[发明专利]一种风力发电机组变频器的冷却系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种风力发电机组的辅助装置，特别是涉及风力发电机组变频器的一种冷却系统。

(二)背景技术

风能是一种可再生的清洁能源。近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风力发电技术日臻完善，并网型风力发电机单机额定功率最大已经到5兆瓦，叶轮直径达到126米。截止2005年世界装机容量已达58，982兆瓦，风力发电量占全球电量的1％。中国成为亚洲风电产业发展的主要推动者之一，其总装机容量居世界第8位，2005年新增装机容量居世界第6位。今后，国内外风力发电技术和产业的发展速度将明显加快。

风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均衡加热而引起的“空气流动”，流动空气具有的动能称之为风能。因此，风能是一种广义的太阳能。据世界气象组织和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿千瓦，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10米高度层可利用的风能为2.53亿千瓦，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50米高度层可利用的风能是10米高度层的2倍，风能资源非常丰富。

风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一。风能的利用方式不仅有风力发电、风力提水，而且还有风力致热、风帆助航等。因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。

小型风力机主要组成部分有：风轮、发电机、塔架、调向机构、蓄能系统、逆变器等。

大型风力发电机组由两大部分组成：气动机械部分和电气部分。气动机械部分包括风轮、低速轴、增速齿轮箱、高速轴，其功能是驱动发电机转子，将风能转换为机械能。电气部分包括异步发电机、电力电子变频器、变压器和电网，其功能是将机械能转换为频率恒定的电能。

风力发电作为一种潜力巨大的新兴能源，其可再生、无污染的特点以及成本的下降使其很可能成为最经济、最洁净的能源。一台单机容量为1000千瓦的风电装机与同容量火电装机相比，每年可减排2000吨二氧化碳、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮。风力发电已成为最具商业化发展前景的新兴能源产业，风力发电有可能成为世界未来最重要的替代能源。

风力发电机组在运行中，其发电机和变频器电抗器会产生热量，传统的冷却方式是采用空气与水之间的强制对流冷却，即水在散热器的管路中循环，由风机将冷空气吹在发电机和变频器上进行冷却，由于散热器中的水是常温水，因此降温效果比较差，随着工作时间长会使水温提高，散热效果更差，如果此类装置是使用在纬度较高的寒冷地区，或者是较低温度的季节和环境，此方法尚可应付，但是在中国的大部分地区，在夏季炎热的环境下，强制对流水冷却的效率急剧下降，往往无法有效降低循环水的温度，导致发电机组和变频器过热保护停机，造成区域电网不稳定，也给运营企业带来巨大的经济损失。

风力发电机组的应用场合有其特殊性，发电机组和变频器等主要部件均安装在发电舱内，发电舱一般位于距地面60-90米高的空中，工作环境非常复杂；发电舱在高空中会持续摇晃和震动，风叶启停时会产生瞬间冲击；发电舱内环境较为封闭，舱内温度比环境温度高约10℃左右，夏季舱内温度高达60℃；风力发电机组一般安装于海边，湿空气具有较强的酸碱腐蚀性；发电舱内可利用空间极小，风力发电机组迫切希望提供一种能在上述恶劣工作环境下的发电机组降温冷却的装置系统。

(三)发明内容

本发明的目的是提供风力发电机组变频器冷却系统的冷水机组，提供明显低于常温水冷却的工作条件，为位于高空的风力发电机组变频器提供一个良好的工作环境，确保在高温炎热的季节和天气能正常工作，且保护风力发电机组变频器的使用寿命。

本发明的目的由如下技术方案实现：

一种风力发电机组变频器的冷却系统，包括由水管将发电机组变频器、水泵和风冷散热器连接构成的水管回路，其特征在于：在所述水管回路中串联连接冷水机组；

所述冷水机组包括蒸发器、轴流风机、冷凝器、压缩机和相应的管阀；

所述水管紧贴蒸发器管壁。

进一步，所述冷水机组分为主机和副机，所述主机包括压缩机和蒸发器，所述副机包括轴流风机和冷凝器，两者间由制冷剂气液管连接。

再进一步，所述冷水机组中压缩机的定位杆焊接在主机底座上；压缩机由橡胶减震垫与主机底板连接；配置压缩机抱箍，将压缩机固定在主机框架上；压缩机吸排气管路上加装避震管；主机和副机之间的冷剂气液管采用金属波纹避震软管。