变流器的损耗测量方法及系统技术方案

本申请涉及一种变流器的损耗测量方法及系统。该损耗测量系统包括：多个柜体温度传感器、至少一个加热部件以及处理设备；在变流器正常工作状态下，当多个位置处的温度满足第一稳态条件时，变流器柜体第一发热量由液冷管路传递至柜体外部，变流器柜体第二发热量由柜体表面通过热辐射传递至柜体外部，处理设备用于确定第一发热量；在变流器测试状态下，关闭各所述发热组件，开启各所述加热部件，保持液冷管路循环，当相关的多个位置处的温度满足第二稳态条件时，处理设备用于根据各所述加热部件的总功率与液冷管路传递热量的差值确定第二发热量。通过本申请的损耗测量系统和方法，可以更加精确地获得变流器的功率损耗。

Loss Measurement Method and System of Converter

This application relates to a loss measurement method and system for a converter. The loss measurement system includes: a plurality of cabinet temperature sensors, at least one heating component and processing equipment; under the normal working condition of the converter, when the temperature at multiple locations satisfies the first steady-state condition, the first heat of the converter cabinet body is transferred from the liquid-cooled pipeline to the outside of the cabinet, and the second heat of the converter cabinet body is transferred from the surface of the cabinet body to the outside of the cabinet through thermal radiation. The processing equipment is used to determine the first calorific value; in the test state of the converter, the heating components are closed, the heating components are opened, and the liquid-cooled pipeline cycle is maintained. When the temperature at the relevant multiple locations meets the second steady-state condition, the processing equipment is used to determine the second calorific value according to the difference between the total power of the heating components and the heat transferred by the liquid-cooled pipeline. The power loss of the converter can be obtained more accurately by means of the loss measurement system and system of this application.

