【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及风力涡轮的领域，并且更特别地涉及用于诸如风力涡轮结构(诸如塔架、机舱、发电机或转换器)中的电缆的功率导体的热管理的系统和相关联的控制方法。
技术介绍
1、风力被认为是目前可获得的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这一点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、可旋转地支承于塔架上的机舱、容纳于机舱中的发电机和齿轮箱以及一个或多个转子叶片。转子叶片使用已知的翼型件原理来从风中捕获动能，并且通过旋转能传递动能，以使轴转动，轴将转子叶片联接到齿轮箱或在不使用齿轮箱的情况下直接地联接到发电机。发电机然后将机械能转换成可部署到公用电网的电能。随着对风所产生的电力的兴趣日益增长，已作出相当大的努力来开发可靠且高效的风力涡轮。
2、风力涡轮包括在其操作期间产生热能损失的若干机械构件和电气构件。这些构件包括塔架和机舱内的各种电缆布置。过热是风力涡轮中的电缆的主要失效模式之一。随着对现代风力涡轮的越来越高的功率额定值需求，电缆的有效热管理对于来自风力涡轮的增加的功率生产为重要且通常限制性的因素。
3、将某些发热构件放置于风力涡轮塔架内增加了电缆热管理的问题。例如，已估计出，对于在1.5mw涡轮中操作的转换器控制系统，大约60kw的热量被转换器耗散。将转换器放置于涡轮塔架内可导致塔架内的显著的温度上升，这可能对塔架内的控制系统和其它构件(包括塔架内的电缆)有害。
4、典型地，塔架中的发热构件布置在由风扇产生的冷却空气流内。构件可包括收集所产生的热量的散热器，其中，散热
5、美国专利no.7,837,126描述了一种用于使用任何合适构造的内部空气处置构件(诸如风扇、管道系统、阻尼器等等)来在塔架内建立内部空气的再循环空气流的系统和方法。再循环空气流以外部空气可控地补充，以根据影响结构内的所要求的冷却能力的风力涡轮的限定的一组操作条件而提高再循环空气流的冷却能力。引入到结构中的外部空气的量与结构内的相对更热的内部空气的量平衡，以便在结构内实现温度和相对湿度的期望的平衡。
6、因此，需要改进的系统和方法，用于风力涡轮构件(例如，塔架、机舱、转换器、发电机等等)内的电缆的有效热管理，同时使电缆的电流容量和风力涡轮的功率发生最大化。
技术实现思路
1、本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本专利技术来了解。
2、根据本专利技术的方面，提供了一种方法，用于风力涡轮的结构内的导电电缆的热管理。用语“电缆”或“多个电缆”在本文中一般用于包含任何方式的电功率传导部件，诸如汇流条、电线等等。该方法包括建立通过该结构的空气流，空气流在结构内沿着电缆并且围绕电缆移动，以经由从电缆的芯通过电缆的周围绝缘层的热传递来移除在电缆中产生的热量。邻近电缆测量环境温度和空气流的体积流动速率。基于流动速率和环境温度，计算或以其它方式确定电缆的阈值电流容量极限。阈值电流容量极限作为用于控制风力涡轮中的功率发生设备的控制因子使用，以增加功率生产，同时确保通过电缆的电流不超过阈值电流容量极限达将导致对电缆的损坏的时段。
3、在一个实施例中，风力涡轮结构是塔架。在备选实施例中，结构是机舱。在再一些其它实施例中，结构可为转换器、发电机或与风力涡轮中的电力产生相关的其它构件。
4、空气流可建立在用于抽吸到结构中的外部空气的入口通风孔与用于从结构排出外部空气的出口通风孔之间。该方法可包括使用动力器件(诸如风扇或其它鼓风机)来增大通过塔架或其它结构的外部空气的流量。
5、该方法可进一步包括使用体积空气流量测量来确定何时需要清洁入口通风孔或出口通风孔。
6、空气流的体积流动速率可利用差压传感器或空气速度传感器之一来测量。
7、该方法可包括基于针对给定电缆尺寸的电缆电流-电缆环境温度的建模曲线而确定电缆的阈值电流容量极限。
8、在特定实施例中，结构是风力涡轮的塔架，并且，环境温度和体积流动速率测量在塔架内的多个高度位置处进行。该实施例可包括对来自多个高度位置的环境温度和体积流动速率求平均并且使用平均值来确定阈值电流容量极限。在备选实施例中，来自多个高度位置的环境温度中的最高者和体积流动速率中的最低者可用于确定阈值电流容量极限。
9、在再一另外的实施例中，该方法可包括将电缆容纳于风力涡轮的塔架内的隔离管道内，其中，空气流在管道内建立。管道可具有用于抽吸到管道中的外部空气的入口通风孔和用于从管道排出外部空气的出口通风孔。
10、本专利技术还包含一种用于风力涡轮中的电缆的热管理系统。该系统包括结构，诸如风力涡轮的塔架或机舱。一个或多个导电电缆设置于结构内。提供用于建立通过该结构的空气流的器件，空气流在结构内沿着电缆并且围绕电缆移动，以经由从电缆的芯通过电缆的周围绝缘层的热传递来移除在电缆中产生的热量。邻近电缆设置环境温度传感器以及体积流动速率传感器。控制器与温度传感器和流动速率传感器通信，并且配置成基于流动速率和环境温度而确定电缆的阈值电流容量极限。控制器将阈值电流容量极限作为用于控制风力涡轮中的功率发生设备的因子使用，以确保通过电缆的电流不超过阈值电流容量极限达将导致对电缆的损坏的时段。
11、结构可包括用于抽吸到结构中的外部空气的入口通风孔和用于从结构排出外部空气的出口通风孔。
12、控制器可配置成基于针对给定电缆尺寸的电缆电流-电缆环境温度的建模曲线而确定电缆的阈值电流容量极限。
13、该系统的特定实施例可包括设置于塔架内的不同高度位置处的多个环境温度传感器和体积流动速率传感器。对于该实施例，控制器可配置成对来自多个温度和体积流动速率传感器的环境温度和体积流动速率求平均，以便用于确定阈值电流容量极限。备选地，控制器可配置成将来自多个温度和体积流动速率传感器的最高环境温度和最低体积流动速率用于确定阈值电流容量极限。
14、在该系统的另一实施例中，结构可包括风力涡轮的塔架内的隔离管道，电缆设置于管道内，并且，空气流在管道内建立。
