利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统。该系统包括：风力发电塔筒以及安装于风力发电塔筒内的变流器；所述风力发电塔筒的塔筒壁内表面局部设有导热安装面，所述风力发电塔筒内设有支撑装置；所述变流器的发热部件与所述导热安装面相互贴合，且相互连接成一体；所述变流器的其他部件固定于所述支撑装置上。该系统利用风力发电机组中必要部件塔筒作为给变流器散热的部件，省去原有变流器的大功率风扇或水冷循环系统，节省系统成本和降低系统损耗。
【专利说明】
利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统
技术领域
[0001]本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的进步和国家能源战略的调整，作为可再生能源利用的主要方式之一，风力发电已成为国家能源供应的重要组成部分。其中，风电变流器是风力发电系统的核心部件，一般在1000千瓦(或称1丽)以上的风力发电机组中，大都利用变流器装置将电能转换或控制成适当的频率和电压后送到电网上，成为可以广泛利用的电能。而变流器装置在电能转换的过程中，其功率器件、变压器、电抗器、电阻、电容等都会产生热量，这些热量如不能及时得到排除，一则会影响有关元器件的寿命，二则可能毁坏有关元器件，直至整个变流器无法正常工作。因此几乎所有的变流器都在其散热问题上要有精心的设计，增加很多散热装置，如风机、水冷系统等，不仅大大增加了变流器的投资成本，而且这些装置本身也需要消耗电能。
[0003]现有风电变流器的散热问题大多采用变流器自身孤立解决，利用散热风机强迫风冷散热，或利用水冷循环系统水冷散热。风冷散热基本属于开放式散热系统，最大的缺陷在于整柜的防护等级无法做高，功率密度无法做大。水冷散热系统大多属于密闭式散热系统，其缺陷在于水冷系统无法带走全部热量，通常需要辅助风冷散热才能彻底解决系统散热问题。
[0004]可见，现有的风冷或水冷散热系统均需额外增加散热装置，例如:大功率风扇、水冷设备等。这样不仅会增加变流器硬件成本，而且这些装置还会带来额外的电能损耗。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，以解决现有技术中存在的在对风电变流器散热时需要安装额外的散热装置，导致增加风力发电系统成本和额外的电能损耗的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其包括:风力发电塔筒以及安装于风力发电塔筒内的变流器；
[0007]所述风力发电塔筒的塔筒壁内表面局部设有导热安装面，所述风力发电塔筒内设有支撑装置；
[0008]所述变流器的发热部件与所述导热安装面相互贴合，且相互连接成一体;所述变流器除去贴装在导热安装面的其他部件固定于所述支撑装置上。
[0009]进一步地，所述支撑装置为位于所述风力发电塔筒内的平台。
[0010]进一步地，所述支撑装置为固定于所述风力发电塔筒的塔筒壁上的支架结构。
[0011]进一步地，所述风力发电塔筒内设有供所述变流器进行布线的容纳空间。
[0012]进一步地，所述变流器的发热部件为需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。
[0013]进一步地，所述变流器的其他部件为本身不发热的部件或不需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。
[0014]进一步地，所述变流器的发热部件和其他部件分别通过电缆或铜排进行电气连接。
[0015]进一步地，所述风力发电塔筒内还设有用于电缆或铜排的支撑固定装置。
[0016]进一步地，所述变流器连接完成的发热部件和其他部件的外部设有防护罩。
[0017]进一步地，所述防护罩为一体式或分体式。
[0018]本发明还提供一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的方法，其包括如下步骤:
[0019]对风力发电塔筒的塔筒壁内表面进行局部精加工形成导热安装面;将变流器的发热部件贴合安装于导热安装面上进行散热，并且使变流器与风力发电塔筒融为一体;将变流器的其他部件固定于所述变流器内的支撑装置上。
[0020]可见，采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果:
[0021]本发明提供的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，
[0022]利用风力发电机组中必要部件塔筒作为给变流器散热的部件，省去原有变流器的大功率风扇或水冷循环系统，节省系统成本和降低系统损耗。同时，突破现有变流器的整机柜式结构理念，变流器与塔筒壁部分融为一体，形成新形态的变流器。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明实施例提供的利用风力发电塔筒壁对变流器散热系统的结构示意图。
[0025]附图标记:
[0026]1-发热部件；2-其他部件；3-塔筒壁；