【技术实现步骤摘要】
变流器的损耗测量方法及系统
本申请涉及变流器功率损耗测量领域。更具体地，涉及变流器的损耗测量方法及系统。
技术介绍
随着变流器技术的发展，变流器的容量越来越大，逐渐采用液冷冷却方案来进行冷却。变流器在进行交流-直流-交流能量转换的过程中，损耗包括变流器中半导体器件的高速开关动作导致的损耗、电流通过导体和半导体的热效应、电感导致的磁滞涡流损耗以及电容的介质损耗等。变流器的上述损耗最终以发热的形式与外界完成能量交换。能量交换的方式一般有三种：对流、传导和辐射。变流器柜体内部通过热交换器的形式将变流器的损耗传递到冷却液体，然后通过对流的形式，以冷却液体的流动传递到柜体外部，在柜体外将冷却液体携带的热量与空气进行热交换。此外，变流器的另一种损耗还表现为热辐射损失，高温物体和低温物体之间具体双向辐射能力，即柜体壳体表面通过辐射的形式向四周传递能量。在全功率风电变流器的技术标准中，一般要求风电变流器的转换效率较高，例如不低于96.5％，但是仍存在一部分(例如接近3.5％)的功率能量以损耗的形式消耗掉。因此，如何准确的评估测试风电变流器的损耗，成为了获得风电变流器转换效率的关键命题。现有的技术方案一般是通过直接测量法进行的，具体地，通过功率分析仪和电压电流探头，直接测量变流器输出端和输入端的电功率差值，即为风电变流器的损耗。然而，采用直接测量法测量风电变流器的损耗存在以下几个方面的问题。首先，全功率风电变流器的机侧交流频率非常低，一般在10HZ(赫兹)左右，而机侧电压表现为脉宽调制(PWM)脉冲波形，功率分析仪在对机侧电压进行谐波分解时，会存在较大的误差；其次，现有的仪器仪表(电压传感器和电流传感器)的测量精度基本在千分之五附近，即实测的输入功率或输出功率存在最小0.5％的误差，这样对于占比仅为3.5％的损耗，其理论偏差值会达到0.5/3.5＝14.3％，显然是不够准确的。因此，需要一种满足更高精度要求的变流器的损耗测量方法和系统。
技术实现思路
为了至少解决现有技术的变流器的损耗测量方法和系统的对变流器的损耗测量的精度低下的问题，提出了本申请的变流器的损耗测量方法和系统。根据本申请的一个方面，本申请提供了一种变流器的损耗测量系统，包括：多个柜体温度传感器，分设于所述柜体的多个位置处；至少一个加热部件，分设于所述柜体内的至少一个发热组件上；处理设备，与所述多个柜体温度传感器和所述至少一个加热部件分别连接；其中，在所述变流器正常工作状态下，当所述多个位置处的温度满足第一稳态条件时，变流器柜体第一发热量由液冷管路传递至柜体外部，变流器柜体第二发热量由柜体表面通过热辐射传递至柜体外部，所述处理设备用于确定所述第一发热量；在所述变流器测试状态下，关闭各所述发热组件，开启各所述加热部件，保持所述液冷管路循环，当相关的多个位置处的温度满足第二稳态条件时，所述处理设备用于根据各所述加热部件的总功率与所述液冷管路传递热量的差值确定所述第二发热量。根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种变流器的损耗测量方法，包括：在所述变流器正常工作的情况下持续获取与变流器的柜体相关的多个位置处的温度，当相关的多个位置处的温度都满足第一稳态条件时，确定出由液冷管路传递至柜体外部的第一发热量；在所述变流器测试状态下，关闭各发热组件，开启各加热部件，保持所述液冷管路循环，当所述相关的多个位置处的温度满足第二稳态条件时，根据各所述加热部件的总功率与所述液冷管路传递热量的差值确定第二发热量；其中，所述第二发热量表示在所述变流器正常工作的情况下由柜体表面通过热辐射传递至柜体外部的热量。本申请的变流器的损耗测量方法和系统能够获得准确可靠的热交换能量损耗测试数据，可以更为精准的求得变流器的总损耗。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明从下面结合附图对本申请的具体实施方式的描述中可以更好地理解本申请，其中：图1示出了模块化变流器的结构示意图；图2示出了根据本申请实施例的一种模块化风电变流器的损耗测量系统的框图；图3示出了根据本申请实施例的一种模块化风电变流器的损耗测量方法的流程图。附图标记说明书：101-柜体框架；102-水风冷换热单元；103-换热器；104-风道组件；105-上分流隔板；106-下分流隔板；107-机侧电抗器；108-机柜隔板；109-功率模块；1010-顶部腔体；1011-网侧电抗器；1012-底部腔体；1013-辅助循环风扇；2000-变流器的损耗测量系统；2001-入口流量传感器；2002-出口流量传感器；2003-入口温度传感器；2004-出口温度传感器；2100-流量调节泵；2005-2008-柜体壳体温度传感器；2009-2011-柜体内部温度传感器；2012-2014-加热功率传感器；2015-风扇功率传感器。具体实施方式下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。本申请决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本申请的精神的前提下覆盖了元件、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本申请造成不必要的模糊。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：风力发电系统：一种吸收风的能量，并将其转换为电能并网发电的系统；风电变流器：指实现机侧低频交流电转换为工频交流电并网，并控制风力发电机运行的机器；模块化：一般指通过封装整合部分电路，实现特定功能的部件；热交换：一般指对流、传导和辐射三种热量交换传递的方式，从发热体向其它物体或介质传递热量；热辐射：物体对外以电磁波的形式发出辐射能，在真空及多数气体中完全透过；功率分析仪：主要用于功率计算和分析；水冷系统：水冷系统包括变流器外部冷却换热系统，将经过变流器后的冷却水，通过强迫风冷的形式与空气进行换热；以及变流器内部冷却换热系统，将经过外部冷却系统的冷却水，与变流器柜体内部发热源进行热交换，进而带出柜体内部热量。本实施例以模块化风电变流器为例说明损耗测量系统和测量方法。现有技术中，全功率风电变流器一般采用功率柜、控制柜、滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变流器的损耗测量系统，其特征在于，包括：多个柜体温度传感器，分设于所述柜体的多个位置处；至少一个加热部件，分设于所述柜体内的至少一个发热组件上；处理设备，与所述多个柜体温度传感器和所述至少一个加热部件分别连接；其中，在所述变流器正常工作状态下，当所述多个位置处的温度满足第一稳态条件时，变流器柜体第一发热量由液冷管路传递至柜体外部，变流器柜体第二发热量由柜体表面通过热辐射传递至柜体外部，所述处理设备用于确定所述第一发热量；在所述变流器测试状态下，关闭各所述发热组件，开启各所述加热部件，保持所述液冷管路循环，当相关的多个位置处的温度满足第二稳态条件时，所述处理设备用于根据各所述加热部件的总功率与所述液冷管路传递热量的差值确定所述第二发热量。

