风力发电机组的冷却装置、冷却系统和风力发电机组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电技术，尤其涉及一种风力发电机组的冷却装置、冷却系统和风力发电机组。
【背景技术】
[0002]在现代的大型风力发电机中，随着单机发电功率的增大，风力发电机内部的发热部件生成的热量也越来越多，尤其是长期处于高温环境的机组。这就需要设计一种新型的风力发电机冷却装置对其内部发热部件进行冷却，从而保证风力发电机在高温环境下能够安全无故障地运行。
[0003]目前，风力发电机组的冷却多采用风冷的方式。风冷是利用外界环境温度较低的空气对机组内的发热部件进行冷却，但是，如果机组的安装环境温度较高，外界空气的温度也会较高，则冷却效果很不理想。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种风力发电机组的冷却装置、冷却系统和风力发电机组，即使在高温环境下，也能够对机组内的气流进行降温，达到比较理想的冷却效果，保证机组能够安全无故障地运行。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]一种风力发电机组的冷却装置，包括:
[0007]半导体冷却部件和与所述半导体冷却部件连接的电源，所述半导体冷却部件包括冷端和热端，所述冷端设置在所述机舱内部，所述热端设置在所述机舱的外部，所述冷端和所述热端之间通过导体连接。
[0008]一种风力发电机组的冷却系统，包括:
[0009]所述风机包括塔筒和设置在塔筒顶部的机舱，所述机舱具有与所述塔筒顶部连接的第一连接平台，所述第一连接平台具有允许气流通过的通风孔，
[0010]所述冷却系统包括前述的风力发电机组的冷却装置、第一引流部件以及进风风机，所述进风风机设置在所述塔筒的底部，用于将外界气流引入塔筒内，所述第一引流部件设置在塔筒内部，用于将进风风机引入的外界气流向上通过所述通风孔引入到所述机舱内。
[0011]一种风力发电机组，包括:前述风力发电机组的冷却系统。
[0012]本发明实施例提供的风力发电机组的冷却装置、冷却系统和风力发电机组，通过半导体冷却部件冷却机舱内的热气流，且半导体的冷端设置在机舱内，热端设置在机舱外部，能够快速散热，从而达到快速冷却机舱内气流的作用。此外，该冷却系统及风力发电机组利用机组自身的结构特征，引入外界气流，并将外界气流与半导体冷却部件结合，能够达到更理想的冷却效果，保证机组安全无故障地运行。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例的半导体制冷的原理图。
[0014]图2为本发明实施例一的冷却装置的半导体制冷部件的安装结构示意图。
[0015]图3为图2中所示的半导体制冷部件的电路结构示意图。
[0016]图4为本发明实施例二的冷却系统的系统结构示意图。
[0017]图5为本发明实施例三的冷却系统的系统结构示意图。
[0018]附图标记说明:
[0019]1-发电机；2_叶片；3_轮毂；4_导流罩；5_太阳能光电转换器；6_机舱；7_电机冷却通道；8_电机冷却系统；9_第一引流部件；10_塔筒；101-混凝土塔筒；102_钢结构塔筒；11_止逆阀；13_过滤器；14_进风风机；15_电控柜；16_空调；17_第二引流部件；18-第一连接平台；19-第二连接平台。
【具体实施方式】
[0020]半导体制冷是一种利用热电制冷效应的制冷方式，半导体冷却部件的基本元件是热电偶对，如图1中所示的半导体制冷的原理图，即把一个P型半导体元件和一个N型半导体元件连成热电偶。当电流电源接通后，热电偶的一端接头的电流方向是N-P，温度降低，并且吸热，形成半导体冷却部件的冷端；而另一端接头的电流方向是P-N，温度上升，并且放热，形成半导体冷却部件的热端。
[0021]将若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助传热器件，使热电堆的热端不断散热，并通过外界空气吹过热端散热保持一定的温度，利用热电堆的冷端低温，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，这就是半导体制冷的原理。
[0022]本发明利用半导体制冷的原理，在机舱周围安装半导体制冷部件，对机舱内的热空气进行冷却，此外，结合机组本身的结构特征(例如，如果塔筒为混凝土塔筒结构，混凝土塔筒具备隔热的优势特点)，从外界引入气流，促进机组内气流循环，结合半导体冷却部件，冷却机舱内的热气流，保证机组安全无故障地运行。
[0023]下面结合附图对本发明实施例的风力发电机组的冷却装置、冷却系统和风力发电机组进行详细描述。
[0024]实施例一
[0025]图2示出了本发明实施例一的冷却装置的半导体制冷部件的安装结构示意图。为了方便对技术方案进行说明，将图2中机舱的上侧的表面称作上表面，将与轮毂相反一侧的机舱表面称作后表面，平行于纸面方向的两个面(即面向叶片而言机舱的左右两个侧面)称作侧表面。
