一种风电变流器冷却风扇的控制方法
阅读说明：本技术 一种风电变流器冷却风扇的控制方法 (Control method of cooling fan of wind power converter ) 是由 黄建鹏 刘明辉 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种风电变流器冷却风扇的控制方法,由多个冷却风扇对风电变流器进行冷却,具体包括如下步骤：(1)预设冷却风扇启动阀值和死区设定值；(2)根据测得的风电变流器冷却系统出口的温度在不同区间控制启动冷却风扇的数量,再根据每个冷却风扇的累计运行时间控制预定的启动冷却风扇,累计运行时间少的冷却风扇优先启动,风电变流器冷却系统出口的温度的不同区间的分隔点为步骤(1)中的冷却风扇的各启动阀值。本发明可以保证每个风扇运行时间大体相同,防止某个风扇使用频率过高而损坏,提高冷却风扇的整体可靠性,进而提高变流器和风力发电机组可靠性。尤其是对于海上风力发电机组来说,由于其维护不方便,这种策略的优势更为明显。(The invention relates to a control method of a cooling fan of a wind power converter, which is used for cooling the wind power converter by a plurality of cooling fans and specifically comprises the following steps: (1) presetting a starting threshold value and a dead zone set value of a cooling fan; (2) and (3) controlling the number of the started cooling fans in different intervals according to the measured temperature of the outlet of the wind power converter cooling system, and then controlling the preset started cooling fans according to the accumulated running time of each cooling fan, wherein the cooling fans with less accumulated running time are started preferentially, and the separation points of the different intervals of the temperature of the outlet of the wind power converter cooling system are the starting threshold values of the cooling fans in the step (1). The invention can ensure that the running time of each fan is approximately the same, prevent a certain fan from being damaged due to overhigh use frequency, improve the overall reliability of the cooling fan and further improve the reliability of the converter and the wind generating set. Especially for offshore wind generating sets, the advantage of the strategy is more obvious because of the inconvenient maintenance.)
技术领域
本发明属于散热控制技术领域，具体涉及一种风电变流器冷却风扇的控制方法。
背景技术
变流器的核心器件是IGBT等功率电子器件，其在运行过程中会产生大量的热量，如果热量不能及时散出去，就会损坏IGBT等器件；目前变流器的冷却方式多采用空-水冷却或者空-空冷却方式，但不管是空水冷还是空空冷却方式，都需要使用冷却风扇将热量和空气进行交换，以降低变流器内部温度，保证变流器的正常运行。
对于大型风力发电机组的变流器，基于安装位置限制和成本的考虑，一般都会布置多个冷却风扇进行散热，每个冷却风扇都有使用寿命的限制，如果每个风扇运行不能做到合理控制，就会出现有些风扇使用频率过高,有些冷却风扇使用频率较低，使用频率较高的冷却风扇损坏概率较大，从而影响冷却风扇整体可利用率，进一步影响变流器的可利用率，目前对于使用多冷却风扇散热的变流器的冷却风扇控制逻辑中，并未考虑每个冷却风扇使用频率是否平衡。
