CN114760802A - 变流器冷却系统及其控制方法以及变流器 - Google Patents

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CN114760802A CN202011578608.4A CN202011578608A CN114760802A CN 114760802 A CN114760802 A CN 114760802A CN 202011578608 A CN202011578608 A CN 202011578608A CN 114760802 A CN114760802 A CN 114760802A
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刘舒恒
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Abstract

提供一种变流器冷却系统及其控制方法以及变流器，变流器冷却系统包括：双速循环泵，其出口经由管路与变流器的进水口连接；以及外冷散热器，其进水口经由管路与所述变流器的出水口连接，且其出水口经由管路与所述双速循环泵的入口连接，其中，所述双速循环泵为能够在预定转速和小于所述预定转速的转速下运行的循环泵，并且所述双速循环泵响应于所述变流器的运行功率小于或等于预定阈值而以小于所述预定转速的转速运行。所述变流器冷却系统能够根据变流器的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。

Description

变流器冷却系统及其控制方法以及变流器
技术领域
本公开属于风电变流器冷却技术领域，更具体地说，涉及一种变流器冷却系统及其控制方法以及变流器。
背景技术
目前，兆瓦级风力发电机组中作为核心部件使用的变流器为全功率水冷变流器，主要采用水冷散热方式对变流器进行散热。该水冷散热方式依靠循环泵驱动恒定压力和流速的冷却介质源源不断地流经变流器功率器件冷板和变流器柜内水风换热器，从而在带出热量后通过外冷散热器与大气进行热交换，将热量散发到空气中。目前风电行业中变流器冷却系统所使用的循环泵多采用单速离心泵。该单速循环泵可以提供变流器冷却所需要的恒定压力和流速的冷却介质，以保证变流器可以满功率运行。但是风力发电机组多数时间处于小功率运行状态，此时变流器运行功率较小，产生的损耗也较小，较低的冷却能力即可满足其散热需求。因此使用单速循环泵的变流器冷却系统存在用电损耗大，导致风力发电机组运行时自耗电增加的问题。
发明内容
本公开的示例性实施例的目的在于提供一种变流器冷却系统及其控制方法以及变流器，该变流器冷却系统使用双速循环泵，能够根据变流器的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。
本公开的示例性实施例一方面提供一种变流器冷却系统，其特征在于，所述变流器冷却系统包括：双速循环泵，其出口经由管路与变流器的进水口连接；以及外冷散热器，其进水口经由管路与所述变流器的出水口连接，且其出水口经由管路与所述双速循环泵的入口连接，其中，所述双速循环泵为能够在预定转速和小于所述预定转速的转速下运行的循环泵，并且所述双速循环泵响应于所述变流器的运行功率小于或等于预定阈值而以小于所述预定转速的转速运行。
可选地，所述双速循环泵响应于所述变流器的运行功率大于所述预定阈值而以所述预定转速运行。
可选地，所述预定阈值基于所述变流器在所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的运行功率被确定。
可选地，所述预定阈值通过以下操作来确定：确定所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的使所述变流器冷却系统稳定运行的流量；根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值。
可选地，根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值的操作包括：根据所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定所述变流器在所述流量下的第一运行功率；根据所述变流器在所述流量下使所述变流器的进水温度与所述变流器的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定所述变流器在所述流量下的第二运行功率；确定所述变流器内部的水冷器件在所述流量下的第一最大运行功率；确定所述变流器内部的风冷器件在所述流量下的第二最大运行功率；将所述第一运行功率、所述第二运行功率、所述第一最大运行功率和所述第二最大运行功率中的最小值确定为所述预定阈值。
可选地，所述流量为根据所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的性能曲线以及所述变流器冷却系统的串联回路中除所述双速循环泵以外的各部件的流量压损曲线而得到的使所述各部件的压损之和与所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的扬程相等的流量。
可选地，确定所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据所述变流器的运行效率曲线，将与作为所述换热功率的所述变流器的损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第一运行功率。
可选地，根据所述变流器的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第二运行功率。
可选地，基于所述变流器冷却系统的冷却介质的比热容、密度、所述第二阈值以及所述流量确定所述损耗。
