一种基于半导体制冷技术的降温装置及降温方法与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种基于半导体制冷技术的风电机组轮毂内设备的降温装置及降温方法。


背景技术：

2.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。
3.华锐3mw风电机组轮毂内装有3套独立的变桨控制系统，在风电机组正常运行时，轮毂内电气设备长时间运行不断发热，再加之轮毂内空气流通性差，导致其电控设备长时间运行在过热环境下，普通设备能够勉强运行，但是其内部精密仪器例如变桨变频器等在运行时容易卡死或间接引起其他故障，导致机组可利用率下降，尤其是在夏季高温时期更为严重，存在70℃告警，但因空气流动性差，即便关闭机器停止运行也无法快速降温，导致风电机组利用率下降，且对变桨变频器本身也容易造成伤害。
4.现有技术为了降低温度对机组的影响，在风电机组轮毂内装设了多个鼓风机，以期通过鼓风机的运行加速轮毂内空气流速进行散热，但是由于风电机组在运行时轮毂处在旋转状态，轮毂内的设备在此过程中容易损害，导致零部件更换周期缩短，进而导致运行成本的提高。
5.因此，如何提供一种针对风电机组轮毂内设备进行降温的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种基于半导体制冷技术的降温装置及降温方法，以解决轮毂内电气设备长时间运行在过热环境无法快速降温，以及通过鼓风机降温导致设备容易损坏，提高运行成本的技术问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种基于半导体制冷技术的降温装置，所述降温装置安装于风电机组轮毂内，所述降温装置包括控制器、半导体制冷装置、温度传感器、高温告警装置：
9.其中，所述半导体制冷装置由两片半导体串联而成，所述半导体制冷片经熔断器、继电器连接至风电机组轮毂的电源上；所述温度传感器设置于风电机组轮毂内，用于实时检测风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至所述控制器；所述高温告警装置设置于风电机组轮毂内，当接收到高温告警信号时由所述控制器发出控制继电器通断的指令，以实现所述半导体制冷装置的启停。
10.优选的，在上基于半导体制冷技术的降温装置中，还包括恒温控制器，安装于所述半导体制冷装置上，以使所述半导体制冷装置表面不产生冷凝水。
11.优选的，在上基于半导体制冷技术的降温装置中，还包括散热装置，所述散热装置
安装于所述半导体制冷装置两侧。
12.优选的，在上基于半导体制冷技术的降温装置中，所述散热装置包括散热片，所述散热片安装于所述半导体制冷装置的两侧，用于对所述半导体制冷装置降温。
13.优选的，在上基于半导体制冷技术的降温装置中，所述散热装置还包括散热风扇，所述散热风扇安装于所述散热片外侧，用于对所述散热片及风电机组轮毂内设备降温。
14.本发明还公开了一种风电机组轮毂，所述风电机组轮毂内设置有变桨控制柜，基于半导体制冷技术的降温装置安装于所述变桨控制柜内靠近变桨变频器的位置。
15.以及本发明还公开了一种基于半导体制冷技术的降温方法，所述降温方法采用上述降温装置实现，包括以下步骤：
16.获取风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至控制器；
17.将获取到的温度数据与预设温度进行比较，当获取到的温度数据高于最大预设温度时，控制器控制高温告警装置发出告警信号，同时控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置开始运行。
18.优选的，在上述基于半导体制冷技术的降温装置中，还包括：当获取到的温度数据低于最小预设温度后，控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置停止运行。
19.优选的，在上述基于半导体制冷技术的降温装置中，所述最大预设温度为65℃，所述最小预设温度为45℃。
20.优选的，在上述基于半导体制冷技术的降温装置中，所述获取风电机组轮毂内设备的温度为：获取风电机组轮毂变桨控制柜内变桨变频器的温度。
21.本发明提供了一种基于半导体制冷技术的降温装置及降温方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
22.本发明的半导体制冷装置由两片半导体串联而成，体积小重量轻，便于安装，即使风电机组处于旋转运行状态，也不会有较大的影响，不需要很高强度的固定，降低了实现难度；
23.本发明的半导体制冷装置供电采用直流电，与风电机组轮毂内设备的供电电源一致，无需再安装直流电源；
24.本发明的半导体制冷装置平时处于待机不工作状态，其在小范围内制冷时制冷效果好，风电机组现场轮毂内设备只要保证变桨控制柜内变桨变频器运行温度较低即可，当变桨变频器高温告警时制冷，此时对核心设备进行快速降温，提高风电机组利用率。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中
