CN109578228A - 风力发电机组、冷却系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种风力发电机组、冷却系统及其控制方法。该冷却系统包括：第一冷却回路、温度传感器及控制器；第一冷却回路包括蒸发器组、冷凝器和多个支路；蒸发器组对应设置于风力发电机组的多个发热部件；每个支路以可选通的方式液路连接蒸发器组及冷凝器；温度传感器包括多个，分设于风力发电机组的外面和各发热部件处；温度传感器用于检测风力发电机组的条件温度并输出，条件温度包括外界温度或发热部件的部件温度；控制器，分别与第一冷却回路及温度传感器电连接，用于确定出条件温度所属的温度级别，根据温度级别控制第一冷却回路中与温度级别对应的部分支路连通蒸发器组和冷凝器。本申请实施例实现了零耗能对风力发电机组进行散热。

Description

风力发电机组、冷却系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及风力发电机组的冷却技术领域，具体而言，本申请涉及一种风力发电机组、冷却系统及其控制方法。

背景技术

风力发电机组运行中的主要发热部件包括：发电机、变流器、变压器、电气柜、液压系统、主轴承等，这些部件都需要在合适的温度范围内运行。随着风力发电机组单机装机容量的不断增大，各部件的发热量也随之增加，即风力发电机组的散热量需求不断提高。

目前，各整机厂商针对不同机型的风力发电机组所采用的冷却方式也有所不同，但已产业化的冷却方式主要有水冷和空冷。小兆瓦的风力发电机组一般会根据环境条件选用空冷或空-空冷，该方式具有结构简单，换热效率高，可靠性高等优点。但随着单机容量的不断增加，为了提高换热量，导致风量需求增加或换热面积增加。风量的增加，导致通风损耗增大，冷却效率降低；换热面积增大，导致体积增大，成本增加。而对于大兆瓦的风力发电机组会采用水冷的方案，结构更加紧凑，减少机舱占用空间，但水冷系统易产生锈蚀、堵塞和渗漏等问题，导致电子部件故障，甚至风力发电机组故障。现有技术中无论采用何种冷却方案，冷却系统运行就会存在自耗电，不能充分利用自然风速计低温环境空气实现冷却系统无功耗运行或最优化运行。并且现有技术中的采用的方案还存有由于设计不合理导致成本及故障率较高的问题；另外由于现有技术中未考虑容错，当冷却系统中的设备出现故障时，会造成风力发电机机组因发热部件过热而停机，影响风力发电机组的运行。

发明内容

本申请针对现有技术的缺点，提出一种风力发电机组、冷却系统及其控制方法，用以解决现有技术存在能源消耗过大、故障率高及影响风力发电机组运行的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组的冷却系统，包括：第一冷却回路、温度传感器及控制器；第一冷却回路包括蒸发器组、冷凝器和多个支路；

所述蒸发器组对应设置于风力发电机组的多个发热部件；每个所述支路以可选通的方式液路连接所述蒸发器组及所述冷凝器；所述温度传感器包括多个，分设于所述风力发电机组的外面和各所述发热部件处；

所述温度传感器用于检测所述风力发电机组的条件温度并输出，所述条件温度包括外界温度或所述发热部件的部件温度；

所述控制器，分别与第一冷却回路及所述温度传感器电连接，用于确定出所述条件温度所属的温度级别，根据所述温度级别控制所述第一冷却回路中与所述温度级别对应的部分支路连通所述蒸发器组和所述冷凝器。

第二个方面，本申请实施例提供了一种冷却系统的控制方法，包括：

通过温度传感器检测风力发电机组的条件温度，所述条件温度包括风力发电机组的外界温度或所述风力发电机组中的发热部件的部件温度；

确定出所述条件温度所属的温度级别；

控制第一冷却回路中与所述温度级别对应的一部分支路连通冷凝器和蒸发器组。

第三个方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本请第二个方面提供的冷却系统的控制方法。

第四个方面，本申请实施例提供了一种风力发电机组，包括如第一个方面提供的风力发电机组的冷却系统，多个所述发热部件分别为发电机、变流器、变压器、电气柜及液压系统。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

本申请在蒸发器组和冷凝器之间有多个支路，以及通过温度传感器检测风力发电机组的条件温度，并通过控制器根据条件温度所属的温度级别控制对该温度级别对应的部分支路连通蒸发器组和冷凝器。由于设置多个支路，当某一支路发生故障时，可以选择其它支路带走风力发电机组内的热量，以确保风力发电机组不会因为温度过高而停机，既能够提高风力发电机组的效率及经济效益，又能够降低风力发电机组因温度过高而引发的故障率。

本申请实施例对冷却系统的整体进行设计，多个支路可以采用不同驱动方式，可以根据不同的条件温度选择满足冷却系统换热量需求的支路来进行换热，从而不仅可以实现对风力发电机组的冷却，还可以降低能耗从而实现节能的目的，进而可以达到低能耗或零能耗的目标。

进一步的，本申请实施例结构紧凑，为风力发电机组节省了大量内部空间。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种风力发电机组的冷却系统原理的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种风力发电机组的冷却系统原理的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种冷却系统的控制方法的流程示意图。

其中，附图标号的说明如下：

1-第一冷却回路；11-第一支路；12-第二支路；121-第一泵；13-第三支路；14-第四支路；141-压缩机；15-蒸发器组；151-蒸发器；16-冷凝器；17-减压支路；171-膨胀阀；18-流量分配器；

