一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构技术方案

本发明专利技术公开了一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。本发明专利技术公开的风电变桨控制系统大功率器件散热结构，有益于改变传统冷却板散热的各种弊端，为全新的冷却散热方式，提高热量在基板上均匀分布的能力，达到了优良的散热效果。

【技术实现步骤摘要】
一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构
本专利技术涉及风力发电设备领域，具体是涉及一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构。
技术介绍
风能作为无污染、可再生的能源受到了广泛的关注，并且迅猛发展，在我国风力发电具有广阔的发展前景。近年来，风力发电机组经历了从几十千瓦到几百千瓦到几兆瓦的飞速发展，大功率的风力发电机组对变桨系统的功能需求更高。桨叶控制关系到整个风电机组的安全，因此桨叶控制装置的可靠性显得尤为重要，在桨叶回到安全位置前，必须保证驱动桨叶的系统运行万无一失，而变桨柜中大功率器件的散热问题影响着变桨控制系统的性能、寿命等。变桨控制系统中的大功率器件主要有充电机、驱动器等；这些大功率器件安放在变桨控制柜内部，变桨控制柜安放在风力发电机组的轮毂内，并随轮毂的旋转一起转动。由于其使用环境的限制，目前变桨控制系统中的大功率器件的散热以散热板散热为主。传统方案一是用铝材散热板，辅以轴流风扇加大空气流通，以提高散热效率。这种方案的弊端在于轴流风扇的使用寿命只有2到3年，不能满足风力发电机组设计寿命20年的需要，需定期的更换轴流风扇，从而影响了风力发电机组整机的运行。传统方案二是取消轴流风机，加大散热板的面积，以提高散热板与空气接触的表面积来达到散热效果。这种方案的也存在弊端，由于功率器件只占据散热板的一小部分，散热板的面积加大，理论上其散热面积和散热效果是能达到的，但是在实际运用过程中，功率器件接触面的周围散热板的温度很高，远离器件的散热板部分温度很低，与空气接触带走的热量有限，无法满足散热要求，当散热板温度过高时，变桨控制系统会停止工作，影响风力发电机组的运行。针对现有技术存在的问题，创造出一种不影响风力发电机组整机的运行，又能满足风电变桨控制系统大功率器件散热要求的散热结构是目前要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提出一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，它提高了热量在基板上均匀分布的能力，到达了优良的散热效果。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，其特征在于：所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。本风电变桨控制系统大功率器件散热结构为一种新颖的散热结构，它合理利用了风力发电机组变浆控制系统大功率器件所处的环境来解决其散热问题。风力发电机组轮毂转动时，设置于风力发电机组轮毂内的变桨控制柜同时转动，变桨控制柜转动时，设置于变桨控制柜内部的散热管同时转动。散热管未充满冷却液时管中会存在空气腔，散热管旋转时，液体会在有空气腔的散热管内流动，从而带动热量流转到基板的每一个部位。进一步地，本专利技术所述冷却液体积为散热管孔内容积的30%~70%。进一步地，本专利技术所述基板上表面设置有散热片，基板的下表面连接大功率器件。进一步地，本专利技术所述散热片为多片状，散热片均匀分布在基板的上表面。基板上的散热片可以加快散热速度，达到优良的散热效果。进一步地，本专利技术所述散热管为曲线弯折结构，散热管均匀分布在基板的内腔中。散热管采用曲线弯折结构使散热管和基板的接触面积增大，热量传递效果好。进一步地，本专利技术所述散热管包括设有两个凸出接口的封闭环状结构外圈，所述外圈内设置有若干根两端和外圈互相连通的横支管。进一步地，本专利技术所述散热管两端设有堵头，所述堵头和散热管螺纹连接。散热管两端的堵头在冲入冷却液时都要打开，可以确保冷却液顺利冲入散热管中。进一步地，本专利技术所述散热管采用铜材。铜材的散热效果优良，是应用广泛的散热管材质。进一步地，本专利技术基板与大功率器件接触面涂有导热硅脂。导热硅脂既具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性，同时具有低游离度，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化等优点。进一步地，本专利技术所述基板上设有安装孔。基板周围的安装孔用来把基板固定在变桨控制柜中，基板下表面靠近中部的安装孔用来固定充电机和驱动器。