[发明专利]一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构

说明书

本发明公开了一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。本发明公开的风电变桨控制系统大功率器件散热结构，有益于改变传统冷却板散热的各种弊端，为全新的冷却散热方式，提高热量在基板上均匀分布的能力，达到了优良的散热效果。

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，具体是涉及一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构。

背景技术

风能作为无污染、可再生的能源受到了广泛的关注，并且迅猛发展，在我国风力发电具有广阔的发展前景。近年来，风力发电机组经历了从几十千瓦到几百千瓦到几兆瓦的飞速发展，大功率的风力发电机组对变桨系统的功能需求更高。桨叶控制关系到整个风电机组的安全，因此桨叶控制装置的可靠性显得尤为重要，在桨叶回到安全位置前，必须保证驱动桨叶的系统运行万无一失，而变桨柜中大功率器件的散热问题影响着变桨控制系统的性能、寿命等。

变桨控制系统中的大功率器件主要有充电机、驱动器等；这些大功率器件安放在变桨控制柜内部，变桨控制柜安放在风力发电机组的轮毂内，并随轮毂的旋转一起转动。由于其使用环境的限制，目前变桨控制系统中的大功率器件的散热以散热板散热为主。

传统方案一是用铝材散热板，辅以轴流风扇加大空气流通，以提高散热效率。这种方案的弊端在于轴流风扇的使用寿命只有2到3年，不能满足风力发电机组设计寿命20年的需要，需定期的更换轴流风扇，从而影响了风力发电机组整机的运行。

传统方案二是取消轴流风机，加大散热板的面积，以提高散热板与空气接触的表面积来达到散热效果。这种方案的也存在弊端，由于功率器件只占据散热板的一小部分，散热板的面积加大，理论上其散热面积和散热效果是能达到的，但是在实际运用过程中，功率器件接触面的周围散热板的温度很高，远离器件的散热板部分温度很低，与空气接触带走的热量有限，无法满足散热要求，当散热板温度过高时，变桨控制系统会停止工作，影响风力发电机组的运行。

针对现有技术存在的问题，创造出一种不影响风力发电机组整机的运行，又能满足风电变桨控制系统大功率器件散热要求的散热结构是目前要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，它提高了热量在基板上均匀分布的能力，到达了优良的散热效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，其特征在于：所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。

本风电变桨控制系统大功率器件散热结构为一种新颖的散热结构，它合理利用了风力发电机组变浆控制系统大功率器件所处的环境来解决其散热问题。风力发电机组轮毂转动时，设置于风力发电机组轮毂内的变桨控制柜同时转动，变桨控制柜转动时，设置于变桨控制柜内部的散热管同时转动。散热管未充满冷却液时管中会存在空气腔，散热管旋转时，液体会在有空气腔的散热管内流动，从而带动热量流转到基板的每一个部位。

进一步地，本发明所述冷却液体积为散热管孔内容积的30% ~70%。

进一步地，本发明所述基板上表面设置有散热片，基板的下表面连接大功率器件。