2-第二冷却回路；21-第五支路；22-第六支路；221-第二泵；23-散热器；231-主动散热组件；

3-止回阀；4-三通阀。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本申请实施例提供了一种风力发电机组的冷却系统，该风力发电机组的冷却系统的结构示意图如图1所示，包括：第一冷却回路1、温度传感器及控制器；第一冷却回路1包括蒸发器组15、冷凝器16和多个支路；

蒸发器组15对应设置于风力发电机组的多个发热部件；每个支路以可选通的方式液路连接蒸发器组15及冷凝器16；温度传感器包括多个，分设于风力发电机组的外面和各发热部件处；

温度传感器用于检测风力发电机组的条件温度并输出，条件温度包括外界温度或发热部件的部件温度；

控制器，分别与第一冷却回路1及温度传感器电连接，用于确定出条件温度所属的温度级别，根据该温度级别控制第一冷却回路1中与该温度级别对应的部分支路连通蒸发器组15和冷凝器16。

于本申请的一实施例中，如图1所示，第一冷却回路1整体可以设置于风力发电机组(图中未示出)上，用于对风力发电机组的各发热部件进行冷却以确保风力发电机组在适宜的温度下正常工作。具体来说，蒸发器组15可以包括多个蒸发器151，多个蒸发器151可以分别对应多个发热部件进行设置，以对多个发热部件进行散热。多个支路液路连接蒸发器组15以及冷凝器16，多个支路中流动的冷却介质通过蒸发器151与多个发热部件交换热量，并且每个支路可选择性地连通蒸发器组15及冷凝器16。

可选地，温度传感器可以对应于多个发热部件设置，以及温度传感器还可以设置于风力发电机组的外侧，用于检测风力发电机组的条件温度并输出至控制器。控制器可以与第一冷却回路1及温度传感器电连接，其可以根据条件温度确定该条件温度所对应的温度级别，并且根据不同的温度级别，控制第一冷却回路1中与该温度级别对应的部分支路连通蒸发器组15和冷凝器16，以使得风力发电组能在适宜温度环境下工作。

需要说明的是，本申请并不限定第一冷却回路的具体设置方式及设置位置，本领域技术人员可以根据不同的工况自行调整设置，因此本申请实施例并不以此为限。另外本申请同样不限定蒸发器及温度传感器的数量，其只要对应于多个发热部件进行设置即可，因此本申请实施例对两者的具体数量并不进行限定，例如在一些实施例中，由于某个发热部件较大，则该发热部件周围可以设置有多个温度传感器及蒸发器，因此本申请实施例对此并不进行限定。

本申请在蒸发器组和冷凝器之间设置有多个支路，并且通过温度传感器检测风力发电机组的条件温度，控制器根据条件温度所属的温度级别控制对应该温度级别的部分支路连通蒸发器组和冷凝器。由于设置多个支路，当某一支路发生故障时，可以选择其它支路带走风力发电机组内的热量，以确保风力发电机组不会因为温度过高而停机，提高风力发电机组的发电效率及经济效益。本申请实施例对冷却系统的整体进行设计，多个支路可以采用不同驱动方式，可以根据不同的条件温度选择满足冷却系统换热量需求的支路来进行换热，从而不仅可以实现对风力发电机组的冷却，还可以降低能耗从而实现节能的目的，进而可以达到低能耗或零能耗的目标。进一步的，本申请实施例结构紧凑，为风力发电机组节省了大量内部空间。

于本申请的一实施例中，第一冷却回路1中的多个支路包括第一支路11、第二支路12、第三支路13、第四支路14及减压支路17；

第一支路11的进液口、第二支路12的进液口及减压支路17的进液口以择一选通的方式与冷凝器16的第一出液口连接，第一支路11的出液口、第二支路12的出液口及减压支路(17)的出液口都与蒸发器组15进液口连接；

第三支路13的进液口和第四支路14的进液口以择一选通的方式与蒸发器组15的出液口连接，第三支路13的出液口和第四支路14的出液口都与冷凝器16的第一进液口连接。

如图1所示，第一支路11的进液口可以与冷凝器16的第一出液口连接，第一支路11的出液口与蒸发器组15进液口连接。第二支路12可以与第一支路11采用并联的方式连接，并且在第二支路12的进液口，即第一支路11与第二支路12分支处可以设置有三通阀4。减压支路17可以与第一支路11采用并联的方式连接，并且在减压支路17的进液口，即第一支路11与减压支路17分支处可以设置有三通阀4。三通阀4可以采用电控三通阀，其可以与控制器电连接，控制器通过三通阀4控制第一支路11的进液口、第二支路12的进液口及减压支路17的进液口以择一选通的方式与冷凝器16的第一出液口连接。

可选地，第三支路13的进液口与蒸发器组15的出液口连接，第三支路13的出液口冷凝器16的第一进液口连接。第四支路14可以与第三支路采用并联方式连接，并且在第四支路14的进液口，即第三支路13与第四支路14分支处可以设置有三通阀4。控制器通过三通阀4控制第三支路和第四支路14的进液口以择一选通的方式与蒸发器组15的出液口连接。采用上述设计，本申请实施例的控制器通过两个三通阀即可控制多条支路的选择性连通蒸发器组及冷凝器，其不仅结构简单运行可靠，而且可大幅降低本申请实施例使用及维护成本，有效提高了经济效益。

