CN115580069A - 一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法，其系统包括连接发电机出风口的风管组、设置在风电机组机舱外的环境温度传感器与设置在发电机绕组周围的若干个绕组温度传感器；风管组连接有用于对发电机进行冷却的离心风机组；离心风机组连接有用于控制离心风机进行变频的变频器组，变频器组对应离心风机组的离心风机包括多个变频器；风管组的多个风管内分别设置有对应的温度传感器与压力传感器；以及设置在每一风管内的对应的风阀。本申请具有对发电机进行冷却，对发电机变频冷却系统进行智能控制，风管破损监测，以及单风机运行功能，该冷却系统能提升发电机的运行效率，增加发电机的可靠性的效果。

Description

一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法

技术领域

本申请涉及风力发电领域，尤其是涉及一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法。

背景技术

外转子发电机因其具有效率高成本低等特点，广泛应用于陆上和海上风电机组。但随着外转子发电机容量的增加，其发电机热耗也增大。外转子发电机产生的热量可采用通风冷却系统如离心风机进行转移。发电机所需风量大，压损也大，往往单台离心风机无法满足长时间的散热要求，需要多台离心风机并联使用。另外离心风机风量大，压头高也意味着离心风机电机功率大，若不对离心风机进行调频控制则离心风机的输出功率将一直处于最大状态，会降低风电机组效率，也会产生巨大的噪声。

而发电机调频控制仅参考发电机绕组温度，在极端低温情况下，外界环境温度低，绕组温度上升过高则会发电机发生较大热形变，而当发生气隙变形时甚至有扫膛的风险，因此对发电机冷却系统如离心风机进行智能控制，对于提高风电机组和搭载在风电机组上的发电机的运行效率以及可靠性显得尤为重要。

发明内容

为了提升风电机组和搭载在风电机组上的发电机的运行效率，本申请提供一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法。

本申请提供的一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法采用如下的技术方案：

一种发电机变频冷却系统，包括连接发电机出风口的风管组、设置在风电机组机舱外的环境温度传感器与设置在发电机绕组周围的若干个绕组温度传感器；

所述风管组连接有用于对所述发电机进行冷却的离心风机组；

所述离心风机组连接有用于控制离心风机进行变频的变频器组，所述变频器组对应所述离心风机组的离心风机包括多个变频器；

所述风管组的多个所述风管内分别设置有对应的温度传感器与压力传感器。

通过采用上述技术方案，发电机在正常工作时会产生热量，并通过热传递将内部的空气加热，风管组的多个风管连接至发电机，离心风机组的每一离心风机连接至风管组对应的风管，离心风机处的多个离心风机分别通过对应的风管将发电机运行过程产生的热空气进行抽离，以对发电机进行冷却；在进行冷却的同时，环境温度传感器对风电机组机舱外的环境温度进行感应，绕组温度传感器对发电机绕组的温度进行感应，温度传感器对风管内的空气温度进行感应，压力传感器对风管内的空气压力进行感应，以使变频器组中的多个变频器能根据环境温度、绕组温度、风管内温度与风管内的空气压力对离心风机组的多个离心风机进行智能变频调节，尽量避免使离心风机组持续保持在最大功率状态，降低离心分机组的噪声，使降低气隙变形与发生扫膛的概率，提升风电机组的运行效率，增加风电机组的可靠性。

可选的，所述风管组包括第一风管与第二风管，所述第一风管与所述第二风管分别连接在发电机的出风口；

所述离心风机组包括第一离心风机与第二离心风机，所述第一风管远离所述出风口的一端连接所述第一离心风机，所述第一离心风机用于抽取并排出发电机和所述第一风管内的空气；

所述第二风管远离所述出风口的一端连接所述第二离心风机，所述第二离心风机用于抽取并排出发电机和所述第二风管内的空气；

所述第一离心风机连接所述变频器组的第一变频器，所述第二离心风机连接所述变频器组的第二变频器。

通过采用上述技术方案，发电机的出风口出分别连接风管组的第一风管与第二风管，第一风管与第二风管分别连接离心风机组的第一离心风机与第二离心风机连接，同时变频器组的第一变频器与第二变频器分别与第一离心风机与第二离心风机连接，以分别对第一离心风机和第二离心风机进行对应的变频，进一步时对应的离心风机进行变频控制。

可选的，所述第一风管的中间处设有用于控制所述第一风管通断的第一风阀，所述第二风管的中间处设有用于控制所述第二风管通断的第二风阀。

通过采用上述技术方案，使通过第一风阀与第二风阀，能分别对第一风管与第二风管的通断进行控制。

可选的，所述第一风管靠近所述第一离心风机入口处设置有用于采集所述第一离心风机入口处温度的第一入口温度传感器，与用于采集所述第一离心风机入口处压力的第一压力传感器；所述第二风管靠近所述第二离心风机入口处设置有用于采集所述第二离心风机入口处温度的第二入口温度传感器，与用于采集所述第二离心风机入口处压力的第二压力传感器。

