CN113453514A - 风机冗余控制方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了风机冗余控制方法、装置和存储介质，该方法适于对光伏逆变器进行散热，所述光伏逆变器包括多个功率器件组和多个风机，每个功率器件组具有一个温度受控点，所述风机冗余控制方法包括如下步骤：S1、根据各个风机的散热效果和有效散热范围，对所有风机进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热；S2、分别监测每个温度受控点的温度；S3、依据监测结果启动对应的风机组进行散热；本发明能够根据光伏逆变器的不同温度受控点，启动对应的风机组进行定向散热，实现风机组间的交替工作，有效降低所有风机同时启动的时间，从而缩短单个风机的总工作时间，有效降低散热能耗和延长所有风机的综合寿命。

Description

风机冗余控制方法、装置和存储介质

技术领域

本发明涉及光伏逆变器散热技术领域，尤其涉及风机冗余控制方法、装置和存储介质。

背景技术

随着科学的进步和技术的发展，对光伏逆变器功率密度提出了更高的要求。而光伏逆变器功率密度到达一定程度时，其功率较大，需要采用强制风冷的散热措施以保证光伏逆变器的正常使用，现有强制风冷的散热措施主要为通过外置或内置风机的方式对光伏逆变器进行强制散热。

对于工作在户外且温度、湿度的变化范围较大的光伏逆变器而言，如何延长风机使用寿命、减少风机故障率就显得尤为重要。

现有风机控制方式主要通过监测光伏逆变器的功率和温度来控制风机的启停，所有风机为同时启停、调速。当光伏逆变器的功率达到风机开启值时，或者温度达到a以上时，开启风机，并以一档风速运行；在运行过程中，光伏逆变器的温度超过b时，风机开启二档风速。

然而，现有光伏逆变器的风机是按照光伏逆变器支持的极限满载环境温度来设计(如环境温度45℃)，而光伏逆变器仅有很少的时间能够达到这种极限工况。大部分条件仅开启部分风机就能够保持光伏逆变器的正常运行。在低功率运行时，甚至可以不启动风机也能保证光伏逆变器满足大部分运行条件。

另外，部分风机非短路故障时，会导致其他风机高功率运行。若部分风机为短路故障，还需要进行自检排除短路故障风机后才能继续运行，自检期间会导致光伏逆变器降频运行，或者停机自检完成后重启。

再有，所有风机工作时间相同，使用寿命相似，故障时间会较集中，风机故障后导致光伏逆变器发电大幅度下降，预留的维修时间不充足，导致发电量损失相对较多。

发明内容

本发明的目的是提供风机冗余控制方法、装置和存储介质，能够根据光伏逆变器的不同温度受控点，启动对应的风机组进行定向散热，实现风机组间的交替工作，有效降低所有风机同时启动的时间，从而缩短单个风机的总工作时间，有效降低散热能耗和延长所有风机的综合寿命。

为了实现上有目的，本发明公开了一种风机冗余控制方法，适于对光伏逆变器进行散热，所述光伏逆变器包括多个功率器件组和多个风机，每个功率器件组具有一个温度受控点，所述风机冗余控制方法包括如下步骤：

S1、根据各个风机的散热效果和有效散热范围，对所有风机进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热；

S2、分别监测每个温度受控点的温度；

S3、依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

与现有技术相比，本发明对所有风机进行分组得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热，依据监测到的每个温度受控点的温度，启动对应的风机组进行散热，使得本发明能够根据光伏逆变器的不同温度受控点，启动对应的风机组进行定向散热，实现风机组间的交替工作，有效降低所有风机同时启动的时间，从而缩短单个风机的总工作时间，有效降低散热能耗和延长所有风机的综合寿命。