需要说明的是，本申请实施例并不限定多条支路的设置方式，例如在一些其它的实施例中，第一支路、第二支路和减压支路及第三支路和第四支路可以采用并行的方式设置，然后通过开关对各支路进行控制，同样可以实现上述技术效果。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，如图1所示，冷却系统中还包括：第二支路12中设置有第一泵121，第四支路14中设置有压缩机141，第一泵121和压缩机141都与控制器电连接。采用上述设计，当温度级别较高时，控制器可通过控制第一泵121启动，以增加冷却介质的流速从而可以增大本申请实施例换热量，并且第一泵121设置于第二支路12上，还可以防止汽化冷却介质进入第一泵121内对其造成损害，降低第一泵的故障率，从而有效提高本申请实施例的使用寿命以及降低使用成本。第四支路14中设置有压缩机141，当温度级别较高时，控制器还可以控制压缩机141启动，用于对冷却介质进行加压并驱动其流动，从而可以提高本申请实施例的换热量。

于本申请的一实施例中，如图1所示，冷却系统中还包括：第二支路12及第四支路14的出液口处均设置有止回阀3，用于防止第一冷却回路1中的冷却介质回流。第二支路12及第四支路14的出液口处均设置有止回阀3，用于防止第一冷却回路1中的冷却介质回流，止回阀3可以与控制器电连接。采用该设计可以防止冷却介质回流，防止冷却介质对第一泵121及压缩机141造成损害，从而可以进一步降低本申请实施例的故障率，进而大幅提高本申请实施例的使用寿命以及降低使用成本。

于本申请的一实施例中，如图1所示，减压支路17上设置有膨胀阀171，用于对第一冷却支路1内的冷却介质减压。当压缩机141启动时，控制器可以控制减压支路17开启，通过膨胀阀171启动用于对第一冷却回路1中冷却介质进行减压，以便于冷却介质可以进入蒸发器组15中交换热量。需要说明的是，本申请实施例并不限定减压支路的减压方式，本领域技术人员也可以通过其它方式实现，本申请实施例并不以此为限。

于本申请的一实施例中，如图1所示，冷却系统中还包括：第一冷却回路1中的冷却介质为氟利昂。具体来说，第一冷却回路中1中的冷却介质可以采用低沸点氟利昂，当冷却介质发少量泄露时，由于冷却介质的沸点较低会及时挥发掉，不会造成影响电子部件的运行，解决了现有技术中由于冷却水泄露而导致的风力发电机组的电子部件故障的问题，从而可以有效降低风力发电机组故障率，进而提高了风力发电机组运行效率及经济效益，但是本申请并不限定冷却介质的类型，本领域技术人员可以选其它低沸点冷却介质。

于本申请的一实施例中，第一冷却回路1还包括流量分配器18；流量分配器18的进液口与第一冷却回路1中各支路的出液口连接设置，流量分配器18的出液口与蒸发器组15中的各蒸发器的进液口连接；控制器与流量分配器18电连接，用于根据温度级别，通过流量分配器18调节每个蒸发器中的冷却介质流量。

如图1所示，流量分配器18的进液口可以与第一支路11的出液口连接，流量分配器18的出液口可以与蒸发器组15中的各蒸发器的进液口连接。但是本申请实施例并不以此为限，例如第一支路11及第二支路12的出液口均可以流量分配器18的进液口连接，再通过设置开关对第一支路及第二支路进行切换，同样可以实现上述作用。具体来说，流量分配器15可以采用电动球阀来实现蒸发器组15中的各蒸发器的流量调节。在实际应用时，将流量分配器18与控制器电连接，控制器可以根据温度级别对应调整各蒸发器内冷却介质的流量。需要说明的是，本申请并不限定流量分配器的具体实施方式，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

采用上述设计，使得本申请实施例可以根据各发热部件的不同散热需求，对应调节各蒸发器内冷却介质的流量，以及根据温度级别的不同，来动态调节各蒸发器内冷却介质的流量，从而不仅实现了风力发电机组在适宜的温度下运行，而且由于动态调节冷却介质的流量可以大幅节省能耗，避免了能源的浪费，进而有效提升本申请实施例经济效益。

结合上述各实施例的说明，现对本申请一具体的实施方式说明如下：

本实施方式中，第一液冷回路1可以采用低沸点的氟利昂作为冷却介质。其冷却原理包括，冷却介质在蒸发器组15内吸收各发热部件产生的热量，当冷却介质温度升高至所处位置的饱和温度时，发生相变汽化。蒸发后的气态冷却介质进入压缩机141进行压缩，达到高温高压的状态点。之后高温高压气态冷却介质进入冷凝器16中进行降温降压后实现液化，低温低压的液态冷却介质可以再次进入蒸发器组15进行下一个循环。

本实施方式中多个支路可以根据冷却介质驱动方式的不同进行划分。第一支路11及第三支路13中的冷却介质在运行过和中靠重力驱动；而第二支路12及第四支路14分别是靠第一泵121及压缩机141驱动。而第一支路11及第二支路12、第三支路13、第四支路14和减压支路17属于并联关系，不会同时存在，并且第二支路12和第四支路14存在互斥的关系，不可同时在冷却系统中运行。所以第一冷却回路的组成可以是第一支路11和第三支路13串联运行、第二支路12和第三支路13串联运行以及第四支路14及减压支路17串联运行这三种情况。

本实施方式中的冷却系统采用空-液冷却方式，冷凝器16可采用被动冷却或主被动结合方式换热方式。采用空-液冷却方式时，可以将冷凝器16设置在风力发电机组的机舱外部，蒸发器组流出的高温(高压)的冷却介质通过支路进入冷凝器16后，通过对流换热的方式，将冷却介质中的热量传递到外界大气中，同时冷却介质冷凝液化。结合图2所示，冷凝器16设置机舱外部，可通过外界流动的自然风或通过设置主动散热组件231驱动外界空气流动，通过与外界低温空气的热交换，冷凝器16内汽化的氟利昂实现降温、液化。主动散热组件231可以采用双速风扇或变频风扇，即可以根据温度级别的不同由控制器调节风扇的转速，从而实现冷却系统的节能。

