却介质中添加防冻液。在将风力发电机组的冷却装置用于高温地区时，特别是沙漠地区时，由于沙漠地区的昼夜温差很大，冬季甚至达到零摄氏度以下，所以通过在冷却介质中添加防冻液，能够防止冷却介质的结冰，从而可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

【实施方式1】

参照图1及图2，对本发明的实施方式1进行详细说明。

图1是表示本发明实施方式1的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。图2是表示本发明实施方式1的风力发电机组的冷却方法的流程图。在图1中，实线箭头表示冷却水的流动，虚线箭头表示控制信号的流向。

如图1所示，风力发电机组的冷却装置1具备冷却泵3、散热器4、储液装置5。所述冷却泵3与变流器2连通，用于向所述变流器2循环冷却水。所述散热器4经由第一开关6与所述冷却泵3连通，用于对流入的所述冷却水进行冷却。所述储液装置5经由第二开关7与冷却泵3连通，用于存储冷却水。

在此，对于第一开关6和第二开关7而言，只要是对所在流路进行开闭的装置即可，可以是任意的方式，例如，可以是任意的阀装置、切换装置等。

需要说明的是，所述储液装置5可以埋在地下以减少占地面积，但是这样维修困难。因此，所述储液装置5优选设置在风力发电机组的塔筒内，从而不占用其他空间，并且便于维修。

另外，所述储液装置5优选设置有保温层，减少所述储液装置中的冷却水被环境温度加热，从而可靠地对变流器2进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

所述风力发电机组的冷却装置1还具有控制单元10，所述控制单元10由温度检测装置8、控制装置9构成。所述温度检测装置8只要能够检测出环境温度即可，可以是任意的温度传感器，以下用附图标记T表示环境温度。

所述控制装置9由例如具有存储装置(例如，ROM或RAM)的计算机(CPU)构成，在存储装置中预先存储有多个阈值温度，如图1的虚线所示，接收由温度检测装置8检测到的环境温度T，并且将由所述温度检测装置8检测到的环境温度T与多个阈值温度进行比较，对第一开关6、第二开关7进行控制。在本实施方式中，所述控制装置9存储有第一阈值温度T1、第二阈值温度T2。

所述第一阈值温度T1是允许利用储液装置5中的冷却水对变流器2进行冷却的界限温度，是基于变流器2的正常工作温度t而设定的。例如，一般变流器2的正常工作温度t为48至50摄氏度，通常要求环境温度T低于变流器2的正常工作温度7～9摄氏度以上，否则热量无法散出。因此，将第一阈值温度T1设为比变流器2的正常工作温度低7～9摄氏度，优选将第一阈值温度T1设为比变流器2的正常工作温度低8摄氏度。在本实施方式中，将第一阈值温度T1设为比变流器2的正常工作温度低8摄氏度。

所述第二阈值温度T2是允许利用散热器4对储液装置5中的冷却水进行冷却的界限温度，是基于变流器2的正常工作温度t而设定的。所述第二阈值温度T2被设定为比变流器2的正常工作温度t低17～19摄氏度，优选将所述第二阈值温度T2设定为比变流器2的正常工作温度t低18摄氏度。在本实施方式中，将所述第二阈值温度T2设定为比变流器2的正常工作温度t低18摄氏度。

在本发明中，所述控制装置9还可以进一步存储有第三阈值温度，该第三阈值温度T3是结束利用散热器4对储液装置5中的冷却水进行冷却的界限温度，可以根据需要基于当地白天最高温度和夜晚最低温度而设定。也就是说，基于昼夜温差设定第三阈值温度T3。如果昼夜温差大，将第三阈值温度T3设定得比较低，从而可以将储液装置5的体积适当地缩小来减小成本。通常，将第三阈值温度T3设定为比变流器2的正常工作温度t低27～29摄氏度，优选将第三阈值温度T3设定为比变流器2的正常工作温度t低28摄氏度。在本实施方式中，将第三阈值温度T3设定为比变流器2的正常工作温度t低28摄氏度。如此设置第三阈值温度T3的理由在于，在储液装置5中的冷却水被充分冷却的情况下(例如已经达到T-28摄氏度)，没有必要继续让储液装置5中的冷却水通过散热器进一步进行冷却，这不仅增加无谓的消耗，还会缩短整个冷却系统的寿命。

