[发明专利]塔底主动风-水耦合冷却系统

说明书

本发明涉及一种塔底主动风‑水耦合冷却系统,通过在塔筒底部加装主动风冷装置，实现塔筒底部主动风冷循环，通过塔底水冷循环实现水路循环。主动风冷装置用于实现对塔底箱变、变频器等部分热源的温度控制，水冷循环用于对变频器中大热流密度部件的温度进行控制，风‑水耦合冷却循环相互结合实现对塔底环境温度与湿度的精确控制。塔底风‑水耦合冷却系统充分利用风冷系统运行稳定、成本低，水冷系统冷却效果好的优点，将二者有效结合，该系统对于提升陆上大功率风力发电机组运行可靠性、降本有着十分重大的意义。

技术领域

本发明涉及一种陆上大功率风力发电机组塔底冷却系统，特别涉及一种塔底主动风-水耦合冷却系统。

背景技术

随着风力发电技术的迅猛发展，陆上风力发电机组发电功率逐步增高，机组运行过程中产生的热量也会逐步提升，其中变频器、箱变是塔底主要发热源。如何确保塔底热源高效排除塔外已成为确保风机正常运行的关键问题之一。

对于风力发电机组，传统塔底冷却形式存在风冷和水冷两种形式，对双馈型变频器，当容量达到2.5MW以内，全功率变频器容量达到1.5MW以内，通常采用风冷形式对塔底热源进行冷却。当容量大于上述值之后，由于发热量大，风冷形式已无法满足散热需求，故通常采用水冷形式。

上述传统冷却方式存在各自缺陷，对于风冷形式，整个变频器都采用风冷形式，包括变频器内部的功率模块、电抗等，由于风冷形式的散热能力差，而功率模块的热流密度大，因此随着变频器功率等级的提升，风冷形式将难以满足功率模块等器件的散热，严重影响功率模块的性能与使用寿命。因此，随着功率等级的提升，水冷形式成为主流散热方式，目前大功率的变频器内部，功率模块、电抗等大热流密度的器件普遍采用水冷形式，水冷形式虽然可以满足散热需求，但可靠性较差（如夜冷系统易发生渗漏、管路易腐蚀等）、成本高和维护难度大。

目前，大容量机组已成为陆上机组的主流，对冷却系统的要求越来越高。传统最容易设计的风冷形式中变频器散热已无法完全由塔筒的烟囱效应带走。对于大功率的变频器，由于其发热量大，烟囱效应难以有效的带走塔底热量，势必导致塔底与变频器过温。而水冷本身的高成本和维护难又面临着市场的考验。

发明内容

本发明是针对陆上大功率风电机组塔底冷却散热瓶颈、风电行业降本要求高的问题，提出了一种塔底主动风-水耦合冷却系统，为散热效果好、可靠性高、成本低的塔底冷却系统，适用于陆上大容量风电机组。

本发明的技术方案为：塔底主动风-水耦合冷却系统，塔底开通风孔，塔筒侧壁开孔，加装主动排风装置形成整个系统从下向上的风冷循环，发热器件位于高处，发热器件带水冷循环，风冷循环和水冷循环对发热器件进行耦合冷却。

所述塔底主动风-水耦合冷却系统，变压器和水冷柜位于塔筒塔底，塔筒门进风口位于塔底，变频器位于塔筒二层平台上或以上，水冷散热单元位于塔筒外，塔筒侧壁开通风孔并加装排风扇，塔筒塔底一层平台下面塔底部加开通风孔；

主动风冷循环中，塔底通风孔和塔筒门进风口吸入塔外冷空气，经变压器自带风扇将部分冷空气吸入变压器中对变压器进行冷却，变压器出口处空气与未进入变压器中的冷空气进行混合，混合之后的空气被变频器自带风扇吸入变频器中，对变频器中风冷模块进行冷却，被加热的空气排出变频器之后，再由塔筒侧壁的开孔与排风扇排出室外，完成主动风冷循环；

水冷冷却循环中，高温冷却液经过水冷柜中泵站先输送到水冷散热单元进行冷却，被冷却的水冷液通过水冷柜进入变频器之后，对变频器中的水冷模块进行冷却，被加热的水冷液，经过泵站再次输送到塔外水冷散热单元进行冷却，完成循环。

所述变频器中大热流密度器件位于独立柜体中，其他器件位于另一个柜体中，大热流密度器件带水冷模块，整个变频器带风冷模块。

所述大热流密度器件带水冷模块，水冷模块为穿过大热流密度器件内部的水管路，通过塔外水冷散热单元与进出水管路对大热流密度器件的进行水冷冷却。