CN217936316U - 一种大型风电机组变流器冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电领域，更具体而言，涉及一种大型风电机组变流器冷却装置，其中风力发电机包括机舱；变流器，具有若干运行时发热的功能元件；冷却装置，包括散热件与若干的冷却件；所述变流器设置于所述机舱内部，所述散热件设置于所述机舱外部，所述冷却件与所述散热件之间设置有冷却液循环管路，所述冷却液循环管路内部具有冷却液；所述冷却件连接于所述功能元件并用于导热。本实用新型设计巧妙，结构新颖，有效地解决了变流器的散热问题，降低了安全隐患，具有十分显著的推广意义。

Description

一种大型风电机组变流器冷却装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，更具体而言，涉及一种大型风电机组变流器冷却装置。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。随着科学技术的发展，海上风电场越来越多，容量也在增大，因海上空间有限，塔基一般是控制柜，变流器安装在风力发电机机舱，大容量海上风电各个部件的散热要求也越来越高，如果散热效果不好，变流器内温度太高，极容易造成内部设备损坏、线路绝缘皮融化造成短路，甚至引起火灾。

现有技术中，有些风电场变流器是在风力发电机机舱，由于变流器内部大部分都是昂贵的集成线路器件，不能沾染灰尘，早期风电机组装机容量较小，变流器一般都只有较小的散热风扇；随着风电机组容量逐渐增大，小的散热风扇已经无法将变流器内部的热量排出，也有容量较小的风电机组使用水冷散热。

随着风电机组容量变大，变流器容量也逐渐增大，使用普通的散热风扇已经无法将变流器内的热量排出；小容量风电机组使用水冷散热，但是水冷装置在机舱内循环会让机舱温度提高很多，机舱内还有齿轮箱、发电机也在散热。大容量风电机组(5MW以上风力发电机)，夏天长时间运行造成机舱内温度太高，危险系数提高，随时可能发生火灾；因此，在对大型风电机组变流器使用水冷系统进行散热时，难以避免机舱内温度过高所造成的影响。

因此，有必要解决上述技术问题。

实用新型内容

针对现阶段技术中存在的问题，一种大型风电机组变流器冷却装置，解决了大容量风电机组的变流器散热问题，确保即使在炎热的夏季，风速较大时，变流器也能够安全稳定运行，保障设备安全。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种大型风电机组变流器冷却装置，包括：机舱；变流器，具有若干运行时发热的功能元件；冷却装置，包括散热件与若干的冷却件；所述变流器设置于所述机舱内部，所述散热件设置于所述机舱外部，所述冷却件与所述散热件之间设置有冷却液循环管路，所述冷却液循环管路内部具有冷却液；所述冷却件连接于所述功能元件并用于导热。

作为进一步优化的技术方案，所述冷却液循环管路上设置有循环泵；所述循环泵上连接有进液母管与出液母管；所述出液母管上连接有若干的冷却支管，所述出液母管通过所述冷却支管与所述冷却件连接；所述进液母管与所述散热件连接。

作为进一步优化的技术方案，所述变流器包括功率柜与控制柜；所述功率柜与所述控制柜具有各自的所述功能元件；所述功率柜与所述控制柜之间具有连接母管；所述功率柜内的所述冷却件上连接有出液支管；所述连接母管连通所述出液支管与所述控制柜内的冷却支管。

作为进一步优化的技术方案，同一所述功能元件上连接有多个冷却件。

作为进一步优化的技术方案，所述散热件设置有多个。

作为进一步优化的技术方案，多个所述散热件之间通过散热支管连接。

作为进一步优化的技术方案，所述散热件为铝制散热板。

作为进一步优化的技术方案，所述冷却液为水，所述冷却件为水冷板。

作为进一步优化的技术方案，其特征在于，还包括风扇；所述风扇靠近于所述散热件以用于冷却所述散热件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所提供的一种大型风电机组变流器冷却装置，其设置有散热件与若干的冷却件，散热件被设置于机舱外部，冷却件连接于功能元件，冷却件与所述散热件之间设置有冷却液循环管路并通过冷却液导热，可有效地将变流器内部的热量转移到机舱外部，可以有效加快变流器各个控制柜散热速度，降低因柜内温度高所造成设备绝缘老化、着火的风险。

