一种风电机组变频器散热方法及装置与流程

1.本技术涉及变频器散热技术领域，更具体地，涉及一种风电机组变频器散热方法及装置。


背景技术：

2.风电机组的工作原理为，风轮吸收风能转换为机械能，直接驱动发电机，发电机把机械能转换为电能，电能全部由变频器进行整流、逆变后输入到电网。igbt(insulated gate bipolar transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由(bipolar junction transistor，bjt)双极型三极管和绝缘栅型场效应管(metal oxide semiconductor，mos)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,mosfet)金氧半场效晶体管的高输入阻抗和电力晶体管(giant transistor，gtr)的低导通压降两方面的优点。gtr饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；mosfet驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。igbt综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600v及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
3.风电机组的冷却系统，一般由循环泵、散热风扇、冷却管道以及冷却液组成。其中循环泵为密闭循环流体提供所需动力，类型为高速离心叶片泵。在需要调节变频器温度时运行循环泵。变频器运行igbt的温度达到需要冷却的温度时，三通阀控制经循环泵加压的冷却液经过安装在塔筒外部的空气热交换器(散热风扇)，降温后进入变频器对高温的igbt冷却。当环境温度低，变频器的igbt需要加热才能够运行时，三通阀控制经循环泵加压的冷却液经安装在塔筒内部的加热回路进入变频器对igbt进行加热实现低温启动。因此，需要将变频器的温度维持在一个区间内，不能过高也不能过低。但是由于夏季高温环境，导致实际变频器温度存在误差，从而风扇长时间运行，存在过冷却现象。
4.因此，如何将变频器温度维持在合理区间，避免过高或过低，是目前有待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种风电机组变频器散热方法，用以解决现有技术中变频器散热导致温度过高或过低的技术问题。该方法应用于包括至少两个风扇的风电机组变频器中，该方法包括：
6.获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式；
7.根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度；
8.根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一
风扇或和所述第二风扇的开启或关闭；
9.其中，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述低湿度第二风扇开启温度，所述高湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第一风扇开启温度，所述低湿度第二风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度。
10.本技术一些实施例中，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，具体为：
11.若所述湿度超过预设湿度阈值，选择变频器的高湿度模式；
12.若所述湿度未超过预设湿度阈值，选择变频器的低湿度模式。
13.本技术一些实施例中，根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭，具体为：
14.设定所述冷却水温度为s，设定所述低湿度第一风扇开启温度为s11、所述低湿度第二风扇开启温度为s12、所述高湿度第一风扇开启温度为s21、所述高湿度第二风扇开启温度为s22；
15.在低湿度模式下，若s11≤s＜s12，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
16.在低湿度模式下，若s≥s12，控制所述第一风扇和所述第二风扇均开启；
17.在高湿度模式下，若s21≤s＜s22，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
18.在高湿度模式下，若s≥s22，控制所述第一风扇和所述第二风均扇开启。
19.本技术一些实施例中，在根据所述湿度选择变频器的湿度模式之后，所述方法还包括：
20.获取变频器环境温度；
21.在低湿度模式下，若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差大于低湿阈值，则将低湿度模式转换为高湿度模式。
22.本技术一些实施例中，所述方法还包括：
23.获取变频器元器件湿度，设定变频器元器件湿度为t，预设结露阈值为t1；
24.若0％≤t≤t1，则所述变频器元器件不存在结露；
25.若t1＜t≤50％，则所述变频器元器件存在轻度结露，需要对其进行去结露处理；
