风电机组冷却控制方法及装置和通风变频冷却系统制造方法及图纸

本申请提供一种风电机组冷却控制方法及装置和通风变频冷却系统，涉及风力发电技术领域。本申请在获取到目标风电机组当前在预设时间段内的平均输出功率及平均环境温度后，会在通风变频冷却系统处于单风机冷却模式时，控制单风机冷却模式所对应的单个离心风机按照与平均输出功率及平均环境温度匹配的第一目标运行频段运行，并在通风变频冷却系统处于多风机冷却模式时，控制多风机冷却模式所对应的多个离心风机各自按照与平均输出功率及平均环境温度匹配的第二目标运行频段运行，从而得以利用第一/二目标运行频段能够确保最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值的特性来实现低频率的离心风机调频控制效果。风机调频控制效果。风机调频控制效果。

【技术实现步骤摘要】
风电机组冷却控制方法及装置和通风变频冷却系统


[0001]本申请涉及风力发电
，具体而言，涉及一种风电机组冷却控制方法及装置和通风变频冷却系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，外转子发电机因具有发电效率高、发电成本低等特点，被广泛应用于路上风电机组和海上风电机组。但随着发电机发电容量的增加，对应的发电机热损耗也随之增大，往往需要利用由多台离心风机并联组成的通风变频冷却系统对风电机组进行散热，来确保风电机组运行效率。
[0003]目前，现有的通风变频冷却系统是通过监测风电机组的实际绕组温度，并直接根据监测到的实际绕组温度对离心风机进行调频控制，来确保对应离心风机产生的实际风量与风电机组运行状况实质匹配，并保证对应实际绕组温度无法超过预设绕组温度阈值。值得注意的是，这种冷却系统调频控制方案专注于风电机组的实际绕组温度，往往会因实际绕组温度的频繁变化而频繁调频，影响通风变频冷却系统的使用寿命，同时也会因磁钢无法安装温度传感器，无法在离心风机调频控制过程中有效兼顾磁钢温度是否超过预设磁钢温度阈值，往往导致风电机组的磁钢使用寿命无法得到保证。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种风电机组冷却控制方法及装置和通风变频冷却系统，能够基于通风变频冷却系统的实际风机运行状况，综合考虑环境温度及风电机组的实际输出功率、绕组允许温度和磁钢允许温度来实现离心风机调频控制效果，并基于环境温度变化不频繁的特性，有效降低离心风机调频控制频率，以在提高风电机组使用寿命及运行效率的同时，有效提升通风变频冷却系统的使用寿命。
[0005]为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种风电机组冷却控制方法，应用于装配在目标风电机组上的通风变频冷却系统，所述方法包括：
[0007]获取所述目标风电机组当前在预设时间段内的平均输出功率及平均环境温度；
[0008]检测所述通风变频冷却系统当前的通风冷却模式是单风机冷却模式还是多风机冷却模式；
[0009]在检测到所述通风冷却模式是单风机冷却模式的情况下，从预存的与所述单风机冷却模式对应的单个离心风机在所述目标风电机组的不同输出功率及不同环境温度作用下的用于确保最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值的最佳运行频段中，确定与所述平均输出功率及所述平均环境温度匹配的第一目标运行频段，并按照所述第一目标运行频段控制所述单个离心风机运行；
[0010]在检测到所述通风冷却模式是多风机冷却模式的情况下，从预存的与所述多风机冷却模式对应的多个离心风机在不同输出功率及不同环境温度作用下的用于确保最大绕
组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值的单风机最佳运行频段中，确定与所述平均输出功率及所述平均环境温度匹配的第二目标运行频段，并按照所述第二目标运行频段控制所述多个离心风机中的每个离心风机运行。
[0011]在可选的实施方式中，所述方法还包括：
[0012]获取所述通风变频冷却系统在单个离心风机运行时的不同工作频段各自对应的目标风量
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风压性能曲线，以及所述通风变频冷却系统在多个离心风机并联运行时的不同工作频段各自对应的单风机风量
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风压性能曲线；
[0013]针对所述目标风电机组和所述通风变频冷却系统建立对应的协同作业仿真模型，并调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线及所述协同作业仿真模型在多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线；
[0014]根据所述第一风量
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风压工作曲线及不同工作频段各自对应的目标风量
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风压性能曲线，确定单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，并根据所述第二风量
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风压工作曲线及不同工作频段各自对应的单风机风量
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风压性能曲线，确定所述多个离心风机并联运行时的不同工作频段的单风机风量值；
[0015]获取所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数及所述目标风电机组的机组仿真模型；
[0016]根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到单个离心风机在独立运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的最佳运行频段；
[0017]根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和所述多个离心风机并联运行时的不同工作频段的单风机风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到所述多个离心风机并联运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的单风机最佳运行频段。
[0018]在可选的实施方式中，所述调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线的步骤，包括：
[0019]按照单个离心风机独立运行时的多组预设参照风量值，调用所述CFD软件对所述协同作业仿真模型进行单个离心风机的风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在各组预设参照风量值作用下分别对应的模拟风阻值；
[0020]对多组预设参照风量值各自对应的模拟风阻值进行数据拟合，得到单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线。
[0021]在可选的实施方式中，所述调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线的步骤，包括：
[0022]按照所述多个离心风机并联运行时的多组预设单风机风量值，调用所述CFD软件
对所述协同作业仿真模型进行所述多个离心风机的风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在各组预设单风机风量值下分别对应的模拟风阻值；
