考虑ARMA风速模型半直驱风电行星齿轮传动系统动力学分析.pdf

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1、考虑ARMA风速模型半直驱风电行星齿轮传动系统动力学分析程言丽，肖正明，张威(昆明理工大学机电工程学院，云南昆明650500)DynamicAnalysisConsideringPlanetaryGearsofSemi——directDriveWindTurbinesUsingtheARMAWindspeedModelCHENGYanli，XIAOZhengming，ZHANGWei(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering。KunmingUniversityofSciencean

2、dTechnology，Kunming650500，China)摘要：针对半直驱风电行星齿轮系统的变速变ingwhichthevibrationperformanceisanalyzed．载的特点，考虑风速变化引起的外部载荷激励，采Keywords：semi—directdrivewindpower；用自回归一滑动平均(ARMA)方法建立模拟风速模planetarygearsdynamics；lumped—parameter型，在考虑时变啮合刚度、啮合阻尼等因素的基础method；dynamicresponse；ARMAspe

3、edmodel上，采用集中参数法建立了行星齿轮传动系统平移一扭转耦合动力学模型。并采用四阶龙格一库塔法，求0引言解1．5MW半直驱风力发电行星齿轮传动系统的动态响应。半直驱风电技术很好地集成了双馈式和直驱关键词：半直驱风电；行星齿轮动力学；集中参式风力发电机组的优点，同时合理地避开了这2种数法；动态响应；ARMA风速模型机组的不足。行星齿轮增速系统作为半直驱风机中图分类号：TH132．41的核心部件，对能量传递和整机运行起到关键作文献标识码：A用。风力发电机经常承受无规律的变载荷风力作文章编号：1001—2257(2015)O

4、6—0030—04用和恶劣的气候条件，从而导致齿轮箱各部件易发Abstract：Duetothevariablespeedandvaria—生故障。因此针对半直驱风力发电机，对其增速系bleloadcharacteristicsofsemi—directdrivewine统的动态特性进行研究，对于提高其运行的安全稳turbines，externalloadexcitationcausedbyvaria—定性，延长设计寿命，降低故障率具有较好理论意blespeedisconsideredandasimulatedwindspee

5、d义和工程价值。modelissetupusingtheAuto—Regressiveand国内外学者对风电行星齿轮增速箱的动力学MovingAverageMode1(ARMA)．Atranslational性能分析做了广泛的研究。众多学者_1]考虑时变——rotationalcouplingdynamicmodeloftheplaneta——啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差和齿侧间隙等因素，对行星齿轮系统进行动力学分析，求解行星齿轮系rygearstransmissionsystemisestablishedusing统的动态响

6、应。如何考虑风速得到齿轮系统实际thelumped～parametermethod，whichconsiders运行时的输人转速和转矩，对于风电齿轮系统的研thetime——varyingmeshstiffnessandmeshdamp—-究很重要_4]。现有的研究多是针对直驱式和双馈ing．TheRunge—Kuttamethodisusedtoderivethevibrationdynamicresponsetothe1．5MW式风力机的齿轮系统，对于半直驱风电的研究～]不多。semi——directdrivewindtu

7、rbinesystemandaccord——在此，建立了风速模型，以及行星齿轮传动系收稿日期：2015—03—24统平移一扭转耦合动力学模型，对1．5MW半直驱基金项目：云南省自然科学基金项目(2013FB014)；云南省教育厅风力发电行星齿轮传动系统进行动态响应分析，为重点项目(2013Z124)；高校人才启动基金(KKSY2O1201125)半直驱风电的噪声和振动的进一步研究打下基础。《机械与审．子}20l5(6)ARMA风速模型1系统动力学模型。。+∑是(COS~n一sin~．)+是z===0建模时有如下假设：系统的运动

8、在同一平面”’仇+尼(sin+tcos~b)+Xy内；将系统看做是由刚体与弹簧组成的集中质忌Y===0量系统的振动；3个行星轮沿中心轮周围均匀分布，具有相同的物理和几何参数；啮合刚度近似为正弦(／r：)+∑是+忌一T／r波周期变化。在上述假设下采用集中参数法，建立。(芏。一2