风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。     

变速同步发电机短路过程特性分析

同步发电机的转速变化时,短路过程的特性就会发生变化。现首先针对这一变化进行了理论分析,并在此基础上进行了仿真验证,为同步发电机变速运行时控制系统的设计及故障分析提供了基础。     

车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研究

采用液压缓冲阀是实现良好换档品质的一种有效方法,其动态特性影响到换档品质和换档过程中的动力性能。根据所设计的一种液压缓冲阀,建立了其动态数学模型并对其动态特性进行了仿真分析和台架试验,分析了油液温度、反馈油孔直径和缓冲阀芯的重叠量对缓冲阀动态性能的影响。     

百万等级汽轮发电机基础动力特性优化研究

首先建立了汽轮发电机基础的动力方程和优化模型,然后利用振型迭加法求解结构的振动响应和灵敏度,根据工艺条件确定优化变量、约束条件和优化目标,最后针对某1 000 MW级框架式汽机基础进行了多方案的优化研究,得到了能够同时降低基础振动线位移和混凝土用量的优化方案。     

不同工况下风电机组主轴轴承动态特性研究

为获得风电机组主轴轴承在不同工况下的动态特性,以某汽轮厂1.5 MW风电机组为例,对主轴进行抽象简化,根据叶素理论推导出主轴轴承所承受的轴向载荷和径向载荷。利用UG软件建立主轴轴承模型,导入Adams中建立主轴轴承多刚体动力学模型,对三种不同工况下主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用进行分析。结果表明:在风机紧急刹车阶段,主轴轴承滚子与内圈、外圈、保持架的之间的相互作用力最大,转速突变阶段次之,启动至平稳阶段最小。     

同步发电机定子绕组短路故障研究

本文简述了同步发电机以及定子绕组,并指出定子绕组故障的原因,并针对故障原因给出故障检修办法,帮助实现发电机的平稳运行。     

十字滑块联轴器的运动及动力特性分析

用解析的方法对“十字滑块联轴器”中的构件“十字滑块”的运动规律、速度、加速度进行了分析,得出了其运动规律及描述公式,清楚地描述和分析了其运动特性;在上述运动分析的基础上,进而分析了“十字滑块”的惯性力、摩擦力的分布及变化规律和机械效率的影响因素及变化规律,以期对“十字滑块联轴器”的运动及动力特性有深入的理解,并对大功率“十字滑块联轴器”的设计和选型提供更精确的理论支持。     

紧急停机工况下风力发电机系统动态特性分析

以NREL 5-MW风力发电机为研究对象,综合考虑叶片和塔筒柔性、随机风载和控制策略,利用Simulink和FAST建立包含结构动力学和空气动力学的风力发电机系统耦合动力学模型。研究叶片卡死故障紧急停机工况下风机动态特性,分析停机时叶片参数对动态特性影响规律。结果表明:叶片卡死故障紧急停机工况下,塔筒底部受到较大反向冲击载荷,塔筒底部绕Y轴最大弯矩随故障叶片在停机初始时刻的方位角呈现周期性变化,变桨速度越大,风轮和塔筒底部受到的载荷也越大,停机时间越短;与正常停机工况相比,叶片卡死故障紧急停机时机舱X方向振动变大,其振动频率除了0.326 Hz塔筒前后(X-X)弯曲频率外,还出现0.668 Hz叶片一阶摆振频率,主轴俯仰力矩增大,塔筒底部绕Y轴最大弯矩及风轮最大推力减小。     

差动调速的风电机组传动特性研究

对差动调速的新型风电机组的传动系统调速原理、总体功率流向及传动效率进行研究。在完成机组传动系统三轴动力学模型的基础上,建立了1.5 MW差动调速风电机组仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的准确性。利用1.5 MW仿真模型,对该机组的传动特性进行仿真研究,结果表明：在不同风速条件下,该机组的整体传动效率高,最高可达0.951;调速端功率消耗占同步发电机输出功率的比值小于 15.47%,且输出转速稳态最大误差小于1.23%。所研究风电机组的传动性能可以很好地满足实际应用要求。     