也就是说，在本发明中，对于第一阈值温度T1、第二阈值温度T2而言，满足T1>T2的关系。在还存储有第三阈值温度T3的情况下，满足T1>T2>T3的关系。

因此，在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T大于第一阈值温度T1时，所述控制装置9关闭所述第一开关6并且打开第二开关7，使所述储液装置5的冷却水通过所述冷却泵3流入所述变流器2中而对所述变流器2的冷却管道进行冷却，即执行后述的高温冷却模式。

在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T为第一阈值温度T1以下时，所述控制装置9打开所述第一开关6并且关闭第二开关7，将所述变流器2的热量传递到经由所述冷却泵3流经冷却管道中的水中，然后经冷却水传递到所述散热器4，通过所述散热器4将热量散出。

在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T进一步小于第二阈值温度T2时，所述控制装置9在打开所述第一开关6的基础上，还打开所述第二开关7，使所述储液装置5中的冷却水通过所述冷却泵3流入所述散热器4中，通过所述散热器4对所述储液装置5中的冷却水进行散热。

也就是说，在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T为第一阈值温度T1以下且第二阈值温度T2以上时，执行通常冷却模式，即，在所述第一开关6为开状态而第二开关7为闭状态的情况下，仅利用散热器4对变流器2进行冷却。

并且，在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T小于第二阈值温度T2时，执行低温散热模式，即，在所述第一开关6为开状态且第二开关7也为开状态的情况下，不仅利用散热器4对变流器2进行冷却，还利用散热器4对储液装置5中的冷却水进行冷却。

需要说明的是，在后面对所述高温冷却模式、所述通常冷却模式、所述低温散热模式进行更详细的说明。

如果本发明还设置了第三阈值温度T3，则控制装置9进行如下控制。

在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T小于第二阈值温度T2且大于第三阈值温度T3时，所述控制装置9在打开所述第一开关6的基础上，还打开所述第二开关7，使所述储液装置5中的冷却水通过所述冷却泵3流入所述散热器4中，通过所述散热器4对所述储液装置5中的冷却水也进行散热，即执行低温散热模式。

在由所述温度检测装置8检测到的环境温度T为第三阈值温度T3以下时，所述控制装置9关闭所述第二开关7而仅打开所述第一开关6，从而仅将所述变流器2的热量通过所述冷却泵3传递到所述散热器4，即恢复至通常冷却模式(结束低温散热模式)。

因此，在将图1所示的风力发电机组的冷却装置1用于高温地区(沙漠或热带地区)时，选择性地使用储液装置5进行冷却或利用散热器进行冷却，从而可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。具体而言，在高温地区，在一天中环境温度T高的时段(T1<T)，利用储液装置5中的冷却水与变流器进行热交换，在一天中环境温度T满足利用散热器4进行散热的时段(T≤T1)，采用冷却水在变流器2及散热器4之间的循环来对变流器2进行散热，在一天中环境温度T低(T3<T<T2)的时段，通过散热器4对储液装置5中的冷却水进行散热，因此，可以认为本实施方式的风力发电机组的冷却装置1的冷却方法是一天一个循环。

以下，参照图2，对具体的冷却方法进行说明。应予说明，图2是对进一步设有第三阈值温度T3的情况下进行的控制方法的流程图。如图2所示，在步骤S1中，利用温度检测装置8检测环境温度T，将检测到的温度实时发送到控制装置9中。

在步骤S2中，利用控制装置9判定环境温度T是否为第一阈值温度T1以下。在判定为环境温度T为第一阈值温度T1以下的情况下(判定为“是”)，进入步骤S3。在判定为环境温度T大于第一阈值温度T1的情况下(判定为“否”)，进入步骤S4。在步骤S4中，执行高温冷却模式。

在步骤S3中，利用控制装置9判定环境温度T是否为第二阈值温度T2以上。在判定为环境温度T为第二阈值温度T2以上的情况下(判定为“是”)，进入步骤S5。在步骤S5中，执行通常冷却模式。在判定为环境温度T小于第二阈值温度T2的情况下(判定为“否”)，进入步骤S6中。在步骤S6中，判定环境温度T是否大于第三阈值温度T3。在判定为环境温度T大于第三阈值温度T3的情况下(判定为“是”)，进入步骤S7。在步骤S7中，开启低温散热模式。在判定为环境温度T为第三阈值温度T3以下的情况下(判定为“否”)，进入到步骤S5而执行通常冷却模式(结束低温散热模式)。