本公开的示例性实施例另一方面提供一种变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述变流器冷却系统包括：双速循环泵，其出口经由管路与变流器的进水口连接；以及外冷散热器，其进水口经由管路与所述变流器的出水口连接，且其出水口经由管路与所述双速循环泵的入口连接，其中，所述双速循环泵为能够在预定转速和小于所述预定转速的转速下运行的循环泵，所述控制方法包括：确定所述变流器的运行功率；响应于所述变流器的运行功率小于或等于预定阈值，使所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行。
可选地，所述控制方法还包括：响应于所述变流器的运行功率大于所述预定阈值，使所述双速循环泵以所述预定转速运行。
可选地，所述预定阈值基于所述变流器在所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的运行功率被确定。
可选地，所述预定阈值通过以下步骤来确定：确定所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的使所述变流器冷却系统稳定运行的流量；根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值。
可选地，根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值的步骤包括：根据所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定所述变流器在所述流量下的第一运行功率；根据所述变流器在所述流量下使所述变流器的进水温度与所述变流器的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定所述变流器在所述流量下的第二运行功率；确定所述变流器内部的水冷器件在所述流量下的第一最大运行功率；确定所述变流器内部的风冷器件在所述流量下的第二最大运行功率；将所述第一运行功率、所述第二运行功率、所述第一最大运行功率和所述第二最大运行功率中的最小值作为所述预定阈值。
可选地，所述流量为根据所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的性能曲线以及所述变流器冷却系统的串联回路中除所述双速循环泵以外的各部件的流量压损曲线而得到的使所述各部件的压损之和与所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的扬程相等的流量。
可选地，确定所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据所述变流器的运行效率曲线，将与作为所述换热功率的所述变流器的损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第一运行功率。
可选地，根据所述变流器的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第二运行功率。
可选地，基于所述变流器冷却系统的冷却介质的比热容、密度、所述第二阈值以及所述流量确定所述损耗。
本公开的示例性实施例另一方面提供一种变流器，其特征在于，包括上述的变流器冷却系统。
根据本公开的示例性实施例，提供一种变流器冷却系统及其控制方法以及变流器，该变流器冷却系统使用双速循环泵，能够根据变流器的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。
此外，根据本公开，能够更准确地确定阈值，从而能够在适当的时机调整冷却系统中冷却介质的流量，在降低循环泵的用电损耗的同时，还能够使变流器安全稳定的运行。
将在接下来的描述中部分阐述本公开另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本公开的实施而得知。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出根据本公开的示例性实施例的变流器冷却系统的示意性的框图；
图2是示出根据本公开的示例性实施例的变流器冷却系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
现将详细描述本公开的示例性实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号指示相同的部分。以下将通过参照附图来说明所述实施例，以便解释本公开。
图1是示出根据本公开的示例性实施例的变流器冷却系统的示意性的框图。
如图1所示，本公开的示例性实施例的变流器冷却系统100包括双速循环泵30和外冷散热器20，并通过使冷却介质在变流器冷却系统100中循环流动来对变流器10进行冷却。
具体地，作为一个示例，双速循环泵30的出口经由管路与变流器10的进水口连接，变流器10的出水口经由管路与外冷散热器20的进水口连接，外冷散热器20的出水口经由管路与双速循环泵30的入口连接。
双速循环泵30在运行时驱动冷却介质在管路中流动，并使冷却介质先流入变流器10将变流器10内部产生的热量吸收，然后使吸收了热量而成为高温冷却介质的冷却介质流入外冷散热器20，通过外冷散热器20与大气进行热交换而将高温冷却介质所吸收的热量释放，使冷却介质成为低温冷却介质并返回到双速循环泵30。
这里，变流器10是风力发电机组中用于将三相交流电转换为直流电并将直流电转换为三相交流电的装置，可以为现有的各种大功率或全功率变流器。外冷散热器20可以为现有的能够主动或被动与大气进行热交换的各种散热器。