[0023]对多组预设单风机风量值各自对应的模拟风阻值进行数据拟合，得到所述多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线。
[0024]在可选的实施方式中，所述根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到单个离心风机在独立运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的最佳运行频段的步骤，包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组冷却控制方法，其特征在于，应用于装配在目标风电机组上的通风变频冷却系统，所述方法包括：获取所述目标风电机组当前在预设时间段内的平均输出功率及平均环境温度；检测所述通风变频冷却系统当前的通风冷却模式是单风机冷却模式还是多风机冷却模式；在检测到所述通风冷却模式是单风机冷却模式的情况下，从预存的与所述单风机冷却模式对应的单个离心风机在所述目标风电机组的不同输出功率及不同环境温度作用下的用于确保最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值的最佳运行频段中，确定与所述平均输出功率及所述平均环境温度匹配的第一目标运行频段，并按照所述第一目标运行频段控制所述单个离心风机运行；在检测到所述通风冷却模式是多风机冷却模式的情况下，从预存的与所述多风机冷却模式对应的多个离心风机在不同输出功率及不同环境温度作用下的用于确保最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值的单风机最佳运行频段中，确定与所述平均输出功率及所述平均环境温度匹配的第二目标运行频段，并按照所述第二目标运行频段控制所述多个离心风机中的每个离心风机运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述通风变频冷却系统在单个离心风机运行时的不同工作频段各自对应的目标风量
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风压性能曲线，以及所述通风变频冷却系统在多个离心风机并联运行时的不同工作频段各自对应的单风机风量
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风压性能曲线；针对所述目标风电机组和所述通风变频冷却系统建立对应的协同作业仿真模型，并调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线及所述协同作业仿真模型在多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线；根据所述第一风量
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风压工作曲线及不同工作频段各自对应的目标风量
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风压性能曲线，确定单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，并根据所述第二风量
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风压工作曲线及不同工作频段各自对应的单风机风量
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风压性能曲线，确定所述多个离心风机并联运行时的不同工作频段的单风机风量值；获取所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数及所述目标风电机组的机组仿真模型；根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到单个离心风机在独立运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的最佳运行频段；根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和所述多个离心风机并联运行时的不同工作频段的单风机风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到所述多个离心风机并联运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的单风机最佳运行频段。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线的步骤，包括：按照单个离心风机独立运行时的多组预设参照风量值，调用所述CFD软件对所述协同作业仿真模型进行单个离心风机的风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在各组预设参照风量值作用下分别对应的模拟风阻值；对多组预设参照风量值各自对应的模拟风阻值进行数据拟合，得到单个离心风机运行时的第一风量
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风压工作曲线。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调用CFD软件基于所述协同作业仿真模型进行风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线的步骤，包括：按照所述多个离心风机并联运行时的多组预设单风机风量值，调用所述CFD软件对所述协同作业仿真模型进行所述多个离心风机的风量施加模拟仿真，得到所述协同作业仿真模型在各组预设单风机风量值下分别对应的模拟风阻值；对多组预设单风机风量值各自对应的模拟风阻值进行数据拟合，得到所述多个离心风机并联运行时的第二风量
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风压工作曲线。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标风电机组在不同输出功率下的热损耗参数和单个离心风机在独立运行时的不同工作频段的实际风量值，以最大绕组温度小于预设绕组温度阈值且最大磁钢温度小于预设磁钢温度阈值为约束条件，调用所述CFD软件按照不同环境温度对所述机组仿真模型进行热仿真分析计算，得到单个离心风机在独立运行时的与不同输出功率及不同环境温度匹配的最佳运行频段的步骤，包括：针对每种输出功率，调用所述CFD软件对所述机组仿真模型按照该输出功率所对应的热损耗参数、各个环境温度及所述单个离心风机在不同工作频段的实际风量值进行热仿真分析计算，得到处于不同环境温度的所述目标风电机组在不同工作频段的所述单个离心风机施加的实际风量值作用下按照该输出功率运行时的最大仿真绕组温度和最大仿真磁钢温度；针对每种环境温度，将与该环境温度及该输出功率匹配的不同工作频段各自对应的最大仿真绕组温度与所述预设绕组温度阈值进行比较，并将与该环境温度及该输出功率匹配的不同工作频段各自对应的最大仿真磁钢温度与所述预设绕组温度阈值进行比较；从与该环境温度及该输出功率匹配的对应最大仿真绕组温度小于所述预设绕组温度阈值并且对应最大仿真磁钢温度小于所述预设绕组温度阈值的多个工作频段中，选取频率下限值最小的目标工作频段作为所述单个离心风机的与该环境温度及该输出功率匹配的最佳运行频段。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标风电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡芳，阳雪兵，田湘龙，张程钞，黄港，
申请(专利权)人：哈电风能有限公司，
类型：发明
国别省市：