[0026]本发明实施例一提供的一种风力发电机组的冷却装置，包括半导体冷却部件与半导体冷却部件连接的电源，其中，该半导体冷却部件包括冷端和热端，如图2中所示，半导体冷却部件的冷端设置在机舱6内部，热端设置在机舱6的外部，且冷端与热端之间通过导体(例如，导线)连接。
[0027]其中，半导体冷却部件的冷端和热端的形状及大小，可以根据机组的形状结构及大小设定，根据本发明的优选实施例，本发明的半导体冷却部件的冷端和热端呈板状，冷端贴附在机舱6的内表面，热端贴附在机舱6的侧表面上。
[0028]本发明的半导体冷却部件的安装结构，当半导体通电后，由于热电制冷效应，机舱6内的冷端温度下降，并吸收热量，从而冷却机舱6内的热气流；而机舱6外的热端的温度上升，与此同时，热端向外界释放热量，且热端设置在机舱6的侧表面(相对于其他面而言，接触到的风量和风速较大)，当外界风经过机舱6时，将热端的热量迅速带走，如此，保证半导体冷却部件达到较好的冷却效果。
[0029]此外，半导体冷却部件需要外界电源为其供电，为简化机组结构，该电源可以是机组内部电源，但是，由于半导体冷却部件可能处于长期工作状态，其耗电量也会较大，根据本发明的优选实施例，该电源为太阳能光电转换器5，更优选地，该太阳能光电转换器5设置在机舱6的上表面和/或后表面，这样能够有助于太阳能光电转换器5吸收到更多的太阳能。太阳能光电转换器5吸收太阳能，将太阳能转换成电能，给该风力发电机组的冷却装置(半导体冷却部件)供电。
[0030]进一步地，本发明实施例提供的冷却装置，还可以包括储能设备和数控匹配器，其中，储能设备用于在数据匹配器的控制下，将太阳能光电转换器5产生的多余的电能进行储存，并且在太阳能不足时作为电源进行供电。具体来说，数控匹配器对该半导体冷却部件的能量进行调节，并对储能设备进行过充和过放控制，即一方面，控制储能设备存储太阳能光电转换器5转换的多余电能，另一方面，在太阳能不足时候，控制储能设备放电，给半导体冷却部件供电。其中，半导体冷却部件、太阳能光电转换器5、储能设备和数控匹配器之间的连接关系，可以参见如图3所示的半导体冷却部件的电路结构示意图。
[0031]如图3所示，储能设备与半导体冷却部件并联，即太阳能光电转换器5转换得到的电能，一部分直接供给半导体冷却部件，一部分在数控匹配器的控制下，进入储能设备储存，如此，能够保证半导体冷却部件在任何时候(例如，阴天或晚上)都能正常工作，此外，有效利用太阳能，降低对风机本身的电能的消耗。
[0032]本发明实施例提供的风力发电机组的冷却装置，通过半导体冷却部件冷却机舱内的热气流，且半导体的冷端设置在机舱内，热端设置在机舱外部，能够快速散热，从而达到快速冷却机舱内气流的作用，保证机组安全无故障地运行。而该冷却装置采用太阳能光电转换器5作为电源，充分利用太阳能，减少风力发电机组的额外耗电。
[0033]此外，该风力发电机组的冷却装置，在冬天温度较低时，只需要切换该装置的电流方向就可以使装置由制冷状态变为制热状态，如此，在冬天，风力发电机组需要启动时，可以利用该装置对机组加热，保证机组的启动，且还避免使用加热器，解决了风机发电机组的额外耗电问题。
[0034]实施例二
[0035]图4示出了本发明实施例二的冷却系统的系统结构示意图。
[0036]如图4所示，本发明提供的一种风力发电机组的冷却系统，其风机包括塔筒10和设置在塔筒10顶部的机舱6，机舱6具有与塔筒10顶部连接的第一连接平台18，第一连接平台I8具有允许气流通过的通风孔，同时，该冷却系统还包括前述实施例一的冷却装置(由于图4为系统的侧视图，仅示意出太阳能光电转换器5的安装位置，半导体冷却部件的设置位置在图中未示意)、第一引流部件9以及进风风机14。
[0037]其中，进风风机14设置在塔筒10的底部，用于将外界气流引入塔筒10内。例如，在风机的入口平台的上端或者下端设置有一个通风孔，进风风机14可以安装在该通风孔上，从而将塔筒10外的气流引入塔筒10内。优选地，为了防止外界物体(例如，沙砾、石子)等进入风机，本发明的冷却系统还包括过滤器13，该过滤器13设置在进风风机14上(具体安装结构可以参加图4)，用于过滤进风风机14引入塔筒10内的外界气流。
[0038]而第一引流部件9设置在塔筒10内部，用于将进风风机14引入外界的气流向上通过通风孔(前述第一连接平台18上的通风孔)引入到机舱6中。其中，该第一引流部件9可以但不限于是引流风扇(例如，采用轴流风扇)，也可以是其他引流的设备或者装置。为防止机舱6中的热气流倒流(进入塔筒10)，影响冷却效果，根据本发明优选实施例，第一引流部件9包括止逆阀11，用于防止机舱6内的热气流倒流。
[0039]综上所述，本发明提供的冷却系统，如图4中箭头所示为系统气流走向，由塔筒10、机舱6、发电机I以及机组的轮毂3、机组的维修通孔、导流罩4与发电机I的连接缝隙、叶片2的变桨缝隙等形成了一个循环的气流通