[发明专利]冷却系统、具有冷却系统的风力发电机组及其冷却方法

说明书

本发明公开冷却系统及冷却方法、具有冷却系统的风力发电机组。所述冷却系统包括：冷却水供应单元，用于提供冷却水；泵，泵送由所述冷却水供应单元提供的冷却水；外部散热器，用于使与所述风力发电机组的内部热源经过热交换的所述冷却水与外部环境的空气进行热交换；冷却水管，供所述冷却水循环流动；流量控制阀，设置于所述冷却水管，用于控制由所述泵泵送的冷却水的流量；温度传感器，用于检测外部环境的温度；风速传感器，用于检测外部环境的风速；控制器，通过由所述温度传感器检测的外部环境的温度和由风速传感器检测的风速，控制所述流量控制阀的开度和所述泵的启停。

技术领域

本发明涉及一种冷却系统、具有冷却系统的风力发电机组及其冷却方法。

背景技术

风力发电机组是在户外长期服役的大型复杂装备，其运行状态经常受到温度、湿度等环境因素的影响。在散热方面，针对发热量大的内部热源，如变流器、发电机和变频器等部件，某些风电供应商会优先考虑水冷措施以加强散热，而对于一般电气部件的表性热源，更多采用风扇直接空气冷却。

但这些传统的冷却系统在设计时，是以满足对整个风力发电机组系统最大产热量的冷却为目的而设计。也就是说，对于机舱的冷却系统，是根据机舱部件的最大产热量进行设计的，只是区分机组运行和停机状态时，冷却系统具有不同的状态。

然而，这会造成当风速较低而风力发电机组不能满发时，风力发电机组各部件的产热量会下降，而冷却系统的冷却量却维持不变，这不仅会造成机组内部的温度降低、湿度增加，还会产生不必要的能耗。

具体地说，当风速高于切入风速，但风力发电机组不能满发时，风力发电机组各部件的产热量会下降，而冷却系统的冷却量却维持不变，这不仅会造成机组内部的温度降低、湿度增加，还会产生不必要的能耗。在切入风速到额定风速的过程中，风力发电机组的发电量是先增加后不变的(达到满发风速前，发电量随风速的增大而增大；达到满发风速后，发电量随风速的增大而不变)，其部件的产热量也是先增加后不变，这点该冷却系统并未考虑。

当然，有些技术也对冷却系统进行了改进，使冷却系统在不同风速时采用不同的冷却回路。例如，在低风速下，在变流器的运行模式下，为了达到零的无功功率，其输出终端被连接，因为这个操作，变流器产生了热量，导致温度升高，需要冷却。此时的冷却回路是“变流器-发电机-换热器-变流器”，以形成一个回路。在正常风速下(从切入风速开始到超过额定风速的风速)，冷却系统会形成两个回路，一个是“变流器-换热器-变流器”，一个是“发电机-换热器-发电机”。

然而，该冷却系统并未考虑外部环境温度对冷却系统的影响。具体地讲，外部环境温度越低，外部散热器的冷却量会越大，外部环境温度越高，外部散热器的冷却量越低，由此可知，外部环境温度对冷却系统也会产生不小的影响。

另外，冷却系统的外部散热器一般安放在机舱顶部或机舱尾部，由于前端旋转叶片扰动气流所引起的速度衰减，外部散热器的被动散热风速会低于实际风速，造成散热量下降。而且，随着风力发电机组规格的增大，发电量在增大，其部件的发热量也在增多，但由于受到机舱顶部位置的限制，外部散热器的迎风面积存在一个上限值，即冷却量存在一个上限值。而且，风力发电机组的发电量越来越大，产热量也越来越大，对于被动散热不能满足风力发电机组冷却要求的系统，会在外部散热器前端增加风扇等主动散热装置。此外，外部散热器位于机舱顶部时，很容易受到台风的损害，使其与机舱壁面的连接失效。

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种如下的冷却系统、具有冷却系统的风力发电机组及其冷却方法，通过对冷却系统的改进，实现根据外部环境的风速和温度来控制冷却水的流量，从而实现对风力发电机组内温度的控制，并达到节能的效果。