通过散热件与冷却件之间设置有循环泵以提高冷却效率，循环泵通过冷却支管将冷却液送到不同位置处的冷却件以冷却功能元件，并且，还可以通过另外的连接母管连通变流器内部不同柜体之间的冷却液循环管路，冷却效率高且装置结构简约，也可降低夏天机舱内温度太高会造成其他设备绝缘老化、着火的风险。

本实用新型所提供风力发电机，其同一所述功能元件上可以连接有多个冷却件以提高冷却效果，也可以设置多个散热片以提高散热效果，不同的散热片之间通过同一母管再循环回循环泵，可灵活设置，有效提供设备可靠性、安全性，减少维护次数，提高发电量，具有广泛的应用场景。

通过设置风扇对散热板进行降温，以提高散热效率并进一步提高变流器内部的散热效果。

通过在变流器外部设置有散热件以及风扇，述冷却件与所述散热件之间设置有冷却液循环管路，冷却件连接于所述功能元件并用于导热，也可以实现一种变流器的有效散热，提高变流器使用寿命。

综上所述，本实用新型设计巧妙，结构新颖，有效地解决了变流器的散热问题，降低了安全隐患，具有十分显著的推广意义。

附图说明

图1是本实用新型一种大型风电机组变流器冷却装置散热原理示意图；

图2是本实用新型变流器结构示意图；

图3是本实用新型机舱外部结构示意图。

图中，100、机舱；200、变流器；201、功率柜；202、冷却柜；

203、连接母管；204、功能元件；300、冷却装置；301、冷却件；302、散热件；303、循环泵；311、冷却支管；312、出液支管；331、进液母管；332、出液母管；400、风扇。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

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。在本申请的描述中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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申请中的具体含义。

如图1-3所示，本实用新型实施例优选实施例的一种大型风电机组变流器冷却装置，包括机舱100、变流器200与冷却装置300，其中机舱100 用于安装所述变流器200与冷却装置300，变流器200被设置于机舱100 的内部，变流器200内部具有若干运行时发热的功能元件204，功能元件 204可以是变流器200内部的功率模块、电感以及其他电气设备等；所述冷却装置300包括散热件302与若干的冷却件301，每一个冷却件301可以对应于一个功能元件204并与功能元件204连接以为功能元件204散热，散热件302设置于所述机舱100外部，冷却件301与散热件302之间设置有冷却液循环管路，所述冷却液循环管路内部具有冷却液，通过冷却液在冷却液循环管路内部的流动将冷却件301上的热量带走，并转移到机舱100外部，通过散热件302将热量散掉以降低功能元件204的温度，并进一步降低机舱100内部的温度。其中，变流器200可以单独使用，相较于现有技术，具有更好的散热效果，可以被单独用于现有的风力发电机中，具有十分广泛的应用场景。

本实施例中所提供的一种风力发电机在上电运行后，温度元件升温并产生热量后传递至冷却件301，通过冷却件301与散热件302之间的冷却液循环管路，冷却液将冷却件301上的热量传递至散热件302，由于散热件302被设置于机舱100的外部，在这一过程中，机舱100内部的热量被不断地传递至机舱100外部的散热件302并通过散热件302将热量消散掉，冷却液温度降低并重新循环至冷却件301，以对机舱100温度进行循环冷却，冷却件301的安装位置可以根据红外成像仪对变流器200内部预先测试而确定。

在本申请的一些实施例中，所述冷却液循环管路上设置有循环泵303，循环泵303可以加快冷却液循环管路内冷却液的流动，通过对循环泵303的功率进行调节，还可以提供特定的循环效率，以使所述冷却装置300的冷却效果灵活调节，不仅可以改善散热效果，还具有节能减排的技术效果，循环泵303上连接有进液母管331与出液母管332；所述出液母管332上连接有若干的冷却支管311，所述出液母管332通过所述冷却支管311与所述冷却件301连接；所述进液母管331与所述散热件302连接，通过冷却支管311结构的设置，使冷却件301可以具有更容易的安装位置，也更好地与功能元件204对应，还可降低进一步地降低能量损耗。