第一泵121和压缩机141可以为冷却介质加压，在冷却介质重力驱动力不足时，可以增加冷却介质的流量。不同的是第一泵121设置于第二支路12上，将低温低压的冷却介质加压成低温高压的冷却介质；而压缩机141设置于第四支路14上，其将高温低压的汽态冷却介质压缩为高温高压的汽态冷却介质，同时为第一冷却回路1的循环提供驱动力。流量分配器18用于调节各个蒸发器内的流量，实现对各发热部件温度的控制，使各发热部件运行在适宜的温度下。

可选地，于本实施方式中，为了方便工作人员的监测和运维，还可以在第一冷却回路1上设置温度传感器、压力传感器、球阀等部件，这些部件未在图中展示，温度传感器可以监测第一冷却回路1的散热能力，压力传感器可以监测第一泵121的运行状态及冷却系统的运行情况。

第一支路11和第三支路13是无驱动部件支路，当冷却介质流经第一支路11和第三支路13时，冷却介质在系统中的循环靠重力驱动。冷却介质在蒸发器组15内吸热、汽化，由于气液两相的密度比液相时的密度小，在重力的作用下密度差形成了流动压头，流动压头能够克服第一冷却回路1中的阻力，即汽化后两相的冷却介质不断向上流动，进入机舱外部的冷凝器16。冷凝器16可以采用全被动的冷却方式(即空气依靠自然风驱动)、主被动结合的冷却方式(即空气依靠自然风或风扇驱动)实现冷却介质与外界低温空气的对流换热。冷凝器16内的冷却介质不断降温，最终达到液化点，由气液两相变为液相，由于液相密度比气液两相密度大，液相冷却介质在重力的作用下，向下流动回到蒸发器组15内进入一个循环。

于本申请的一实施例中，冷却系统还包括第二冷却回路2；第二冷却回路2包括散热器23，散热器23液路连接冷凝器16，散热器23包括主动散热组件231，主动散热组件231与控制器电连接。

如图2所示，散热器23中被动散热部件(该被动散热部件可以采用与冷凝器16相同类型的散热部件)可以与冷凝器16液路连接，第二冷却回路2中流动二次冷却介质与冷凝器16进行热交换，并且通过散热器23将热量外界进行热交换。采用上设计可以进一提高本申请实施例换热效率，尤其是上述实施方式中第一支路11及第三支路13连通的情况，本申请实施例可以不增加能耗的情况下提高换热效率，因此本申请不仅结构设置简单合理，而且可以有效降能源的消耗，可以进一步提高本申请实施例经济效益。

可选地，主动散热组件231可以与控制器电连接，当温度级别升高时，控制器可以控制主动散热组件231开始运作以提高本申请实施例换热量，进而可以确保风力发电机组的各发热部件在适宜的温度范围内工作，进一步避免风力发电机组因为温度过高而停机，从而有效提高风力发电机组的运行效率及经济效益。

于本申请的一实施例中，第二冷却回路2还包括第五支路21及第六支路22。第五支路21的进液口和第六支路22的进液口以择一选通的方式与散热器23的出液口连接，第五支路21的出液口和第六支路22的出液口都连接至冷凝器16的第二进液口，冷凝器16的第二出液口与散热器23进液口液路连接；和/或，第二冷却回路2中的二次冷却介质为氟利昂或乙二醇水溶液。

如图2所示，第五支路21的进液口与散热器23的出液口连接，第五支路21出液口与散热器16的第二进液口连接。第六支路22可以与第五支路21采用并联方式连接，并且在第六支路22的进液口，即第五支路21与第六支路22分支处可以设置有三通阀4。控制器通过三通阀4控制第五支路21和第六支路22的进液口以择一选通的方式与散热器23的出液口连接。采用上述设计，本申请实施例的控制器通过三通阀即可控制第五支路及第六支路选择性连通散热器，其不仅结构简单运行可靠，而且可大幅降低本申请实施例使用及维护成本，有效提高了经济效益。进一步的，由于设置两个支路，当其中一个支路发生故障时，可以选择另一个支路带走冷凝器的热量，进而带走风力发电机组内的热量，以确保风力发电机组不会因为温度过高而停机，提高风力发电机组的效率及经济效益。

可选地，第二冷却回路2中的二次冷却介质可以为氟利昂或乙二醇水溶液。具体来说，由于第二冷却回路2可以设置于风力发电机组的机舱外侧，其即使发生少量泄露也不会影响风力发电机组内的电子部件的运行，因此二次冷却介质可以采用多种类型的冷却介质，从而可以使得本申请实施例的实用性更强，而且还可以有效的节省使用成本，进而提高了风力发电机组运行效率及经济效益，因此本申请对于二次冷却介质的类型并不进行限定。

需要说明的是，本申请实施例并不限定第五支路及第六支路的设置方式，例如在一些其它的实施例中，第五支路和第六支路可以采用并行的方式设置，然后通过开关分别对两条支路进行控制，同样可以实现上述技术效果。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人可以根据实际情况自行调整设置。

