计及齿轮全柔性的风电机组传动链有限元建模及扭振特性分析

大功率风电机组传动链关键部件柔性直接影响机组扭振特性及疲劳寿命,提出考虑齿轮柔性与啮合柔性的传动链有限元建模及扭振特性分析。首先,基于实际双馈风电机组传动链结构、材料属性与几何参数,考虑齿轮箱内齿轮柔性与齿轮啮合柔性,结合叶片、轮毂、主轴和发电机转子,建立风电机组传动链多柔体有限元模型。其次,基于有限元模态分析理论,提出一种基于矢量位移云图筛选扭振频率的分析方法,获取计及齿轮全柔性影响的风电机组中、低频范围的扭振模态,并与不同传动链模型结果进行比较,验证该文所建模型的有效性。最后,分别分析不同齿轮柔性和齿轮啮合柔性对传动链扭振频率和模态的影响。结果表明,该文所建模型不仅能反映传动链扭振固有的低频频率,而且能反映弯扭耦合产生的中频扭振频率,且相比齿轮啮合柔性,齿轮柔性系数影响传动链高频扭振特性明显。     

电网短路故障下双馈风电机组传动链扭振疲劳可靠性分析

双馈风电机组电气故障扰动引起的电磁转矩波动易造成轴系传动链扭振疲劳,有必要研究电网短路故障对机组传动链扭振疲劳可靠性的影响。首先建立考虑关键部件柔性的传动链有限元模型,通过模态分析获取传动扭振模态。其次基于集中质量法,建立机电耦合模型,以电网短路故障为扰动因素,仿真分析电网短路故障下电磁转矩动态响应。最后将电网短路故障下发电机电磁转矩扰动作为激励,借助ANSYS Designlife平台构建传动链扭振疲劳可靠性模型,分析机组传动链在电网短路故障下电磁转矩波动对扭振疲劳可靠性的影响。结果表明：三相接地故障时电磁转矩波动最剧烈,对传动链的疲劳可靠性影响更大;电网发生短路故障时,电磁转矩中存在低频分量可与高速轴的扭振模态耦合,激发高速轴的扭振,加剧高速轴的疲劳损伤;电磁转矩激发的扭振具有传递效应,越靠近发电机的部件扭振越明显,可靠性越低。