较佳地，不同风机组之间可以共用至少一个风机。

较佳地，所述步骤S3具体包括：

S31、若所有温度受控点的温度均小于第一预设温度，则所有风机组均不工作；

S32、若任一温度受控点的温度大于或等于第一预设温度时，则启动对应的风机组进行散热。

具体地，设第二预设温度大于第一预设温度，第三预设温度大于第二预设温度，第四预设温度大于第三预设温度，所述步骤S32具体包括：

S321、若任一温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，则启动与当前温度受控点对应的风机组；

S322、若任一温度受控点的温度介于第二预设温度和第三预设温度之间时，则启动所有风机组；

S323、若任一温度受控点的温度介于第三预设温度和第四预设温度之间时，则启动所有风机组，并对所述光伏逆变器进行降频控制。

具体地，所述步骤S32进一步包括：

S324、若任一温度受控点的温度大于所述第四预设温度时，则关闭所述光伏逆变器，并在预设时间后重启所述光伏逆变器。

进一步地，设有N个风机组可对当前温度受控点进行有效散热，所述N个风机组中的每个风机组相对当前温度受控点具有不同的散热等级，所述步骤S321具体包括：

S3211、依据可对当前温度受控点进行有效散热的风机组的数量，将第一预设温度和第二预设温度所构成的温度区间划分为N段连续的温度区间单元，每段温度区间单元对应一个散热等级的风机组；

S3212、若当前温度受控点的温度落入任意段温度区间单元内时，启动当前段温度区间单元对应的风机组；

S3213、若当前段温度区间单元对应的风机组无法启动时，则启动相邻段温度区间单元中对应的散热等级较高的风机组。

较佳地，所述步骤S3之前还包括：

S3011、对所有风机组进行故障检测；

S3012、若任意风机组存在故障，则以其余至少一个风机组替代当前风机组；

S3013、若所有风机组均存在故障，则散热时启动所有风机组中能够正常运作的风机。

具体地，所述步骤S3011具体包括：

S30111、依次独立启动每一风机组；

S30112、记录每一风机组中能够正常启动的风机；

S30113、将当前风机组中能够正常启动的风机作为当前风机组的有效风机。

较佳地，所述步骤S3之前还包括：

S302、若所有风机均处于故障状态，则对所述光伏逆变器进行降频控制。

较佳地，所述功率器件组包括多个功率器件，每一所述功率器件设有一温度采集单元，所述温度采集单元采集所述功率器件的实时温度，所述温度受控点的温度为所述功率器件组内的所有功率器件的温度中的最大温度或所有功率器件的平均温度。

相应地，本发明还公开了一种风机冗余控制装置，适于对光伏逆变器进行散热，所述光伏逆变器包括多个功率器件组和多个风机，每个功率器件组具有一个温度受控点，所述风机冗余控制装置包括：

分组模块，被配置为用于根据各个风机的散热效果和散热位置，对所有风机进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热；

检测模块，被配置为用于分别监测每个温度受控点的温度；

执行模块，被配置为依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

相应地，本发明还公开了一种存储介质，用于存储计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的风机冗余控制方法。

附图说明

图1是本发明的风机冗余控制方法的流程示意图；

图2是本发明的光伏逆变器和风机的结构示意图；

图3是本发明的风机冗余控制装置的结构框图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1和图2所示，本实施例的风机冗余控制方法，适于对光伏逆变器100进行散热，所述光伏逆变器100包括多个功率器件组2和多个风机11，每个功率器件组2具有一个温度受控点。

本实施例的散热对象为光伏逆变器100，风机11通过外置的方式对光伏逆变器100进行散热，风机11可以作用在对应的温度受控点上，以实现对光伏逆变器100在该温度受控点所在部分的散热。

具体地，风机11通过吹风的方式增大光伏逆变器100在该温度受控点附近的空气流动速度，以实现对光伏逆变器100在该温度受控点的部分的散热。在其他实施方式中，本实施例的散热对象还可以为其他类型的逆变器，也可以为其他类型的功率用电器。