通过采用上述技术方案，第一入口温度传感器对第一风管处靠近第一离心风机的入口处温度进行采集测量，第一压力传感器对第一风管内的气压进行采集测量，第二入口温度传感器对第二风管处靠近第二离心风机的入口处温度进行采集测量，第二压力传感器对第二风管内的气压进行采集测量，使能对第一风管与第二风管内的温度与气压进行采集测量。

一种发电机变频冷却智能控制方法，包括：

发电机启动，通过所述变频器组控制所述离心风机组的多个离心风机进入低频启动状态；

当所述离心风机组的电流稳定时，读取所述第一入口温度传感器测量出的第一温度、所述第二入口温度传感器测量出的第二温度、所述第一压力传感器测量出的第一压力值、所述第二压力传感器测量出的第二压力值与所述绕组温度传感器读取的绕组温度；

判断所述离心风机组的任一离心风机是否故障；

当判断结果为所述第一离心风机、所述第二离心风机均无故障时，基于所述第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断所述第一风管与所述第二风管是否发生故障；

当所述第一风管或所述第二风管发生故障时，则将对应所述第一风管或第二风管一侧的所述第一离心风机或所述第二离心风机停机并关闭对应的第一风阀或第二风阀；

当所述第一风管与所述第二风管均未发生故障时，则读取所述环境温度传感器测量出的外界环境温度，并根据所述外界环境温度与绕组温度设置对所述第一离心风机与所述第二离心风机的控制策略。

通过采用上述技术方案，以便于根据第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断任一离心风机、第一风管与第二风管是否故障，并在第一风管、第二风管与任一离心风机均无故障时根据外界环境温度与绕组温度设置对第一离心风机与第二离心风机的控制策略，以便于在极端低温情况下对第一离心风机与第二离心风机进行智能调频控制，控制发电机内绕组的温度以对发电机进行冷却，降低环境温度与发电机之间的温差，从而减少发电机在运行过程中由于温差导致的热变形、气隙变形与扫膛等的风险。

可选的，所述基于所述第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断所述第一风管与所述第二风管是否发生故障，包括：

基于所述第一温度与所述第二温度，获取所述第一温度与所述第二温度之间的温度差值；

比对所述温度差值与设定温度值获取温度比对结果；

基于所述第一压力值与所述第二压力值，获取所述第一压力值与所述第二压力值之间的压力差值；

比对所述压力差值与设定压力值获取压力比对结果；

基于所述温度比对结果与所述压力比对结果判断所述第一风管与所述第二风管是否发生故障。

通过采用上述技术方案，当第一风管与第二风管在运行时，温度比对结果能显示出第一风管与第二风管内温度差大小别的程度，压力比对结果能显示出第一风管与第二风管内压力大小差别的程度，从而根据温度比对结果与压力比对结果判断第一风管与第二风管是否发生了漏气等故障。

可选的，所述基于所述温度比对结果与所述压力比对结果判断所述第一风管与所述第二风管是否发生故障，包括：

当所述温度差值小于所述设定温度值且所述压力差值小于所述设定压力值时，说明一侧的所述第一风管或第二风管发生故障，停止处于低温侧的所述第一离心风机或所述第二离心风机的运行，和处于高压侧的所述第一离心风机或所述第二离心风机的运行；

当所述温度差值小于所述设定温度值且所述压力差值大于所述设定压力值时，说明所述第一风管与所述第二风管正常运行。

通过采用上述技术方案，使能对第一风管与第二风管所发生的故障进行具体衡量。

可选的，所述根据所述外界环境温度与绕组温度设置对所述第一离心风机与所述第二离心风机的控制策略，包括：

当外界环境温度大于预设温度时，通过所述绕组温度传感器在多个第一周期分别读取出多个绕组温度，根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组在外界环境温度大于预设温度时进行控制；

当外界环境温度小于预设温度时，通过所述绕组温度传感器在多个第二周期分别读取出多个绕组温度，根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制。

通过采用上述技术方案，使能根据外界环境的温度对第一离心风机与第二离心风机设置不同控制策略，使第一离心风机与第二离心风机能在不同的外界环境下分别进行控制。

可选的，所述根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组在外界环境温度大于预设温度时进行控制，包括：

根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度，判断数值最高的所述绕组温度处于的温度范围；

在外界环境温度大于或等于预设温度时根据所述绕组温度所处的温度范围调整所述离心风机组的转动频率。

通过采用上述技术方案，当外界环境大于或等于预设温度时，能调整离心风机的转动频率，以能在较高的温度下对发电机进行冷却。

可选的，所述根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制，包括：

根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度，判断数值最高的所述绕组温度处于的温度范围；

在外界环境温度小于或等于预设温度时根据所述绕组温度所处的温度范围调整所述离心风机组的转动频率。

通过采用上述技术方案，当外界环境小于预设温度时，能调整离心风机的转动频率，以能在低温下对发电机进行冷却，降低环境温度与绕组温度的温度差。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.对发电机进行冷却，并实现冷却的智能控制，即在绕组温度高时采用高频，绕组温度低时采用低频，具有节能效果；

