CN207039434U - 一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器，冷却装置包括水泵、脱气罐、加热器、过滤器、膨胀罐及连接管路；所述脱气罐和过滤器通过连接管路与所述水泵连接，并竖直布置在所述水泵的相对两侧；所述脱气罐上设置有所述加热器；所述膨胀罐与所述脱气罐连通，设置在所述水泵的顶部。该冷却装置结构简洁、紧凑，能满足当前安装空间小的需求。

Description

一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器

技术领域

本实用新型涉及一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器。

背景技术

风电变流器属于大功率电力电子设备，设备在运行的过程中会产生大量的热量，目前市场上风电变流器装机容量都在兆瓦级以上，产生的热量很大。以2MW全功率变流器为例，产生的热量一般在60kW左右，如果这部分热量排在塔筒内，引起的温升对整个风电机组的设备都是一个巨大的风险。为了将该热量带出塔筒，一般采用水冷分离散热的冷却方式，即冷却液在供水装置的驱使下进入变流器，冷却液被变流器加热后经过管道流入放置在塔筒外的风冷散热器，被风冷散热器冷却后，重新流入变流器，进行定向换热，形成一个闭式的循环系统。

然而，当前的冷却装置结构不够紧凑，无法满足严格的安装需求，且，如图1，其中变流器本体和冷却装置放在塔筒内，散热器摆放在塔筒外。三个设备通过4个法兰（或带杯口抱箍）固定相互连接在一起，形成一个密闭循环的冷却系统，这样的冷却系统存在管道多，成本高，连接复杂，在现场施工还存在各自装配麻烦、耗时的问题。同时由于各自连接之间没有进行保压测试，存在泄漏的风险。

此外，由于冷却装置与变流器设备不属于同一供应商，在控制上的配合并不是完全一致，风电整机厂商采购回设备后还需对变流器和冷却装置进行联调以保证双方的配合，效率低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器，该风电变流器的冷却装置以及风电变流器采用一体化设计，结构紧凑，散热效果良好。

实用新型的技术解决方案如下：

一种风电变流器的冷却装置，包括水泵、脱气罐、加热器、过滤器、膨胀罐及连接管路；所述脱气罐和过滤器通过连接管路与所述水泵连接，并竖直布置在所述水泵的相对两侧；所述脱气罐上设置有所述加热器；所述膨胀罐与所述脱气罐连通，设置在所述水泵的顶部。

所述膨胀罐与所述水泵成一字型布置。

所述过滤器通过第一软管与待冷却装置的入口连接，所述加热器通过第二软管与待冷却装置的出口连接。

风电变流器的冷却装置还包括三通阀和内循环管道，所述三通阀一端连接所述过滤器，一端连接所述内循环管道，另一端连接空气散热器出口。

所述过滤器和待冷却装置之间、临近待冷却装置的入口处还设置有温度传感器和压力传感器。

一种风电变流器，包括并排布置的并网装置、控制装置、功率转换装置和前述的风电变流器的冷却装置；所述并网装置、控制装置、功率转换装置和风电变流器的冷却装置分别位于独立的密封柜体中。

所述功率转换装置中设有功率单元和电抗器。

功率转换装置的中部设置有一组主水管，每个主水管上均设置有多个用于连接冷却支路的支路管道；主水管分为进水管和出水管；

并网装置中设有并网开关；

控制装置中设有配电器件、与所述配电器件连接的控制单元和与所述控制单元连接的监控单元。

并网装置、控制装置、功率转换装置和风电变流器的冷却装置均通过连接部件与上下两条型钢连接，并网装置、控制装置、功率转换装置和冷却装置均位于上下两条型钢之间。

功率单元下方设有3条冷却水回路；

电抗器下方设有2条冷却水回路；

功率装置柜体内部设有1条冷却水回路；

冷却水回路为所述的支路管道形成的回路。

并网装置和控制装置之间设有隔离板，在隔板的中部由换热器和离心风机将两个柜体组成一个循环风道。

有益效果：

本实用新型的风电变流器的冷却装置具有以下特点：

1、管道的配置以及管道的布局，合理、简洁、紧凑；除膨胀罐外的宽度方向尺寸较小，达到400mm以内；

2、结构布局和管道连接紧凑，简洁，使系统注液高效、快捷；

3、水泵维护容易；

另外，本实用新型的风电变流器，将并网装置、控制装置、功率转换装置和冷却装置等整合成一个设备，以达到结构一体化、控制一体化、防护一体化、维护一体化的效果，具体分列如下：

