專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，以及包括該變流器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
變流器(也稱變頻器)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心控制部件。風(fēng)機(jī)能否適應(yīng)不同地區(qū)的電網(wǎng)，滿足電能質(zhì)量要求，抵御電網(wǎng)故障的影響，關(guān)鍵取決于變流器的品質(zhì)。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的逐漸增大及海上風(fēng)電的逐步興起，發(fā)展大容量、海上型風(fēng)機(jī)是風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢。但是，海上鹽霧腐蝕嚴(yán)重，應(yīng)采用密閉柜體，避免通風(fēng)。然而，變流器是大功率電力電子產(chǎn)品，發(fā)熱量大，需要通風(fēng)良好，解決該問題的途徑是采用整機(jī)液冷設(shè)計(jì)。同時(shí)由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用的環(huán)境非常惡劣，還需要在低溫、高濕環(huán)境下對其 進(jìn)行加熱?，F(xiàn)有技術(shù)的變流器在散熱時(shí)，利用散熱器專門獨(dú)立地對各元件進(jìn)行冷卻；而在加熱除濕時(shí)，則專門設(shè)置加熱系統(tǒng)。由于各元件相應(yīng)的加熱和冷卻系統(tǒng)彼此相互獨(dú)立，因此造成整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，既造成空間浪費(fèi)又增加成本。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，該變流器能夠明顯簡化變流器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，節(jié)約變流器空間。本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，包括設(shè)置于功率柜的crowbar模塊和控制電路板；設(shè)置于并網(wǎng)柜的不間斷電源；第一熱交換器，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過控制電路板、不間斷電源、crowbar模塊后,最終進(jìn)入第一熱交換器。進(jìn)一步地，所述不間斷電源設(shè)置有內(nèi)置風(fēng)扇，流動氣體通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入不間斷電源內(nèi)部，經(jīng)過所述內(nèi)置風(fēng)扇后，從出風(fēng)口排出。進(jìn)一步地,還包括設(shè)置于功率柜的功率模塊，所述功率模塊設(shè)置有水冷板，冷水從功率模塊的進(jìn)水口進(jìn)入水冷板，從功率模塊的出水口流出。進(jìn)一步地,還包括設(shè)置于并網(wǎng)柜的變壓器；第二熱交換器，所述第二熱交換器設(shè)置于變壓器上方，冷卻或加熱過程中，其流動氣體的第一部分經(jīng)過變壓器后進(jìn)入第二熱交換器，第二部分經(jīng)過功率柜的功率模塊。進(jìn)一步地，還包括內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇，所述內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇設(shè)置于功率柜和并網(wǎng)柜的中間隔板上，所述內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇驅(qū)動流動氣體從第二熱交換器進(jìn)入功率柜。[0018]進(jìn)一步地,還包括設(shè)置于功率柜的電抗器，所述電抗器設(shè)置有內(nèi)部水路，冷水從電抗器的進(jìn)水口進(jìn)A內(nèi)部水路循環(huán)，熱水從電抗器的出水口流出。進(jìn)一步地,還包括第三熱交換器，所述第三熱交換器設(shè)置于功率柜中間層和底層的隔板上，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過電抗器。進(jìn)一步地,還包括匯流管，所述功率模塊的水冷板內(nèi)水管、電抗器水管或各熱交換器內(nèi)水管通過并流方式匯流至所述匯流管。進(jìn)一步地,還包括引流裝置，所述引流裝置設(shè)置于所述第一熱交換器下方和/或所述匯流管下方，用于引導(dǎo)滲漏的液體沿功率柜內(nèi)壁流動。本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括前述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器。