【技术特征摘要】
1.一种变流器的损耗测量系统，其特征在于，包括：多个柜体温度传感器，分设于所述柜体的多个位置处；至少一个加热部件，分设于所述柜体内的至少一个发热组件上；处理设备，与所述多个柜体温度传感器和所述至少一个加热部件分别连接；其中，在所述变流器正常工作状态下，当所述多个位置处的温度满足第一稳态条件时，变流器柜体第一发热量由液冷管路传递至柜体外部，变流器柜体第二发热量由柜体表面通过热辐射传递至柜体外部，所述处理设备用于确定所述第一发热量；在所述变流器测试状态下，关闭各所述发热组件，开启各所述加热部件，保持所述液冷管路循环，当相关的多个位置处的温度满足第二稳态条件时，所述处理设备用于根据各所述加热部件的总功率与所述液冷管路传递热量的差值确定所述第二发热量。2.根据权利要求1所述的损耗测量系统，其特征在于，所述变流器柜体内部设有散热风扇，驱动柜体内部空气循环对流；所述损耗测量系统还包括风扇功率传感器，所述处理设备还与所述风扇功率传感器连接，用于获取所述散热风扇的功率。3.根据权利要求2所述的损耗测量系统，其特征在于，所述变流器柜体具有封闭结构，形成顶部腔体(1010)和底部腔体(1012)；所述变流器柜体内部还设置风道组件(104)，所述散热风扇安装在所述变流器柜体顶部，柜内循环气流通过风道组件(104)进行导流分别进入顶部腔体(1010)和底部腔体(1012)，再上升至柜体顶部进行下一循环；所述至少一个发热组件包括设置在顶部腔体(1010)内的机侧电抗器(107)和功率模块(109)，以及设置在底部腔体(1012)内的网侧电抗器(1011)。4.根据权利要求3所述的损耗测量系统，其特征在于，所述液冷管路分别连接所述机侧电抗器(107)、功率模块(109)和网侧电抗器(1011)；冷却液从变流器柜体底部流入，与所述网侧电抗器(1011)、功率模块(109)和机侧电抗器(107)进行热量交换，由柜体顶部流出；所述变流体柜体顶部设有水风冷换热单元(102)，包括所述散热风扇和设置于液冷管路上的换热器(103)，所述循环气流由换热器(103)冷却后，再由散热风扇驱动进入风道组件(104)。5.根据权利要求3所述的损耗测量系统，其特征在于，所述至少一个加热部件包括：功率模块加热部件、网侧电抗器加热部件和机侧电抗器加热部件；以及所述至少一个加热功率传感器包括：功率模块加热功率传感器、网侧电抗器加热功率传感器和机侧电抗器加热功率传感器；所述处理器与所述功率模块加热功率传感器、网侧电抗器加热功率传感器和机侧电抗器加热功率传感器分别连接。6.根据权利要求5所述的损耗测量系统，其特征在于，在所述变流器测试状态下，所述处理设备基于所述功率模块加热部件、所述网侧电抗器加热部件和所述机侧电抗器加热部件的总发热功率与所述液冷管路传递至柜体外部的热量的差值，确定所述第二发热量。7.根据权利要求4所述的损耗测量系统，其特征在于，所述多个柜体温度传感器包括：柜体壳体温度传感器组和柜体内部温度传感器组；所述柜体壳体温度传感器组中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：符松格，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11