于本申请的一实施例中，冷却系统还包括下述至少一项：第六支路22设置有第二泵221，第二泵221用于驱动二次冷却介质流动；第六支路22的出液口处设置有止回阀3，用于防止冷却介质回流。如图2所示，第六支路22可以设置有第二泵221，第二泵221可以与控制器电连接。采用上述设计，当温度级别较高时，控制器可通过控制第二泵221启动，以增加二次冷却介质的流速从而可以增大本申请实施例换热量，并且第二泵221设置于第六支路22上，还可以防止汽化二次冷却介质进入第二泵221内对其造成损害，从而可以有效降低第二泵的故障率，进而有效提高本申请实施例的使用寿命以及降低使用成本。

可选地，第六支路22的出液口处均设置有止回阀3，用于防止第二冷却回路2中的二次冷却介质回流，止回阀3可以与控制器电连接。采用该设计可以防止二次冷却介质回流，进一步的防止二次冷却介质对第二泵221造成损害，从而可以进一步降低本申请实施例的故障率，进而大幅提高本申请实施例的使用寿命以及降低使用成本。

结合上述各上述针对第二冷却回路的各实施例的说明，现对本申请另一具体的实施方式进行说明。由于第一冷却回路1的原理及具体实施方式在上文中已经详细说明，因此在本实施方式中将不再赘述，以下将针对第二冷却回路的实施方式及与第一冷却回路的配合进行详细说明如下：

本实施方式中，冷凝器16可以位于风力发电机组的机舱内部。冷凝器16通过与低温的二次冷却介质换热，实现冷却介质的降温、液化。二次冷却介质在第二冷却回路中2流动，它可以是乙二醇水溶液或制冷剂等多种类型，本申请实施例并不以此限。当二次冷却介质为乙二醇水溶液时，第二冷却回路需要第二泵221对二次冷却介质进行驱动；当二次冷却介质为制冷剂时，第二冷却回路2可以靠重力驱动循环，即采用无驱动部件的第五支路21，也可采用第二泵221驱动第六支路22，当然采用不同支路(不同驱动力)时，第二冷却回路2的冷却能力不同及能耗不同。例如当采用第五支路21、第一支路11及第三支路13配合使用时，则可以实现冷却系统零能耗即可以实现地对风力发电机组进行换热，从而大幅提高了本申请实施例的换热效率。

本实施方式中，第二冷却回路2散热器23可以采用全被动冷却或主被动结合的冷却方式，通过外界的低温空气在散热表面的流动带走二次冷却介质的热量。当二次冷却介质为乙二醇水溶液时，以及当外界温度较低或风力发电机组的各发热部件产热量较小时，散热器23可以采用全被动的方式进行空-液换热，即自然风流过换热器表面通过对流的方式带走二次冷却介质中的热量；当外界温度较高或机组部件产热量较大时，开启散热器23的主动散热组件231进行主动散热，散热器23可以通过自然风加主动散热组件231驱动方式实现空-液换热使二次冷却介质降温。主动散热组件231可以采用双速风扇或变频风扇，即可以根据温度级别的不同由控制器调节风扇的转速，从而实现冷却系统的节能。

本实施方式中，当二次冷却介质液为氟利昂时，机舱内部的冷凝器16中的热量通过液-液换热的方式由低温液态的二次冷却介质吸收、带走(同时第一冷却回路1中的冷却介质实现冷却、液化)，升温汽化后汽液两相二次冷却介质进入散热器23，散热器23的作用和调节方式与上述情况(二次冷却介质为乙二醇水溶液时)一致，因此不再赘述。当二次冷却介质为氟利昂时，可以关闭第六支路22，开启第五支路21通过重力驱动二次冷却介质在第二冷却回路2中的流动，即机舱内部冷凝器16内形成的气液两相流体在密度差形成的驱动力作用下进入机舱顶部的换热器23，通过与外界低温空气进行热交换实现降温、液化。同理，当冷却系统需求的制冷量较大，重力驱动满足不了需求时，可以关闭第五支路21，开启第六支路22并通过第二泵221加压驱动二次冷却介质的循环。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种冷却系统的控制方法，该方法的流程示意图如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301：通过温度传感器检测风力发电机组的条件温度，条件温度包括风力发电机组的外界温度或风力发电机组中的发热部件的部件温度。

S302：确定出条件温度所属的温度级别。

S303：控制第一冷却回路1中与温度级别对应的一部分支路连通冷凝器16和蒸发器组15。

可选地，当条件温度达到第一温度级别时，控制第一支路11连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器组15的进液口，并且控制第三支路13连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口。

可选地，当条件温度达到第二温度级别时，保持第一支路11和第三支路13的连通状态，并开启与冷凝器16对应的第二冷却回路2中散热器23的主动散热组件231。

可选地，当条件温度达到第三温度级别时，控制第一支路11及第三支路13关闭并控制第四支路14连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口，以及控制减压支路17连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器15的进液口。

可选地，当条件温度达到第四温度级别时，控制第四支路14和减压支路17都关闭，并控制第二支路12连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器组15的进液口，以及控制第三支路13连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口。

可选地，第一温度级别、第二温度级别、第三温度级别和第四温度级别的温度范围依次从小到大。

具体来说，结合参照图1及图2所示，温度传感器检测到外界温度低或风力发电机组部件发热量少时，控制器可以将条件温度的温度等级确定为第一温度等级。此时控制器可以开启第一支路11和第三支路13形成一个闭式循环，冷凝器16可采用全被动的冷却方式，此时冷却系统中无旋转部件和耗能部件，即实现了本申请实施例的零耗能，从而实现即可以确保风力发电机组正常运行又可以节能的目的。当然冷却介质在重力作用下密度差形成的驱动力毕竟有限，所以冷却系统中冷却介质的流量也有限，并且冷凝器16靠自然风换热，虽然换热效率高但换热能力有限。

