水平轴风力发电机组耦联体系模态分析

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1、小／J仅电ZU1茸1月水卒轴风力发电讥组耦联体系筷态分析许新勇，罗全胜2，刘峥，方琳(1．华北水利水电大学，河南郑J,i1450011；2．黄河水利职业技术学院，河南开封475003；3．中国水电顾问集团北京勘测设计研究院有限公司，北京100024)摘要：基于ANSYS平台建立了水平轴风力发电机的三维“一体化”耦联数值模型，研究风力发电机组塔架的频率和振型。比较了“一体化”耦联模型与“传统集中质量法”模型的计算差别，研究了地基与顶端机组质量对塔架模态的影响，探讨了塔架在工作时可能发生的共振情况。“一体化”耦联模型和“传统集中质量法”模型对应振型规律相似，但自振频率差值较大，耦联模型更加符合工程

2、实际。关键词：水平轴风力发电机组；一体化耦联模型；模态分析；共振响应StudyonMedalAnaIysoftheCoupleModelofHorizontalAxisWindTurbineXUXinyong，LUOQuansheng2，LIUZheng3，FANGLin(1．NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,Zhengzhou450011，Henan,China；2YellowRiverConservancyTechnicalInstitute，Kaifeng475003，Henan,China；3．HydroChina

3、BeijingEngineeringCorporation,Beijing100024,China)AbstractTheANSYS-basedthree-dimensionalintegratedcouplednumericalmodelisestablishedhereintoanalyzethefrequenciesandmodesoftowerofhorizontalaxiswindturbine-generator．Thecalculationresultsoftraditionalcentralizedqualitymodelandthisintegratedmodelarecom

4、pared．Theinfluencesofthequalityofturbine-generatorandthefoundationontowermedalarestudied,andthepossibleresonanceresponseoftowerisalsodiscussed．Themodescalculatedbytwomodelshaveasimilarpattern,butthefrequencieshavealargerdifference．Theintegratedcouplingmodelismoreinlinewithactualengineeringsituation．

5、KeyWords：horizontalaxiswindturbine-generator；integratedcoupledmodel；medalanalysis；resonanceresponse中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：0559—9342(2013)12-0068-04国内外已有不少学者对风力发电机塔架的动力U刖舌特性进行了研究，并取得了很多成果。文献l51提出水平轴风力发电机机组的塔架结构是其整体系了水平轴风力机的动力分析方法，文献[61针对水平统的支撑构件，其顶端安装有质量较大的机组机舱轴风力机的桨叶进行了模态分析，Qiao等采用有限和风轮桨叶【11。风机塔架和基础

6、结构在运行时将承受元方法对小型风机结构的桨叶刚度与模态进行了研叶轮旋转产生的动力载荷，由于风在空间和时间上究。之后，文献f81和【91分别对风力发电机的混凝的多变性，在设计时不仅要考虑空间上风速、风向土基础结构进行了分析，研究了结构的受力状态．和风压的因素，还要考虑时间上的脉动可能引起的从上述研究不难发现，对风力发电机组的研究从单振动效应。在超过临界范围时。有可能导致几十倍独的高塔系统、扩展基础到“桨叶一塔体”或者“塔于正常风力的效应[2-31。这种振动不但会引起塔架的附加应力，影响塔架结构的强度，而且还会影响塔收稿日期：2013—01—31架上部叶片和轮毂的振动和变形。同时，塔架的振基金项目

7、：国家自然科学基金(5l109081)；河南省基础与前沿技动还有可能与叶片和轮毂的旋转产生共振，从而影术研究项目(122300410001)；河南省教育厅科学技术重点资助项目响风力发电机组整体性能，所以在设计风力发电机(13A570715)组结构时。对塔架的结构动力特性问题进行分析就作者简介：许新勇(1978一)，男，河北邯郸人．讲师，博卜，显得尤为重要。研究方向为水工结构优化与数值模拟．小／J硬