26.若50＜t≤70％，则所述变频器元器件存在中度结露，需要对其进行去结露处理；
27.若70＜t≤100％，则所述变频器元器件存在重度结露，需要对其进行去结露处理。
28.对应的，本技术还提供了一种风电机组变频器散热装置，该装置应用于包括至少两个风扇的风电机组变频器中，所述变频器与所述风扇电性连接，所述装置包括：
29.湿度模块，用于获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式；
30.确定模块，用于根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度；
31.控制模块，用于根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭；
32.其中，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述低湿度第二风扇开启温度，所述高湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第一风扇开启温度，所述低湿度第二风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度。
33.本技术一些实施例中，所述湿度模块，具体用于：
34.若所述湿度超过预设湿度阈值，选择变频器的高湿度模式；
35.若所述湿度未超过预设湿度阈值，选择变频器的低湿度模式。
36.本技术一些实施例中，所述控制模块，具体用于：
37.设定所述冷却水温度为s，设定所述低湿度第一风扇开启温度为s11、所述低湿度第二风扇开启温度为s12、所述高湿度第一风扇开启温度为s21、所述高湿度第二风扇开启温度为s22；
38.在低湿度模式下，若s11≤s＜s12，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
39.在低湿度模式下，若s≥s12，控制所述第一风扇和所述第二风扇均开启；
40.在高湿度模式下，若s21≤s＜s22，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
41.在高湿度模式下，若s≥s22，控制所述第一风扇和所述第二风均扇开启。
42.本技术一些实施例中，所述装置还包括转换模块，所述转换模块用于：
43.获取变频器环境温度；
44.在低湿度模式下，若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差大于低湿阈值，则将低湿度模式转换为高湿度模式。
45.本技术一些实施例中，所述装置还包括检测模块，所述检测模块用于：
46.获取变频器元器件湿度，设定变频器元器件湿度为t，预设结露阈值为t1；
47.若0％≤t≤t1，则所述变频器元器件不存在结露；
48.若t1＜t≤50％，则所述变频器元器件存在轻度结露，需要对其进行去结露处理；
49.若50＜t≤70％，则所述变频器元器件存在中度结露，需要对其进行去结露处理；
50.若70＜t≤100％，则所述变频器元器件存在重度结露，需要对其进行去结露处理。
51.通过应用以上技术方案，所述方法包括：获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式；根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度；根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭。本技术通过湿度选择适应的湿度模式，设定不同湿度模式下的第一风扇开启温度，第二风扇开启温度，以此对变频器递增式降温，提高降温效率和可靠性。当冷却水温度低于对应风扇开启温度时，对应风扇关闭，防止对变频器过度降温，维持变频器温度区间。通过获取变频器元器件湿度，判断其元器件结露情况，以此对其进行去除结露处理，防止湿度过大导致元器件结露。
附图说明
52.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
53.图1示出了本发明实施例提出的一种风电机组变频器散热方法的流程示意图；
54.图2示出了本发明实施例提出的一种风电机组变频器散热装置的结构示意图；
55.图3示出了本发明实施例中第一风扇的控制逻辑图；
56.图4示出了本发明实施例中第二风扇的控制逻辑图；
57.图5示出了本发明实施例中低湿度模式转换为高湿度模式的控制逻辑图。
具体实施方式
58.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
59.本技术实施例提供一种风电机组变频器散热方法，该方法应用于包括至少两个风扇的风电机组变频器中，两个风扇设置方式可以为，第一风扇设置于变频器内部，第二风扇设置于变频器外部，两个风扇的具体散热方式可以根据实际需求进行选择，可以选择风冷散热或水冷散热等。该方法流程如图1、3、4、5所示，该方法包括以下步骤：
60.步骤s101中，获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式。
61.本实施例中，获取变频器的湿度参数和变频器冷却水的温度参数，根据所述湿度参数选择变频器的湿度模式，以此使后续判断与外界湿度相匹配，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式。