本實(shí)用新型功率柜和并網(wǎng)柜的相應(yīng)位置連通，形成了風(fēng)道，可以通過風(fēng)道循環(huán)對各部件進(jìn)行冷卻及加熱除濕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型省去了專門設(shè)置加熱系統(tǒng)帶來的成本增加，并可以同時(shí)對多個(gè)部件進(jìn)行冷卻及加熱除濕作業(yè)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間的優(yōu)點(diǎn)；此外，本實(shí)用新型的電抗器、功率模塊除了通過自帶系統(tǒng)冷卻外，還通過風(fēng)道循環(huán)對其進(jìn)行輔助散熱，顯著地提高了散熱效率；而且，本實(shí)用新型的引流裝置可以防止水管接頭處漏水引起的故障，保證了功率模塊、電抗器等重要部件的正常工作，具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本實(shí)用新型一實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器的結(jié)構(gòu)圖。其中，附圖標(biāo)記如下I :crowbar模塊、2 :控制電路板、3 :不間斷電源、41 :第一熱交換器、42 :第二熱交換器、43 :第三熱交換器、5 :功率模塊、6 :變壓器、7 :內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇、8 :電抗器、9 :匯流管、10 :引流裝置。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。圖I所示是本實(shí)用新型一實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器的結(jié)構(gòu)圖，該變流器可以在提高防護(hù)等級的基礎(chǔ)上，保證主要發(fā)熱元件得到良好的冷卻，并可以在低溫、高濕環(huán)境中對各元件進(jìn)行加熱，以適應(yīng)惡劣環(huán)境(尤其是海上)風(fēng)力發(fā)電的需要。從圖I中可以看出，本實(shí)用新型一實(shí)施例的的變流器至少包括crowbar模塊1(可以用于提高直驅(qū)式風(fēng)電系統(tǒng)的低電壓穿越能力)、控制電路板2、不間斷電源3、第一熱交換器41等部件。其中crowbar模塊I和控制電路板2設(shè)置于功率柜內(nèi)，具體地可以將其設(shè)置在功率柜的上層，該上層與功率柜的中間層隔離不導(dǎo)熱；不間斷電源3設(shè)置于并網(wǎng)柜，其也可以設(shè)置在并網(wǎng)柜的上層，該上層與并網(wǎng)柜的中間層隔離不導(dǎo)熱。在(變流器)冷卻或加熱過程中，第一熱交換器41的流動氣體經(jīng)過控制電路板2、不間斷電源3、cix)Wbar模塊I后，最終進(jìn)入第一熱交換器41。具體地，第一熱交換器41可以設(shè)置于功率柜上層的正面。應(yīng)當(dāng)清楚，本實(shí)用新型的第一熱交換器41可以與液冷系統(tǒng)連接，該液壓系統(tǒng)既可以用于冷卻，也可以作為加熱除濕作業(yè)的熱源，相應(yīng)地流動氣體既可以是從第一熱交換器41出來的冷風(fēng)，也可以是熱風(fēng)，本實(shí)用新型并不受限于此。此外，第一熱交換器41也可以采用其它各種可能的熱源或冷卻源，本實(shí)用新型并不受限于此。在冷卻過程中，通過風(fēng)道循環(huán)(從第一熱交換器41、控制電路板2、不間斷電源3、crowbar模塊I再回到第一熱交換器41的流動氣體循環(huán))，第一熱交換器41的冷風(fēng)可以對控制電路板2、不間斷電源3和crowbar模塊I進(jìn)行散熱，減少了現(xiàn)有技術(shù)中專用散熱器和加熱系統(tǒng)的設(shè)置，因而可以使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約變流器空間。應(yīng)當(dāng)清楚，冷風(fēng)經(jīng)過控制電路板2、不間斷電源3和crowbar模塊I的先后順序可以調(diào)整，本實(shí)用新型并不受限于此。在該風(fēng)道的路徑上，冷風(fēng)的溫度逐漸升高。加熱過程則正好相反，在該風(fēng)道的路徑上，熱風(fēng)的溫度逐漸降低。第一熱交換器41的流動氣體可以通過各種內(nèi)置和外置的驅(qū)動部件驅(qū)動其流動。優(yōu)選地，第一熱交換器41設(shè)置有風(fēng)扇。此外，不間斷電源3還設(shè)置有內(nèi)置風(fēng)扇，流動氣體通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入不間斷電源3內(nèi)部，經(jīng)過該內(nèi)置風(fēng)扇后，從出風(fēng)口排出。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的變流器還包括功率模塊5。該功率模塊5設(shè)置于功率柜內(nèi)。具體地，該功率模塊5可以設(shè)置于功率柜的中間層。所述功率模塊5設(shè)置有水冷板，冷水從功率模塊5的進(jìn)水口進(jìn)入水冷板，從功率模塊5的出水口流出。水冷板可以帶走功率模塊5發(fā)出的大部分熱量。進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的變流器還包括變壓器6和第二熱交換器42，其中變壓器6設(shè)置于并網(wǎng)柜內(nèi)，所述第二熱交換器42設(shè)置于變壓器6上方，冷卻或加熱過程中，其流動氣體的第一部分經(jīng)過變壓器6后進(jìn)入第二熱交換器42，第二部分經(jīng)過功率柜的功率模塊5。冷卻過程中，可以通過第二熱交換器42的輔助散熱，進(jìn)一步地提高對功率模塊5的散熱效率。第二熱交換器42可以采用與第一熱交換器41相似的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系。第二熱交換器42的流動氣體可以通過各種內(nèi)置和外置的驅(qū)動部件驅(qū)動其氣流流動。