本發(fā)明涉及散熱技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及風能變流器散熱方法、散熱裝置和散熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

熱設(shè)計是大功率風能變流器的關(guān)鍵技術(shù)之一。但目前的熱設(shè)計只著力于充分散熱、降低熱阻和降低功率器件絕對溫升，而未從風能變流器中功率器件的壽命角度來考慮熱設(shè)計。

具體來說，溫度周次(即溫度超出預(yù)設(shè)的正常波動范圍的頻次)是影響功率器件壽命的關(guān)鍵因素之一，功率器件在實際運行過程中的溫度周次越多，其壽命周期越短。但目前的熱設(shè)計在只顧實現(xiàn)充分散熱、降低熱阻和降低功率器件絕對溫升的同時，造成功率器件在實際運行過程中的溫度周次增加，從而降低了功率器件的壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了風能變流器散熱方法、散熱裝置和散熱系統(tǒng)，以使熱設(shè)計兼顧考慮風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，從而提升功率器件的壽命。

一種風能變流器散熱方法，包括：

預(yù)測風能變流器所在的風力發(fā)電機組的發(fā)電功率；

確定風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度；

獲取風能變流器中功率器件的實際運行溫度；

判斷所述實際運行溫度是否超出允許的波動范圍，其中，所述波動范圍根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置；

當判斷得到所述實際運行溫度超出所述波動范圍時，調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，直至所述實際運行溫度穩(wěn)定在所述波動范圍內(nèi)。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為水冷散熱系統(tǒng)時，所述調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，包括：

采用下述四種控制方式中的一種或任意幾種的組合，來調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，分別是：控制水冷散熱系統(tǒng)中外部散熱器風扇的啟停；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中水循環(huán)泵的工作頻率；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中外循環(huán)向內(nèi)循環(huán)切換的水路三通比例閥的開度；控制水冷散熱系統(tǒng)中水加熱器的啟停。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為風冷散熱系統(tǒng)時，所述調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，包括：

調(diào)節(jié)風冷散熱系統(tǒng)中風扇的工作頻率。

其中，所述預(yù)期運行溫度的取值為：風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度的平均值。

其中，所述波動范圍設(shè)置為區(qū)間為所述平均值，ΔT為預(yù)設(shè)的溫度差。

一種風能變流器散熱裝置，包括：

風功率預(yù)測模塊，用于預(yù)測風能變流器所在的風力發(fā)電機組的發(fā)電功率；

運行溫度預(yù)測模塊，用于確定風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度；

運行溫度獲取模塊，用于獲取風能變流器中功率器件的實際運行溫度；

控制模塊，用于判斷所述實際運行溫度是否超出允許的波動范圍，其中，所述波動范圍根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置；當判斷得到所述實際運行溫度超出所述波動范圍時，調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，直至所述實際運行溫度穩(wěn)定在所述波動范圍內(nèi)。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為水冷散熱系統(tǒng)時，所述控制模塊采用下述四種控制方式中的一種或任意幾種的組合，來調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，分別是：控制水冷散熱系統(tǒng)中外部散熱器風扇的啟停；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中水循環(huán)泵的工作頻率；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中外循環(huán)向內(nèi)循環(huán)切換的水路三通比例閥的開度；控制水冷散熱系統(tǒng)中水加熱器的啟停。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為風冷散熱系統(tǒng)時，所述控制模塊通過調(diào)節(jié)風冷散熱系統(tǒng)中風扇的工作頻率來調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率。

其中，所述預(yù)期運行溫度的取值為：風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度的平均值；所述波動范圍設(shè)置為區(qū)間為所述平均值，ΔT為預(yù)設(shè)的溫度差。

