一种水冷变流器加热散热控制电路的制作方法

1.本实用新型属于控制领域，尤其涉及一种水冷变流器加热散热控制电路。


背景技术：

2.随着风能等清洁能源的大力发展，我国风力发电装机容量一直在增加，对电网的运行影响已不可忽视。风电变流器作为风力发电机组中的核心设备，承担风电机组机械能到电能的转换，其可靠性直接影响整机的利用率，甚至威胁到电网的安全稳定运行。由于风电变流器应用环境复杂多变，包括严寒、潮湿、高温等恶劣环境，因此变流器在启机前均要进行加热、除湿等必要准备工作，启动运行后要进行散热，一方面解决环境温度过低器件不能可靠工作的问题，另一方面避免湿度太大降低系统的绝缘，引起电气短路故障。散热系统的安全运行是保证变流器安全稳定运行的重要组成部分，通过增加温度、湿度检测装置、加热器、风扇控制回路，可保障风电变流器设备的运行安全。
3.如附图2所示的传统的变流器加热散热系统的控制回路原理图，他采用独立加热，独立散热方式，其设计方法从理论上看没有任何问题。对其进行分析可知：
4.变流器设计有三个独立空间的柜体，每个柜体中分别有独立的加热回路，采用机械式温度控制器以及湿度控制器进行检测，先闭合qf2,当温度低于一定温度时候机械式温度控制器1s1闭合，加热器e1开始进行加热，当温度高于一定温度后1s1断开，停止加热；当湿度大于一定湿度时候，湿度控制器1s2闭合，加热器e1开始进行加热，当湿度低于一定时候，湿度控制器1s2断开，加热器e1停止加热，当1s1、1s2发生故障时候无法断开时，加热器一直加热会对器件使用寿命以及柜内散热造成影响，因此增加机械式温度控制器1s3，当温度超过预设值加热器依然加热时，1s3断开加热器，但是当1s3依然故障无法断开后，则还是存在同样的问题。
5.散热回路，加热完成后开关电源g1得电，变流器运行，电路板ap6检测pt100温度，当温度到达预设值，控制电路板ap6的x2.1和x2.2闭合，使继电器k2闭合，控制接触器km2闭合，控制散热风扇1m1启动。从系统的运行情况来看，我们发现继电器、接触器、断路器容易损毁，可靠性不高的问题长期存在。
6.现有技术存在如下问题：
7.1、加热回路采用机械式温度控制器以及湿度控制器，达到设定的温度值或者湿度值给出一个干接点信号，控制系统的加热及除湿。该方法的主要缺点是不能实时获得柜内的温度和湿度具体数值，而且采样偏差较大，控制精度不高。机械故障率高，成本高，一旦故障机组处于一直加热状态，存在安全隐患。
8.2、散热回路是变流器安全稳定运行的重要组成部分，但散热回路的继电器是24v电源供电，接触器数量越多故障率越高，继电器、接触器、断路器也容易损毁，散热回路可靠性不高的问题长期存在。