在本公开的示例性实施例中，双速循环泵30为能够在预定转速和小于预定转速的转速下运行的循环泵。这里，预定转速可以根据需要设定为任意值。作为一个示例，可以将预定转速设定为能够提供变流器冷却所需要的恒定压力和流速的冷却介质，并保证变流器可以满功率运行的转速。即，在该预定转速下，变流器能够满功率运行。例如，在为了降低循环泵的用电损耗，将现有的使用单速循环泵的变流器冷却系统中的单速循环泵替代为双速循环泵的情况下，可以使双速循环泵的预定转速与所替代的单速循环泵的转速相同。即，在选取双速循环泵时，可以选取预定转速下运行时的性能曲线与所替代的单速循环泵的性能曲线一致的双速循环泵。
此外，在本公开的示例性实施例中，变流器冷却系统100中的双速循环泵30响应于变流器10的运行功率小于或等于预定阈值而以小于预定转速的转速运行。即，当变流器10的运行功率小于或等于预定阈值时，双速循环泵30以小于预定转速的转速来运行。简言之，当变流器10的运行功率较小时，不使双速循环泵30以高速(预定转速)运行，而是以低速(小于预定转速的转速)运行，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。也就是说，双速循环泵30以低速运行时的冷却能力足以应对变流器10在较小的运行功率下产生的热量。
这里，预定阈值可以通过实验来确定，也可以通过软件仿真来确定，还可以通过理论计算来确定，但不限于此，还可以通过现有的其他能够确定预定阈值的方法来确定。作为一个示例，预定阈值可以基于变流器10在双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的运行功率来确定。进一步地，预定阈值可以设为变流器10在双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的运行功率以下的值。由此，在降低循环泵的用电损耗的同时，还能够使变流器10安全稳定的运行。
具体地，作为一个示例，预定阈值可以通过以下操作来确定：首先，确定双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的使变流器冷却系统100稳定运行的流量。这里，所述流量可以通过现有的各种方式来确定。例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
作为一个示例，所述流量可以为根据双速循环泵30在小于预定转速的转速下的性能曲线以及变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的流量压损曲线，而得到的使各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等的流量。具体地，根据双速循环泵30的小于预定转速的转速下的性能曲线可知双速循环泵30在小于预定转速的转速下稳定运行时的扬程与流量之间的关系，而根据各部件的流量压损曲线可知各部件在不同流量下的压损，此外，为了使变流器冷却系统100满足系统稳定运行条件，需要使变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等。由此，可通过将各个流量值依次代入性能曲线和流量压损曲线，来确定使变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等的流量。
应予说明，变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件包括：例如，外冷散热器、管路以及变流器。具体地，变流器内部的冷却回路包括：例如，对功率器件进行冷却的支路、对主电路柜体进行冷却的支路和对电抗器进行冷却的支路，并且该三条支路是并联连接的。可以理解，变流器内部的冷却回路的支路并不限于此，可以根据变流器的具体情况而发生变化，支路数量也可以根据需要而改变。此时，假设外冷散热器在流量Q下的压损为a，管路在流量Q下的压损为b，由于变流器内部的冷却回路是并联连接，所以每条支路在流量Q下的压损一致为c，需要说明的是，这里所说的流量Q是整个冷却系统的串联回路总流量，变流器内部并联的冷却回路的每个支路分配的流量可以不同，不做限制，但压损一致为c。这样，为了使变流器冷却系统100满足系统稳定运行条件，则要使双速循环泵30的小于预定转速的转速下的性能曲线在流量Q下的扬程H＝a+b+c。由此，可判断该流量Q是否能够使H＝a+b+c。如果能够使H＝a+b+c，则该流量Q即为双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的使变流器冷却系统100稳定运行的流量。
在确定了该流量Q之后，可以根据变流器10在流量Q下的运行功率来确定所述预定阈值。这里，作为一个示例，变流器10在流量Q下的运行功率可以包括：根据外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率而确定的变流器10在流量Q下的第一运行功率、根据变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗而确定的变流器10在流量Q下的第二运行功率、变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率以及变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率等。这里，第一阈值为外冷散热器出水温度和环境温度的设计温差，用于衡量外冷散热器的换热能力，以保证进入变流器10的冷却介质温度不超过变流器10要求的上限值。此外，第二阈值为变流器10的冷却介质进出设计温差。由此，可根据上述的变流器10在流量Q下的各运行功率来确定预定阈值。
作为一个示例，根据变流器10在流量Q下的运行功率来确定所述预定阈值的操作包括：根据外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定变流器10在流量Q下的第一运行功率；根据变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定变流器10在流量Q下的第二运行功率；确定变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率；确定变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率。即，确定变流器10在流量Q下的各运行功率。这里，各运行功率的确定不分先后，可以同时确定，也可以按任意顺序确定。