如果本发明不设定第三阈值温度T3，则将上述步骤S6省略即可。即，在步骤S3中，在判定为环境温度T小于第二阈值温度T2的情况下(判定为“否”)，直接进入步骤S7，执行低温散热模式。

在高温冷却模式(T1<T)中，所述控制装置9关闭所述第一开关6并且打开所述第二开关7，将所述储液装置5的冷却水通过所述冷却泵3流入所述变流器2中而对所述变流器2进行冷却。

在所述低温散热模式(T3<T<T2)中，所述控制装置9打开所述第一开关6及所述第二开关7，将所述储液装置5中的冷却水通过所述冷却泵3流入所述散热器4中，通过所述散热器4将所述储液装置5中的冷却水的热量散出。在该情况下，由于所述第一开关6及所述第二开关7都为开状态，所以并不影响冷却水从变流器2通过冷却泵3向散热器4的流通，从而依然可以进行利用散热器4对来自变流器2的冷却水进行冷却的处理。

在所述通常冷却模式(T2≤T≤T1)中，所述控制装置9打开所述第一开关6并且关闭所述第二开关7，利用所述冷却泵3将冷却水泵入所述变流器2中对其进行冷却，之后使变热的冷却水通过冷却泵3进入散热器4，使其在散热器4中被空气冷却，由此往复循环，使变流器2内部的温度维持在一定范围内。

换言之，如果将所述变流器2经由所述冷却泵3与所述储液装置5连通的循环流路(变流器2、冷却泵3、储液装置5之间的流路)称为第一流路，将所述变流器2经由所述冷却泵3与所述散热器4连通的循环流路(变流器2、冷却泵3、散热器4之间的流路)称为第二流路，并将所述储液装置5经由所述冷却泵3与所述散热器4连通的循环流路(储液装置5、冷却泵3、散热器4之间的流路)称为第三流路，则在高温冷却模式下，仅打开第一流路，在通常冷却模式下，仅打开第二流路，在低温散热模式下，仅打开第二流路、第三流路。

详细地说，通过第一开关6来控制第二流路的开闭，通过第一开关6和第二开关7的协同来控制第三流路的开闭，并且通过第二开关7控制来第一流路的开闭。即，打开第二开关7(处于开状态)则第一流路处于连通状态(打开状态)，而关闭第二开关7(处于闭状态)则第一流路为截止状态(关闭状态)。并且，打开第一开关6(处于开状态)则第二流路为连通状态(打开状态)，而关闭第一开关6(处于闭状态)则第二流路为截止状态(关闭状态)。同时打开第一开关6和第二开关7(同时处于开状态)则第二流路和第三流路处于连通状态(打开状态)，而同时关闭第一开关6和第二开关7(同时处于闭状态)则第二流路和第三流路处于截止状态(关闭状态)。

对于本发明而言，通过控制单元10对第一开关6、第二开关7进行开闭控制，从而控制第一流路、第二流路、第三流路的开闭状态。

应予说明，所述控制装置9在环境温度T为所述第一阈值温度T1以下且第二阈值温度T2以上时，打开第二流路，从而执行将所述变流器2的热量通过所述冷却泵3传递到所述散热器4的通常冷却模式。而且，在还存储有第三阈值温度T3的情况下，在环境温度T低于所述第三阈值温度T3时，打开第二流路，从而执行将所述变流器2的热量通过所述冷却泵3传递到所述散热器4的通常冷却模式。也就是说，在环境温度T为所述第一阈值温度T1以下且第二阈值温度T2以上、以及环境温度T低于所述第三阈值温度T3时，执行相同的模式(通常冷却模式)。

通过上述冷却方法，在将风力发电机组用于高温地区(沙漠或热带地区)时，在环境温度高的时段，利用储液装置中的冷却介质与变流器进行热交换而存储一定的热量，在环境温度低的时段，开启储液装置与散热器之间的开关，将储液装置中的冷却介质的热量进行散热，从而利用昼夜温差，可靠地进行散热而保证风力发电机组在高温地区的运转。

【实施方式2】

参照图3及图4，对本发明的实施方式2进行详细说明。

图3是表示本发明实施方式2的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。图4是表示本发明实施方式2的风力发电机组的冷却方法的流程图。在图3中，实线箭头表示冷却水的流动，虚线箭头表示控制信号的流向。