本实用新型中所涉及的一种变流器200，其内部包括有功率柜201、控制柜202以及并网柜，所述的控制柜202在功率柜201旁边，受功率柜201 的影响，控制柜202内温度也有点高，由于控制柜202内是高压设备，有电缆、断路器等功能元件204，对绝缘要求比较高，所以柜内温度不能太高，在一些实施例中，在所述功率柜201与所述控制柜202之间设置有连接母管203，通过连接母管203可以将冷却液循环管路中的冷却液导入到控制柜202中，功率柜201内的所述冷却件301上连接有出液支管312，所述出液支管312汇聚到所述连接母管203中并导入到控制柜202中的冷却件301以对控制柜202进行降温，在另外的一些变形实施方式中，也可以是从出液母管332直接连接冷却支管311到控制柜202中的冷却件301，具有相同的技术效果。

在前述的所有实施方式中，冷却件301与所述功能元件204均一一对应，在另外的一些实施方式中，同一所述功能元件204上也可以连接有多个冷却件301，可为某一功能元件204进行个性化的降温措施，具有较高的灵活性。

在本申请的一些实施例中，所述的散热件302也可以设置有多个以进一步地提高散热效果，多个所述的散热件302之间通过散热支管连接并通过一条管路直接连接到前述的循环泵303的进液母管331中，也可每个散热件302均单独连接至所述循环泵303，具有良好的散热效果。

在本申请的一些实施例中，所述散热件302为铝制散热板，铝制散热板的形状可以设置为常见的如圆形、方形及矩形等形状，也可以根据功能元件204的形状而定制，铝制散热板的制备材料也可以被选替为其他具有良好散热效果的材料如铜、铁等金属材料或具有散热效果的高分子材料，在一些变形的实施方式中，散热件302也可以是具有散热功能的装置或设备等，与这些实施方式相比，本实施例中的散热件302具有成本低以及材料易得的有益效果，在前述所有实施方式的基础上，所述的冷却液可以选用为水，所述冷却件301为水冷板；所述的冷却液还可以选自常见的冷却液如油等。

在前述所有实施方式的基础上，本实用新型中所提供的一种风力发电机结构还可以包括风扇400，所述风扇400靠近于所述散热件302以用于冷却所述散热件302，所述的风扇400可以设置一个或多个，在设置有多个散热件302的实施例中，可以被设置为每个所述散热件302均对应于一个风扇400，冷却液经过水冷板后出来被传输至外部铝制散热板，外部散热板上附近的风扇400可以对散热板进行降温，一般地，可以是当冷却水温度高于30度时，启动风扇400散热。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，包括：

机舱；

变流器，具有若干运行时发热的功能元件；

冷却装置，包括散热件与若干的冷却件；

所述变流器设置于所述机舱内部，所述散热件设置于所述机舱外部，所述冷却件与所述散热件之间设置有冷却液循环管路，所述冷却液循环管路内部具有冷却液；

所述冷却件连接于所述功能元件并用于导热。

2.根据权利要求1所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，

所述冷却液循环管路上设置有循环泵；

所述循环泵上连接有进液母管与出液母管；

所述出液母管上连接有若干的冷却支管，所述出液母管通过所述冷却支管与所述冷却件连接；

所述进液母管与所述散热件连接。

3.根据权利要求2所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，

所述变流器包括功率柜与控制柜；

所述功率柜与所述控制柜具有各自的所述功能元件；

所述功率柜与所述控制柜之间具有连接母管；

所述功率柜内的所述冷却件上连接有出液支管；

所述连接母管连通所述出液支管与所述控制柜内的冷却支管。

4.根据权利要求1所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，同一所述功能元件上连接有多个冷却件。

5.根据权利要求1所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，所述散热件设置有多个。

6.根据权利要求5所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，多个所述散热件之间通过散热支管连接。

7.根据权利要求1所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，所述散热件为铝制散热板。

8.根据权利要求1所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，所述冷却液为水，所述冷却件为水冷板。

9.根据权利要求1－8中任一项所述的一种大型风电机组变流器冷却装置，其特征在于，还包括风扇；所述风扇靠近于所述散热件以用于冷却所述散热件。

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