26.图1为本发明半导体制冷技术降温装置的结构示意图；
27.图2为本发明风电机组的部分结构示意图；
28.图3为本发明风电机组轮毂的结构示意图；
29.图4为本发明半导体制冷技术降温装置的结构框图；
30.图5为本发明基于半导体制冷技术的降温方法流程示意图。
31.在图中，
32.1为半导体制冷装置，2为散热片、3为散热风扇、4为轮毂、5为导流罩、6为转动轴、7为变桨控制柜、8为恒温控制器。
具体实施方式
33.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
34.实施例1
35.如图1、图4所示，本实施例提供了一种基于半导体制冷技术的降温装置，降温装置安装于风电机组轮毂内，降温装置包括控制器、半导体制冷装置1、温度传感器、高温告警装置。
36.在本发明一些实施例中，半导体制冷装置1由两片半导体串联而成，半导体制冷片经熔断器、继电器连接至风电机组轮毂4的电源上。
37.具体的，采用额定直流电压12v的半导体制冷片tec－12708(单件15元左右)，两片半导体制冷片串联而成半导体制冷装置1，经过熔断器保护、24v继电器接在风电机组轮毂4电压为24v的电源上；
38.当半导体内流过直流电流时，其pn结两端一端吸热制冷，另一端制热，此时将制冷面直接靠近或者贴附在发热严重部位，直接降低设备工作环境的温度。
39.在本发明一些实施例中，温度传感器设置于风电机组轮毂4内，用于实时检测风电机组轮毂4内设备的温度，尤其是用于实时检测风电机组轮毂4内变桨变频器的温度，将采集到的温度数据实时发送至控制器。
40.在本发明一些实施例中，高温告警装置设置于风电机组轮毂4内，当接收到高温告警信号时由控制器发出控制继电器通断的指令，以实现半导体制冷装置1的启停；
41.可以理解的是，风电机组轮毂4内设备只要保证变桨控制柜7内变桨变频器运行温度较低即可，变桨变频器高温现象一般为70℃告警停机并且高温告警不频繁，只需要通过降温装置将变桨变频器温度控制在50℃左右即可；当温度传感器检测到变桨变频器温度接近70℃左右时，控制器即控制高温告警装置发出告警信号，进而半导体制冷装置1开始工作，以避免风电机组停机，降低工作效率。
42.在本发明一些实施例中，还包括恒温控制器8，安装于半导体制冷装置1上，以使半导体制冷装置1表面不产生冷凝水；
43.可以理解的是，半导体制冷装置1在工作时可能会出现温差较大的情况，而加装恒温控制器8，可以是半导体制冷装置1工作时表面温度在0℃以上，避免冷凝水的产生，安全生产。
44.在本发明一些实施例中，还包括散热装置，散热装置安装于半导体制冷装置1两侧，加速半导体制冷装置1的制冷效果，加快空气流通，同时对变桨控制柜7进行降温。
45.在本发明一些实施例中，散热装置包括散热片2，散热片2安装于半导体制冷装置1的两侧，用于对半导体制冷装置1降温。
46.在本发明一些实施例中，散热装置还包括散热风扇3，散热风扇3安装于散热片2外侧，用于对散热片2及风电机组轮毂4内设备降温；
47.进一步地，散热风扇3包括叶片、转轴及发电机，由发电机驱动转轴进而带动叶片进行转动。
48.需要注意的是，在夏季高温时，环境温度本来就很高，白天轮毂4内常常处在50℃甚至更高的温度，只用风扇加强空气流通已经无法达到降温的目的，并且变桨控制柜7内的设备除了变桨变频器对温度要求较为严格，其他的设备只涉及到继电器和连接线等，这些对温度要求均不高，正好结合了半导体制冷片虽然制冷效率差但是其在对小范围内制冷时制冷效果好的工作特性。
49.实施例2
50.如图2－3所示，本发明实施例公开了一种风电机组轮毂，轮毂4外侧罩设有导流罩5，且轮毂4连接有转动轴6。
51.在本发明一些实施例中，风电机组轮毂4内设置有三个变桨控制柜7，任一变桨控制柜7内均安装有实施例1的基于半导体制冷技术的降温装置，且降温装置安装于靠近变桨变频器的位置。
52.半导体制冷技术应用在风电机组轮毂4设备内实现降温，简单方便，体积小，重量轻，并且需要的直流电源在风电机组变桨控制柜7内都能轻松实现，不需要额外的电源供给。
53.实施例3
54.如图5所示，本发明实施例公开了一种基于半导体制冷技术的降温方法，降温方法采用实施例1的降温装置实现，包括以下步骤：
55.步骤s1.获取风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至控制器；
56.具体的，上述步骤s1中获取的是风电机组轮毂变桨控制柜内变桨变频器的温度，并将获取到的温度数据发送至控制器。
57.步骤s2.将获取到的温度数据与预设温度进行比较，控制器根据比较结果确定半导体制冷装置是否开始运行。
58.在本发明一些实施例中，当获取到的温度数据高于最大预设温度时，控制器控制高温告警装置发出告警信号，同时控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置开始运行。
59.在本发明一些实施例中，当获取到的温度数据低于最小预设温度后，控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置停止运行。
60.在本发明一些实施例中，最大预设温度为65℃，最小预设温度为45℃。