一種風能變流器散熱系統(tǒng)，包括：如上述公開的任一種風能變流器散熱裝置。

從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明根據(jù)風力發(fā)電機組的發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果，確定風能變流器中功率器件的預(yù)期運行溫度，一旦風能變流器中功率器件的實際運行溫度超出根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置的波動范圍，就調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，從而將風能變流器中功率器件的實際運行溫度控制在所述波動范圍內(nèi)，減少溫度波動頻次。很明顯，本發(fā)明在熱設(shè)計中兼顧考慮了風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，提升了功率器件的壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例公開的一種風能變流器散熱方法流程圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)公開的一種風能變流器中水冷散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例公開的一種風能變流器散熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

參見圖1，本發(fā)明實施例公開了一種風能變流器散熱方法，以使熱設(shè)計兼顧考慮風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，從而提升功率器件的壽命，包括：

步驟S01：預(yù)測風能變流器所在的風力發(fā)電機組的發(fā)電功率P1。

風能變流器是風力發(fā)電機組不可缺少的能量變換環(huán)節(jié)。風力發(fā)電機組在未來一段時間內(nèi)(例如未來4小時內(nèi))的發(fā)電功率根據(jù)風功率預(yù)測技術(shù)估算得到。所謂風功率預(yù)測技術(shù)，是指根據(jù)風電場氣象信息有關(guān)數(shù)據(jù)，利用物理模擬計算和科學(xué)統(tǒng)計方法，對風電場的風力風速進行短期預(yù)報，進而預(yù)測出風電場風力發(fā)電機組的發(fā)電功率。風功率預(yù)測技術(shù)屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，此處不再贅述。

所述發(fā)電功率P1的值，通常是取風力發(fā)電機組在未來一段時間內(nèi)的平均發(fā)電功率預(yù)測值。

步驟S02：確定風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率P1下的預(yù)期運行溫度T1。

風能變流器中功率器件在不同功率等級下正常運行所要求達到的運行溫度不同，因此需要根據(jù)已預(yù)測出的風力發(fā)電機組的發(fā)電功率，確定風能變流器中功率器件在未來一段時間內(nèi)要相應(yīng)達到的運行溫度。

所述預(yù)期運行溫度T1的值，通常是取風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率P1下的預(yù)期運行溫度的平均值。

步驟S03：獲取風能變流器中功率器件的實際運行溫度。

步驟S04：判斷所述實際運行溫度是否超出允許的波動范圍，其中，所述波動范圍根據(jù)所述預(yù)期運行溫度T1設(shè)置；一旦判斷得到所述實際運行溫度超出所述波動范圍時，進入步驟S05；

假設(shè)風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率P1下的預(yù)期運行溫度T1的平均值為則根據(jù)所述預(yù)期運行溫度T1設(shè)置的允許的波動范圍可以設(shè)置在以上的一段范圍內(nèi)，也可以設(shè)置在以下的一段范圍內(nèi)?；诮档凸目紤]，本實施例優(yōu)選設(shè)置在以上的一段范圍內(nèi)，即將允許的波動范圍設(shè)置為區(qū)間ΔT為預(yù)設(shè)的溫度差。

步驟S05：調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，之后返回步驟S04。

其中，所述調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，具體包括：當所述實際運行溫度低于所述波動范圍的下限時，降低所述風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率；當所述實際運行溫度高于所述波動范圍的上限時，提高所述風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，經(jīng)過一段時間的調(diào)節(jié)后，最終所述實際運行溫度將穩(wěn)定在所述波動范圍內(nèi)。

由上可知，本實施例根據(jù)風力發(fā)電機組的發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果，確定風能變流器中功率器件的預(yù)期運行溫度，一旦風能變流器中功率器件的實際運行溫度超出根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置的波動范圍，就調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，從而將風能變流器中功率器件的實際運行溫度控制在所述波動范圍內(nèi)，減少溫度波動頻次。很明顯，本實施例在熱設(shè)計中兼顧考慮了風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，提升了功率器件的壽命。