上述的变流器10在流量Q下的各种运行功率可以通过现有的各种方式来确定，例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
具体地，作为一个示例，可以确定外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据变流器10的运行效率曲线，将与作为换热功率的变流器10的损耗对应的功率确定为变流器10在流量Q下的第一运行功率。这里，变流器10的运行效率曲线为变流器10的固有的特性曲线，示出变流器10的功率与损耗之间的关系。即，先确定外冷散热器20在流量Q下使出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后将该换热功率作为变流器10的损耗(热损耗)，根据变流器10的运行效率曲线确定变流器10的对应的功率作为变流器10在流量Q下的第一运行功率。这里，外冷散热器20的所述换热功率可以通过现有的各种方式来确定，例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
此外，作为一个示例，可以根据变流器10的运行效率曲线，将与变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗对应的功率确定为变流器10在流量Q下的第二运行功率。这里，冷却介质以流量Q来吸收变流器10的损耗(热损耗)，使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值，此时冷却介质所吸收的损耗可以通过现有的各种方法来确定。作为一个示例，可以基于冷却介质的比热容、密度、第二阈值以及流量来确定所述损耗。具体地，可通过下式来确定。
P＝Cp×ΔT2×Q×ρ
其中，P为损耗，Cp为冷却介质的比热容，ρ为冷却介质的密度，ΔT2为第二阈值，Q为流量。
然后，根据变流器10的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率作为变流器10在流量Q下的第二运行功率。
接下来，变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率以及变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率如上所述可以通过现有的各种方式来确定。应予说明，变流器10内部的水冷器件是指变流器10内的通过水冷方式进行冷却的器件，例如，变流器10内的功率器件等。变流器10内部的风冷器件是指变流器10内的通过水风换热方式进行冷却的器件，例如，变流器10内的电抗器、主电路柜体等。可以理解，变流器内部的器件的冷却方式可以根据其发热情况来具体选择，并不限于本实施例。
在确定了变流器10在流量Q下的各种运行功率之后，可以将第一运行功率、第二运行功率、第一最大运行功率和第二最大运行功率中的最小值确定为预定阈值。
由此，能够更准确地确定阈值，从而能够在适当的时机调整冷却系统中冷却介质的流量，在降低循环泵的用电损耗的同时，还能够使变流器安全稳定的运行。
另外，在本公开的示例性实施例中，变流器冷却系统100中的双速循环泵30可以响应于变流器10的运行功率大于预定阈值而以预定转速运行。由此，能够根据变流器10的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，在变流器10满功率运行时使双速循环泵30以预定转速运行，在变流器10低功率运行时使双速循环泵30以小于所述预定转速的转速运行，从而降低现有技术中无论变流器10的运行功率如何都以预定转速运行的循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。
图2是示出根据本公开的示例性实施例的变流器冷却系统的控制方法的流程图。
本公开的示例性实施例的变流器冷却系统的控制方法能够用于图1所示的变流器冷却系统100，具体说来，该变流器冷却系统100包括双速循环泵30和外冷散热器20，并通过使冷却介质在变流器冷却系统100中循环流动来对变流器10进行冷却。其中，作为一个示例，双速循环泵30的出口经由管路与变流器10的进水口连接，变流器10的出水口经由管路与外冷散热器20的进水口连接，外冷散热器20的出水口经由管路与双速循环泵30的入口连接。
在本公开的示例性实施例中，双速循环泵30为能够在预定转速和小于预定转速的转速下运行的循环泵。这里，预定转速可以根据需要设定为任意值。作为一个示例，可以将预定转速设定为能够提供变流器冷却所需要的恒定压力和流速的冷却介质，并保证变流器可以满功率运行的转速。即，在该预定转速下，变流器能够满功率运行。例如，在为了降低循环泵的用电损耗，将现有的使用单速循环泵的变流器冷却系统中的单速循环泵替代为双速循环泵的情况下，可以使双速循环泵的预定转速与所替代的单速循环泵的转速相同。即，双速循环泵可以为预定转速下运行时的性能曲线与所替代的单速循环泵的性能曲线一致的双速循环泵。
如图2所示，首先执行步骤S10，确定变流器10的运行功率。变流器10的运行功率为将风力发电机组启动后变流器正常运行时的功率，可以实时测定变流器10的运行功率以确认变流器10的运行状态。也可以根据变流器10以往的运行状态在预定时刻测定变流器10的运行功率。本公开并不限于此，还可以通过其他方式来确定变流器10的运行功率。