2.在离心风机组单个离心风机故障时，还支持另一单个离心风机调频运行；

3.加入延时调频，使变频器无需频繁调频。

附图说明

图1是本申请其中一实施例一种发电机变频冷却系统的结构示意图；

图2是本申请其中一实施例一种发电机变频冷却智能控制方法的流程框图；

图3是本申请其中一实施例一种发电机变频冷却智能控制方法的流程框图；

图4是本申请其中一实施例一种发电机变频冷却智能控制方法的流程框图。

附图标记：1、发电机；2、绕组温度传感器；3、风管组；3.1、第一风管；3.2、第二风管；4、离心风机组；4.1、第一离心风机；4.2、第二离心风机；5.1、第一风阀；5.2、第二风阀；6.1、第一入口温度传感器；6.2、第二入口温度传感器；7.1、第一压力传感器；7.2、第二压力传感器；8、风电机组；9、变频器组；9.1、第一变频器；9.2、第二变频器；10、环境温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

为了提升风电机组和搭载在风电机组上的发电机的运行效率，本申请实施例公开一种发电机变频冷却系统及其智能控制方法。

参照图1，一种发电机变频冷却系统，包括连接发电机1出风口的风管组3、设置在风电机组8机舱外的环境温度传感器10与设置在发电机1绕组周围的若干个绕组温度传感器2。

其中，风电机组8是风力发电多个设备总成，发电机1为设置在风电机组8上的用于通过风力驱动发电的机器，也是本申请中需要进行冷却的部件，风电机组8中除了发电机1外还有其他需要冷却的部件，发电机1在运行过程中，发电机1的绕组会产生热量，风电机组8机舱外的环境温度传感器10设置在风电机组8气象站上，绕组温度传感器2则设置在发电机1对应绕组的位置，以能准确获取环境温度与发电机1绕组的温度。

其中风管组3包括多个风管，风管的数量与发电机1出风口的数量相同，在本实施例中，发电机1出风口数量为两个，因此风管组3也对应设置有两个。

所以，风管组3包括第一风管3.1与第二风管3.2，第一风管3.1与第二风管3.2分别连接在发电机1的出风口。其中，第一风管3.1与第二风管3.2分别为抗腐蚀性较强的材质，第一风管3.1与第二风管3.2分别与发电机1的两个出风口进行气密性较强的连接，以能充分将发电机1内的温度比较高的空气导出。

当缺少对风向的控制手段时，一个风机停止风会从一个风机进入另外一个风机形成风向的短路，发电机1就得不到风量。为了对第一风管3.1与第二风管3.2的通断进行控制，阻止空气在风管组3内的逆流，于第一风管3.1的中间处设有用于控制第一风管3.1通断的第一风阀5.1，于第二风管3.2的中间处设有用于控制第二风管3.2通断的第二风阀5.2。在本实施例中，第一风阀5.1与第二风阀5.2均可设置为电动控制阀，以能根据电信号控制第一风管3.1以及第二风管3.2内空气的流通，在其他实施例中第一风阀5.1与第二风阀5.2亦可采用无需电动控制的单向风阀，使抑制空气的倒流。

风管组3连接有用于对发电机1进行冷却的离心风机组4。

其中，离心风机组4也包括有多个离心风机，离心风机的数量与风管数量一致，并与对应风管的另一端连接，且安装完成后气密性良好，当离心风机转动时能及时将发电机1中温度比较高的空气沿风管抽出并转移至外界环境。

离心风机组4对应风管的数量设置为包括第一离心风机4.1与第二离心风机4.2，第一风管3.1远离出风口的一端连接第一离心风机4.1，第一离心风机4.1用于抽取并排出发电机1和第一风管3.1内的空气；第二风管3.2远离出风口的一端连接第二离心风机4.2，第二离心风机4.2用于抽取并排出发电机1和第二风管3.2内的空气。

为了对风机的转动频率（或称为转速）进行控制，离心风机组4连接有用于控制离心风机进行变频的变频器组9，变频器组9对应离心风机组4的离心风机包括多个变频器。其中每一离心风机设置有与之对应的变频器，以分别进行对应的控制，第一离心风机4.1连接变频器组9的第一变频器9.1，第二离心风机4.2连接变频器组9的第二变频器9.2。

其中，由于离心风机组4的抽取作用，当离心风机组4正常工作且风管组3未发生故障时，风管组3内的气压小于发电机1内的气压且小于外界环境中的气压，即风管组3内呈低压状态，风管组3内的空气温度大于外界环境中的温度，即风管组3内呈高温状态。

