风力发电机组变流器散热装置的设计与研究
发布时间：2021-10-24 04:58
风电变流器是风力发电机组中的核心设备,其性能的优劣、可靠性的高低是影响风电系统发电质量的重要因素。但是随着大容量风电机组的发展,变流器中的功率器件承受的电压和电流冲击越来越大,导致功率器件的温度也越来越高,较高的温度将影响风电机组变流器中电器元件的使用寿命,尤其是变流器中绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）模块。散热问题已经成为影响大功率风电机组发展中急需解决的关键问题,本文针对新疆2.5MW直驱永磁式风力发电机组变流器的散热问题进行研究,主要研究内容及结果如下:1.对风电机组变流器中主要热源部件的现场调查和研究分析。通过对达坂城风电场的实际调查发现变流器中的关键功率器件IGBT模块和电抗器存在温度较高的问题,提取监控平台的监控数据,通过数据处理工具对二者的温度变化情况进行数据分析,发现风电机组正常运行时,IGBT模块温度、电抗器温度与环境温度的温度差分别在40℃左右和50℃左右,因此,对风电变流器散热装置的改进空间较大。2.通过对目前风电机组变流器散热装置所使用的散热方案进行分析,并通过实际调查发现:现有的水冷装置对进入变...
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变流器Fig.2-1ConverterFigure
省去了齿轮箱，成为为直接驱动式结构，减小系统运行噪声，提高风电机组整体的可靠性。 因为风力发电机所产生的电能不稳定，必须经过变流器进行变换才能输出稳定的电能。变流器中的很多电器设备，因为其集成化程度较高，通过的电流较大，在较短的时间内部分关键设备会产生较高的温升，需要有良好的散热环境对其进行散热降温。其中IGBT 模块和电抗器散热部分是风电机组中关键的部件，也是主要的热源。 2.1.1 变流器 IGBT 模块 风电机组变流器如图 2-1 所示，其主要包括逆变柜、主控柜、整流柜和变压柜。在变流器中 IGBT 模块是风电机组变流器的核心部件之一，IGBT 模块如图 2-2 所示。
风力发电机组变流器散热装置的设计与研究12具备抵抗高温的功能，目前风电机组变流器中所用的水冷式电抗器，其类型属于铁心电抗器。目前风电场中现役的机组电抗器如图2-5所示，这种电抗器为三相三柱式铁芯式，铁芯采用优质低损耗冷轧硅钢片、水路不通过绕组，即水电分离互不影响，通过水冷板间接将绕组和铁芯的热量吸收，水冷板给铁芯和绕组同时冷却。电抗器紧固件使用的是无磁性材料，从而进一步降低电抗器的温升，外露部件采用防腐蚀处理，引出端子采用镀锡铜排。图2-5电抗器Fig.2-5Reactor一般电抗器的工作温度范围是：-30℃~55℃，单相的额定电流为1330A，由于风电机组运行功率不稳定的原因，电抗器在运行过程中常常出现温升过高，造成绝缘层损坏的问题，甚至出现安全事故。图2-6电抗器温度变化图Fig.2-6Reactortemperaturechangediagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC技术的水冷PEMFC热管理控制系统[J]. 牛茁,张玉瑾,邓惠文,陈维荣,刘志祥. 太阳能学报. 2019(04)
[2]高压功率半导体用水冷板的数值分析和实验研究[J]. 孙凤玉. 电力电子技术. 2018(12)
[3]非均匀温度分布对热电制冷芯片热端性能的影响[J]. 许国良,段洋,黄晓明,陈新涛. 制冷学报. 2018(06)
[4]风力发电机浸润式闭环自循环蒸发冷却系统冷启动特性[J]. 李景明,田新东,顾国彪. 科学技术与工程. 2018(04)
[5]R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究[J]. 王学东,柳建华,韩赛赛. 制冷学报. 2018(01)
[6]风道结构对地板下送风型数据中心气流组织的影响（1）数值设计[J]. 耿云,胡雨,张忠斌,张萌,姚喻晨,黄虎,黄毅,蒋赟昱. 制冷学报. 2018(02)