接下来，在确定变流器10的运行功率之后，执行步骤S20，响应于变流器10的运行功率小于或等于预定阈值，使双速循环泵30以小于预定转速的转速运行。即，当变流器10的运行功率小于或等于预定阈值时，使双速循环泵30以小于预定转速的转速来运行。简言之，当变流器10的运行功率较小时，不使双速循环泵30以高速(预定转速)运行，而是以低速(小于预定转速的转速)运行，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。也就是说，双速循环泵30以低速运行时的冷却能力足以应对变流器10在较小的运行功率下产生的热量。
这里，预定阈值可以通过实验来确定，也可以通过软件仿真来确定，还可以通过理论计算来确定，但不限于此，还可以通过现有的其他能够确定预定阈值的方法来确定。作为一个示例，预定阈值可以基于变流器10在双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的运行功率来确定。进一步地，预定阈值可以设为变流器10在双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的运行功率以下的值。由此，在降低循环泵的用电损耗的同时，还能够使变流器10安全稳定的运行。
具体地，作为一个示例，预定阈值可以通过以下步骤来确定：首先，确定双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的使变流器冷却系统100稳定运行的流量。这里，所述流量可以通过现有的各种方式来确定。例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
作为一个示例，所述流量可以为根据双速循环泵30在小于预定转速的转速下的性能曲线以及变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的流量压损曲线，而得到的使各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等的流量。具体地，根据双速循环泵30的小于预定转速的转速下的性能曲线可知双速循环泵30在小于预定转速的转速下稳定运行时的扬程与流量之间的关系，而根据各部件的流量压损曲线可知各部件在不同流量下的压损，此外，为了使变流器冷却系统100满足系统稳定运行条件，需要使变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等。由此，可通过将各个流量值依次代入性能曲线和流量压损曲线，来确定使变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件的压损之和与双速循环泵30在小于预定转速的转速下的扬程相等的流量。
应予说明，变流器冷却系统100的串联回路中除双速循环泵30以外的各部件包括：例如，外冷散热器、管路以及变流器。具体地，变流器内部的冷却回路包括：例如，对功率器件进行冷却的支路、对主电路柜体进行冷却的支路和对电抗器进行冷却的支路，并且该三条支路是并联连接的。可以理解，变流器内部的冷却回路的支路并不限于此，可以根据变流器的具体情况而发生变化，支路数量也可以根据需要而改变。此时，假设外冷散热器在流量Q下的压损为a，管路在流量Q下的压损为b，由于变流器内部的冷却回路是并联连接，所以每条支路在流量Q下的压损一致为c，需要说明的是，这里所说的流量Q是整个冷却系统的串联回路总流量，变流器内部并联的冷却回路的每个支路分配的流量可以不同，不做限制，但压损一致为c。这样，为了使变流器冷却系统100满足系统稳定运行条件，则要使双速循环泵30的小于预定转速的转速下的性能曲线在流量Q下的扬程H＝a+b+c。由此，可判断该流量Q是否能够使H＝a+b+c。如果能够使H＝a+b+c，则该流量Q即为双速循环泵30以小于预定转速的转速运行时的使变流器冷却系统100稳定运行的流量。
在确定了该流量Q之后，可以根据变流器10在流量Q下的运行功率来确定所述预定阈值。这里，作为一个示例，变流器10在流量Q下的运行功率可以包括：根据外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率而确定的变流器10在流量Q下的第一运行功率、根据变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗而确定的变流器10在流量Q下的第二运行功率、变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率以及变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率等。这里，第一阈值为外冷散热器出水温度和环境温度的设计温差，用于衡量外冷散热器的换热能力，以保证进入变流器10的冷却介质温度不超过变流器10要求的上限值。此外，第二阈值为变流器10的冷却介质进出设计温差。由此，可根据上述的变流器10在流量Q下的各运行功率来确定预定阈值。
作为一个示例，根据变流器10在流量Q下的运行功率来确定所述预定阈值的步骤包括：根据外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定变流器10在流量Q下的第一运行功率；根据变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定变流器10在流量Q下的第二运行功率；确定变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率；确定变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率。即，确定变流器10在流量Q下的各运行功率。这里，各运行功率的确定不分先后，可以同时确定，也可以按任意顺序确定。
上述的变流器10在流量Q下的各运行功率可以通过现有的各种方式来确定，例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