风管组3的多个风管内分别设置有对应的温度传感器与压力传感器。第一风管3.1靠近第一离心风机4.1入口处设置有用于采集第一离心风机4.1入口处温度的第一入口温度传感器6.1，与用于采集第一离心风机4.1入口处压力的第一压力传感器7.1；第二风管3.2靠近第二离心风机4.2入口处设置有用于采集第二离心风机4.2入口处温度的第二入口温度传感器6.2，与用于采集第二离心风机4.2入口处压力的第二压力传感器7.2。在本实施例中第一入口温度传感器6.1、第一压力传感器7.1、第二入口温度传感器6.2与第二压力传感器7.2均设置在靠近离心风机组4的一侧，当对应的离心风机停止工作时，对应的风阀关闭，传感器即不会感应到对应的数据，降低对正常工作的一侧的传感器的影响。

本申请实施例的实施原理为：发电机1在正常工作时会产生热量，并通过热传递将内部的空气加热，风管组3的多个风管连接至发电机1，离心风机组4的每一离心风机连接至风管组3对应的风管，离心风机处的多个离心风机分别通过对应的风管将发电机1加热产生的热空气进行抽离，以对发电机1进行冷却；在进行冷却的同时，环境温度传感器10对风电机组8机舱外的环境温度进行感应，绕组温度传感器2对发电机1绕组的温度进行感应，温度传感器对风管内的空气温度进行感应，压力传感器对风管内的空气压力进行感应，以使变频器组9中的多个变频器能根据环境温度、绕组温度、风管内温度与风管内的空气压力对离心风机组4的多个风机进行智能变频调节，使降低气隙变形与发生扫膛的概率，提升风电机组8的运行效率，增加风电机组8的可靠性。

本申请另一实施例还公开一种发电机变频冷却智能控制方法，参照图2，包括：

S210、发电机1启动，通过变频器组9控制离心风机组4的多个离心风机进入低频启动状态。

其中，当发电机1启动时，发电机1的绕组在发电过程中即会产生热量。而离心风机组4中的离心风机低频启动时，进入低频启动状态，离心风机的启动功率较小，降低离心风机组4启动对电网的冲击。

S220、当离心风机组4的电流稳定时，读取第一入口温度传感器6.1测量出的第一温度、第二入口温度传感器6.2测量出的第二温度、第一压力传感器7.1测量出的第一压力值、第二压力传感器7.2测量出的第二压力值与绕组温度传感器2读取的绕组温度。

其中，离心风机组4的电流稳定时，离心风机组4中的离心风机进入正常工作状态，此时发电机1也进入正常工作状态，（由于本申请中涉及的发电机1为风力驱动，对于是否进入稳定状态不是能控制的，所以在本实施例中设为正常工作状态即可）分别通过对应的传感器读取对应的数值，例如第一温度与第二温度可为70℃~90℃，第一压力值与第二压力值可为-2000Pa~-3000Pa。

S230、判断离心风机组4的任一离心风机是否故障。

其中，当离心风机组4中的一个离心风机发生故障时，第一压力值与第二压力值会发生较大的变化，如第一离心风机4.1因故障停止运行时，第一压力值为一个大气压，即为1.013*105Pa，而第二离心风机4.2正常运行，第一压力值为-2000Pa，第一压力值的变化较大，所以可以在正常运行过程中对离心风机组4中的离心风机。

S240、当判断结果为第一离心风机4.1、第二离心风机4.2均无故障时，基于第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断第一风管3.1与第二风管3.2是否发生故障。

其中，第一风管3.1或第二风管3.2发生故障时，即代表第一风管3.1或第二风管3.2产生漏气现象。如第一风管3.1发生故障时，外界温度较低的空气进入第一风管3.1中，使测出的第一温度降低，而进入的空气使第一风管3.1内的空气增加，进而增加第一压力值的大小，破坏第一风管3.1内的低压环境。此时可认为第一风管3.1发生故障。同理可对第二风管3.2是否发生故障进行判断。

S250、当第一风管3.1或第二风管3.2发生故障时，则将对应第一风管3.1或第二风管3.2一侧的第一离心风机4.1或第二离心风机4.2停机并关闭对应的第一风阀5.1或第二风阀5.2。

其中，当第一风管3.1发生故障时，将第一离心风机4.1关闭，并关闭第一风阀5.1，以降低第一风管3.1对第二风管3.2的影响，第二风管3.2发生故障同理。

S260、当第一风管3.1与第二风管3.2均未发生故障时，则读取环境温度传感器10测量出的外界环境温度，并根据外界环境温度与绕组温度设置对第一离心风机4.1与第二离心风机4.2的控制策略。

其中，当第一风管3.1与第二风管3.2均未发生故障，第一离心风机4.1与第二离心风机4.2均未发生故障时，在极端低温环境下外界环境温度低，绕组温度高，绕组与外界环境温差过大会导致发电机1热变形大，导致发电机1定子与转子之间的气隙发生变形甚至导致发电机1发生扫膛的现象，此时需根据测得的外界环境温度与绕组温度设置对第一离心风机4.1与第二离心风机4.2的不同控制策略。

为了判断第一风管3.1与第二风管3.2是否发生故障，基于第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断是否第一风管3.1与第二风管3.2是否发生故障，包括：