较佳地，所述功率器件组2包括多个功率器件21，每一所述功率器件21设有一温度采集单元22，所述温度采集单元22采集所述功率器件21的实时温度，所述温度受控点的温度为所述功率器件组2内的所有功率器件21的温度中的最大温度或所有功率器件21的平均温度。

图2示出的光伏逆变器100包括三个功率器件组2和五个风机11，其中，每个功率器件组2包括两个功率器件21，五个风机11布置在光伏逆变器100外围。在其他实施方式中，功率器件组2、风机11和功率器件21可以根据实际设计需求进行设定，在此不对功率器件组2、风机11和功率器件21的数量进行限制。

所述风机冗余控制方法包括如下步骤：

S1、根据各个风机11的散热效果和有效散热范围，对所有风机11进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组2进行有效散热。

较佳者，不同风机组之间可以共用至少一个风机11。

本实施例设有三组风机组，其中，第一风机组由第一风机11和第二风机11组成，第二风机组由第二风机11、第三风机11和第四风机11组成，第三风机组由第四风机11和第五风机11组成，此时，第二风机组的散热能力优于第一风机组和第二风机组的散热能力。

风机组的散热效果和有效散热范围与风机11相对各个功率器件组2的位置有关，图2中的第一风机组对第一功率器件组2的散热效果优于第三风机组对第一功率器件组2的散热效果。同一风机组对不同的功率器件组2的散热效果和有效散热范围一般不同。

S2、分别监测每个温度受控点的温度。

S3、依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

较佳地，所述步骤S3具体包括：

S31、若所有温度受控点的温度均小于第一预设温度，则所有风机组均不工作。

S32、若任一温度受控点的温度大于或等于第一预设温度时，则启动对应的风机组进行散热。

可以理解的是，这里的第一预设温度为本实施例的风机冗余控制方法的启动条件。通过判断任一温度受控点的温度与第一预设温度的大小，以判断是否启动冗余控制模式。

具体地，设第二预设温度大于第一预设温度，第三预设温度大于第二预设温度，第四预设温度大于第三预设温度，所述步骤S32具体包括：

S321、若任一温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，则启动与当前温度受控点对应的风机组。如第一功率器件组2的温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，启动第一风机组或第二风机组进行散热。

S322、若任一温度受控点的温度介于第二预设温度和第三预设温度之间时，则启动所有风机组。如第一功率器件组2的温度受控点的温度介于第二预设温度和第三预设温度之间时，启动第一风机组、第二风机组和第三风机组进行散热。

S323、若任一温度受控点的温度介于第三预设温度和第四预设温度之间时，则启动所有风机组，并对所述光伏逆变器100进行降频控制。如第一功率器件组2的温度受控点的温度于第三预设温度和第四预设温度之间时，启动第一风机组、第二风机组和第三风机组进行散热，并对所述光伏逆变器100进行降频控制。

具体地，所述步骤S32进一步包括：

S324、若任一温度受控点的温度大于所述第四预设温度时，则关闭所述光伏逆变器，并在预设时间后重启所述光伏逆变器。如第一功率器件组2的温度受控点的温度大于所述第四预设温度时，关闭所述光伏逆变器，并在五分钟后重启所述光伏逆变器。

通过上述步骤以判断温度受控点在哪个温度之间，从而调整风机组和/或风机11的启动的数量，有效实现风机11的冗余控制，实现风机组和/或风机11的交替工作，有效降低单个风机11的综合运行时间，大大延长风机11的综合寿命。

进一步地，设有N个风机组可对当前温度受控点进行有效散热，所述N个风机组中的每个风机组相对当前温度受控点具有不同的散热等级。如第一风机组和第二风机组能够对第一功率器件组2进行有效散热，第二风机组对第一功率器件组2的散热等级优于第一风机组对第一功率器件组2。

所述步骤S321具体包括：

S3211、依据可对当前温度受控点进行有效散热的风机组的数量，将第一预设温度和第二预设温度所构成的温度区间划分为N段连续的温度区间单元，每段温度区间单元对应一个散热等级的风机组。