[0027]4-支撑装置；5-防护罩。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
[0031]下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0032]实施例一
[0033]结合图1所示，本实施例一提供一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，用于解决现有技术中存在的在对风电变流器散热时需要安装额外的散热装置，导致增加风力发电系统成本和额外的电能损耗的技术问题。
[0034]该利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统包括:风力发电塔筒以及安装于风力发电塔筒内的变流器；
[0035]由于风力发电机的塔筒壁有很大的热容和散热面积，特别是有风的吹的时候散热效果更好，也属于必用的部件。因此，为了提高系统的性价比，在风力发电塔筒的塔筒壁3内表面局部设有导热安装面，这种导热安装面可采用与散热器导热面相同的精加工制成，具有光洁、热阻小的特点。而且，导热安装面的尺寸大小也不局限。
[0036]而且，在风力发电塔筒内设有支撑装置4，这种支撑装置4可以为风力发电塔筒内平台或者外加的其他支撑部件，在此并不对其进行以某种形式的局限。
[0037]对于变流器而言，变流器分为发热部件I和除去发热部件I的其他部件2，变流器的发热部件I与导热安装面相互贴合，且相互连接成一体;变流器除去贴装在导热安装面的其他部件2固定于支撑装置4上。这种变流器突破现有变流器的整机柜式结构理念，变流器与塔筒壁3部分融为一体，形成新形态的变流器。对整体进线电气连接，然后结合塔筒壁3对“散装变流器”进行整体安全防护。
[0038]可见，本实施利用风力发电机组中必要部件塔筒作为给变流器散热的部件，省去原有变流器的大功率风扇或水冷循环系统，节省系统成本和降低系统损耗。
[0039]这里需要说明的是，变流器的发热部件I为需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。或者说，发热部件I必须能够有与导热安装面相配的一个接触面。变流器的其他部件2为本身不发热的部件或不需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。
[0040]具体地，变流器中主要的发热部件I例如:IGBT或功率电阻等，这些部件都需要与散热器进行平面贴装，都是具有可与导热安装面相匹配的安装平面，且其本身可发热的部件；
[0041]而对应地，变流器中的其他部件2为本身不发热的部件，或者本身可以发热但是不具有与导热安装面相匹配的安装平面的部件(无法与散热器进行平面贴装的部件)。
[0042]这里，由发热部件I与其他部件2所组成的变流器可以为现有变流器的功能。例如:变流器包括:控制回路、功率回路以及并网回路。
[0043]控制回路主要对采集回的各种模拟数字信号进行分析，发出控制指令，控制变流器的运行状态。控制回路主要包括控制电路板、接口继电器、滤波器、电源模块等。
[0044]功率回路:主要负责发电机能量的传递。功率回路主要包括IGBT、电流传感器、DC支撑电容等。
[0045]并网回路:主要用于变流器与发电机系统和电网连接控制、一些控制信号的采集以及二次回路的配置。并网回路主要包括断路器或接触器、信号采集元件、加热器、信号采集部分等。
[0046]本实施例中的支撑装置4的形式可以有多种多样，以如下几种优选的方式简单说明。
[0047]支撑装置4可以为位于风力发电塔筒内的平台，这种平台可以属于风力发电塔筒的一部分，当然也可重新搭设。
[0048]支撑装置4还可以为固定于风力发电塔筒的塔筒壁3上的支架结构，这种属于外接设备，同样也可以。
[0049]此外，风力发电塔筒内设有供变流器进行布线的容纳空间。
[0050]变流器的发热部件I和其他部件2分别通过电缆或铜排进行电气连接。
[0051]而且，风力发电塔筒内还设有用于电缆或铜排的支撑固定装置。
[0052]这种支撑固定装置同样并不局限于一种方式，本领域技术人员在上述结构的基础上可以做任何修改。例如:支撑固定装置为约束电缆走线路径装置或支撑固定铜排装置。
[0053]进一步地，变流器连接完成的发热部件I和其他部件2的外部设有防护罩5。防护罩5具有安全防护的功能。
[0054]防护罩5的形状、数量、尺寸以及材料均可灵活设置，此处不再进行局限。
[0055]例如:防护罩5为一体式，作为一个整体结构罩在发热部件I和其他部件2上。
[0056]又例如:防护罩5为分体式，包括多个防护罩5子单元，这些防护罩5子单元分别对应罩在不同的部件上。
[0057]优选地，导热安装面为光洁、热阻小的金属导热面。当然，并不局限于此，例如:还可以在金属导热面与发热部件I之间涂覆一层导热硅脂等。
[0058]实施例二
[0059]结合图1所示，实施例二提供了一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的方法，该实施例是在实施例一的基础上增加了一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的方法的技术方案，实施例一所公开的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统的技术特征也适用于该实施例。