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的變流器還包括內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇7，該內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇7設(shè)置于功率柜和并網(wǎng)柜的中間隔板上，所述內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇7驅(qū)動流動氣體從第二熱交換器42進(jìn)入功率柜。該內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇7設(shè)置于并網(wǎng)柜內(nèi)部。更進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的變流器還包括電抗器8，該電抗器8設(shè)置于功率柜內(nèi)。具體地，該電抗器8可以設(shè)置在功率柜的底層，并可以設(shè)置有如圖I所示的兩組。電抗器8設(shè)置有內(nèi)部水路，冷水從電抗器8的進(jìn)水口進(jìn)入內(nèi)部水路循環(huán)，從電抗器8的出水口流出。該電抗器8與傳統(tǒng)的風(fēng)冷電抗器相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、散熱效果好的優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)部水路可以帶走電抗器8發(fā)出的大部分熱量。為了進(jìn)一步地提高對電抗器8的散熱效率，本實(shí)用新型還包括第三熱交換器43，所述第三熱交換器43設(shè)置于功率柜中間層和底層的隔板上，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過電抗器8。在冷卻過程中，可以冷風(fēng)對電抗器8進(jìn)行輔助散熱，進(jìn)一步提高電抗器8的散熱效率。第三熱交換器43可以采用與第一熱交換器41相似的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系。需要說明的是，在圖I所示的實(shí)施例中，第二熱交換器42的流動氣體的第一部分最終進(jìn)入第三熱交換器43，第三熱交換器43的流動氣體最終進(jìn)入第二熱交換器42，從而形成了功率柜和并網(wǎng)柜之間的風(fēng)道循環(huán)。優(yōu)選地，本實(shí)用新型前述功率模塊5的水冷板內(nèi)水管、電抗器8水管或各熱交換器內(nèi)水管可以通過并流方式匯流至匯流管9，并通過該匯流管9將熱量傳遞到液冷系統(tǒng)中，通過總的液冷循環(huán)將熱量帶走。 此外，為了防止水管接頭處漏水引起故障，本實(shí)用新型還包括引流裝置10，該引流裝置10設(shè)置于所述第一熱交換器41下方和/或所述匯流管9下方，用于引導(dǎo)滲漏的液體沿功率柜內(nèi)壁流動。該引流裝置10結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝，保證了功率模塊5、電抗器8等重要部件的正常工作，具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。上述從冷卻散熱的角度對本實(shí)用新型的變流器的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了說明。相對應(yīng)地，本實(shí)用新型的變流器在加熱除濕時(shí)可以按照如下描述實(shí)施當(dāng)環(huán)境溫度低于變流器內(nèi)部元器件工作溫度時(shí)，通過外部輔助設(shè)備內(nèi)加熱器給水溶液加熱，熱水通過與冷水相同的循環(huán)通道，提高柜內(nèi)溫度。保證變流器在低氣溫環(huán)境下正
常工作。當(dāng)環(huán)境濕度大于設(shè)定值時(shí)，可通過控制器啟動外部輔助內(nèi)加熱器給水溶液加熱，提高柜內(nèi)溫度，從而降低環(huán)境濕度，防止凝露的發(fā)生。此外，需要說明的是，本實(shí)用新型所指水冷和液冷均為同一類型的冷卻方式，限定為水冷的特征可以替換為液冷，限定為液冷的特征也可以替換為水冷，兩者之間屬于等同特征，本實(shí)用性并不受限于此。除了前述風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器外，本實(shí)用新型還提供一種包括前述變流器的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其它結(jié)構(gòu)可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本文在此不再贅述。綜上所述，本實(shí)用新型功率柜和并網(wǎng)柜的相應(yīng)位置連通，形成了風(fēng)道，可以通過風(fēng)道循環(huán)對各部件進(jìn)行冷卻及加熱除濕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)I)成本低、結(jié)構(gòu)緊湊本實(shí)用新型的液冷系統(tǒng)可以兼顧解決加熱除濕的問題，省去了專門設(shè)置加熱系統(tǒng)帶來的成本增加；此外，本實(shí)用新型通過合理的熱交換器和風(fēng)道設(shè)計(jì)，可以同時(shí)對多個(gè)部件進(jìn)行冷卻及加熱除濕作業(yè)，相對于現(xiàn)有技術(shù)中各元件的專用散熱器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間的優(yōu)點(diǎn)。