进一步的，当风力发电机组部件产热增大到一定值或外界环境温度增大到一定值时，即此时外条件温度处于第二温度级别时，控制器可以通过控制主动散热组件231对冷凝器16进行散热，采用主被动结合的散热的方式，从而可以增大冷却系统的换热量。当风力发电机组各发热部件产热或外界环境温度继续增大，即此时条件温度处于第三温度级别时，冷却系统换热量不能满足需求时，此时控制器可以将第一支路11及第三支路13关闭，第四支路14及减压支路17开启，即采用冷却系统的压缩机141对汽液两相态冷却介质进行加压，加速冷却介质在冷却系统中的流动，从而进一步的增大冷却系统的换热量。当风力发电机组的各发热部件产热或外界环境温度进一步增大时，即此时条件温度处于第四温度级别时，控制器可以将第四支路14和减压支路17关闭，开启第二支路12和第三支路13，即系统采用第一泵121对低温低压的液态冷却介质进行加压驱动，增大冷却介质的流量，进而增大冷却系统的换热量。

需要说明的是，本申请实施例并不限定条件温度的具体温度以及对应的温度级别，条件温度可以根据风力发电机组类型及所在的地域不同，划分为多个温度级别，并非必须采用四个温度级别，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

本申请实施例通过设置多个支路，以及通过设置温度传感器感测条件温度，并且通过控制器根据条件温度不同的温度级别对就控制多个支路及多个支路上部件的运行，使得本申请实施例在外界环境温度低时，可以实现零耗能对风力发电机组内的各发热部件进行散热，以确保风力发电机组在适宜的温度范围下工作。进一步的，本申请实施例还可根据不同的风力发电机组的发热件散热量需求的不同选择，对冷凝器的散热选取不同的换热方式，以实现节能，并提高本申请实施的可靠性，而且还可以提高本申请实施例的适用性。

于本申请的一实施例中，冷却系统的控制方法还包括：当检测到第二支路12中的第一泵121发生故障且第四支路14中的压缩机141未故障时，控制第二支路12和第三支路13关闭，并且控制减压支路17连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器组15的进液口，以及控制第四支路14连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口。

可选地，当检测到压缩机141发生故障且第一泵121未故障时，控制第四支路14减压支路17都关闭，并控制第二支路12连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器组15的进液口，以及控制第三支路13连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口。

可选地，当检测到第一泵121和压缩机141都发生故障时，控制第二支路12、第四支路14和减压支路17都关闭，并控制第一支路11连通冷凝器16的第一出液口和蒸发器组15的进液口，以及控制第三支路13连通蒸发器组15的出液口和冷凝器16的第一进液口。

具体来说，结合参照图1及图2所示，第一支路11和第三支路13即可以在风力发电机组的发热部件产热量小或外界环境温度低时开启运行，用于减少冷却系统的能耗。同时也可以作为冷却系统的容错结构来使用，由于第一泵121和压缩机141是容易出现故障的运转部件，假设第一泵121出现故障时，可以通过支路的切换，即关闭第二支路12和第三支路13，同时开启第四支路14和减压支路17，采用压缩机141对冷却介质进行加压驱动，实现对发热部件的冷却，此时虽然冷却系统的冷却能力会有少量的降低，但是并不会对风力发电机组的运行造成影响。于本申请实施例中，控制器可以具有远程监测和控制功能，其可以通过温度传感器和压力传感器的远传数据监测各件部件是否发生故障，例如当某一部件温度过高或者压力过低，控制器则判断该部件发生故障。另一方面，假设压缩机141出现故障时，可以采用启动第一泵121实现对冷却介质的加压驱动，冷却系统的冷却能力会增大，同时能耗也会增大，但同样不会影响风力发电机组的运行。如果第一泵121和压缩机141都出现故障，此时只能开启第一支路11和第三支路13，使冷却介质靠重力驱动在冷却系统中流动，可能会造成风力发电机组的降功率运行，但不会造成冷却系统的停机，从而也不会影响风力发电机组的运行。并且由于第一支路11和第三支路13上无任何运转部件，因此使得本申请实施的可靠性较高。采用上述设计，使得本申请实施例中当某支路中故障或失效时，可以选用其他支路带走风力发电机组内的热量，不会造成风力发电机组因温度过高而停机，进而提高风力发电机组的经济效益。

于本申请的一实施例中，冷却系统的控制方法还包括：还包括：若第二冷却回路2中的二次冷却介质为乙二醇水溶液，则当条件温度达到第一散热温度级别时，控制第二冷却回路2中散热器23的主动散热组件231保持关闭状态；当条件温度达到第二散热温度级别时，开启主动散热组件231或控制主动散热组件231处于工作状态；第一散热温度级别的温度范围小于第二散热温度级别的温度范围。

具体来说，结合图1及图2所示，当二次冷却介质为乙二醇水溶液时，以及当外界温度较低或风力发电机组的各发热部件产热量较小时，也就是说当条件温度为第一散热温度级别时，散热器23可以采用全被动的方式进行空-液换热，即自然风流过换热器表面通过对流的方式带走二次冷却介质中的热量；当外界温度较高或机组部件产热量较大时，开启散热器23的主动散热组件231进行主动散热，散热器23可以通过自然风加主动散热组件231驱动方式实现空-液换热使冷却介质降温。主动散热组件231可以采用双速风扇或变频风扇，即可以根据温度级别的不同由控制器调节风扇的转速，从而实现冷却系统的节能。