S3.10、基于第一温度与第二温度，获取第一温度与第二温度之间的温度差值。

其中，由于第一风管3.1与第二风管3.2之间处于相互隔开的状态，在正常运行时，温度差值较小，在本实施例中则是对温度差值的绝对值进行计算，如第一温度设为T1，第二温度设为T2，则温度差值=|T1−T2|。

S3.20、比对温度差值与设定温度值获取温度比对结果。

其中，设定温度值用于衡量温度差值的大小，当温度比对结果较大时，则说明温度差值较大，当温度比对结果较小时，则说明温度差值较小，可通过温度比对结果来对温度差值与设定温度值之间的大小进行衡量。

S330、基于第一压力值与第二压力值，获取第一压力值与第二压力值之间的压力差值。

其中，由于第一风管3.1与第二风管3.2之间处于相互隔开的状态，且第一风管3.1与第二风管3.2之间的区别较小，在正常运行时，压力差值较小，在本实施例中则是对压力差值的绝对值进行计算，如第一压力值设为P1，第二温度设为P2，则温度差值=|P1−P2|。

S340、比对压力差值与设定压力值获取压力比对结果。

其中，设定压力值用于衡量压力差值的大小，当压力比对结果较大时，则说明压力差值较大，当压力比对结果较小时，则说明压力差值较小，可通过压力比对结果来对压力差值与设定压力值之间的大小进行衡量。

S350、基于温度比对结果与压力比对结果判断第一风管3.1与第二风管3.2是否发生故障。

而基于温度比对结果与压力比对结果判断第一风管3.1与第二风管3.2是否发生故障，则包括：

S35.1、当温度差值小于设定温度值且压力差值小于设定压力值时，说明一侧的第一风管3.1或第二风管3.2发生故障，停止处于低温侧的第一离心风机4.1或第二离心风机4.2的运行，和处于高压侧的第一离心风机4.1或第二离心风机4.2的运行。

S35.2、当温度差值小于设定温度值且压力差值大于设定压力值时，说明第一风管3.1与第二风管3.2正常运行。

其中，当温度差值小于设定温度值且压力差值小于设定压力值时，则说明一侧的风管处于破损泄露状态，此时对应的离心风机与风管的冷却作用降低。此时自动将该侧的离心风机自动停机，使对发电机1的冷却保持一个冷却风机的单机运行状态，而处于双机运行状态时冷却效果更好，而处于单机运行状态时也可对发电机1进行冷却，以增加对故障风险的抵抗能力。因为在本实施例中风管组3中设置的风管为两个风管，即分别为第一风管3.1与第二风管3.2，正常情况下，两个风管之间的气压相同或相近，而当风管出现破损，则会从周边环境中吸收空气破坏风管内的低压环境，此时风管内的温度会随环境温度降低，气压也增加。

根据外界环境温度与绕组温度设置对第一离心风机4.1与第二离心风机4.2的控制策略，包括：

S4.10、当外界环境温度大于预设温度时，通过绕组温度传感器2在多个第一周期分别读取出多个绕组温度，根据不同第一周期测出的数值最高的绕组温度对离心风机组4在外界环境温度大于预设温度时进行控制。

S4.20、当外界环境温度小于预设温度时，通过绕组温度传感器2在多个第二周期分别读取出多个绕组温度，根据不同第二周期测出的数值最高的绕组温度对离心风机组4在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制。

其中，绕组温度可设为T3，外界环境温度可设为T0，发电机1功率越高，测量出的绕组温度T3就越高，需要的离心风机的风量就越大，此时就需要把离心风机的频率调高，进一步降低风压以提高风量，若离心风机组4中的离心风机的频率还保持在比较低的状态，则发电机1就会发生超温的现象。

参照图3，根据不同第一周期测出的数值最高的绕组温度对离心风机组4在外界环境温度大于预设温度时进行控制，包括：

S5.10、根据不同第一周期测出的数值最高的绕组温度，判断数值最高的绕组温度处于的温度范围。

S5.20、在外界环境温度大于或等于预设温度时根据绕组温度所处的温度范围调整离心风机组4的转动频率。

其中，预设温度可设置为20℃，也可根据实际环境与发电机1的性能进行设置，当外界环境温度T0大于预设温度时，说明外界温度处于温度较高的状态。第一周期为在处于该温度时设置的测量周期，可设置为T1时间，每经过一个第一周期，即每经过T1时间进行一次测量（第一周期可设置为5min，根据需求进行调整），多次测量后判断在这多个第一周期时间内最大的绕组温度是否在第一范围内（第一范围可设置为60℃-100℃，根据实际环境与风电机组8环境进行设置），当不处于第一范围内时，表示在第一范围之外的温度时发电机1的升温速度与发电机1自身降温速度相同（可为小于第一范围的最小值如小于60℃时，发电机1的升温速度与发电机1自身降温速度相同，离心风机组4运行时，发电机1也可良好运行，停止对应离心风机的运行）；当处于第一范围内时，则使风机以第一频率运行，第一频率可设置为20Hz（第一频率同样根据实际情况进行设置）。