这里的将第一预设温度和第二预设温度所构成的温度区间划分为两温度区间单元，平均温度较小的温度区间单元对应第一风机组，平均温度较大的温度区间单元对应第二风机组。

S3212、若当前温度受控点的温度落入任意段温度区间单元内时，启动当前段温度区间单元对应的风机组。

具体地，当第一功率器件组2的温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，如第一功率器件组2的温度受控点的温度落入其平均温度较低的温度区间单元内时，则启动第一风机组进行散热；又如第一功率器件组2的温度受控点的温度落入其平均温度较高的温度区间单元内时，则启动第二风机组进行散热。

如当当前温度受控点的温度落入平均温度较小的温度区间单元内时，启动第一风机组进行散热，又如当当前温度受控点的温度落入平均温度较大的温度区间单元内时，启动第二风机组进行散热。

S3213、若当前段温度区间单元对应的风机组无法启动时，则启动相邻段温度区间单元中对应的散热等级较高的风机组。

如当第一风机组何第二风机组均因故障而无法启动时，此时，启动第三风机组进行散热，以避免光伏逆变器100的温度过高。

由于不同风机组的散热效果和有效散热范围与风机11相对各个功率器件组2的位置有关，本实施例通过温度区间分段的方式设置对应的风机组进行散热，以通过选取合理的风机组，在散热功耗最低的情况下进行散热，有效节约整体能耗，及避免因对应风机组无法启动而造成机器损坏。

较佳地，所述步骤S3之前还包括：

S3011、对所有风机组进行故障检测。

S3012、若任意风机组存在故障，则以其余至少一个风机组替代当前风机组。

可以理解的是，替代当前风机组的风机组对需要进行散热的功率器件组2的散热效果，需要比被替代的风机组的散热效果好，以避免因散热不足而导致设备故障。

S3013、若所有风机组均存在故障，则散热时启动所有风机组中能够正常运作的风机11。可以理解的是，此时需要启动所有能够正常运作的风机11，以满足光伏逆变器100的正常散热。

具体地，所述步骤S3011具体包括：

S30111、依次独立启动每一风机组。

S30112、记录每一风机组中能够正常启动的风机11。

S30113、将当前风机组中能够正常启动的风机11作为当前风机组的有效风机11。

较佳地，所述步骤S3之前还包括：

S302、若所有风机11均处于故障状态，则对所述光伏逆变器100进行降频控制。通过降频控制，以减少光伏逆变器100的发热，避免光伏逆变器100因过热而损坏，有效减小因光伏逆变器100而造成的损失。

值得注意的是，本实施例的风机分组是根据各个风机的散热效果和有效散热范围进行的，在其他实施方式中，风机分组可以根据风机组合对光伏逆变器100内的整体散热效果和有效散热范围进行，此时，可以将所有风机分为两组，其第一风机组由第二风机和第四风机组成，第二风机组由第一风机、第三风机和第五风机组成。此时，风机组的启动优先顺序需要做适应性调整，在此不做赘述。

请参阅图3所示，相应地，本发明还公开了一种风机冗余控制装置，适于对光伏逆变器100进行散热，所述光伏逆变器100包括多个功率器件组2和多个风机11，每个功率器件组2具有一个温度受控点，所述风机冗余控制装置包括：

分组模块10，被配置为用于根据各个风机11的散热效果和散热位置，对所有风机11进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组2进行有效散热；

检测模块20，被配置为用于分别监测每个温度受控点的温度；

执行模块30，被配置为依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

相应地，本发明还公开了一种存储介质，用于存储计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上所述的风机冗余控制方法。

结合图1-图3，本发明对所有风机11进行分组得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组2进行有效散热，依据监测到的每个温度受控点的温度，启动对应的风机组进行散热，使得本发明能够根据光伏逆变器100的不同温度受控点，启动对应的风机组进行定向散热，有效降低所有风机11同时启动的时间，有效降低散热能耗和延长所有风机11的综合寿命。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种风机冗余控制方法，适于对光伏逆变器进行散热，所述光伏逆变器包括多个功率器件组和多个风机，每个功率器件组具有一个温度受控点，其特征在于，所述风机冗余控制方法包括如下步骤：