61.可以理解的是，变桨变频器的高温现象一般为70℃告警停机，而温度为50℃左右为常规运行温度，因此当检测到变桨变频器温度接近70℃即控制半导体制冷装置开始运行直至温度降到50℃以下为止，避免温度过高而停机。
62.在本发明一些实施例中，半导体制冷装置开始运行的同时散热装置也开始运行，以加速降温及空气流通，并且半导体制冷装置停止运行后，散热装置可持续运行或者运行
一段时间后停止，降低设备工作环境温度。
63.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd－rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
64.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
65.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
66.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
67.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于半导体制冷技术的降温装置，所述降温装置安装于风电机组轮毂内，其特征在于，所述降温装置包括：控制器；半导体制冷装置，由两片半导体串联而成，所述半导体制冷片经熔断器、继电器连接至风电机组轮毂的电源上；温度传感器，设置于风电机组轮毂内，用于实时检测风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至所述控制器；高温告警装置，设置于风电机组轮毂内，当接收到高温告警信号时由所述控制器发出控制继电器通断的指令，以实现所述半导体制冷装置的启停。2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，还包括恒温控制器，安装于所述半导体制冷装置上，以使所述半导体制冷装置表面不产生冷凝水。3.根据权利要求1所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，还包括散热装置，安装于所述半导体制冷装置两侧。4.根据权利要求3所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，所述散热装置包括散热片，安装于所述半导体制冷装置的两侧，用于对所述半导体制冷装置降温。5.根据权利要求4所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，所述散热装置还包括散热风扇，安装于所述散热片外侧，用于对所述散热片及风电机组轮毂内设备降温。6.一种风电机组轮毂，其特征在于，所述风电机组轮毂内设置有变桨控制柜，权利要求1－5任一项所述的基于半导体制冷技术的降温装置安装于所述变桨控制柜内靠近变桨变频器的位置。7.一种基于半导体制冷技术的降温方法，其特征在于，所述降温方法采用权利要求1－5任一项所述的降温装置实现，其特征在于，包括以下步骤：获取风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至控制器；将获取到的温度数据与预设温度进行比较，当获取到的温度数据高于最大预设温度时，控制器控制高温告警装置发出告警信号，同时控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置开始运行。8.根据权利要求7所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，还包括：当获取到的温度数据低于最小预设温度后，控制器发出控制继电器通断的指令，进而控制半导体制冷装置停止运行。9.根据权利要求8所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，所述最大预设温度为65℃，所述最小预设温度为45℃。10.根据权利要求7所述的基于半导体制冷技术的降温装置，其特征在于，所述获取风电机组轮毂内设备的温度为：获取风电机组轮毂变桨控制柜内变桨变频器的温度。

技术总结
本发明涉及风力发电技术领域，公开了一种基于半导体制冷技术的降温装置，降温装置安装于风电机组轮毂内，降温装置包括：控制器；半导体制冷装置，由两片半导体串联而成，半导体制冷片经熔断器、继电器连接至风电机组轮毂的电源上；温度传感器，设置于风电机组轮毂内，用于实时检测风电机组轮毂内设备的温度，并将温度数据发送至控制器；高温告警装置，设置于风电机组轮毂内，当接收到高温告警信号时由控制器发出控制继电器通断的指令，以实现半导体制冷装置的启停。本发明的半导体制冷装置由两片半导体串联而成，体积小重量轻，便于安装，即使风电机组处于旋转运行状态，也不会有较大的影响，不需要很高强度的固定，降低了实现难度。降低了实现难度。降低了实现难度。


技术研发人员：寇占伟 李磊
受保护的技术使用者：华能新疆能源开发有限公司新能源东疆分公司
技术研发日：2022.09.08
技术公布日：2023/5/26