具体地，作为一个示例，可以确定外冷散热器20在流量Q下使外冷散热器20的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据变流器10的运行效率曲线，将与作为换热功率的变流器10的损耗对应的功率确定为变流器10在流量Q下的第一运行功率。这里，变流器10的运行效率曲线为变流器10的固有的特性曲线，示出变流器10的功率与损耗之间的关系。即，先确定外冷散热器20在流量Q下使出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后将该换热功率作为变流器10的损耗(热损耗)，根据变流器10的运行效率曲线确定变流器10的对应的功率作为变流器10在流量Q下的第一运行功率。这里，外冷散热器20的所述换热功率可以通过现有的各种方式来确定，例如，通过实验来确定、通过软件仿真来确定、或者通过理论计算来确定等。
此外，作为一个示例，可以根据变流器10的运行效率曲线，将与变流器10在流量Q下使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值时的损耗对应的功率确定为变流器10在流量Q下的第二运行功率。这里，冷却介质以流量Q来吸收变流器10的损耗(热损耗)，使变流器10的进水温度与变流器10的出水温度之差小于第二阈值，此时冷却介质所吸收的损耗可以通过现有的各种方法来确定。作为一个示例，可以基于冷却介质的比热容、密度、第二阈值以及流量来确定所述损耗。具体地，可通过下式来确定。
P＝Cp×ΔT2×Q×ρ
其中，P为损耗，Cp为冷却介质的比热容，ρ为冷却介质的密度，ΔT2为第二阈值，Q为流量。
然后，根据变流器10的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率作为变流器10在流量Q下的第二运行功率。
接下来，变流器10内部的水冷器件在流量Q下的第一最大运行功率以及变流器10内部的风冷器件在流量Q下的第二最大运行功率如上所述可以通过现有的各种方式来确定。应予说明，变流器10内部的水冷器件是指变流器10内的通过水冷方式进行冷却的器件，例如，变流器10内的功率器件等。变流器10内部的风冷器件是指变流器10内的通过水风换热方式进行冷却的器件，例如，变流器10内的电抗器、主电路柜体等。可以理解，变流器内部的器件的冷却方式可以根据其发热情况来具体选择，并不限于本实施例。
在确定了变流器10在流量Q下的各种运行功率之后，可以将第一运行功率、第二运行功率、第一最大运行功率和第二最大运行功率中的最小值确定为预定阈值。
由此，能够更准确地确定阈值，从而能够在适当的时机调整冷却系统中冷却介质的流量，在降低循环泵的用电损耗的同时，还能够使变流器安全稳定的运行。
另外，在本公开的示例性实施例中，变流器冷却系统100的控制方法还可以包括如下步骤：响应于变流器10的运行功率大于预定阈值，使双速循环泵30以预定转速运行。由此，能够根据变流器10的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，在变流器10满功率运行时使双速循环泵30以预定转速运行，在变流器10低功率运行时使双速循环泵30以小于所述预定转速的转速运行，从而降低现有技术中无论变流器10的运行功率如何都以预定转速运行的循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。
根据本公开的示例性实施例的变流器包括图1所示的变流器冷却系统100，从而能够根据变流器的运行功率实时地调整冷却系统中冷却介质的流量，从而降低循环泵的用电损耗，并降低风力发电机组运行时的自耗电，提高风力发电机组的运行发电量。
本公开的以上实施例仅仅是示例性的，而本公开并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本公开的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本公开的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (19)

1.一种变流器冷却系统，其特征在于，所述变流器冷却系统包括：
双速循环泵，其出口经由管路与变流器的进水口连接；以及
外冷散热器，其进水口经由管路与所述变流器的出水口连接，且其出水口经由管路与所述双速循环泵的入口连接，
其中，所述双速循环泵为能够在预定转速和小于所述预定转速的转速下运行的循环泵，并且所述双速循环泵响应于所述变流器的运行功率小于或等于预定阈值而以小于所述预定转速的转速运行。
2.根据权利要求1所述的变流器冷却系统，其特征在于，所述双速循环泵响应于所述变流器的运行功率大于所述预定阈值而以所述预定转速运行。
3.根据权利要求1或2所述的变流器冷却系统，其特征在于，所述预定阈值基于所述变流器在所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的运行功率被确定。
4.根据权利要求3所述的变流器冷却系统，其特征在于，所述预定阈值通过以下操作来确定：
确定所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的使所述变流器冷却系统稳定运行的流量；
根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值。
5.根据权利要求4所述的变流器冷却系统，其特征在于，根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值的操作包括：
根据所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定所述变流器在所述流量下的第一运行功率；