综上所述，亟需提供一种防止某个冷却风扇使用频率过高而损坏，提高冷却风扇的整体可靠性，进而提高变流器和风力发电机组可靠性的风电变流器冷却风扇的控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止某个冷却风扇使用频率过高而损坏，提高冷却风扇的整体可靠性，进而提高变流器和风力发电机组可靠性的风电变流器冷却风扇的控制方法。
上述目的是通过如下技术方案实现：一种风电变流器冷却风扇的控制方法，由多个冷却风扇对风电变流器进行冷却，具体包括如下步骤：
（1）预设冷却风扇启动阀值和死区设定值；
（2）根据测得的风电变流器冷却系统出口的温度在不同区间控制启动冷却风扇的数量，再根据每个冷却风扇的累计运行时间控制预定的启动冷却风扇，累计运行时间少的冷却风扇优先启动，风电变流器冷却系统出口的温度的不同区间的分隔点为步骤（1）中的冷却风扇的各启动阀值。
进一步的技术方案是，由n个冷却风扇对风电变流器进行冷却，所述步骤（1）中的启动阀值设有n个，分别为K1、K2……Kn，n个启动阀值组成n+1个温度区间，分别为小于K1、K1~K2、K2~K3……大于Kn，当变流器冷却系统出口的温度位于第一个温度区间时，冷却风扇均停止运行，当变流器冷却系统出口的温度位于第2个温度区间时，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇运行，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时，当变流器冷却系统出口的温度位于第3个温度区间时，控制累计运行时间最短的2个冷却风扇运行，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时，以此类推，当变流器冷却系统出口的温度位于第n+1个温度区间时，控制n个冷却风扇全部运行并且冷却风扇的累计计时器开始计时。
进一步的技术方案是，至少由n个冷却风扇对风电变流器进行冷却，所述步骤（2）中具体控制步骤如下：
（2.1）首先进入第一控制模式，此时冷却风扇均停止运行，且冷却风扇的运行时间累计计时器均停止计时，若变流器冷却系统出口的温度大于K1且小于K2则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口的温度大于K（n-1）且小于Kn则进入步骤（2.n），若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），其中K1＜K2＜……Kn；
（2.2）进入第二控制模式，先比较n个冷却风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇启动，若有2~n个风扇的累计运行时间相同，且时间最短，则控制序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于K2且小于K3，进入步骤（2.3），依次类推，若变流器冷却系统出口的温度大于K（n-1）且小于Kn则进入步骤（2.n），若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），若变流器冷却系统出口温度小于K1减去死区值，则进入步骤（2.1）；
（2.n）进入第n控制模式，先比较n个风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的n-1个冷却风扇启动，若2~n个冷却风扇累计运行时间相同，则控制序号在前的2个冷却风扇启动，若其中n-1个风扇累计运行时间相同，且运行时间最长，则控制运行时间最短的冷却风扇和运行时间长的n-1个冷却风扇中序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），若变流器冷却系统出口温度小于K1，则进入步骤（2.1），以此类推，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-3）且小于K（n-2），则进入步骤（2.n-2）；最后，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-2）且小于K（n-1）减去死区值，则进入步骤（2.n-1）。
（2.n+1）进入第n+1控制模式，此时，n个冷却风扇同时运行且n个冷却风扇的累计计时器同时计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度小于K1，则进入步骤（2.1）；若变流器冷却系统出口温度大于K1且小于K2，则进入步骤（2.2），以此类推，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-2）且小于K（n-1），则进入步骤（2.n-1），若变流器冷却系统出口温度小于Kn减去死区值，则计入步骤（2.n）。
进一步的技术方案是，至少由3个冷却风扇对风电变流器进行冷却，所述步骤（2）中具体控制步骤如下：
（2.1）首先进入第一控制模式，此时冷却风扇均停止运行，且冷却风扇的运行时间累计计时器均停止计时，若变流器冷却系统出口的温度大于第一设定阀值且小于第二设定阀值则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口温度大于第二设定阀值且小于第三设定阀值，则键入步骤（2.3）；若变流器冷却系统出口温度大于第三设定阀值，则进入步骤（2.4），其中第一设定阀值＜第二设定阀值＜第三设定阀值；