可选地，本申请中，第一散热温度级别、第二散热温度级别，可以分别与第一温度级别、第二温度级别一致，也可以分别与第一温度级别、第二温度级别存在交叠，或者第一散热温度级别与第一温度级别不存在(温度)交叠，第二散热温度级别与第二温度级别不存在(温度)交叠，因此散热温度级别既可以根据温度级别来进行设定，也可以独立设定，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整，本申请实施例对此并不进行限定。

于本申请的一实施例中，冷却系统的控制方法还包括：若第二冷却回路2中的二次冷却介质为氟利昂，则当条件温度达到第一散热温度级别时，控制第二冷却回路2中的第六支路22关闭，并且控制第二冷却回路2中的第五支路21连通冷凝器16的第二进液口和第二冷却回路2中的散热器23的出液口；当条件温度达到第二散热温度级别时，控制第五支路21关闭，并且控制第六支路22连通冷凝器16的第二进液口和散热器23的出液口。

具体来说，结合图1及图2所示，当二次冷却介质液为氟利昂时，机舱内部的冷凝器16中的热量通过液-液换热的方式由低温液态的二次冷却介质吸收、带走(同时第一冷却回路1中的冷却介质实现冷却、液化)，升温汽化后汽液两相二次冷却介质进入散热器23，散热器23的作用和调节方式与上述情况(二次冷却介质为乙二醇水溶液时)一致，因此不再赘述。当二次冷却介质为氟利昂时，可以关闭第六支路22，开启第五支路21通过重力驱动二次冷却介质在第二冷却回路2中的流动，即机舱内部冷凝器16内形成的气液两相流体在密度差形成的驱动力作用下进入机舱顶部的换热器23，通过与外界低温空气进行热交换实现降温、液化。同理，当冷却系统需求的制冷量较大，即当条件温度达到第二温度散热温度级别时，重力驱动无法满足需求时，可以关闭第五支路21，开启第六支路22并通过第二泵221加压驱动二次冷却介质的循环。采用上述设计，使得本申请实施例可以根据不同的温度级别来调整冷却系统运行状态，从而可以实现在保证风力发电机组正常的情况下，进一步的实能节省能耗的目的。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所示的冷却系统的控制方法。基于同一发明构思，本申请提供一种风力发电机组，包括如上述各实施例提供的风力发电机组的冷却系统，多个发热部件分别为发电机、变流器、变压器、电气柜及液压系统。

可选地，蒸发器组15的蒸发器的类型、数量及蒸发面积与发热部件的发热量成对应关系，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。

可选地，冷凝器16设置于风力发电机组的机舱外部，或者冷凝器16设置于机舱内部，散热器23设置于机舱外部。

应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：

本申请通过在蒸发器组和冷凝器之间有多个支路，以及在通过温度传感器检测风力发电机组的条件温度，并通过控制器根据条件温度所属的温度级别控制对该温度级别对应的部分支路连通蒸发器组和冷凝器。由于设置多个支路，当某一支路发生故障时，可以选择其它支路带走风力发电机组内的热量，以确保风力发电机组不会因为温度过高而停机，既能够提高风力发电机组的效率及经济效益，又能够降低风力发电机组因温度过高而引发的故障率。本申请实施例对冷却系统的整体进行设计，多个支路可以采用不同驱动方式，可以根据不同的条件温度选择满足冷却系统换热量需求的支路来进行换热，从而不仅可以实现对风力发电机组的冷却，还可以降低能耗从而实现节能的目的，进而可以达到低能耗或零能耗的目标。进一步的本申请实施例结构紧凑，为风力发电机组节省了大量内部空间。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种风力发电机组的冷却系统，其特征在于，包括：第一冷却回路(1)、温度传感器及控制器；第一冷却回路(1)包括蒸发器组(15)、冷凝器(16)和多个支路；

所述蒸发器组(15)对应设置于风力发电机组的多个发热部件；

每个所述支路以可选通的方式液路连接所述蒸发器组(15)及所述冷凝器(16)；

所述温度传感器包括多个，分设于所述风力发电机组的外面和各所述发热部件处；所述温度传感器用于检测所述风力发电机组的条件温度并输出，所述条件温度包括外界温度或所述发热部件的部件温度；

所述控制器，分别与第一冷却回路(1)及所述温度传感器电连接，用于确定出所述条件温度所属的温度级别，根据所述温度级别控制所述第一冷却回路(1)中与所述温度级别对应的部分支路连通所述蒸发器组(15)和所述冷凝器(16)。

2.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一冷却回路(1)中的多个支路包括第一支路(11)、第二支路(12)、第三支路(13)、第四支路(14)、及减压支路(17)；

所述第一支路(11)的进液口、第二支路(12)的进液口及减压支路(17)的进液口以择一选通的方式与所述冷凝器(16)的第一出液口连接，所述第一支路(11)的出液口、第二支路(12)及减压支路(17)的出液口都与所述蒸发器组(15)的进液口连接；

所述第三支路(13)的进液口和第四支路(14)的进液口以择一选通的方式与所述蒸发器组(15)的出液口连接，所述第三支路(13)的出液口和所述第四支路(14)的出液口都与所述冷凝器(16)的第一进液口连接。