技术实现要素：

9.为解决上述技术问题，本实用新型提出一种水冷变流器加热散热控制电路技术方案，以解决上述技术问题。
10.本实用新型第一方面公开了一种水冷变流器加热散热控制电路；所述电路包括：检测板、热敏电阻、温度传感器、湿度控制器s6、散热风扇m1、继电器k1、接触器km1、继电器k6、水冷系统加热器和电源；
11.所述继电器k1包括：k1线圈、k1第一触点、k1第二触点；
12.所述继电器k6包括：k6线圈、k6触点；
13.所述接触器km1包括：km1线圈、km1触点；
14.所述k1线圈和所述k6线圈的一端均与所述检测板连接，另一端均与所述电源连接；所述k1第一触点与所述k6触点并联，与所述km1线圈串联，并与所述电源连接；所述km1触点的一端与所述散热风扇串联连接，另一端与所述电源连接；所述k1第二触点与所述水冷系统加热器连接；所述热敏电阻与所述检测板连接，用于测量水冷变流器的入水口的水温；所述湿度控制器s6与所述检测板连接，用于测量环境湿度；具体地，湿度控制器s6为机械湿度控制器s6；所述温度传感器与所述检测板连接，用于实时动态测量环境温度；所述检测板与所述电源连接。
15.根据本实用新型第一方面的电路，所述电路还包括保护开关f1，所述保护开关f1设置在所述km1触点与所述电源之间。
16.根据本实用新型第一方面的电路，所述电源为220vac。
17.根据本实用新型第一方面的电路，所述k1第一触点和所述k1第二触点均为常开状态。
18.根据本实用新型第一方面的电路，所述k6触点为常开状态。
19.根据本实用新型第一方面的电路，所述km1触点为常开状态。
20.可见，本实用新型提出的方案，节省了变流器柜内加热器，减少温度传感器器、湿度控制器的数量；减少风扇控制回路的触点、继电器，减少硬件故障率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为根据本实用新型实施例的一种水冷变流器加热散热控制电路的示意图；
23.图2为现有技术的一种水冷变流器加热散热控制电路的示意图。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本实用新型保护的范围。
25.实施例1：
26.本实用新型第一方面公开了一种水冷变流器加热散热控制电路，图1为根据本实用新型实施例的一种水冷变流器加热散热控制电路的结构图，具体如图1所示，所述电路包括：检测板ap1、热敏电阻ntc、温度传感器pt100、湿度控制器s6、散热风扇m1、继电器k1、接触器km1、继电器k6、水冷系统加热器和电源；
27.所述继电器k1包括：k1线圈、k1第一触点、k1第二触点；
28.所述继电器k6包括：k6线圈、k6触点；
29.所述接触器km1包括：km1线圈、km1触点；
30.所述k1线圈和所述k6线圈的一端均与所述检测板连接，另一端均与所述电源连接；所述k1第一触点与所述k6触点并联，与所述km1线圈串联，并与所述电源连接；所述km1触点的一端与所述散热风扇串联连接，另一端与所述电源连接；所述k1第二触点与所述水冷系统加热器连接；所述热敏电阻ntc与所述检测板连接，用于测量水冷变流器的入水口水温；所述湿度控制器s6与所述检测板连接，用于测量环境湿度；
31.所述温度传感器pt100与所述检测板连接，用于实时动态测量环境温度；所述检测板与所述电源连接，并控制连接在其上的各元器件。
32.所述电路还包括保护开关f1，所述保护开关f1设置在所述km1触点与所述电源之间。
33.在具体的实施例中，所述k1第一触点和所述k1第二触点均为常开状态；所述k6触点为常开状态；所述km1触点为常开状态；
34.所述电源为220vac，先闭合保护开关f1，电源供电400v电压给散热风扇m1和检测板ap1供电，检测板ap1为220vac供电，不受24v电源限制，可以低温启动。
35.实施例2：
36.本实施例提供一种水冷变流器加热散热控制电路的控制方法，根据实施例1任一项所述的一种水冷变流器加热散热控制电路，具体控制方法包括：
37.所述检测板通电后，通过所述热敏电阻自动检测水冷系统入水口的温度，判断温度是否低于第一预设值；所述检测板判断所述湿度控制器s6是否大于预设湿度值，若是大于预设湿度值则给出高电平信号，否则给出低电平信号；以上二者的判断满足其中一个条件，则所述检测板控制k1线圈得电，此时k1第一触点闭合，所述水冷系统加热器启动，开始加热；同时k1第二触点闭合，所述km1线圈得电，控制km1触点闭合，启动散热风扇m1；
38.随着水温的不断升高，热气随着风道流动，进行加热除湿，所述检测板通过温度传感器实时监测环境温度，当环境温度到达第二预设值且所述湿度控制器s6的反馈信号为低电平时即所述检测板检测到所述湿度控制器s6的湿度小于等于预设湿度值，所述检测板控制所述k1线圈失电，所述k1第一触点和所述k1第二触点均断开，所述水冷系统加热器停止加热，所述km1线圈失电，所述km1触点断开，所述散热风扇m1停止工作；
39.所述检测板通过温度传感器监测环境温度，当环境温度超过第三预设值，则控制k6线圈得电，同时所述k6触点闭合，并控制km1的线圈得电，此时km1触点闭合，启动散热风扇m1进行散热，同时所述检测板通过温度传感器实时监测环境温度，当环境温度低于第三预设值时，所述检测板控制所述k6线圈失电，所述k6触点断开，所述km1线圈失电，所述km1
触点断开，所述散热风扇m1停止工作。
40.如图1所示，在一些具体的实施例中，具体的控制方法如下：
41.加热控制方法：检测板ap1上电后，通过热敏电阻ntc自动检测水冷系统入水口的水温，判断水温是否低于-5℃即为第一预设值，检测板ap1判断机械湿度控制器s6检测到的湿度是否大于80％即预设湿度值，若是大于80％则给出高电平信号，否则给出低电平信号，二者有一个满足条件，检测板ap1的do控制x3.1和x3.2继电器k1的线圈得电，k1触点的常开点21和24控制水冷系统加热器启动，开始加热，同时k1触点的常开点11和14控制km1的线圈得电，接触器km1闭合，启动柜内的散热风扇m1进行加热；随着水温的不断升高，柜内的热气随着风道流动，进行加热除湿，检测板ap1实时监测温度传感器pt100温度，当温度到达5℃即第二预设值且湿度控制器s6的反馈信号为低电平时候停止加热，检测板ap1控制x3.1和x3.2的继电器k1失电，即所述检测板控制所述所述k1线圈失电，所述k1第一触点和所述k1第二触点均断开，所述水冷系统加热器停止加热，所述km1线圈失电，所述km1触点断开，所述散热风扇m1停止工作。
42.散热控制方法：检测板ap1通过温度传感器pt100监测环境温度，当环境温度超过设定值30℃即第三预设值，则控制x3.3和x3.4闭合继电器k6，继电器k6的k6触点常开点11和14控制km1的线圈得电，接触器km1闭合，启动柜内的散热风扇m1进行散热，同时检测板ap1实时监测pt100温度，当pt100温度低于30℃时候风扇停止，检测板ap1控制x3.3和x3.4的继电器k6失电，即所述检测板控制所述k6线圈失电，所述k6触点断开，所述km1线圈失电，所述km1触点断开，进而停止散热风扇m1工作。
43.检测板ap1将实时采集的pt100温度和入水口水温ntc数据通过iic总线通信送到fpga处理器芯片，fpga处理器收到数据并解析后存储在内部寄存器中，最后主控制器芯片dsp28335通过emif总线通信方式，读取fpga内部寄存器中的值，从而得到柜内的实时温湿度，进而判断整个变流器系统是否需要执行加热、除湿操作。
44.综上，本实用新型各个方面的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
45.检测板ap1和继电器k1、k6的供电电源由直流24vdc改为220vac，线圈电压范围宽，且满足低温启动，在未加热前就可动作，不用使用加热器；利用外部水冷系统的加热器，借助柜内风道进行加热和散热，节省了柜内的加热器和温度检测器；风扇控制回路触点、继电器减少，减少硬件故障率。
46.请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。