发电机短路工况下风电机组传动链动力响应特性研究

为了确保风力发电机组设计的安全性,针对某兆瓦级双馈风电机组,对发电机短路工况下风电机组传动链的动力响应特性进行了研究。首先,基于Simpack/ANSYS建立了传动链多体动力学分析模型;然后,以发电机短路工况下的电磁转矩为激励载荷,定量分析了传动链上各级转轴扭矩传递规律,进一步研究了刹车盘转动惯量、联轴器阻尼比等因素对传动链动力响应特性的影响;最后,为了验证上述计算结果的可靠性,采用GH bladed对相同机组模型、相同工况进行仿真,开展了仿真一致性验证。研究结果表明：发电机短路工况下,齿轮箱高速级输出轴、输入轴处的瞬时扭矩峰值衰减最为显著,两相短路工况下分别比上一级衰减74.7%、47.6%,三相短路工况下分别比上一级衰减70.7%、46.4%;传动链扭矩峰值相比电磁转矩有迟滞性;刹车盘转动惯量和联轴器阻尼比对高速级瞬时扭矩有显著影响,联轴器转动惯量偏大、联轴器阻尼比偏小会导致高速轴瞬时扭矩峰值过大。该研究结果作为发电机短路故障分析、传动链各级零部件安全性评估与设计时的参考。     

风力发电机组主机架结构仿真优化方法

主机架是风力发电机组中重要的组成部件之一，其轻量化设计对整机产品的竞争力意义重大。基于变密度法开发了一种针对主机架的结构仿真优化方法，综合考虑了风机整体部件与主机架铸造工艺的影响，采用GAP单元进行轴承滚动体的等效简化，可真实地模拟轴承载荷传递机制。利用该方法成功对某大兆瓦风力发电机组的主机架结构进行拓扑优化设计，得到概念三维结构，并在三维重构后辅以极限强度分析和形状优化分析，进一步精细化修改与设计，从而得到了相对减重9%且可投入工业使用的轻量化主机架。该结构仿真优化方法对风电机组中主机架的轻量化设计有一定的可行性。