实施方式2的风力发电机组的冷却装置1与实施方式1的结构大致相同，不同点在于，实施方式2的风力发电机组的冷却装置1的控制单元10还具有经时判定装置11。实施方式2的风力发电机组的冷却装置1的其他结构与实施方式1相同，因此省略说明。

所述经时判定装置11是计时装置，被设置为在通过所述温度检测装置8检测环境温度T后，判定是否从上一次利用所述控制装置9进行完判定起经过了预先设定的间隔时间TA。在经时判定装置11判定为经过了预先设定的间隔时间TA的情况下，将由所述温度检测装置8检测到的环境温度T发送到所述控制装置9中。在经时判定装置11判定为没有经过预先设定的间隔时间TA的情况下，不将所述温度检测装置8检测到的环境温度T发送到所述控制装置9中。

如果没有设置经时判定装置11，则由于温度检测装置8始终检测环境温度T，并将环境温度T发送到控制装置9，所以控制装置9不停地进行判定，工作负荷很大，有维护或更换频率增加的倾向。通过设置经时判定装置11，减少控制装置9进行判定的次数，减轻控制装置9的工作负荷，延长控制装置9的使用寿命。

需要说明的是，工作人员可以根据所述风力发电机组的使用地区的温度特性，任意设置该间隔时间，可以是以秒、分、小时为单位的任意时间。由此，根据不同环境，减轻控制装置9的工作负荷，延长控制装置9的使用寿命。

如图4所示，在实施方式2的冷却方法中，在步骤S1中，利用温度检测装置8对环境温度T进行检测，之后进入步骤S11。在步骤S11中，利用经时判定装置11判定是否经过了预先设定的间隔时间TA。在经时判定装置11判定为经过了预先设定的间隔时间TA的情况下(判定为“是”)，进入步骤S2中，将检测到的环境温度T发送到控制装置9中，利用控制装置9判定环境温度T是否为第一阈值温度T1以下。在经时判定装置11判定为没有经过预先设定的间隔时间TA的情况下(判定为“否”)，返回步骤S1。步骤S2以后的步骤与实施方式1的冷却方法相同，因此省略说明。

通过上述冷却方法，能够减少风力发电机组的冷却方法进行温度判定的次数，减轻工作负荷，延长风力发电机组的冷却装置的使用寿命。

【实施方式3】

参照图5及图6，对本发明的实施方式3进行详细说明。

图5是表示本发明实施方式3的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。图6是表示本发明实施方式3的风力发电机组的冷却方法的流程图。在图5中，实线箭头表示冷却水的流动，虚线箭头表示控制信号的流向。

实施方式3的风力发电机组的冷却装置1与实施方式1的结构大致相同，不同点在于，实施方式3的风力发电机组的冷却装置1的控制单元10还具有定时装置12。实施方式3的风力发电机组的冷却装置1的其他结构与实施方式1相同，因此省略说明。

所述定时装置12被设置为，能够预先存储多个定时时间，在达到预先设定的定时时间后，将由所述温度检测装置8检测到的环境温度T发送到所述控制装置9中。因此，工作人员可以根据所述风力发电机组的使用地区的温度特性，设定多个定时时间，从而能够大大减轻控制装置9的工作负荷，延长控制装置9的使用寿命。

如图6所示，在实施方式3的冷却方法中，在步骤S1中，利用温度检测装置8检测环境温度T，之后进入步骤S12。在步骤S12中，利用定时装置12判定是否达到预先设定的定时时间。在定时装置12判定为达到预先设定的定时时间的情况下(判定为“是”)，则进入步骤S2。在步骤S2中，将检测到的环境温度T发送到所述控制装置9中，利用控制装置9判定环境温度T是否为第一阈值温度T1以下。在定时装置12判定为没有达到预先设定的定时时间的情况下(判定为“否”)，返回步骤S1。步骤S2以后的步骤与实施方式1的冷却方法相同，因此省略说明。

通过上述冷却方法，能够减少风力发电机组的冷却方法进行判定的次数，减轻工作负荷，延长风力发电机组的冷却装置的使用寿命。

【实施方式4】

参照图7及图8，对本发明的实施方式4进行详细说明。

图7是表示本发明实施方式4的风力发电机组的冷却装置的概要结构的框图。图8是表示本发明实施方式4的风力发电机组的冷却方法的流程图。在图7中，实线箭头表示冷却水的流动，虚线箭头表示控制信号的流向。

