变流系统及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及电力设备领域，主要涉及一种变流系统及风力发电机组。

背景技术：

风力发电机组的变流设备主要包括控制、变流和冷却等几大部分。现有的变流设备通常是将控制、变流和冷却等几部分制作成独立子系统，即将控制部分做成一个单独的产品，将变流部分做成一个单独的产品，将冷却部分做成一个单独的产品，在使用时将三者通过电缆、母排和水管等连接在一起实现所需功能。上述的方式存在以下不足：

其一，上述方式使得变流设备的结构不够紧凑，存在空间浪费的问题。

其二，上述方式使得变流设备的布局不合理，因为，通常在布局时，将变流部分的发电机开关柜设置在机舱中，变流部分的其它部分(如变流器)和控制部分以及冷却部分设置在塔筒底部。这样布局一方面是不方便安装，另一方面需要的电缆、水管等均较长，造成材料浪费。

其三，各子系统之间走线比较复杂，各部件之间容易产生干扰，信号容易出现错误，进而影响工作可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种变流系统和风力发电机组，用以改善变流系统各设备的布局，改善变流系统结构的紧凑程度，减少走线长度。

为达到上述目的，本实用新型的实施例一方面提供一种变流系统，包括冷却柜、中间柜组和控制装置，中间柜组包括前后布置的两排柜子，其中，第一排柜子包括依次设置的第一开关柜、制动柜和第二开关柜；第二排柜子包括依次设置的第一功率柜和第二功率柜；其中，第一开关柜和第一功率柜位于一侧；第二开关柜和第二功率柜位于另一侧；冷却柜和控制装置设置于中间柜组的一侧，或者冷却柜和控制装置分别设在中间柜组的两侧；冷却柜与第一功率柜或第二功率柜相邻。

可选地，在前述的变流系统中，变流系统还包括变压柜，变压柜与冷却柜设置在中间柜组的同一侧，变压柜中设有变压器。

可选地，在前述的变流系统中，第一开关柜和第二开关柜内的设备均包括机侧开关、DUDT滤波器和网侧开关；第一功率柜和第二功率柜内的设备均包括功率模块和电抗器；其中，第一开关柜和第一功率柜中的机侧开关、DUDT滤波器、功率模块、电抗器和网侧开关依次串联连接；第二开关柜和第二功率柜中的机侧开关、DUDT滤波器、功率模块、电抗器和网侧开关依次串联连接。

可选地，在前述的变流系统中，制动柜内的设备包括制动设备和电容，制动设备与第一功率柜和第二功率柜的功率模块分别连接；电容也与第一功率柜和第二功率柜的功率模块分别连接。

可选地，在前述的变流系统中，控制装置内的设备包括控制单元，控制单元与第一开关柜和第二开关柜中的机侧开关、DUDT滤波器和网侧开关，以及第一功率柜和第二功率柜中的功率模块和电抗器分别连接。

可选地，在前述的变流系统中，控制装置包括前后设置的第一控制柜和第二控制柜；控制单元包括设置在第一控制柜中的第一控制单元和设置在第二控制柜中的第二控制单元；其中，第一控制单元与第一开关柜的机侧开关、DUDT滤波器和网侧开关，以及第一功率柜的功率模块和电抗器分别连接；第二控制单元与第二开关柜的机侧开关、DUDT滤波器和网侧开关，以及第二功率柜的功率模块和电抗器分别连接。

可选地，在前述的变流系统中，冷却柜内的设备包括水冷装置，水冷装置与第一功率柜和第二功率柜的功率模块的水风换热单元分别连接。

可选地，在前述的变流系统中，在第一开关柜和/或第二开关柜中，机侧开关、DUDT滤波器和网侧开关由上至下依次设置。

可选地，在前述的变流系统中，在第一功率柜和/或第二功率柜中，功率模块位于电抗器的上方。

本实用新型的实施例另一方面提供一种风力发电机组，其采用了前述的变流系统。

本实用新型实施例提供的变流系统，将开关柜、功率柜、冷却柜和控制装置安装在一起，结构紧凑，空间利用率高，能够有效地利用有限的空间，减小了关键器件之间的距离。进一步地，能够缩短连接各柜体内的功能模块之间的电缆和母排、水管等部件的使用长度，降低了生产成本，提高了生产、组装的效率，便于维护和调试；同时由于结构紧凑，减少了包装箱的数量，便于包装和运输。

进一步地，将变压器与开关柜、功率柜、冷却柜和控制装置安装在一起，结构更加紧凑，进一步缩短了供电路径的长度，降低了施工难度，提高了作业效率。

本实用新型实施例提供的风力发电机组，采用的变流系统将开关柜、功率柜、冷却柜和控制柜布置在一起，减少了风力发电机组内空间的占用，便于安装和维护，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的变流系统的俯视示意图；