其中需要說明的是，所述風能變流器中散熱系統(tǒng)可以是水冷散熱系統(tǒng)，也可以是風冷散熱系統(tǒng)，并不局限。

圖2示意出了風能變流器中水冷散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其冷卻循環(huán)包括內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)；外循環(huán)上設(shè)有外部散熱器風扇F1；內(nèi)、外循環(huán)的出水口交匯點設(shè)置有外循環(huán)向內(nèi)循環(huán)切換的水路三通比例閥K1；水路三通比例閥K1與風能變流器之間設(shè)置有水加熱器M1和水循環(huán)泵M2等。當所述風能變流器中散熱系統(tǒng)為水冷散熱系統(tǒng)時，可以采用以下四種控制方式中的一種或任意幾種的組合，來調(diào)節(jié)所述風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，分別是：控制水冷散熱系統(tǒng)中外部散熱器風扇F1的啟停，F(xiàn)1啟動，則散熱效率升高，F(xiàn)1停轉(zhuǎn)，則散熱效率降低；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中水循環(huán)泵M2的工作頻率，M2工作頻率升高，則散熱效率升高，M2工作頻率降低，則散熱效率降低；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中外循環(huán)向內(nèi)循環(huán)切換的水路三通比例閥K1的開度，K1開度減小，則散熱效率升高，K1開度增大，則散熱效率降低；控制水冷散熱系統(tǒng)中水加熱器M1的啟停，M1停機，則散熱效率升高，M1啟動，則散熱效率降低。

當所述風能變流器中散熱系統(tǒng)為風冷散熱系統(tǒng)時，可通過調(diào)節(jié)風冷散熱系統(tǒng)中風扇的工作頻率來調(diào)節(jié)所述風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率。

此外，參見圖3，本發(fā)明實施例還公開了一種風能變流器散熱裝置，以使熱設(shè)計兼顧考慮風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，從而提升功率器件的壽命，包括：

風功率預(yù)測模塊100，用于預(yù)測風能變流器所在的風力發(fā)電機組的發(fā)電功率；

運行溫度預(yù)測模塊200，用于確定風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度；

運行溫度獲取模塊300，用于獲取風能變流器中功率器件的實際運行溫度；

控制模塊400，用于判斷所述實際運行溫度是否超出允許的波動范圍，其中，所述波動范圍根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置；當判斷得到所述實際運行溫度超出所述波動范圍時，調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，直至所述實際運行溫度穩(wěn)定在所述波動范圍內(nèi)。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為水冷散熱系統(tǒng)時，控制模塊400采用下述四種控制方式中的一種或任意幾種的組合，來調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，分別是：控制水冷散熱系統(tǒng)中外部散熱器風扇的啟停；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中水循環(huán)泵的工作頻率；調(diào)節(jié)水冷散熱系統(tǒng)中外循環(huán)向內(nèi)循環(huán)切換的水路三通比例閥的開度；控制水冷散熱系統(tǒng)中水加熱器的啟停。

其中，當風能變流器中散熱系統(tǒng)為風冷散熱系統(tǒng)時，控制模塊400通過調(diào)節(jié)風冷散熱系統(tǒng)中風扇的工作頻率，來調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率。

其中，所述預(yù)期運行溫度的取值為：風能變流器中功率器件在所述發(fā)電功率下的預(yù)期運行溫度的平均值；所述波動范圍設(shè)置為區(qū)間為所述平均值，ΔT為預(yù)設(shè)的溫度差。

本發(fā)明實施例還公開了一種風能變流器散熱系統(tǒng)，包括：如上述公開的任一種風能變流器散熱裝置。

綜上所述，本發(fā)明根據(jù)風力發(fā)電機組的發(fā)電功率預(yù)測結(jié)果，確定風能變流器中功率器件的預(yù)期運行溫度，一旦風能變流器中功率器件的實際運行溫度超出根據(jù)所述預(yù)期運行溫度設(shè)置的波動范圍，就調(diào)節(jié)風能變流器中散熱系統(tǒng)的散熱效率，從而將風能變流器中功率器件的實際運行溫度控制在所述波動范圍內(nèi)，減少溫度波動頻次。很明顯，本發(fā)明在熱設(shè)計中兼顧考慮了風能變流器中功率器件在實際運行過程中的溫度周次，提升了功率器件的壽命。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。