相比现有技术，本专利技术的有益效果主要体现在：1、本专利技术为一种新颖的散热结构，它采用散热管和散热片结合的方式，在散热管中加入冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔。风力发电机轮毂的旋转时带动散热管一起旋转，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动，从而带动热量流转到基板的每一个部位，合理利用了风力发电机组变浆控制系统大功率器件所处的环境来解决其散热问题。2、取消了轴流风扇，减少了风力发电机组维护时间，提高了整机发电效率。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2为图1的正视图；图3为本专利技术实施例一的散热管结构示意图；图4为本专利技术实施例二的散热管结构示意图；图5为本专利技术实施例的变桨系统结构示意图。附图中，1-基板；2-散热管；3-散热片；4-堵头；5-安装孔；6-充电机；7-驱动器；8-变桨系统；81-变桨控制柜；82-电动机；83-变速箱；84-桨叶。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。如图1至图3所示，本实施例的一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，包括基板1、散热管2和散热片3；所述基板1为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有曲线弯折结构的散热管2，散热管2同时与基板1上下表面贴合，散热管2采用的曲线弯折结构使散热管2和基板1的接触面积增大，热量传递效果好。所述散热管2中设置有散热管2孔内容积一半的冷却液，冷却液未充满散热管2以使散热管2中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管2随轮毂转动时冷却液可在散热管2内流动。散热管2两端设有内螺纹，堵头4设有外螺纹，散热管2和堵头4螺纹连接，堵头4在冲入冷却液时都要打开，可以确保冷却液顺利冲入散热管2中。散热片3为均匀分布在基板1的上表面的多片状结构，基板1的下表面连接充电机6和驱动器7，基板1与充电机6和驱动器7接触面涂有既具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性，同时具有低游离度，耐高低温、耐水、臭氧、耐气候老化等优点的导热硅脂。基板1周围的安装孔用来把基板1固定在变桨控制柜81中，基板1下表面靠近中部的安装孔5用来固定充电机6和驱动器7。如图4所示，本专利技术实施例二的散热管2结构示意图，散热管2外圈为设有两个凸出接口的封闭环状结构，外圈由两根铜管弯折后互相连接形成，外圈内设置有若干根栅格状横向铜管，横向铜管两端和外圈的铜管互相连通，冷却液能在连通的铜管中快速流动，其流通路径较短，防止桨叶84转动较快时散热管中的液体未充分流动造成散热不均匀，本实施例适合桨叶84转动较快的风力发电机组使用。如图5所示，大型的风力发电机组变桨系统8包括变桨控制柜81、电动机82、变速箱83和桨叶84；每个桨叶84均配置一个变桨控制柜81、电动机82和变速箱83，变桨系统8由变桨控制柜81控制电动机82和变速箱83驱动桨叶84完成变桨动作。本风电变桨控制系统大功率器件散热结构为一种新颖的散热结构，它合理利用了风力发电机组变浆控制系统8大功率器件所处的环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，其特征在于：所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。

【技术特征摘要】
1.一种风电变桨控制系统大功率器件散热结构，大功率器件设置在散热板上并安装于变桨控制柜内部，变桨控制柜安装在风力发电机组轮毂内，其特征在于：所述散热板的主体为基板，所述基板为由上、下、左、右、前和后六个表面围成的长方体形腔体结构，在腔体内密布有散热管，散热管同时与基板上下表面贴合；所述散热管中设置有冷却液，冷却液未充满散热管以使散热管中形成空气腔，该空气腔的存在使散热管随轮毂转动时冷却液可在散热管内流动。2.根据权利要求1所述的风电变桨控制系统大功率器件散热结构，其特征在于：所述冷却液体积为散热管孔内容积的30%~70%。3.根据权利要求1所述的风电变桨控制系统大功率器件散热结构，其特征在于：所述基板上表面设置有散热片，基板的下表面连接大功率器件。4.根据权利要求3所述的风电变桨控制系统大功率器件散热结构，其特征在于：所述散热片为多片状，散...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁德宣，胡小华，杨林，赵胜武，黄学静，谢敬朗，张成万，唐胜，王龙，
申请(专利权)人：重庆华渝重工机电有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50