在离心风机组4中的离心风机处于20Hz的频率运行时，同样在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断多个绕组温度中的最大的绕组温度是否大于第一范围的最大值，即在本实施例中的100℃，当不大于100℃时，则在第二周期内多次测量绕组温度（第二周期的时间长度与第一周期的时间长度不同，根据实际情况进行设置），判断绕组温度是否处于第一范围，当第二周期内测量的多个绕组温度还是不处于第一范围时，停止对应离心风机的运行，当第二周期内测量的多个绕组温度处于第一范围内时，则控制离心风机组4中的离心风机以20Hz的频率运行，并重新在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断多个绕组温度中的最大的绕组温度是否大于第一范围的最大值，直至多个绕组温度中的最大的绕组温度大于第一范围最大值，此时表示在当前的20Hz频率下，发电机1不能靠自身散热来达到冷却的作用，需对离心风机组4进行调频，在本实施例中，可调频为30Hz，以增加离心风机组4中的离心风机的功率。

当离心风机组4中的离心风机处于30Hz的频率运行时，还需在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断绕组温度是否大于第一阈值（在本实施例中，第一阈值可设置为105℃，在其他实施例中可针对实际情况进行设置）；当不大于第一阈值时，在多个第二周期内多次测量绕组温度，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第一范围的最大值，当小于第一范围的最大值时，则控制离心风机组4中的离心风机调整回20Hz的频率，以从20Hz的频率重新开始测量，当不小于第一范围的最大值时则以30Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量；当绕组温度大于第一阈值时，则表示当前30Hz的频率还是比较小，当前频率的离心风机的冷却作用不足，则再次进行调频，在本实施例中可调频为40Hz，以再次增加离心风机组4中的离心风机的功率。

当离心风机组4中的离心风机处于40Hz的频率运行时，还需在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断绕组温度是否大于第二阈值（在本实施例中，第二阈值可设置为110℃，在其他实施例中可针对实际情况进行设置）；当不大于第二阈值时，在多个第二周期内多次测量绕组温度，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第一阈值，当多个第二周期的最大绕组温度存在有小于第一阈值时，则控制离心风机调整回30Hz的频率，以从30Hz的频率重新开始测量，当多个第二周期的最大绕组温度不存在小于第一阈值时则以40Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量；当绕组温度大于第二阈值时，则表示当前40Hz的频率还是比较小，则再次进行调频，在本实施例中可调频为50Hz。

当调频为50Hz时，则持续在多个第二周期测量绕组温度是否小于第二阈值，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第一阈值，当多个第二周期的最大绕组温度存在有小于第一阈值时，则控制离心风机组4中的离心风机调整回30Hz的频率，以从30Hz的频率重新开始测量，当多个第二周期的最大绕组温度不存在小于第一阈值时则以40Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量。所以当调频为50Hz时即为最大值，且为较为暂时的状态。

通过在第一周期与第二周期对绕组温度的测量实现自动调频，以实现发电机1变频冷却系统的变频，并使之更加智能化。在相邻调频之间还设置有延时调频，即设置相邻两次调频的间隔时间，可根据实际情况设置为5min或10min等。

参照图4，根据不同第二周期测出的数值最高的绕组温度对离心风机组4在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制，包括：

S6.10、根据不同第二周期测出的数值最高的绕组温度，判断数值最高的绕组温度处于的温度范围；

S6.20、在外界环境温度小于或等于预设温度时根据绕组温度所处的温度范围调整离心风机组4的转动频率。

其中，当外界环境温度T0不大于预设温度时，说明外界温度处于温度较低的状态，此时需对离心风机组4中的离心风机进行调频，以降低外界温度与离心风机之间的温度差。此时，在多个T1时间进行多次测量，多次测量后判断在这多个第一周期时间内最大的绕组温度是否小于第三阈值（第三阈值可设置为65℃，根据实际环境与风电机组8的环境进行设置，第三阈值表示离心风机组4中的离心风机停止运行时，发电机1在该低温状态也可良好运行，即发电机11的升温速度与发电机11自身降温速度相同，且发电机1与周围环境的温差对发电机1的影响较小），当不小于第三阈值时，停止对应离心风机的运行，当小于第三阈值时，则说明在当前情况下，发电机1与外界低温环境之间的温差过大，则进行第一次调频，使离心风机组4以第一频率运行，第一频率可设置为20Hz（同样根据实际情况进行设置），以第一频率运行时离心风机组4能将发电机1的热量及时带出，降低当前外界环境温度与发电机1之间的温差。