实施方式4的风力发电机组的冷却装置1与实施方式1的结构大致相同，不同点在于，实施方式4的风力发电机组的冷却装置1具有两个以上的温度检测装置8，并且控制单元10还具有环境温度校正装置13。实施方式4的风力发电机组的冷却装置1的其他结构与实施方式1相同，因此省略说明。

在本实施方式4中设置两个温度检测装置8，两个温度检测装置8分布在不同部位，分别检测环境温度T，并且如图7的虚线所示，将检测到的两个环境温度T同时发送给所述环境温度校正装置13。所述环境温度校正装置13求出两个环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave。所述控制装置9将所述环境温度校正装置13求出的平均环境温度Tave与预先设定的第一阈值温度T1、第二阈值温度T2、第三阈值温度T3进行比较判定。

根据本实施方式4的结构，因为具有两个以上的温度检测装置8，并且还具有环境温度校正装置13，所述环境温度校正装置13能够求出平均环境温度Tave，所以能够精度良好地更可靠地求出环境温度T而进行控制。

如图8所示，在实施方式4的冷却方法中，在步骤S1中，利用两个以上的温度检测装置8检测环境温度T，之后进入步骤S13。在步骤S13中，利用环境温度校正装置13求出由两个以上的温度检测装置8检测到的环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave。在步骤S2中，利用控制装置9判定有平均环境温度Tave是否为第一阈值温度T1以下。步骤S2以后的步骤与实施方式1的冷却方法相同，因此省略说明。

通过上述冷却方法，能够精度良好地更可靠地求出环境温度T而进行控制。本发明的上述实施方式仅是示例而已，而本发明并不限于此。本领域技术人员可知，在不脱离本发明的主旨的情况下，可对这些实施方式进行改变或将其彼此组合。需要说明的是，本发明的范围由权利要求限定。

Claims (25)

1.一种风力发电机组的冷却装置，其特征在于，具备：

冷却泵(3)，其与冷却对象物连通，向所述冷却对象物循环冷却介质；

散热器(4)，其与所述冷却泵(3)连通，对冷却介质进行冷却；

储液装置(5)，其与所述冷却泵(3)连通，存储冷却介质；

温度检测装置(8)，其检测环境温度T；以及

控制装置(9)，其预先存储第一阈值温度T1、第二阈值温度T2，并且在接收由所述温度检测装置(8)检测到的所述环境温度T后与预先存储的阈值温度进行比较，

所述控制装置(9)在所述环境温度T高于所述第一阈值温度T1时，执行利用所述储液装置(5)的冷却介质对所述冷却对象物进行冷却的高温冷却模式，在所述环境温度T低于所述第二阈值温度T2时，执行利用所述散热器(4)对所述储液装置(5)中的冷却介质进行散热的低温散热模式，在所述环境温度T高于或等于第二阈值温度T2且低于或等于第一阈值温度T1时，执行利用所述散热器(4)对来自所述冷却对象物的冷却介质进行散热的通常冷却模式。

2.如权利要求1所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述散热器(4)经由第一开关(6)与所述冷却泵(3)连通，

所述储液装置(5)经由第二开关(7)与所述冷却泵(3)连通。

3.如权利要求2所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

在所述高温冷却模式下，所述控制装置(9)关闭所述第一开关(6)且打开所述第二开关(7)，将所述储液装置(5)的冷却介质通过所述冷却泵(3)流入所述冷却对象物中而对所述冷却对象物进行冷却。

4.如权利要求2所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

在所述低温散热模式下，所述控制装置(9)打开所述第一开关(6)及所述第二开关(7)，将所述储液装置(5)的冷却介质通过所述冷却泵(3)流入所述散热器(4)中而对所述储液装置(5)中的冷却介质进行散热。

5.如权利要求1所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述控制装置(9)还预先存储有第三阈值温度T3，在所述环境温度T低于所述第三阈值温度T3时，结束所述低温散热模式。

6.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

还具备经时判定装置(11)，所述经时判定装置(11)判定从上一次所述控制装置(9)进行完判定起是否经过了预定的间隔时间，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，将所述温度检测装置(8)检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置(9)。