根据所述变流器在所述流量下使所述变流器的进水温度与所述变流器的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定所述变流器在所述流量下的第二运行功率；
确定所述变流器内部的水冷器件在所述流量下的第一最大运行功率；
确定所述变流器内部的风冷器件在所述流量下的第二最大运行功率；
将所述第一运行功率、所述第二运行功率、所述第一最大运行功率和所述第二最大运行功率中的最小值确定为所述预定阈值。
6.根据权利要求4所述的变流器冷却系统，其特征在于，
所述流量为根据所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的性能曲线以及所述变流器冷却系统的串联回路中除所述双速循环泵以外的各部件的流量压损曲线，而得到的使所述各部件的压损之和与所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的扬程相等的流量。
7.根据权利要求5所述的变流器冷却系统，其特征在于，确定所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据所述变流器的运行效率曲线，将与作为所述换热功率的所述变流器的损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第一运行功率。
8.根据权利要求5所述的变流器冷却系统，其特征在于，根据所述变流器的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第二运行功率。
9.根据权利要求5所述的变流器冷却系统，其特征在于，基于所述变流器冷却系统的冷却介质的比热容、密度、所述第二阈值以及所述流量确定所述损耗。
10.一种变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述变流器冷却系统包括：
双速循环泵，其出口经由管路与变流器的进水口连接；以及
外冷散热器，其进水口经由管路与所述变流器的出水口连接，且其出水口经由管路与所述双速循环泵的入口连接，
其中，所述双速循环泵为能够在预定转速和小于所述预定转速的转速下运行的循环泵，
所述控制方法包括：
确定所述变流器的运行功率；
响应于所述变流器的运行功率小于或等于预定阈值，使所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行。
11.根据权利要求10所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
响应于所述变流器的运行功率大于所述预定阈值，使所述双速循环泵以所述预定转速运行。
12.根据权利要求10或11所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述预定阈值基于所述变流器在所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的运行功率被确定。
13.根据权利要求12所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述预定阈值通过以下步骤来确定：
确定所述双速循环泵以小于所述预定转速的转速运行时的使所述变流器冷却系统稳定运行的流量；
根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值。
14.根据权利要求13所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，根据所述变流器在所述流量下的运行功率来确定所述预定阈值的步骤包括：
根据所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，确定所述变流器在所述流量下的第一运行功率；
根据所述变流器在所述流量下使所述变流器的进水温度与所述变流器的出水温度之差小于第二阈值时的损耗，确定所述变流器在所述流量下的第二运行功率；
确定所述变流器内部的水冷器件在所述流量下的第一最大运行功率；
确定所述变流器内部的风冷器件在所述流量下的第二最大运行功率；
将所述第一运行功率、所述第二运行功率、所述第一最大运行功率和所述第二最大运行功率中的最小值作为所述预定阈值。
15.根据权利要求13所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，
所述流量为根据所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的性能曲线以及所述变流器冷却系统的串联回路中除所述双速循环泵以外的各部件的流量压损曲线，而得到的使所述各部件的压损之和与所述双速循环泵在小于所述预定转速的转速下的扬程相等的流量。
16.根据权利要求14所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，确定所述外冷散热器在所述流量下使所述外冷散热器的出水温度与环境温度之差小于第一阈值时的换热功率，然后根据所述变流器的运行效率曲线，将与作为所述换热功率的所述变流器的损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第一运行功率。
17.根据权利要求14所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，根据所述变流器的运行效率曲线，将与所述损耗对应的功率确定为所述变流器在所述流量下的第二运行功率。
18.根据权利要求14所述的变流器冷却系统的控制方法，其特征在于，基于所述变流器冷却系统的冷却介质的比热容、密度、所述第二阈值以及所述流量确定所述损耗。
19.一种变流器，其特征在于，包括根据权利要求1～9中任一项所述的变流器冷却系统。
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