一种变桨控制系统的散热装置和控制方法与流程

本申请涉及新能源风力发电变桨控制领域，更具体地，涉及一种变桨控制系统的散热装置和控制方法。

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。功率的提升往往伴随着发热量的增加，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，因此变桨控制系统的散热性能显得尤为重要。

变桨控制系统中的大功率器件主要有变桨驱动器、超级电容等；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。超级电容正常工作时，发热量较小，因此重点考虑变桨驱动器的散热方案。目前变桨控制系统中的大功率器件的散热以冷板散热为主，但其控制方式简单，不能根据变桨控制系统的实际工作情况及当前发热量即时调整散热装置的散热能力，散热效率低。

因此，如何提供一种可以提高散热效率的变桨控制系统的散热装置，是目前有待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种变桨控制系统的散热装置，用以解决现有技术中变桨控制系统散热效率低的技术问题。

该散热装置包括：

柜体，内部设置有变桨驱动器，底部设置有散热孔；

导热板，设置在所述柜体内并与所述柜体的内侧配合形成散热腔，用于将所述变桨驱动器产生的热量传导入所述散热腔；

散热风扇，安装在所述散热腔内且与所述变桨驱动器电性连接，用于在启动后将散热腔内的热量从所述散热孔吹出；

温度传感器，与所述变桨驱动器电性连接，用于检测所述变桨驱动器的驱动器温度；

所述变桨驱动器，用于根据所述驱动器温度控制所述散热风扇。

在本申请一些实施例中，所述散热风扇的数量为多个，所述变桨驱动器具体用于：

根据所述驱动器温度确定所述散热风扇的启动数量；

根据所述启动数量和预设启动顺序控制所述散热风扇。

在本申请一些实施例中，所述散热风扇包括单列布置的第一风扇组合和第二风扇组合，所述变桨驱动器还具体用于：

若所述驱动器温度高于第一设定温度且不高于第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇并保持预设时长；

获取新的驱动器温度，若所述新的驱动器温度高于所述第一设定温度且不高于所述第二设定温度，停止所述第一风扇组合中的风扇并启动所述第二风扇组合中的风扇。

在本申请一些实施例中，所述变桨驱动器还具体用于：

若所述驱动器温度高于所述第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇和所述第二风扇组合中的风扇。

在本申请一些实施例中，所述第一风扇组合中的风扇到最高温度点的平均距离小于所述第二风扇组合中的风扇到所述最高温度点的平均距离，所述最高温度点为所述第一风扇组合和所述第一风扇组合均停止时所述变桨驱动器表面上的最高温度点。

在本申请一些实施例中，所述第一风扇组合和所述第二风扇组合均包括两台风扇。

在本申请一些实施例中，所述导热板与所述变桨驱动器的外表面为面接触。

在本申请一些实施例中，所述导热板的材质为铝，所述散热风扇为轴流式风扇。

相应的，本发明还提出了一种变桨控制系统的散热控制方法，所述方法应用于如上所述的散热装置中，所述方法包括：

所述变桨驱动器根据所述驱动器温度控制所述散热风扇。

在本申请一些实施例中，所述散热风扇的数量为多个，所述变桨驱动器根据所述驱动器温度控制所述散热风扇，具体为：

所述变桨驱动器根据所述驱动器温度确定所述散热风扇的启动数量；

根据所述启动数量和预设启动顺序控制所述散热风扇。

与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

本发明公开了一种变桨控制系统的散热装置，该散热装置包括：柜体，内部设置有变桨驱动器，底部设置有散热孔；导热板，设置在所述柜体内并与所述柜体的内侧配合形成散热腔，用于将所述变桨驱动器产生的热量传导入所述散热腔；散热风扇，安装在所述散热腔内且与所述变桨驱动器电性连接，用于在启动后将散热腔内的热量从所述散热孔吹出；温度传感器，与所述变桨驱动器电性连接，用于检测所述变桨驱动器的驱动器温度；所述变桨驱动器，用于根据所述驱动器温度控制所述散热风扇，从而提高了变桨控制系统的散热效率，变桨驱动器可以根据实际工作情况及当前发热量即时调整散热装置的散热能力，在满足大功率散热需求的同时也有利于保持散热风扇的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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。

图1示出了本发明实施例提出的一种变桨控制系统的散热装置的结构示意图；

图2示出了本发明另一实施例提出的一种变桨控制系统的散热装置的结构示意图；

图3示出了本发明实施例中轴流风扇的控制电路图；

图4示出了本发明实施例提出的一种变桨控制系统的散热控制方法的流程示意图；

图5示出了本发明另一实施例提出的一种变桨控制系统的散热控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

