5mw风力发电机动态特性仿真

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1、硕士学位论文MASTER´SDISSERTATION论文题目5MW风力发电机动态特性仿真作者姓名王瑞良学科专业机械设计及理论指导教师臧新良教授2015年5月I中图分类号：TK83学校代码：10216UDC：621.5密级：公开工学硕士学位论文5MW风力发电机动态特性仿真硕士研究生：王瑞良导师：臧新良教授申请学位：工学硕士学科专业：机械设计及理论所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月26日授予学位单位：燕山大学ADissertationinMechanicalDesignandTheoryDYNAMICCHARACTERISTIC

2、SSIMULATIONOF5MWWINDTURBINEByWangRuiliangSupervisor:ProfessorZangXinLiangYanshanUniversityMay,2015III燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《5MW风力发电机动态特性仿真》是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签

3、字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《5MW风力发电机动态特性仿真》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师

4、签名：日期：年月日摘要能源与环境是当代社会发展所面临的两大问题，而风力发电具有无污染、可再生的优点，具有相当大的发展潜力。目前风力发电机正朝着商业化、大型化的方向发展，随着大型风机的开发，风力机系统动态特性研究的重要性日益凸显，尤其是叶片和塔筒等柔性大的关键部件，在复杂多变的环境工况下，它们的动态响应和载荷承受能力往往决定着风机整个系统能否正常运行，因此，对大型风机的动态特性分析具有重要的实际意义。本文通过对风力发电机动态特性的研究，主要做了以下工作：首先，以NREL5MW风力发电机为研究对象，利用FAST平台对风力发电机进行建模，完成

5、了风力发电机模态分析，依此研究风机在静态和正常工作下系统振动响应，防止发生共振现象。其次，为了对风机系统的动态特性深入研究，本文对风机的控制策略进行了仿真研究，通过理论推导，对原有的控制策略进行了改进，加入了塔筒前后加速度反馈，有效地提高了塔筒的运动阻尼；在此基础之上为保证风机各部件达到强度要求，本文对包含地震、极端风速和极端风向变化等特定工况下的载荷变化情况进行了仿真，确定了叶片和塔筒长度的极限载荷。从极限载荷出发，在满足强度要求的情况下，对叶片和塔筒关键部位进行了疲劳分析，从设计角度计算出了在设计寿命内不同材料系数和极限载荷因子下的

6、等效疲劳载荷和疲劳损伤。最后，本文对海上风力机浮式平台的动态特性进行了分析，研究了其在0～1Hz白噪波浪的激励下，风力机刚柔特性、空气动力和入射角这三种因素对海上平台6个自由度运动的影响。本文还计算了三种海上概念风机对应不同风速和不同海况时风机系统的载荷，分析了不同平台对风机系统载荷的影响。关键词：风力发电机；动态特性；载荷；疲劳VAbstractEnergyandenvironmentaretwomajorproblemsfacedbythetodaysocialdevelopment,andwindpowerhastheadvant

7、agesofnon-polluting,renewableandhasconsiderablepotentialfordevelopmentinthefuture.Thewindturbineisdevelopingintowardscommercializationandlarge-scale.Withthedevelopmentoflargewindturbine,theresearchofwindturbinesystem’sdynamiccharacteristicsismoreandmoreimportant,especial

8、lyforthelargeflexiblecomponentslikebladeandtowerbarrel.Incomplexcondition,whetherthewindturbinerunnorma