3.如权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，包括下述至少一项：

所述第二支路(12)中设置有第一泵(121)，所述第四支路(14)中设置有压缩机(141)，所述第一泵(121)和所述压缩机(141)都与所述控制器电连接；

所述第二支路(12)及第四支路(14)的出液口处均设置有止回阀(3)；

所述减压支路(17)上设置有膨胀阀(171)，用于对所述第一冷却支路(1)内的冷却介质减压；

所述第一冷却回路(1)中的所述冷却介质为氟利昂。

4.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第一冷却回路(1)还包括流量分配器(18)；

所述流量分配器(18)的进液口与所述第一冷却回路(1)中部分支路的出液口连接设置，所述流量分配器(18)的出液口与所述蒸发器组(15)中的各蒸发器的进液口连接；

所述控制器与所述流量分配器(18)电连接，用于根据所述温度级别，控制所述流量分配器(18)调节每个蒸发器中的冷却介质流量。

5.如权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括第二冷却回路(2)；

所述第二冷却回路(2)包括散热器(23)，所述散热器(23)液路连接所述冷凝器(16)，所述散热器(23)包括主动散热组件(231)，所述主动散热组件(231)与所述控制器电连接。

6.如权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述第二冷却回路(2)还包括第五支路(21)及第六支路(22)，

第五支路(21)的进液口和第六支路(22)的进液口以择一选通的方式与所述散热器(23)的出液口连接，第五支路(21)的出液口和第六支路(22)的出液口都连接至所述冷凝器(16)的第二进液口，所述冷凝器(16)的第二出液口与所述散热器(23)进液口液路连接；

和/或，所述第二冷却回路(2)中的二次冷却介质为氟利昂或乙二醇水溶液。

7.如权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，包括下述至少一项：

所述第六支路(22)设置有第二泵(221)，所述第二泵(221)用于驱动所述二次冷却介质流动；

所述第六支路(22)的出液口处设置有止回阀(3)，用于防止所述冷却介质回流。

8.一种冷却系统的控制方法，其特征在于，包括：

获取风力发电机组的条件温度，所述条件温度包括风力发电机组的外界温度或所述风力发电机组中的发热部件的部件温度；

确定出所述条件温度所属的温度级别；

控制第一冷却回路(1)中与所述温度级别对应的一部分支路连通冷凝器(16)和蒸发器组(15)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制第一冷却回路(1)中与所述温度级别对应的一部分支路连通冷凝器(16)和蒸发器组(15)，包括：

当所述条件温度达到第一温度级别时，控制第一支路(11)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和蒸发器组(15)的进液口，并且控制第三支路(13)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口；

当所述条件温度达到第二温度级别时，保持第一支路(11)和第三支路(13)的连通状态，并开启与所述冷凝器(16)对应的第二冷却回路(2)中散热器(23)的主动散热组件(231)；

当所述条件温度达到第三温度级别时，控制第一支路(11)及第三支路(13)关闭并控制第四支路(14)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口，以及控制减压支路(17)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和所述蒸发器(15)的进液口；

当所述条件温度达到第四温度级别时，控制所述第四支路(14)和减压支路(17)都关闭，并控制第二支路(12)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和蒸发器组(15)的进液口，以及控制第三支路(13)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口；

第一温度级别、第二温度级别、第三温度级别和第四温度级别的温度范围依次从小到大。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

当检测到第二支路(12)中的第一泵(121)发生故障且第四支路(14)中的压缩机(141)未故障时，控制第二支路(12)和第三支路(13)关闭，并且控制减压支路(17)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和蒸发器组(15)的进液口，以及控制第四支路(14)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口；

当检测到所述压缩机(141)发生故障且所述第一泵(121)未故障时，控制第四支路(14)和减压支路(17)都关闭，并控制第二支路(12)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和蒸发器组(15)的进液口，以及控制第三支路(13)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口；

当检测到所述第一泵(121)和所述压缩机(141)都发生故障时，控制第二支路(12)、第四支路(14)和减压支路(17)都关闭，并控制第一支路(11)连通所述冷凝器(16)的第一出液口和蒸发器组(15)的进液口，以及控制第三支路(13)连通所述蒸发器组(15)的出液口和所述冷凝器(16)的第一进液口。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若第二冷却回路(2)中的二次冷却介质为乙二醇水溶液，则当所述条件温度达到第一散热温度级别时，控制第二冷却回路(2)中散热器(23)的主动散热组件(231)保持关闭状态；当所述条件温度达到第二散热温度级别时，开启所述主动散热组件(231)或控制所述主动散热组件(231)处于工作状态；第一散热温度级别的温度范围小于第二散热温度级别的温度范围。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若第二冷却回路(2)中的二次冷却介质为氟利昂，则当所述条件温度达到第一散热温度级别时，控制第二冷却回路(2)中的第六支路(22)关闭，并且控制第二冷却回路(2)中的第五支路(21)连通所述冷凝器(16)的第二进液口和所述第二冷却回路(2)中的散热器(23)的出液口；当所述条件温度达到第二散热温度级别时，控制第五支路(21)关闭，并且控制第六支路(22)连通所述冷凝器(16)的第二进液口和所述散热器(23)的出液口。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至12任一项所述的冷却系统的控制方法。

14.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求1至7的任一项所述的风力发电机组的冷却系统，多个所述发热部件为从发电机、变流器、变压器、电气柜及液压系统中选取的两种或两种以上的发热部件。

15.如权利要求14所述的风力发电机组，其特征在于，所述冷凝器(16)设置于所述风力发电机组的机舱外部，或者所述冷凝器(16)设置于所述机舱内部，所述散热器(23)设置于所述机舱外部。