根据各个风机的散热效果和有效散热范围，对所有风机进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热；

分别监测每个温度受控点的温度；

依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

2.如权利要求1所述的风机冗余控制方法，其特征在于，所述依据监测结果启动对应的风机组进行散热，具体包括：

若所有温度受控点的温度均小于第一预设温度，则所有风机组均不工作；

若任一温度受控点的温度大于或等于第一预设温度时，则启动对应的风机组进行散热。

3.如权利要求2所述的风机冗余控制方法，其特征在于，设第二预设温度大于第一预设温度，第三预设温度大于第二预设温度，第四预设温度大于第三预设温度，所述若任一温度受控点的温度大于或等于第一预设温度时，则启动对应的风机组进行散热，具体包括：

若任一温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，则启动与当前温度受控点对应的风机组；

若任一温度受控点的温度介于第二预设温度和第三预设温度之间时，则启动所有风机组；

若任一温度受控点的温度介于第三预设温度和第四预设温度之间时，则启动所有风机组，并对所述光伏逆变器进行降频控制。

4.如权利要求3所述的风机冗余控制方法，其特征在于，设有N个风机组可对当前温度受控点进行有效散热，所述N个风机组中的每个风机组相对当前温度受控点具有不同的散热等级，所述若任一温度受控点的温度介于第一预设温度和第二预设温度之间时，则启动与当前温度受控点对应的风机组，具体包括：

依据可对当前温度受控点进行有效散热的风机组的数量，将第一预设温度和第二预设温度所构成的温度区间划分为N段连续的温度区间单元，每段温度区间单元对应一个散热等级的风机组；

若当前温度受控点的温度落入任意段温度区间单元内时，启动当前段温度区间单元对应的风机组；

若当前段温度区间单元对应的风机组无法启动时，则启动相邻段温度区间单元中对应的散热等级较高的风机组。

5.如权利要求1所述的风机冗余控制方法，其特征在于，所述依据监测结果启动对应的风机组进行散热，之前还包括：

对所有风机组进行故障检测；

若任意风机组存在故障，则以其余至少一个风机组替代当前风机组；

若所有风机组均存在故障，则散热时启动所有风机组中能够正常运作的风机。

6.如权利要求5所述的风机冗余控制方法，其特征在于，所述对所有风机组进行故障检测，具体包括：

依次独立启动每一风机组；

记录每一风机组中能够正常启动的风机；

将当前风机组中能够正常启动的风机作为当前风机组的有效风机。

7.如权利要求1所述的风机冗余控制方法，其特征在于，所述依据监测结果启动对应的风机组进行散热，之前还包括：

若所有风机均处于故障状态，则对所述光伏逆变器进行降频控制。

8.如权利要求1所述的风机冗余控制方法，其特征在于，所述功率器件组包括多个功率器件，每一所述功率器件设有一温度采集单元，所述温度采集单元采集所述功率器件的实时温度，所述温度受控点的温度为所述功率器件组内的所有功率器件的温度中的最大温度或所有功率器件的平均温度。

9.一种风机冗余控制装置，适于对光伏逆变器进行散热，所述光伏逆变器包括多个功率器件组和多个风机，每个功率器件组具有一个温度受控点，其特征在于，所述风机冗余控制装置包括：

分组模块，被配置为用于根据各个风机的散热效果和散热位置，对所有风机进行分组，得到多个风机组，每个风机组可对至少一个功率器件组进行有效散热；

检测模块，被配置为用于分别监测每个温度受控点的温度；

执行模块，被配置为依据监测结果启动对应的风机组进行散热。

10.一种存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于：所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的风机冗余控制方法。

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