15、参考以下的描述和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于风力涡轮的结构内的电缆的热管理的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是所述风力涡轮的塔架、机舱或功率产生构件之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述空气流建立在用于抽吸到所述结构中的外部空气的入口通风孔与用于从所述结构排出所述外部空气的出口通风孔之间。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用所述体积空气流量测量来确定何时需要清洁所述入口通风孔或出口通风孔。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用动力器件来增加通过所述塔架的外部空气的空气流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述空气流的体积流动速率利用差压传感器或空气速度传感器之一来测量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电缆的阈值电流容量极限的确定基于针对给定电缆尺寸的电缆电流-电缆环境温度的建模曲线。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是所述风力涡轮的塔架，并且，所述环境温度和体积流动速率测量在所述塔架内的多个高度位置处进行。
9.根据权利要求8所述的方法，
10.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述多个高度位置的环境温度中的最高者和所述体积流动速率中的最低者用于确定所述阈值电流容量极限。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电缆被容纳在所述塔架内的隔离管道内，所述空气流在所述管道内建立。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述管道包括用于抽吸到所述管道中的外部空气的入口通风孔和用于从所述管道排出所述外部空气的出口通风孔。
13.一种用于风力涡轮中的电缆的热管理系统，所述系统包括：
14.根据权利要求13所述的热管理系统，其中，所述结构包括所述风力涡轮的塔架。
15.根据权利要求13所述的热管理系统，所述结构包括用于抽吸到所述结构中的外部空气的入口通风孔和用于从所述结构排出所述外部空气的出口通风孔。
16.根据权利要求13所述的热管理系统，其中，所述控制器配置成基于针对给定电缆尺寸的电缆电流-电缆环境温度的建模曲线而确定所述电缆的阈值电流容量极限。
17.根据权利要求13所述的热管理系统，其中，所述结构包括塔架，并且进一步包括设置于所述塔架内的不同高度位置处的多个所述环境温度传感器和所述体积流动速率传感器。
18.根据权利要求17所述的热管理系统，其中，所述控制器配置成对来自所述多个温度和体积流动速率传感器的环境温度和体积流动速率求平均，以便用于确定所述阈值电流容量极限。
19.根据权利要求17所述的热管理系统，其中，所述控制器配置成使用来自所述多个温度和体积流动速率传感器的最高环境温度和最低体积流动速率，以便用于确定所述阈值电流容量极限。
20.根据权利要求13所述的热管理系统，其中，所述结构包括所述风力涡轮的塔架内的隔离管道，所述电缆设置于所述管道内，并且，所述空气流在所述管道内建立。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于风力涡轮的结构内的电缆的热管理的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是所述风力涡轮的塔架、机舱或功率产生构件之一。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述空气流建立在用于抽吸到所述结构中的外部空气的入口通风孔与用于从所述结构排出所述外部空气的出口通风孔之间。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用所述体积空气流量测量来确定何时需要清洁所述入口通风孔或出口通风孔。
5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括使用动力器件来增加通过所述塔架的外部空气的空气流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述空气流的体积流动速率利用差压传感器或空气速度传感器之一来测量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电缆的阈值电流容量极限的确定基于针对给定电缆尺寸的电缆电流-电缆环境温度的建模曲线。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构是所述风力涡轮的塔架，并且，所述环境温度和体积流动速率测量在所述塔架内的多个高度位置处进行。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述多个高度位置的环境温度和体积流动速率被求平均并且用于确定所述阈值电流容量极限。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，来自所述多个高度位置的环境温度中的最高者和所述体积流动速率中的最低者用于确定所述阈值电流容量极限。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电缆被容纳在所述塔架内的隔离管道内，所述空气流在所述管道...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁超，王嘉泓，M·G·麦克卢尔，N·M·基林，J·L·博伦贝克尔，A·帕特拉，
申请(专利权)人：通用电气可再生能源西班牙有限公司，
类型：发明
国别省市：
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