1、结构一体化：冷却装置与变流器一体结构，体积紧凑，运输吊装方便。变流器柜体与冷却装置柜体之间有隔板隔离，确保冷却装置中发生的故障不会导致变流器的损坏。从管路布局上看，结构一体化也带来了管路上的优化。变流器+独立冷却装置需要有4根外水管，分别是从冷却装置到变流器的进出水管，以及冷却装置到外散热器的进出水管。自带冷却装置的变流器只有2根外水管，即从自带冷却装置的变流器到外散热器的进出水管。

2、控制一体化：冷却装置由变流器自主控制，无需外部参与，配合逻辑更优，变流器可以及时响应冷却装置异常状况。自带冷却装置变流器中的冷却装置配置电控系统，其中控制板采用变流器控制板的归一化设计，方便操作及维护。

3、防护一体化：冷却装置与变流器防护等级同为IP54，适应恶劣环境下应用。

4、维护一体化：由于采用一体式结构，无需多个设备联调，因此维护效率高。

附图说明

图1为现有的风电变流器与外部散热器连接示意图；

图2为风电变流器与外部散热器连接示意图；

图3为风电变流器的内部结构示意图；

图4为冷却装置的主机系统结构布局简图。

图5为冷却装置的连接原理示意图；

图6为冷却装置的主视图；

图7为冷却装置的俯视图。

标号说明：1-并网装置，2-控制装置，3-功率转换装置，4-冷却装置，5-并网开关，6-配电器件，7-控制单元，8-功率单元，9-主水管，91-支路管道，10-型钢，11-电抗器。

21-连接杯口，22-温度传感器，23-压力传感器，24、24’-软管，25-过滤器，26-加热器，27-膨胀罐，28-脱气罐，29-水泵，30-压力表，31-三通阀，32-注液口，33-第1主管道接口，34-第2主管道接口，35-第3主管道接口，36-第4主管道接口。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例1：如图2~7，一种风电变流器的冷却装置以及风电变流器，

变流器主体与外部的空气散热器通过2个法兰（或带杯口抱箍固定相互连接在一起，形成一个密闭循环的冷却系统。

风电变流器包括并网装置1、控制装置2、功率转换装置3和冷却装置4；上述柜体整体排布为一排，通过内部螺栓或螺钉等连接部件连接，和上下两条型钢10的固定连接在一起。

功率转换装置3的中部设置有一组主水管9，每个主水管上均设置有多个用于连接冷却支路的支路管道91；主水管9分为进水管和出水管。

主水管9与冷却装置4相连通，所述冷却装置4包括相互连接的水泵29、脱气罐28、加热器26、三通阀31、过滤器25及膨胀罐27，还设置有压力传感器23及温度传感器22。

并网装置1为一个，控制装置2为一个，功率转换装置3为一个，冷却装置为一个，总共四个柜体，该四个柜体各自为单独的柜体，各自保持独立的密闭方式（IP44等级及更高）和相互独立的散热风道和温湿度检测。主水管9为金属管道和/或橡胶管道。

本实施例中功率单元8需要水回路数量为3组，故两根进出水管在功率单元下方各预留3个支路接口。

本实施例中电抗器11所需用水回路数量为2组，故两根进出水管各预留2个支路接口。

本实施例中功率装置3柜体内部散热所需用水回路数量为1组，故两根进出水管各预留1个支路接口。

本实施例中并网装置1和控制装置2通过两柜间的隔板隔离，在隔板的中部由换热器和离心风机将两个柜体组成一个循环风道。内部散热所需用水回路数量为1组，故在两根进出水管各预留1个支路接口。

本实施例中冷却装置04无需水冷，故两个主水管无支路接口与冷却装置04连接。

本实施例中功率单元8通过电缆与控制单元7连接，此处，功率单元是指功率模块，包括IGBT和电容等；

本实施例中冷却装置4中的水泵29和三通阀31通过电缆连接在配电器件6，通过配电器件6（开关、继电器、接触器等配电器件）控制冷却装置4水冷系统的运行。

本实施例中配电器件6（包含冷却装置4和变流器）通过电缆与控制单元7连接；通过控制单元7对冷却装置04和变流器进行统一控制。

本实施例中监控单元12是后台监控系统，通过电缆与控制单元7连接，对冷却装置04和变流器进行实时监控冷却装置运行状况及故障记录等，为现有成熟技术。

在水管中部敷设及冷却装置在组柜中相对位置不变的条件下，各柜体范围内水管支路数量，并网装置1、控制装置2、功率转换装置3的柜量及汇流管道材料组合方式几个条件的单一变化或组合变化，都视为本实用新型的具体实施例。