图2为本实用新型实施例一的变流系统的变形方式的俯视示意图；

图3为本实用新型实施例一的变流系统的变形方式的前视示意图；

图4为本实用新型实施例一的变流系统的变形方式的后视示意图；

附图标号说明：

1、冷却柜；11、水冷装置；2、变压柜；21、变压器；3、第一开关柜；31、机侧开关；32、DUDT滤波器；33、网侧开关；4、第二开关柜；5、第一功率柜；51、功率模块；52、电抗器；6、第二功率柜；7、控制装置；71、第一控制柜；72、第二控制柜；710、第一控制单元；720、第二控制单元；9、制动柜；91、制动设备；92、电容。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施方式的变流系统及风力发电机组进行详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“侧”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

图1中示出了实施例一的变流系统，其包括冷却柜1、中间柜组和控制装置7，中间柜组包括前后布置的两排柜子，其中，第一排柜子包括依次设置的第一开关柜3、制动柜9和第二开关柜4；第二排柜子包括依次设置的第一功率柜5和第二功率柜6；其中，第一开关柜3和第一功率柜5位于一侧；第二开关柜4和第二功率柜6位于另一侧；冷却柜1和控制装置7设置于中间柜组的一侧，或者冷却柜1和控制装置7分别设在中间柜组的两侧；冷却柜1与第一功率柜5或第二功率柜6相邻。

具体地，如图1中所示，第一功率柜5和第一开关柜3构成为第一功率柜5的背面紧贴第一开关柜3的背面的结构；第二功率柜6和第二开关柜4构成为第一功率柜5的背面紧贴第一开关柜3的背面的结构。冷却柜1与第一功率柜5相邻，控制装置7与冷却柜1分别设置在中间柜组的两侧。但并不限于此，冷却柜1也可以与第二功率柜6相邻；和/或，冷却柜1和控制装置7可以布置在中间柜组的同一侧。

本实施例的变流系统将第一开关柜3与第一功率柜5、第二开关柜4与第二功率柜6、以及冷却柜1和控制装置7布置在一起，结构紧凑，空间利用率高，能够有效地利用有限的空间，便于加工和维护。进一步地，电路回路路径短，回路通畅，能够缩短连接各柜体内的功能模块之间的电缆和母排、水管等部件的使用长度，降低了生产成本，便于加工维护；同时减少了电缆之间的相互干扰，提高了系统的可靠性。此外，由于变流系统结构紧凑，减少了包装箱的数量，便于包装和运输。

在一种变形方式中，如图2中所示，变流系统还包括变压柜2，变压柜2和冷却柜1设置在中间柜组的同一侧，变压柜2内设有变压器21。具体地，变压柜2与冷却柜1前后布置，设置在中间柜组的一侧，变压柜2与第一开关柜3相邻。控制装置7设置在中央柜组的另一侧。具体地，变压器21的作用是提供电压转换，例如690V至400V的变换，以为风力发电机组内设备供电。变压器21的供电对象可以是电控设备中的所有用电设备(如控制部分、变流部分、变桨部分和塔架内电气元件等)。

可选地，如图3和图4中所示，第一开关柜3和第二开关柜4内的设备均包括机侧开关31、DUDT滤波器32和网侧开关33；第一功率柜5和第二功率柜6内的设备均包括功率模块51和电抗器52；其中，第一开关柜3和第一功率柜5中的机侧开关31、DUDT滤波器32、功率模块51、电抗器52和网侧开关33依次串联连接；第二开关柜4和第二功率柜6中的机侧开关31、DUDT滤波器32、功率模块51、电抗器52和网侧开关33依次串联连接。

可选地，在第一开关柜3和/或第二开关柜4中，机侧开关31、DUDT滤波器32和网侧开关33由上至下依次设置。优选地，第一开关柜3和第二开关柜4内设备的布置方式相同。在第一功率柜5和/或第二功率柜6中，功率模块51位于电抗器52的上方。优选地，第一功率柜5和第二功率柜6内设备的布置方式相同。

这样DUDT滤波器32与变流器的机侧开关31直接连接，并且DUDT滤波器32连接于整流用的功率模块51的交流输入端，因此，DUDT滤波器32设置于功率柜背向的对应的开关柜中，并且DUDT滤波器32的高度与功率模块51的高度接近，便于变流系统接线。同理，电抗器52与功率模块51的交流输出端连接后连接对应的网侧断路器，将电抗器52与功率模块51一起布置在功率柜中，将网侧开关33布置在功率柜背向的对应的开关柜中，并且电抗器52的高度与网侧开关33的高度接近，也可以大幅的减少接线的长度，便于安装和维护。

