风电机组传动链建模及传动链频率分析.pdf

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1、风电机组传动链建模及传动链频率分析许明，卢晓光，刘伟鹏，王海明(许继集团有限公司．河南许昌461000)ModelingandFrequencyAnalysisforTransmissionChainofWindTurbinesXUMingrLUXiaoguang，LIUWeipeng，WANGHaiming(XJGroupCorporation，Xuchang461000，China)摘要：传动链振动是风电机组的主要振动形式flexibleshaftmodeln之一，对风电机组的传动链模型进行了理论分析，基于二质量块一轴模型的数学模型，在

2、MatlabSimu—0引言link中建立了风电机组的传动链模型。对模型进行了仿真分析，对比了不同参数对传动链频率的影响在风机设计和研发过程中，由于受到各种限制。程度。结果表明。传动链的固有频率随着传动链等无法随时随地对风电机组进行测试，对传动链的分效刚度的增加而增加；随着风轮转动惯量的增加而析不够0。风电机组结构负载，对研究工作带来许减小；传动链的阻尼越大，对风轮转速波动和固有频多困难。通过建立风电机组的传动链数学模型，利率的衰减作用越明显。用计算机仿真技术可以方便地对风电机组进行研关键词：风电机组；传动链；柔性轴模型究，考虑空气动力学模

3、型和传动链模型的仿真模型，中图分类号：TK83不但可以用于基本动力学的仿真，还可以用于控制文献标识码：A系统，作为控制的系统的控制对象。风电机传动链文章编号：1001—2257(2015)02—0034一O4的非线性建模对风电机组的总体设计和评估起着重Abstract：Thetransmissionchainisoneofthe要作用：。mainvibrationformsofwindturbines．Inthispa—1风电机组传动链形式per。thereistheoreticalanalysisforwindturbinestransm

4、issionchainthemodel，whichisbasedonthe目前，水平轴风电机组按齿轮箱和发电机的结mathematicalmodelaxisoftwo—massandbuiltup构形式可以分为：高速双馈、高速永磁同步、中速双transmissionchainmodelofwindturbinesunder馈、中速永磁同步、直驱永磁同步和自驱励磁同步。MatlabSimulinksoftware．Studysimulatedanaly-按照齿轮箱和发电机的布置形式有三点支撑、两点sisforthemodels．compare

5、dtheinfluenceofdif—支撑和单点支撑。尽管这几种布置形式有很大不ferentparametersonthefrequencyoftransmission同，但是都可以分为风轮部分、传动增速部分、电机部分和控制部分。因此，国际上通用的水平轴风力chain．Theresultshaveshownthatthenaturalfre—发电机组都可以采用相同的数学模型进行描述．只quencyoftransmissionchainisincreasedwiththe是针对具体的风力发电机，模型的具体参数有所变increaseofequi

6、valentstiffnessandisdecreased化，传动链形式不变。withtheincreasemomentofinertiaofwindtur—hines．Thegreaterdamperoftransmissionchainis．2风电机组传动链模型理论分析themuchobviousoftheattenuationeffectsfor2．1建模机理fluctuationspeedandthenaturalfrequencyofwind风电机组的传动链由风轮、低速轴、齿轮箱箱、turbines．高速轴和发电机组成。各个部分都

7、有自己的质量、刚Keywords：windturbines；transmissionchain；度和阻尼系数。在进行机组传动链分析时通常将这收稿日期：2014—1O—O9些部件简化成由有限个惯性元件、弹性元件和阻尼《机械与电子》2O15(2)及传动链频元件组成的系统一。在动力学模型中．这些系统通过弹簧单元和阻尼单元连接，模拟实际环境中的受力方式。根据结构动力学的原理，风电机组传动链的一般动力学方程为：Mu+Cu+K“一F(1)M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；图2风电机组传动链U为系统的位移向量；F为系统广义力。块一轴模型的方法进行

8、建模的。可以将风电机组的2．2刚性轴模型传动链上的风轮、低速轴、齿轮箱和发电机转子．等刚性轴模型假设低速轴、齿轮箱和高速轴都为效成一些质量块，质量块之间用柔性轴连接．各个柔刚性体