本发明实施例提供一种变桨控制系统的散热装置，如图1所示，所述散热装置包括：

柜体100，内部设置有变桨驱动器200，底部设置有散热孔300；

导热板400，设置在所述柜体100内并与所述柜体100的内侧配合形成散热腔500，用于将所述变桨驱动器200产生的热量传导入所述散热腔500；

散热风扇600，安装在所述散热腔500内且与所述变桨驱动器200电性连接，用于在启动后将散热腔500内的热量从所述散热孔300吹出；

温度传感器700，与所述变桨驱动器200电性连接，用于检测所述变桨驱动器200的驱动器温度；

所述变桨驱动器200，用于根据所述驱动器温度控制所述散热风扇600。

本实施例中，变桨驱动器200可获取温度传感器700采集的驱动器温度，根据所述驱动器温度控制所述散热风扇600。

在本申请具体的应用场景中，如图2所示，左视图d中变桨驱动器为变桨控制系统的核心器件，同时也为变桨控制系统的主要发热源之一，视图b为从柜内往箭头所指的方向看去四个轴流风扇的位置，其中依次为轴流风扇1、2、3、4，从仰视图e可以看出柜体底部(热风)出风口，即散热孔。

现有技术中，变桨控制系统中的大功率器件的散热以冷板散热为主，传统方案一是将发热器件安装于柜壁，再将散热板放置于器件相对柜壁的柜外镜像位置，利用放置于柜外的散热板进行散热，这种散热方式的限制在于需要将器件安装于柜壁，安装位置不灵活。传统方案二是给需要散热的器件做一个专门的散热风道，此方式虽然适用但是会增加做散热风道的成本。

本实施例中，将散热腔与柜体设计为一个整体，不需要额外设计散热风道，利用柜体的安装结构进行散热，不仅适用且符合变桨控制系统的驱动器在柜内的安装方式。

为了提高散热风扇的寿命，在本申请一些实施例中，所述散热风扇的数量为多个，所述变桨驱动器具体用于：

根据所述驱动器温度确定所述散热风扇的启动数量；

根据所述启动数量和预设启动顺序控制所述散热风扇。

本实施例中，散热风扇的数量可以为多个，各散热风扇布置在不同的位置，在获取驱动器温度后，由于不同的驱动器温度可以对应不同的散热速度，如驱动器温度越高，启动数量越多，提高散热速度。根据驱动器温度确定散热风扇的启动数量，而不总是启动所有散热风扇，然后根据启动数量和预设启动顺序控制散热风扇，可以在保证散热效果的基础上提高散热风扇的可靠性。

可选的，可预选建立驱动器温度与启动数量的对应关系，根据驱动器温度查询该对应关系确定启动数量。

需要说明的是，以上优选实施例的方案仅为本申请所提出的一种具体实现方案，其他根据驱动器温度控制散热风扇的方式均属于本申请的保护范围。

为了提高散热风扇的寿命，在本申请一些实施例中，所述散热风扇包括单列布置的第一风扇组合和第二风扇组合，所述变桨驱动器还具体用于：

若所述驱动器温度高于第一设定温度且不高于第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇并保持预设时长；

获取新的驱动器温度，若所述新的驱动器温度高于所述第一设定温度且不高于所述第二设定温度，停止所述第一风扇组合中的风扇并启动所述第二风扇组合中的风扇。

本实施例中，所述散热风扇包括单列布置的第一风扇组合和第二风扇组合，若所述驱动器温度高于第一设定温度且不高于第二设定温度，说明此时驱动器温度不太高，只需启动部分散热风扇，按预设启动顺序先启动第一风扇组合中的风扇并保持预设时长，然后获取新的驱动器温度，若所述新的驱动器温度仍然高于所述第一设定温度且不高于所述第二设定温度，说明此时驱动器温度不太高但仍需继续进行散热，为了提高第一风扇组合的寿命，停止所述第一风扇组合中的风扇并启动所述第二风扇组合中的风扇。

本实施例中，若新的驱动器温度不高于第一设定温度，说明不需要继续进行散热，停止第一风扇组合；若第二风扇组合运行所述预设时长后，再次获取的新的驱动器温度仍高于所述第一设定温度且不高于所述第二设定温度，为提高第二风扇组合的寿命，则停止所述第二风扇组合中的风扇并启动所述第一风扇组合中的风扇。

本实施例中，本领域技术人员可根据实际需要划分第一风扇组合和第二风扇组合，第一风扇组合可包括多个散热风扇，第二风扇组合可包括多个散热风扇，第一风扇组合和第二风扇组合中散热风扇的数量相等或不相等。

为了提高散热效率，在本申请一些实施例中，所述变桨驱动器还具体用于：

若所述驱动器温度高于所述第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇和所述第二风扇组合中的风扇。

本实施例中，若驱动器温度高于所述第二设定温度，说明驱动器温度过高，需要快速进行散热，同时启动第一风扇组合中的风扇和第二风扇组合中的风扇。

为了提高散热效率，在本申请一些实施例中，所述第一风扇组合中的风扇到最高温度点的平均距离小于所述第二风扇组合中的风扇到所述最高温度点的平均距离，所述最高温度点为所述第一风扇组合和所述第一风扇组合均停止时所述变桨驱动器表面上的最高温度点。