Dynamic analysis of the wind turbine drivetrain considering shaft bending effect

In the previous research, shaft torsional flexibility was only considered in the wind turbine drivetrain. However, if shaft is longer and thinner than other parts, two components which are connected by shaft affect each other by rotation about bending axis. It means that there are deflections of shaft about not only torsional direction but also bending direction. In this research, we introduced spherical joint which have 3 spring stiffness about all rotational axis to define shaft. And we analyzed that how shaft bending affect drivetrain rotation, translation motion and gear mesh contact force. To do these processes, we simulated the 3-dimensional wind turbine drive train model which has bearing stiffness, gear mesh stiffness, and shaft flexibility. The gear mesh stiffness was defined by Fourier series. And the equation of motion was acquired by Lagrange equation and kinematical constraints to represent shaft flexibility. About numerical analysis, the Newmark method was used to get results. Lastly, fast Fourier transform which converts results from time domain to frequency was used.     

离岸风机导管架式基座的动态响应研究

为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪栽荷模型,并通过耿贝尔(Gumbel)概率分布来预测极值波浪载荷的波高。以5 MW离岸风力发电机基座为算例,建立了完好的和损伤的离岸风力发电机基座的有限元模型,计算了离岸风机基座在极值随机波浪载荷作用下的动态响应。通过对动态响应信号的频域分析,获得了风机基座前3阶的固有频率,对完好和损伤两种状态下的离岸风机基座的动态响应的频率变化作了对比分析,得出了损伤对动态响应的影响规律。研究结果表明,通过该方法可以对基座健康状况进行分析,为离岸风机基座健康监测提供了一种可行的参考方案。     

风电齿轮箱动态响应分析及实验测量

运用达朗伯原理建立了风电齿轮箱传动系统的纯扭转集中参数动力学模型,箱体模型采用有限元法建立,通过作用在箱体支撑孔上的轴承力建立了齿轮箱动力学模型.采用龙格-库塔法求解了传动系统的轮齿动态啮合力,计算了箱体在动态啮合力作用下的振动响应.同时对齿轮箱进行了实验测量,并把测量得到的齿轮箱振动响应数据和模型计算的结果进行了对比,验证了模型的正确性.通过这些分析,为风电齿轮箱动态设计中减少振动噪声、提高承载能力与可靠性奠定了基础.     

风力发电机叶片动力学研究与分析

根据风机气动相关理论,进行叶素空气动力学特性分析,并给出叶片气动力的计算表达式,采用ANSYS有限元分析软件对风机叶片模型进行振动模态分析,计算了叶片的固有频率、各阶振型图,为避免叶片发生共振、提高叶片使用寿命提供了分析方法。     

兆瓦级风力发电机组叶片设计

研究了兆瓦级风力发电机叶片翼型建模的方法,应用UG、Matlab建立叶片实体模型,提高了建模效率,为后续结构强度、叶片的力学特性计算等进一步分析奠定了基础。     

绕线型双馈异步风力发电机

详细论述了绕线型双馈异步风力发电机变速恒频发电原理、基本工作原理以及绕线型双馈异步风力发电机在不同运行状态下的功率传递关系。     

基于双馈风力发电机组接入配电网的故障特性研究与分析

通过建立数学模型,研究双馈风力发电机组接入配电网系统后的故障特性。Matlab/Simulink软件的仿真结果表明:与未接入风电机组时相比,配电网短路时的短路电流有大幅增加,严重影响到配电网线路速断保护定值的设定。     

风速特性与风力机组动态特性的仿真与分析

对风剪、塔影和尾流对风速的影响进行研究,建立了风力机数学模型.对某风场中的风速进行仿真分析,结果表明风速相对于原先的风速明显减小,从而使得风力机的输出功率明显比自然风速下的功率要小.对风轮的输出功率和电机的输出功率、风能利用系数和叶尖速比进行了仿真分析,结果表明:在该风场中,所选风力机的输出功率在额定功率以下,风能利用系数和叶尖速比变化范围较小,风力机没有达到合理使用.     

额定风速以上永磁同步风力发电系统的自适应控制

由于受到机械负载和电气负荷限制,风力发电系统在额定风速以上时必须运行在恒功率状态,考虑到风机本身固有的非线性特性,以及大风速下外界干扰对风机系统参数的影响,设计了风力发电系统的自适应控制器.采用永磁电机转子磁场矢量控制原理,实现了发电机系统解耦控制和恒功率控制.理论分析和仿真结果表明,所设计的控制器可以保证在额定风速以上变化,系统参数不确定的情况下,仍能使永磁同步风力发电系统安全可靠运行并获取最大风能的目的.