62.为了提高散热的准确性，本技术一些实施例中，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，具体为：若所述湿度超过预设湿度阈值，选择变频器的高湿度模式；若所述湿度未超过预设湿度阈值，选择变频器的低湿度模式。
63.本实施例中，预设温度阈值可以为65％，湿度大于65％时，选择高湿度模式。湿度小于等于65％时，选择低湿度模式。不同湿度一般对应不同环境或设备运行情况。例如，枯风季节时，负荷较小或风电机组间断运行，运行高湿度模式。盛风季节时，负荷较大，运行低湿度模式。
64.可以理解的是，预设湿度阈值可以根据实际情况进行调整或改变。
65.为了进一步提高散热的准确性，本技术一些实施例中，在根据所述湿度选择变频器的湿度模式之后，所述方法还包括：获取变频器环境温度；在低湿度模式下，若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差大于低湿阈值，则将低湿度模式转换为高湿度模式。
66.本实施例中，在选择了低湿度模式后，对其进行校验，若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差大于低湿阈值，将其转换为高湿度模式，以此提高湿度模式选择的准确性。若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差不大于低湿阈值，则进行步骤s102和步
骤s103的控制。
67.可以理解的是，低湿阈值可以根据根据实际情况进行调整或改变。
68.步骤s102中，根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度。
69.本实施例中，根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，以历史数据为校准标准，得到两个风扇不同模式下的开启温度。所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度。第二风扇用于帮助第一风扇处理高温。所述低湿度第一风扇开启温度小于所述低湿度第二风扇开启温度，所述高湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第一风扇开启温度，所述低湿度第二风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度。例如，低湿度第一风扇启动温度可以为36℃，低湿度第二风扇启动温度可以为41℃。高湿度第一风扇启动温度可以为43℃，高湿度第二风扇启动温度可以为48℃。
70.步骤s103中，根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭。
71.本实施例中，在不同湿度模式下，比较冷却水温度是否达到所述风扇的开启温度，以此控制第一风扇或和第二风扇的开启或关闭，对变频器进行不同程度的散热。若冷却水温度达到对应风扇开启温度后，冷却水温度自动下降而低于对应风扇开启温度，对应风扇会自动关闭。例如，在低湿度模式下，冷却水温度36℃时打开第一风扇，当冷却水温度从36℃下降时，则对应第一风扇自动关闭。冷却水温度41℃时打开第二风扇，一般冷却水温度是逐渐升高或降低的，所以，在冷却水温度36℃时第一风扇已经打开。冷却水温度下降时第二风扇自动关闭。因此，冷却水温度低于36℃时，第一风扇和第二风扇此时肯定都处于关闭状态，第一风扇处于关闭状态时，第二风扇肯定也处于关闭状态。冷却水温度高于41℃时，第一风扇和第二风扇肯定都处于开启状态，第二风扇处于开启状态时，第一风扇此时肯定已经开启。高湿度模式与此同理。
72.为了提高散热的可靠性，本技术一些实施例中，根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭，具体为：设定所述冷却水温度为s，设定所述低湿度第一风扇开启温度为s11、所述低湿度第二风扇开启温度为s12、所述高湿度第一风扇开启温度为s21、所述高湿度第二风扇开启温度为s22；在低湿度模式下，若s11≤s＜s12，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；在低湿度模式下，若s≥s12，控制所述第一风扇和所述第二风扇均开启；在高湿度模式下，若s21≤s＜s22，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；在高湿度模式下，若s≥s22，控制所述第一风扇和所述第二风均扇开启。
73.本实施例中，需要注意的是，本技术的方案是，在低湿度模式下，若s11≤s＜s12，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭，其实因为冷却水温度逐渐增加或减少，此时第二风扇已经处于关闭状态，但为了避免冷却水温度突然的变化，对第二风扇再次发出关闭命令，以此保证散热的可靠性。若s≥s12，控制所述第一风扇和所述第二风扇均开启，其实，此时因为s大于等于s11，说明第一风扇已经默认开启，但为了避免冷却水温度突然的
变化，对第一风扇再次发出开启命令，以此保证散热的可靠性。