这样，第一开关柜3和第一功率柜5形成一条完整的强电回路；第二开关柜4和第二功率柜6形成另一条完整的强电回路，控制装置7和冷却柜1属于弱电回路。这样本实施例的变流系统中强电回路和弱电回路分别设置在不同的柜体中，减少了强电回路和弱电回路相互之间的干扰，提高了系统的可靠性，并使得功能区别更加明显。

可选地，冷却柜1内的设备包括水冷装置11，水冷装置11具有水泵，水冷装置11与第一功率柜5和第二功率柜6的功率模块51的水风换热单元分别连接，用以冷却功率模块51。本实用新型实施例中的变流系统中，功率柜内的热量通过水风换热的形式向外交换。将冷却柜1布置成与第一功率柜5或第二功率柜6相邻，有利于缩短水管等部件的连接长度，降低成本，便于安装，并可改善功率模块51的冷却效果。

可选地，制动柜9内的设备包括制动设备91和电容92，制动设备91与第一功率柜5和第二功率柜6的功率模块51分别连接；电容92也与第一功率柜5和第二功率柜6的功率模块51分别连接。当母线电能过大时，制动设备91可以释放多余的电能，以保护第一功率柜5和第二功率柜6内的功率模块51。电容92用于滤波。可选地，制动设备91位于电容92的上方，但是制动设备91和电容92的位置关系并不限于此。制动柜9设置在第一开关柜3、第二开关柜4、第一功率柜5和第二功率柜6的中间，可以大幅的减少接线的长度，便于安装和维护。

可选地，制动设备91包括第一制动单元和第二制动单元；其中第一制动单元与第一功率柜5内的功率模块51相连接，第二制动单元与第二功率柜6内的功率模块51相连接；电容92包括第一电容和第二电容，第一电容与第一功率柜5内的功率模块51相连接，第二电容与第二功率柜6内的功率模块51相连接。

可选地，控制装置7包括前后设置的第一控制柜71和第二控制柜72；控制单元包括设置在第一控制柜71中的第一控制单元710和设置在第二控制柜72中的第二控制单元720；其中，第一控制单元710与第一开关柜3的机侧开关31、DUDT滤波器32和网侧开关33，以及第一功率柜5的功率模块51和电抗器52分别连接；第二控制单元720与第二开关柜4的机侧开关31、DUDT滤波器32和网侧开关33，以及第二功率柜6的功率模块51和电抗器52分别连接。这样第一控制单元710和第二控制单元720分别设置在不同的控制柜中，方可分开的进行安装、维护和调试，并有利于区分第一控制单元710和第二控制单元720。但是并不限于此，第一控制单元710和第二控制单元720也可以设在一个控制柜中。

本实用新型实施例提供的变流系统，将开关柜、功率柜、冷却柜和控制装置安装在一起，结构紧凑，空间利用率高，能够有效地利用有限的空间，减小了关键器件之间的距离。进一步地，能够缩短连接各柜体内的功能模块之间的电缆和母排、水管等部件的使用长度，降低了生产成本，提高了生产、组装的效率，便于维护和调试；同时由于结构紧凑，减少了包装箱的数量，便于包装和运输。

进一步地，将变压柜与开关柜、功率柜、冷却柜和控制装置安装在一起，结构更加紧凑，进一步缩短了供电路径的长度，降低了施工难度，提高了作业效率。

此外，变流系统中的各个装置均采用密闭的柜体，防护性能好，可以适用于不同环境。

实施例二

实施例二涉及一种风力发电机组，安装有实施例一的变流系统。由于其采用的变流系统将第一开关柜3与第一功率柜5、第二开关柜4与第二功率柜6、以及冷却柜1和控制装置7布置在一起，减少了风力发电机组内空间的占用，便于安装和维护，降低了风力发电机组的生产成本。

可选地，变流系统布置在风力发电机组的塔筒底部。具体地，开关柜、功率柜、冷却柜1和控制柜均设置在塔筒的底部，这样可以减少吊装工作量，便于现场安装、维护和调试。优选地，在设有变压柜2的变流系统中，变压柜2也与变流系统的其他柜体一起设置在塔筒的底部。

本实用新型实施例提供的风力发电机组，采用的变流系统将开关柜、功率柜、冷却柜1和控制柜布置在一起，减少了风力发电机组内空间的占用，便于安装和维护，降低了生产成本。

以上，仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。