7.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

还具备定时装置(12)，所述定时装置(12)判定是否达到预定的定时时间，在判定为达到预定的定时时间的情况下，将所述温度检测装置(8)检测到的所述环境温度T发送到所述控制装置(9)。

8.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述温度检测装置(8)为两个以上，所述风力发电机组的冷却装置还具备环境温度校正装置(13)，

所述环境温度校正装置(13)求出由两个以上的所述温度检测装置(8)检测到的环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave，所述控制装置(9)基于所述平均环境温度Tave进行判定。

9.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述第一阈值温度T1比所述冷却对象物的正常工作温度低7至9摄氏度。

10.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述第二阈值温度T2比所述冷却对象物的正常工作温度低17至19摄氏度。

11.如权利要求5所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述第三阈值温度T3比所述冷却对象物的正常工作温度低27至29摄氏度。

12.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述储液装置(5)具有保温层，以减少所述储液装置(5)中的冷却介质受到的外部环境温度的影响。

13.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

在所述冷却介质中含有防冻液。

14.如权利要求1至5中任一项所述的风力发电机组的冷却装置，其特征在于，

所述储液装置(5)设置在风力发电机组的塔筒内或埋于地下。

15.一种风力发电机组的冷却方法，其特征在于，包括：

第一步骤，检测环境温度T；

第二步骤，判定在所述第一步骤中检测到的环境温度T是否大于第一阈值温度T1，若是则进行第三步骤，否则进行第四步骤；

第三步骤，执行利用储液装置(5)中的冷却介质对经由冷却泵(3)与储液装置(5)连通的冷却对象物进行冷却的高温冷却模式；

第四步骤，判定在所述第一步骤中检测到的环境温度T是否小于第二阈值温度T2；

第五步骤，在检测到的环境温度T小于所述第二阈值温度T2时，执行利用经由冷却泵(3)与储液装置(5)连通的散热器(4)对所述储液装置(5)中的冷却介质进行散热的低温散热模式，否则执行利用所述散热器(4)对来自所述冷却对象物的冷却介质进行散热的通常冷却模式。

16.如权利要求15所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

所述散热器(4)经由第一开关(6)与所述冷却泵(3)连通，

所述储液装置(5)经由第二开关(7)与所述冷却泵(3)连通。

17.如权利要求16所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

在所述高温冷却模式下，关闭所述第一开关(6)且打开所述第二开关(7)，将所述储液装置(5)中的冷却介质通过所述冷却泵(3)流入所述冷却对象物中而对所述冷却对象物进行冷却。

18.如权利要求16所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

在所述低温散热模式下，打开所述第一开关(6)及所述第二开关(7)，将所述储液装置(5)中的冷却介质通过所述冷却泵(3)流入所述散热器(4)中而对所述储液装置(5)中的冷却介质进行散热。

19.如权利要求15所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

还包括第六步骤，在第六步骤中，判定在所述第一步骤中检测到的环境温度T是否小于第三阈值温度T3，在判定为所述环境温度T低于第三阈值温度T3时，结束所述低温散热模式。

20.如权利要求15至19中任一项所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

在第一步骤后且第二步骤前，还包含第七步骤，在第七步骤中，判定从上一次的第二步骤起是否经过了预定的间隔时间，在判定为经过了预定的间隔时间的情况下，进入第三步骤。

21.如权利要求15至19中任一项所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

在第一步骤后且第二步骤前，还包含第八步骤，在第八步骤中，判定是否达到预定的定时时间，在判定为达到预定的定时时间的情况下，进入第三步骤。

22.如权利要求15至19中任一项所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

在第一步骤中，检测出两个以上的环境温度T，

在第一步骤后且第二步骤前，还包含第九步骤，在第九步骤中，求出两个以上的环境温度T的平均值作为平均环境温度Tave，并将该平均环境温度Tave作为外部环境温度T进行后续的工序。

23.如权利要求15至19中任一项所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

所述第一阈值温度T1比所述冷却对象物的正常工作温度低7至9摄氏度。

24.如权利要求15至19中任一项所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

所述第二阈值温度T2比所述冷却对象物的正常工作温度低17至19摄氏度。

25.如权利要求19所述的风力发电机组的冷却方法，其特征在于，

所述第三阈值温度T3比所述冷却对象物的正常工作温度低27至29摄氏度。

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