[7]风力发电机组空-水-空冷却系统影响因素分析[J]. 王丁会,李锦辉,夏静. 风能. 2017(10)
[8]1.5MW风力发电机组电机散热系统设计研究[J]. 葛铭纬,高洁,邓英,田德. 太阳能学报. 2017(03)
[9]风力发电变流器水冷系统的优化设计[J]. 林锦华. 科技创新与应用. 2017(09)
[10]1.5MW风机水冷变流器机侧IGBT过温故障分析及解决措施[J]. 何贻春,喻秋敏,陈少敏. 自动化应用. 2017(03)
本文编号：3454621
【文章来源】：石河子大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
变流器Fig.2-1ConverterFigure
省去了齿轮箱，成为为直接驱动式结构，减小系统运行噪声，提高风电机组整体的可靠性。 因为风力发电机所产生的电能不稳定，必须经过变流器进行变换才能输出稳定的电能。变流器中的很多电器设备，因为其集成化程度较高，通过的电流较大，在较短的时间内部分关键设备会产生较高的温升，需要有良好的散热环境对其进行散热降温。其中IGBT 模块和电抗器散热部分是风电机组中关键的部件，也是主要的热源。 2.1.1 变流器 IGBT 模块 风电机组变流器如图 2-1 所示，其主要包括逆变柜、主控柜、整流柜和变压柜。在变流器中 IGBT 模块是风电机组变流器的核心部件之一，IGBT 模块如图 2-2 所示。
风力发电机组变流器散热装置的设计与研究12具备抵抗高温的功能，目前风电机组变流器中所用的水冷式电抗器，其类型属于铁心电抗器。目前风电场中现役的机组电抗器如图2-5所示，这种电抗器为三相三柱式铁芯式，铁芯采用优质低损耗冷轧硅钢片、水路不通过绕组，即水电分离互不影响，通过水冷板间接将绕组和铁芯的热量吸收，水冷板给铁芯和绕组同时冷却。电抗器紧固件使用的是无磁性材料，从而进一步降低电抗器的温升，外露部件采用防腐蚀处理，引出端子采用镀锡铜排。图2-5电抗器Fig.2-5Reactor一般电抗器的工作温度范围是：-30℃~55℃，单相的额定电流为1330A，由于风电机组运行功率不稳定的原因，电抗器在运行过程中常常出现温升过高，造成绝缘层损坏的问题，甚至出现安全事故。图2-6电抗器温度变化图Fig.2-6Reactortemperaturechangediagram
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC技术的水冷PEMFC热管理控制系统[J]. 牛茁,张玉瑾,邓惠文,陈维荣,刘志祥. 太阳能学报. 2019(04)
[2]高压功率半导体用水冷板的数值分析和实验研究[J]. 孙凤玉. 电力电子技术. 2018(12)
[3]非均匀温度分布对热电制冷芯片热端性能的影响[J]. 许国良,段洋,黄晓明,陈新涛. 制冷学报. 2018(06)
[4]风力发电机浸润式闭环自循环蒸发冷却系统冷启动特性[J]. 李景明,田新东,顾国彪. 科学技术与工程. 2018(04)
[5]R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究[J]. 王学东,柳建华,韩赛赛. 制冷学报. 2018(01)
[6]风道结构对地板下送风型数据中心气流组织的影响（1）数值设计[J]. 耿云,胡雨,张忠斌,张萌,姚喻晨,黄虎,黄毅,蒋赟昱. 制冷学报. 2018(02)
[7]风力发电机组空-水-空冷却系统影响因素分析[J]. 王丁会,李锦辉,夏静. 风能. 2017(10)
[8]1.5MW风力发电机组电机散热系统设计研究[J]. 葛铭纬,高洁,邓英,田德. 太阳能学报. 2017(03)
[9]风力发电变流器水冷系统的优化设计[J]. 林锦华. 科技创新与应用. 2017(09)
[10]1.5MW风机水冷变流器机侧IGBT过温故障分析及解决措施[J]. 何贻春,喻秋敏,陈少敏. 自动化应用. 2017(03)
本文编号：3454621
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