在离心风机组4中的离心风机处于20Hz的频率运行时，同样在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断多个绕组温度中的最大的绕组温度是否大于第四阈值，即在本实施例中的70℃，当不大于70℃时，则在第二周期内多次测量绕组温度（第二周期的时间长度与第一周期的时间长度不同，根据实际情况进行设置），判断绕组温度是否小于第三阈值，当第二周期内测量的多个绕组温度不处于第三范围内时（第三范围可设置为40℃-65℃），停止对应离心风机组4的运行，当第二周期内测量的多个绕组温度处于第三范围内时，则控制离心风机组4中的离心风机以20Hz的频率运行，并重新在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断多个绕组温度中的最大的绕组温度是否小于第三阈值，直至多个绕组温度中的最大的绕组温度小于第三阈值，此时表示在当前的20Hz频率下，发电机1不能靠自身散热以及离心风机组4的冷却及时散热，需对离心风机组4进行调频，增加离心风机的散热能力，在本实施例中，可调频为30Hz，以增加离心风机组4中的离心风机的功率。

当离心风机组4中的离心风机处于30Hz的频率运行时，还需在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断绕组温度是否大于第四阈值（在本实施例中，第四阈值可设置为75℃，在其他实施例中可针对实际情况进行设置）；当不大于第四阈值时，在多个第二周期内多次测量绕组温度，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第三阈值，当小于第三阈值时，则控制离心风机组4中的离心风机调整回20Hz的频率，以从20Hz的频率重新开始测量，当不小于第三阈值时则以30Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量；当绕组温度大于第四阈值时，则表示当前30Hz的频率还是比较小，当前频率的离心风机的冷却作用不足，则再次进行调频，在本实施例中可调频为40Hz，以再次增加离心风机组4中的离心风机的功率。

当离心风机处于40Hz的频率运行时，还需在多个第一周期内多次测量绕组温度，判断绕组温度是否大于第五阈值（在本实施例中，第五阈值可设置为80℃，在其他实施例中可针对实际情况进行设置）；当不大于第五阈值时，在多个第二周期内多次测量绕组温度，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第四阈值，当多个第二周期的最大绕组温度存在有小于第四阈值时，则控制离心风机调整回30Hz的频率，以从30Hz的频率重新开始测量，当多个第二周期的最大绕组温度不存在小于第四阈值时则以40Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量；当绕组温度大于第五阈值时，则表示当前40Hz的频率还是比较小，则再次进行调频，在本实施例中可调频为50Hz。

当调频为50Hz时，则持续在多个第二周期测量绕组温度是否小于第四阈值，判断多个第二周期的最大绕组温度是否小于第四阈值，当多个第二周期的最大绕组温度存在有小于第四阈值时，则控制离心风机组4中的离心风机调整回30Hz的频率，以从30Hz的频率重新开始测量，当多个第二周期的最大绕组温度不存在小于第一阈值时则以40Hz的频率运行并持续在多个第一周期内进行测量。所以当调频为50Hz时即为最大值，且为较为暂时的状态。

本申请实施例一种发电机1变频冷却系统及其智能控制方法的实施原理为：根据第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断任一离心风机、第一风管3.1与第二风管3.2是否故障，并在第一风管3.1、第二风管3.2与任一离心风机均无故障时根据外界环境温度与绕组温度设置对第一离心风机4.1与第二离心风机4.2的控制策略，以便于在极端低温情况下对第一离心风机4.1与第二离心风机4.2进行智能调频控制，控制发电机1内绕组的温度以对发电机1进行冷却，降低环境温度与发电机1之间的温差，从而减少发电机1在运行过程中由于温差导致的热变形、气隙变形与扫膛等的风险。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发电机变频冷却系统，其特征在于，包括连接发电机（1）出风口的风管组（3）、设置在风电机组（8）机舱外的环境温度传感器（10）与设置在发电机（1）绕组周围的若干个绕组温度传感器（2）；

所述风管组（3）连接有用于对所述发电机（1）进行冷却的离心风机组（4）；

所述离心风机组（4）连接有用于控制离心风机进行变频的变频器组（9），所述变频器组（9）对应所述离心风机组（4）的离心风机包括多个变频器；

所述风管组（3）的多个所述风管内分别设置有对应的温度传感器与压力传感器。

2.根据权利要求1所述的一种发电机变频冷却系统，其特征在于，所述风管组（3）包括第一风管（3.1）与第二风管（3.2），所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）分别连接在发电机（1）的出风口；

所述离心风机组（4）包括第一离心风机（4.1）与第二离心风机（4.2），所述第一风管（3.1）远离所述出风口的一端连接所述第一离心风机（4.1），所述第一离心风机（4.1）用于抽取并排出发电机（1）和所述第一风管（3.1）内的空气；

所述第二风管（3.2）远离所述出风口的一端连接所述第二离心风机（4.2），所述第二离心风机（4.2）用于抽取并排出发电机（1）和所述第二风管（3.2）内的空气；

所述第一离心风机（4.1）连接所述变频器组（9）的第一变频器（9.1），所述第二离心风机（4.2）连接所述变频器组（9）的第二变频器（9.2）。

3.根据权利要求2所述的一种发电机变频冷却系统，其特征在于，所述第一风管（3.1）的中间处设有用于控制所述第一风管（3.1）通断的第一风阀（5.1），所述第二风管（3.2）的中间处设有用于控制所述第二风管（3.2）通断的第二风阀（5.2）。