（2.2）进入第二控制模式，先比较3个冷却风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇启动，若3个冷却风扇的累计运行时间相同，或若有2个风扇的累计运行时间相同，且时间最短，则控制序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于第二设定阀值且小于第三设定阀值，进入步骤（2.3），若变流器冷却系统出口温度大于第三设定阀值，进入步骤（2.4），若变流器冷却系统出口温度小于第一设定阀值减去死区值，则进入步骤（2.1）；
（2.3）进入第三控制模式，先比较三个风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的2个冷却风扇启动，若3个冷却风扇累计运行时间相同，则控制序号在前的2个冷却风扇启动，若其中2个风扇累计运行时间相同，且运行时间最长，则控制运行时间最短的冷却风扇和运行时间长的2个冷却风扇中序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于第三设定阀值，则进入步骤（2.4），若变流器冷却系统出口温度小于第一设定阀值，则进入步骤（2.1），若变流器冷却系统出口温度大于第一设定阀值且小于第二设定阀值减去死区值，则进入步骤（2.2）；
（2.4）进入第四控制模式，此时，3个冷却风扇同时运行且3个冷却风扇的累计计时器同时计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度小于第一设定阀值，则进入步骤（2.1）；若变流器冷却系统出口温度大于第一设定阀值且小于第二设定阀值，则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口温度小于第三设定阀值减去死区值，则计入步骤（2.3）。
本发明根据风电变流器散发的热量随着输出功率的不同而不同的特点，对于使用多个冷却风扇进行散热的变流器来说，根据变流器输出口的温度值来确定启动风扇的数量，再通过每个风扇的累计运行时间来确定启动哪些风扇，通过这种控制策略，可以保证每个风扇运行时间大体相同，防止某个风扇使用频率过高而损坏，提高冷却风扇的整体可靠性，进而提高变流器和风力发电机组可靠性。尤其是对于海上风力发电机组来说，由于其维护不方便，这种策略的优势更为明显。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一种实施方式所涉及的风电变流器冷却风扇的控制方法的控制逻辑图；
图2为本发明一种实施方式所涉及的控制模式2下的冷却风扇控制逻辑图；
图3为本发明一种实施方式所涉及的控制模式3下的冷却风扇控制逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
本发明实施例如下，参照图1，一种风电变流器冷却风扇的控制方法，由多个冷却风扇对风电变流器进行冷却，具体包括如下步骤：
（1）预设冷却风扇启动阀值和死区设定值；
（2）根据测得的风电变流器冷却系统出口的温度在不同区间控制启动冷却风扇的数量，再根据每个冷却风扇的累计运行时间控制预定的启动冷却风扇，累计运行时间少的冷却风扇优先启动，风电变流器冷却系统出口的温度的不同区间的分隔点为步骤（1）中的冷却风扇的各启动阀值。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，由n个冷却风扇对风电变流器进行冷却，所述步骤（1）中的启动阀值设有n个，分别为K1、K2……Kn，n个启动阀值组成n+1个温度区间，分别为小于K1、K1~K2、K2~K3……大于Kn，当变流器冷却系统出口的温度位于第一个温度区间时，冷却风扇均停止运行，当变流器冷却系统出口的温度位于第2个温度区间时，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇运行，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时，当变流器冷却系统出口的温度位于第3个温度区间时，控制累计运行时间最短的2个冷却风扇运行，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时，以此类推，当变流器冷却系统出口的温度位于第n+1个温度区间时，控制n个冷却风扇全部运行并且冷却风扇的累计计时器开始计时。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例中，至少由n个冷却风扇对风电变流器进行冷却，如图2和图3，所述步骤（2）中具体控制步骤如下：
（2.1）首先进入第一控制模式，此时冷却风扇均停止运行，且冷却风扇的运行时间累计计时器均停止计时，若变流器冷却系统出口的温度大于K1且小于K2则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口的温度大于K（n-1）且小于Kn则进入步骤（2.n），若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），其中K1＜K2＜……Kn；