本实施例中，变桨驱动器表面上存在最高温度点，可预选根据实验确定，由于第一风扇组合中的风扇到最高温度点的平均距离小于第二风扇组合中的风扇到最高温度点的平均距离，第一风扇组合的散热效果更好，在驱动器温度高于第一设定温度且不高于第二设定温度时，先启动第一风扇组合中的风扇可以提高散热效率。

为了提高散热效率，在本申请优选的实施例中，所述第一风扇组合和所述第二风扇组合均包括两台风扇。

本领域技术人员可灵活设置第一风扇组合和所述第二风扇组合，这并不影响本申请的保护范围。

为了提高散热效率，在本申请优选的实施例中，所述导热板与所述变桨驱动器的外表面为面接触。

如上所述，由于导热板与所述变桨驱动器的外表面为面接触，提高了散热效率，可选的，还可使导热板与所述变桨驱动器的外表面保持预设间隙，该预设间隙小于预设阈值。

为了提高散热效率，在本申请优选的实施例中，所述导热板的材质为铝，所述散热风扇为轴流式风扇。

本领域技术人员还灵活选取其他材料的导热板和其他类型的散热风扇，这并不影响本申请的保护范围。

通过应用以上技术方案，变桨控制系统的散热装置包括：柜体，内部设置有变桨驱动器，底部设置有散热孔；导热板，设置在所述柜体内并与所述柜体的内侧配合形成散热腔，用于将所述变桨驱动器产生的热量传导入所述散热腔；散热风扇，安装在所述散热腔内且与所述变桨驱动器电性连接，用于在启动后将散热腔内的热量从所述散热孔吹出；温度传感器，与所述变桨驱动器电性连接，用于检测所述变桨驱动器的驱动器温度；所述变桨驱动器，用于根据所述驱动器温度控制所述散热风扇，从而提高了变桨控制系统的散热效率，变桨驱动器可以根据实际工作情况及当前发热量即时调整散热装置的散热能力，在满足大功率散热需求的同时也有利于保持散热风扇的寿命。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

本发明实施例提供一种变桨控制系统的散热方法，该散热方法应用于如上所述的散热装置中，如图3所示，变桨驱动器通过控制继电器8k5、8k6来控制轴流风扇的开启数量及顺序，轴流风扇的安装位置和开启顺序可根据变桨驱动器的主要发热位置及发热量来具体设计，此方法适用于大功率的变桨控制系统驱动器散热方案。

如图4所示，通过变桨驱动器收到的柜体内变桨驱动器的温度范围判断轴流风扇的开启，若驱动器温度大于t1且不大于t2则只需要开启轴流风扇2和3，当轴流风扇2和3运行时间t后，驱动器温度仍大于t1且不大于t2则切换为轴流风扇1和4继续运行，若驱动器温度高于t2则同时开启四个轴流风扇。

变桨驱动器可以根据实际工作情况及当前发热量即时调整散热装置的散热能力，有利于保持风扇的寿命。

该散热装置不局限于变桨驱动器的安装位置，可以同时适用于变桨驱动器单独安装在一个控制腔内，同时也适用于变桨驱动器与其他器件安装于一个控制腔的情况。另外柜体内的大小及发热源的多少将影响系统的温升，可根据实际情况调整散热风扇安装位置，选用散热风扇的型号及数量。另外整个系统可将热源分散布局，合理选用温度传感器位置的方式使得整个系统散热性能更佳。

与本申请实施例中的变桨控制系统的散热装置相对应，本发明实施例还提出了一种变桨控制系统的散热控制方法，该方法应用于如上所述的散热装置中，如图5所示，包括：

步骤s501，所述变桨驱动器根据所述驱动器温度控制所述散热风扇。

为了提高散热风扇寿命，在本申请一些实施例中，所述散热风扇的数量为多个，所述变桨驱动器根据所述驱动器温度控制所述散热风扇，具体为：

所述变桨驱动器根据所述驱动器温度确定所述散热风扇的启动数量；

根据所述启动数量和预设启动顺序控制所述散热风扇。

为了提高散热风扇寿命，在本申请一些实施例中，所述散热风扇包括单列布置的第一风扇组合和第二风扇组合，根据所述驱动器温度确定所述散热风扇的启动数量，并根据所述启动数量和预设启动顺序控制所述散热风扇，具体为：

若所述驱动器温度高于第一设定温度且不高于第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇并保持预设时长；

获取新的驱动器温度，若所述新的驱动器温度高于所述第一设定温度且不高于所述第二设定温度，停止所述第一风扇组合中的风扇并启动所述第二风扇组合中的风扇。

为了提高散热效率，在本申请一些实施例中，所述方法还包括：

若所述驱动器温度高于所述第二设定温度，启动所述第一风扇组合中的风扇和所述第二风扇组合中的风扇。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。