2)散熱效率高本實(shí)用新型的電抗器8采用內(nèi)部水路循環(huán)進(jìn)行冷卻，與傳統(tǒng)的風(fēng)冷電抗器8相比結(jié)構(gòu)簡單、體積小、散熱效果好；此外，電抗器8、功率模塊5除了通過自帶系統(tǒng)冷卻外，還通過風(fēng)道循環(huán)對其進(jìn)行輔助散熱，顯著地提高了散熱效率。[0056]3)可靠性高本實(shí)用新型的引流裝置10可以防止水管接頭處漏水引起的故障，保證了功率模塊5、電抗器8等重要部件的正常工作，具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。此外，本實(shí)用新型還具有防護(hù)等級高、安裝簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。因此，本實(shí)用新型的有益效果是顯而易見的。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，包括 設(shè)置于功率柜的crowbar模塊(I)和控制電路板(2); 設(shè)置于并網(wǎng)柜的不間斷電源(3)； 第一熱交換器(41)，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過控制電路板(2)、不間斷電源(3)、crowbar模塊(I)后,最終進(jìn)入第一熱交換器(41)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，所述不間斷電源(3)設(shè)置有內(nèi)置風(fēng)扇，流動氣體通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入不間斷電源(3)內(nèi)部，經(jīng)過所述內(nèi)置風(fēng)扇后，從出風(fēng)口排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 設(shè)置于功率柜的功率模塊(5)，所述功率模塊(5)設(shè)置有水冷板，冷水從功率模塊(5)的進(jìn)水口進(jìn)入水冷板，從功率模塊(5)的出水口流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 設(shè)置于并網(wǎng)柜的變壓器(6)； 第二熱交換器(42)，所述第二熱交換器(42)設(shè)置于變壓器(6)上方，冷卻或加熱過程中，其流動氣體的第一部分經(jīng)過變壓器(6)后進(jìn)入第二熱交換器(42)，第二部分經(jīng)過功率柜的功率模塊(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇(7)，所述內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇(7)設(shè)置于功率柜和并網(wǎng)柜的中間隔板上，所述內(nèi)部循環(huán)風(fēng)扇(7)驅(qū)動流動氣體從第二熱交換器(42)進(jìn)入功率柜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 設(shè)置于功率柜的電抗器(8)，所述電抗器(8)設(shè)置有內(nèi)部水路，冷水從電抗器(8)的進(jìn)水口進(jìn)入內(nèi)部水路循環(huán)，熱水從電抗器(8)的出水口流出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 第三熱交換器(43)，所述第三熱交換器(43)設(shè)置于功率柜中間層和底層的隔板上，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過電抗器(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 匯流管(9)，所述功率模塊(5)的水冷板內(nèi)水管、電抗器(8)水管或各熱交換器內(nèi)水管通過并流方式匯流至所述匯流管(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器，其特征在于，還包括 引流裝置(10)，所述引流裝置(10)設(shè)置于所述第一熱交換器(41)下方和/或所述匯流管(9)下方，用于引導(dǎo)滲漏的液體沿功率柜內(nèi)壁流動。
10.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)變流器。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其變流器。該變流器包括設(shè)置于功率柜的crowbar模塊和控制電路板；設(shè)置于并網(wǎng)柜的不間斷電源；第一熱交換器，冷卻或加熱過程中，其流動氣體經(jīng)過控制電路板、不間斷電源、crowbar模塊后，最終進(jìn)入第一熱交換器。本實(shí)用新型功率柜和并網(wǎng)柜的相應(yīng)位置連通，形成了風(fēng)道，可以通過風(fēng)道循環(huán)對各部件進(jìn)行冷卻及加熱除濕，具有成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱效率高、可靠性高、防護(hù)等級高、安裝簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J3/38GK202513813SQ201220069759
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者任曉峰, 左磊, 韓艷娟 申請人:三一電氣有限責(zé)任公司