（2.2）进入第二控制模式，先比较n个冷却风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇启动，若有2~n个风扇的累计运行时间相同，且时间最短，则控制序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于K2且小于K3，进入步骤（2.3），依次类推，若变流器冷却系统出口的温度大于K（n-1）且小于Kn则进入步骤（2.n），若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），若变流器冷却系统出口温度小于K1减去死区值，则进入步骤（2.1）；
（2.n）进入第n控制模式，先比较n个风扇的累计运行时间，控制累计运行时间最短的n-1个冷却风扇启动，若2~n个冷却风扇累计运行时间相同，则控制序号在前的2个冷却风扇启动，若其中n-1个风扇累计运行时间相同，且运行时间最长，则控制运行时间最短的冷却风扇和运行时间长的n-1个冷却风扇中序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口温度大于Kn，则进入步骤（2.n+1），若变流器冷却系统出口温度小于K1，则进入步骤（2.1），以此类推，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-3）且小于K（n-2），则进入步骤（2.n-2）；最后，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-2）且小于K（n-1）减去死区值，则进入步骤（2.n-1）。
（2.n+1）进入第n+1控制模式，此时，n个冷却风扇同时运行且n个冷却风扇的累计计时器同时计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度小于K1，则进入步骤（2.1）；若变流器冷却系统出口温度大于K1且小于K2，则进入步骤（2.2），以此类推，若变流器冷却系统出口温度大于K（n-2）且小于K（n-1），则进入步骤（2.n-1），若变流器冷却系统出口温度小于Kn减去死区值，则计入步骤（2.n）。
本发明给出一种具体的实施例，如图1~3，由3个冷却风扇对风电变流器进行冷却，冷却风扇分别为1号风扇、2号风扇和3号风扇。所述步骤（1）预设冷却风扇启动阀值和死区设定值；设定第一设定阀值、第二设定阀值和第三设定阀值，分别为K1、K2和K3，死区设定值记为H；
如图2和图3，所述步骤（2）中具体控制步骤如下：（2.1）首先进入控制模式1，此时冷却风扇均停止运行，且冷却风扇的运行时间累计计时器均停止计时，若变流器冷却系统出口的温度大于第一设定阀值且小于第二设定阀值则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口温度大于第二设定阀值且小于第三设定阀值，则键入步骤（2.3）；若变流器冷却系统出口温度大于第三设定阀值，则进入步骤（2.4），其中第一设定阀值＜第二设定阀值＜第三设定阀值；
（2.2）进入控制模式2，先比较3个冷却风扇的累计运行时间，分别为t1，t2，t3，控制累计运行时间最短的1个冷却风扇启动，若3个冷却风扇的累计运行时间相同，或若有2个风扇的累计运行时间相同，且时间最短，则控制序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于第二设定阀值K2且小于第三设定阀值K3，进入步骤（2.3），若变流器冷却系统出口温度大于第三设定阀值K3，进入步骤（2.4），若变流器冷却系统出口温度小于第一设定阀值减去死区值（K1-H），则进入步骤（2.1）；
（2.3）进入控制模式3，先比较三个风扇的累计运行时间，分别为t1，t2，t3，控制累计运行时间最短的2个冷却风扇启动，若3个冷却风扇累计运行时间相同，则控制序号在前的2个冷却风扇启动，若其中2个风扇累计运行时间相同，且运行时间最长，则控制运行时间最短的冷却风扇和运行时间长的2个冷却风扇中序号在前的冷却风扇启动，同时控制运行了的冷却风扇的累计计时器开始计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度大于第三设定阀值K3，则进入步骤（2.4），若变流器冷却系统出口温度小于第一设定阀值K1，则进入步骤（2.1），若变流器冷却系统出口温度大于第一设定阀且值K1小于第二设定阀值减去死区值（K2-H），则进入步骤（2.2）；
（2.4）进入控制模式4，此时，3个冷却风扇同时运行且3个冷却风扇的累计计时器同时计时；此后，若变流器冷却系统出口的温度小于第一设定阀值K1，则进入步骤（2.1）；若变流器冷却系统出口温度大于第一设定阀值K1且小于第二设定阀值K2，则进入步骤（2.2）；若变流器冷却系统出口温度小于第三设定阀值减去死区值（K3-H），则计入步骤（2.3）。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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