74.为了减少变频器中元器件结露风险，本技术一些实施例中，所述方法还包括：获取变频器元器件湿度，设定变频器元器件湿度为t，预设结露阈值为t1；若0％≤t≤t1，则所述变频器元器件不存在结露；若t1＜t≤50％，则所述变频器元器件存在轻度结露，需要对其进行去结露处理；若50＜t≤70％，则所述变频器元器件存在中度结露，需要对其进行去结露处理；若70＜t≤100％，则所述变频器元器件存在重度结露，需要对其进行去结露处理。
75.本实施例中，通过结露湿度传感器获取变频器元器件的湿度参数，通过湿度参数确认是否出现结露情况，根据结露严重程度，进行对应去结露处理，变频器上装设有除湿加热器，以此完成去结露处理。若0％≤t≤t1，则所述变频器元器件不存在结露，除湿加热器不需开启；若t1＜t≤50％，则所述变频器元器件存在轻度结露，除湿加热器开启，工作时间维持在0-s1秒；若50＜t≤70％，则所述变频器元器件存在中度结露，除湿加热器开启，工作时间维持在s1-s2秒；若70＜t≤100％，则所述变频器元器件存在重度结露，除湿加热器开启，工作时间维持在s2-s3秒。0＜s1＜s2＜s3。
76.可以理解的是，上述除湿加热器的工作时间可以根据实际情况进行调整。
77.通过应用以上技术方案，所述方法包括：获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式；根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度；根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭。本技术通过湿度选择适应的湿度模式，设定不同湿度模式下的第一风扇开启温度，第二风扇开启温度，以此对变频器递增式降温，提高降温效率和可靠性。当冷却水温度低于对应风扇开启温度时，对应风扇关闭，防止对变频器过度降温，维持变频器温度区间，避免了水温的大幅波动导致变频器过热或过冷现象的发生。通过获取变频器元器件湿度，判断其元器件结露情况，以此对其进行去除结露处理，防止湿度过大导致元器件结露。
78.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施场景所述的方法。
79.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。
80.对应的，本技术还提供了一种风电机组变频器散热装置，该装置应用于包括至少两个风扇的风电机组变频器中，所述变频器与所述风扇电性连接，所述装置包括：
81.湿度模块201，用于获取变频器的湿度和冷却水温度，根据所述湿度选择变频器的湿度模式，所述湿度模式包括低湿度模式和高湿度模式；
82.确定模块202，用于根据变频器历史湿度数据、冷却水历史温度数据和环境历史温度数据确定风扇开启温度，所述风扇开启温度包括低湿度第一风扇开启温度、低湿度第二风扇开启温度、高湿度第一风扇开启温度和高湿度第二风扇开启温度；
83.控制模块203，用于根据所述冷却水温度、所述变频器的湿度模式和所述风扇开启温度控制所述第一风扇或和所述第二风扇的开启或关闭；
84.其中，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述低湿度第二风扇开启温度，所述高湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度，所述低湿度第一风扇开启温度小于所述高湿度第一风扇开启温度，所述低湿度第二风扇开启温度小于所述高湿度第二风扇开启温度。
85.本技术一些实施例中，所述湿度模块201，具体用于：
86.若所述湿度超过预设湿度阈值，选择变频器的高湿度模式；
87.若所述湿度未超过预设湿度阈值，选择变频器的低湿度模式。
88.本技术一些实施例中，所述控制模块203，具体用于：
89.设定所述冷却水温度为s，设定所述低湿度第一风扇开启温度为s11、所述低湿度第二风扇开启温度为s12、所述高湿度第一风扇开启温度为s21、所述高湿度第二风扇开启温度为s22；
90.在低湿度模式下，若s11≤s＜s12，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
91.在低湿度模式下，若s≥s12，控制所述第一风扇和所述第二风扇均开启；
92.在高湿度模式下，若s21≤s＜s22，控制所述第一风扇开启和所述第二风扇的关闭；
93.在高湿度模式下，若s≥s22，控制所述第一风扇和所述第二风均扇开启。
94.本技术一些实施例中，所述装置还包括转换模块，所述转换模块用于：
95.获取变频器环境温度；
96.在低湿度模式下，若所述冷却水温度与所述变频器环境温度之差大于低湿阈值，则将低湿度模式转换为高湿度模式。
97.本技术一些实施例中，所述装置还包括检测模块，所述检测模块用于：
98.获取变频器元器件湿度，设定变频器元器件湿度为t，预设结露阈值为t1；
99.若0％≤t≤t1，则所述变频器元器件不存在结露；
100.若t1＜t≤50％，则所述变频器元器件存在轻度结露，需要对其进行去结露处理；
101.若50＜t≤70％，则所述变频器元器件存在中度结露，需要对其进行去结露处理；
102.若70＜t≤100％，则所述变频器元器件存在重度结露，需要对其进行去结露处理。
103.本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
104.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。