参阅图4-7，本实用新型中，冷却装置为紧凑型供水冷却装置，通过对该装置的设计，使供水冷却装置的宽和深只需360mm和600mm；

冷却装置包括水泵29、脱气罐28、加热器26、过滤器25、膨胀罐27及连接管路；所述脱气罐28和过滤器25通过连接管路与所述水泵29连接，并竖直布置在所述水泵29的相对两侧；所述脱气罐28上设置有所述加热器26；所述膨胀罐27与所述脱气罐28连通，设置在所述水泵29的顶部。

所述膨胀罐27与所述水泵29成一字型布置。

所述过滤器25通过第一软管24’与待冷却装置的入口连接，所述加热器26通过第二软管24与待冷却装置的出口连接。

风电变流器的冷却装置还包括三通阀31和内循环管道，所述三通阀31一端连接所述过滤器25，一端连接所述内循环管道37，另一端连接空气散热器出口。

所述过滤器25和待冷却装置之间、临近待冷却装置的入口处还设置有温度传感器22和压力传感器23。

冷却装置具有成“一”字型布局的器件和管道；第1主管道接口33和第2主管道接口34的水管通过两根软管连接到冷却装置本体上形成一个完整的设备。当然，两根软管也可以用普通硬管替代。冷却装置的第1主管道接口33以及第2主管道接口34与功率转换装置的主水管连接。

冷却装置的第3主管道接口35和第4主管道接口36、过滤器25，加热器26，水泵29、三通阀31按顺序排列，三通阀31的水平轴线和水泵29的结构紧凑，连接管路较短。

图7中，A为除膨胀罐外的宽度方向尺寸，能达到400mm以内。整个冷却装置结构简洁、紧凑，能满足当前安装空间小的需求。

Claims (10)

1.一种风电变流器的冷却装置，其特征在于，包括水泵、脱气罐、加热器、过滤器、膨胀罐及连接管路；所述脱气罐和过滤器通过连接管路与所述水泵连接，并竖直布置在所述水泵的相对两侧；所述脱气罐上设置有所述加热器；所述膨胀罐与所述脱气罐连通，设置在所述水泵的顶部。

2.根据权利要求1所述的风电变流器的冷却装置，其特征在于，所述膨胀罐与所述水泵成一字型布置。

3.根据权利要求1所述的风电变流器的冷却装置，其特征在于，所述过滤器通过第一软管与待冷却装置的入口连接，所述加热器通过第二软管与待冷却装置的出口连接。

4.根据权利要求1所述的风电变流器的冷却装置，其特征在于，还包括三通阀和内循环管道，所述三通阀一端连接所述过滤器，一端连接所述内循环管道，另一端连接空气散热器出口。

5.根据权利要求1所述的风电变流器的冷却装置，其特征在于，所述过滤器和待冷却装置之间、临近待冷却装置的入口处还设置有温度传感器和压力传感器。

6.一种风电变流器，其特征在于，包括并排布置的并网装置、控制装置、功率转换装置和根据权利要求1-5任一项所述的风电变流器的冷却装置；所述并网装置、控制装置、功率转换装置和风电变流器的冷却装置分别位于独立的密封柜体中。

7.根据权利要求6所述的风电变流器，其特征在于，所述功率转换装置中设有功率单元和电抗器；

功率转换装置的中部设置有一组主水管，每个主水管上均设置有多个用于连接冷却支路的支路管道；主水管分为进水管和出水管；

并网装置中设有并网开关；

控制装置中设有配电器件、与所述配电器件连接的控制单元和与所述控制单元连接的监控单元。

8.根据权利要求7所述的风电变流器，其特征在于，并网装置、控制装置、功率转换装置和风电变流器的冷却装置均通过连接部件与上下两条型钢连接，并网装置、控制装置、功率转换装置和冷却装置均位于上下两条型钢之间。

9.根据权利要求7所述的风电变流器，其特征在于，功率单元下方设有3条冷却水回路；

电抗器下方设有2条冷却水回路；

功率装置柜体内部设有1条冷却水回路；

冷却水回路为所述的支路管道形成的回路。

10.根据权利要求6-9任一项所述的风电变流器，其特征在于，并网装置和控制装置之间设有隔离板，在隔板的中部由换热器和离心风机将两个柜体组成一个循环风道。