4.根据权利要求2所述的一种发电机变频冷却系统，其特征在于，所述第一风管（3.1）靠近所述第一离心风机（4.1）入口处设置有用于采集所述第一离心风机（4.1）入口处温度的第一入口温度传感器（6.1），与用于采集所述第一离心风机（4.1）入口处压力的第一压力传感器（7.1）；所述第二风管（3.2）靠近所述第二离心风机（4.2）入口处设置有用于采集所述第二离心风机（4.2）入口处温度的第二入口温度传感器（6.2），与用于采集所述第二离心风机（4.2）入口处压力的第二压力传感器（7.2）。

5.一种发电机变频冷却智能控制方法，应用于权利要求1-4所述的一种发电机（1）变频冷却系统，其特征在于，包括：

发电机（1）启动，通过所述变频器组（9）控制所述离心风机组（4）的多个离心风机进入低频启动状态；

当所述离心风机组（4）的电流稳定时，读取所述第一入口温度传感器（6.1）测量出的第一温度、所述第二入口温度传感器（6.2）测量出的第二温度、所述第一压力传感器（7.1）测量出的第一压力值、所述第二压力传感器（7.2）测量出的第二压力值与所述绕组温度传感器（2）读取的绕组温度；

判断所述离心风机组（4）的任一离心风机是否故障；

当判断结果为所述第一离心风机（4.1）、所述第二离心风机（4.2）均无故障时，基于所述第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）是否发生故障；

当所述第一风管（3.1）或所述第二风管（3.2）发生故障时，则将对应所述第一风管（3.1）或第二风管（3.2）一侧的所述第一离心风机（4.1）或所述第二离心风机（4.2）停机并关闭对应的第一风阀（5.1）或第二风阀（5.2）；

当所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）均未发生故障时，则读取所述环境温度传感器（10）测量出的外界环境温度，并根据所述外界环境温度与绕组温度设置对所述第一离心风机（4.1）与所述第二离心风机（4.2）的控制策略。

6.根据权利要求5所述的一种发电机变频冷却智能控制方法，其特征在于，所述基于所述第一温度、第二温度、第一压力值与第二压力值判断所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）是否发生故障，包括：

基于所述第一温度与所述第二温度，获取所述第一温度与所述第二温度之间的温度差值；

比对所述温度差值与设定温度值获取温度比对结果；

基于所述第一压力值与所述第二压力值，获取所述第一压力值与所述第二压力值之间的压力差值；

比对所述压力差值与设定压力值获取压力比对结果；

基于所述温度比对结果与所述压力比对结果判断所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）是否发生故障。

7.根据权利要求6所述的一种发电机变频冷却智能控制方法，其特征在于，所述基于所述温度比对结果与所述压力比对结果判断所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）是否发生故障，包括：

当所述温度差值小于所述设定温度值且所述压力差值小于所述设定压力值时，说明一侧的所述第一风管（3.1）或第二风管（3.2）发生故障，停止处于低温侧的所述第一离心风机（4.1）或所述第二离心风机（4.2）的运行，和处于高压侧的所述第一离心风机（4.1）或所述第二离心风机（4.2）的运行；

当所述温度差值小于所述设定温度值且所述压力差值大于所述设定压力值时，说明所述第一风管（3.1）与所述第二风管（3.2）正常运行。

8.根据权利要求5所述的一种发电机变频冷却智能控制方法，其特征在于，所述根据所述外界环境温度与绕组温度设置对所述第一离心风机（4.1）与所述第二离心风机（4.2）的控制策略，包括：

当外界环境温度大于预设温度时，通过所述绕组温度传感器（2）在多个第一周期分别读取出多个绕组温度，根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组（4）在外界环境温度大于预设温度时进行控制；

当外界环境温度小于预设温度时，通过所述绕组温度传感器（2）在多个第二周期分别读取出多个绕组温度，根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组（4）在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制。

9.根据权利要求8所述的一种发电机变频冷却智能控制方法，其特征在于，所述根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组（4）在外界环境温度大于预设温度时进行控制，包括：

根据不同所述第一周期测出的数值最高的所述绕组温度，判断数值最高的所述绕组温度处于的温度范围；

在外界环境温度大于或等于预设温度时根据所述绕组温度所处的温度范围调整所述离心风机组（4）的转动频率。

10.根据权利要求8所述的一种发电机变频冷却智能控制方法，其特征在于，所述根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度对所述离心风机组（4）在外界环境温度小于或等于预设温度时进行控制，包括：

根据不同所述第二周期测出的数值最高的所述绕组温度，判断数值最高的所述绕组温度处于的温度范围；

在外界环境温度小于或等于预设温度时根据所述绕组温度所处的温度范围调整所述离心风机组（4）的转动频率。

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