[0060]具体地，本实施例二是基于上述实施例一来实现的，因此首先需要对实施例一进行基本介绍。
[0061]实施例一中的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统包括:风力发电塔筒以及安装于风力发电塔筒内的变流器；由于风力发电机的塔筒壁有很大的热容和散热面积，特别是有风的吹的时候散热效果更好，也属于必用的部件。因此，为了提高系统的性价比，在风力发电塔筒的塔筒壁3内表面局部设有导热安装面，这种导热安装面可采用与散热器导热面相同的精加工制成，具有光洁、热阻小的特点。而且，导热安装面的尺寸大小也不局限。而且，在风力发电塔筒内设有支撑装置4，这种支撑装置4可以为风力发电塔筒内平台或者外加的其他支撑部件，在此并不对其进行以某种形式的局限。
[0062]对于变流器而言，变流器分为发热部件I和除去发热部件I的其他部件2，变流器的发热部件I与导热安装面相互贴合，且相互连接成一体;变流器除去贴装在导热安装面的其他部件2固定于支撑装置4上。这种变流器突破现有变流器的整机柜式结构理念，变流器与塔筒壁3部分融为一体，形成新形态的变流器。
[0063]因此，该利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统进行的方法包括如下步骤:
[0064]对风力发电塔筒的塔筒壁3内表面进行局部精加工形成导热安装面;将变流器的发热部件I贴合安装于导热安装面上进行散热，并且使变流器的发热部件I与风力发电塔筒融为一体;将变流器的其余部件固定于变流器内的支撑装置4上。对整体进线电气连接，然后结合塔筒壁对“散装变流器”进行整体安全防护。
[0065]综上，利用风力发电机组中必要部件塔筒作为给变流器散热的部件，省去原有变流器的大功率风扇或水冷循环系统，节省系统成本和降低系统损耗。而且，这种变流器突破现有变流器的整机柜式结构理念，变流器与塔筒壁部分融为一体，形成新形态的变流器。
[0066]值得说明的是，术语“优选地”是指，在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方式。然而，在相同或其他情况下，其他实施方式也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方式的叙述不意味着其他实施方式是不可用的，也不旨在将其他实施方式排除在本发明范围外。
[0067]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，包括:风力发电塔筒以及安装于风力发电塔筒内的变流器； 所述风力发电塔筒的塔筒壁内表面局部设有导热安装面，所述风力发电塔筒内设有支撑装置； 所述变流器的发热部件与所述导热安装面相互贴合，且相互连接成一体;所述变流器的其他部件固定于所述支撑装置上。2.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述支撑装置为位于所述风力发电塔筒内的平台。3.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述支撑装置为固定于所述风力发电塔筒的塔筒壁上的支架结构。4.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述风力发电塔筒内设有供所述变流器进行布线的容纳空间。5.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述变流器的发热部件为需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。6.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述变流器的其他部件为本身不发热的部件或不需要用于贴装在散热器上进行散热的部件。7.根据权利要求1所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述变流器的发热部件和其他部件分别通过电缆或铜排进行电气连接。8.根据权利要求7所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述风力发电塔筒内还设有用于电缆或铜排的支撑固定装置。9.根据权利要求7所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述变流器连接完成的发热部件和其他部件的外部设有防护罩。10.根据权利要求9所述的利用风力发电塔筒壁对变流器散热的系统，其特征在于，所述防护罩为一体式或分体式。
【文档编号】H05K7/20GK105863973SQ201610395123
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】李玉琢, 寇斐, 马永健
【申请人】北京合力电气传动控制技术有限责任公司