风力发电机动力学仿真研究
风力发电系统的建模与仿真研究
风力发电系统的建模与仿真研究随着能源需求的不断增长和环境保护的日益严峻，可再生能源成为了当今世界发展的方向。
风力发电作为最为成熟和广泛应用的可再生能源之一，在全球范围内得到了广泛的应用。
而风力发电系统对于其稳定性和可靠性的要求也越来越高。
风力发电系统的建模与仿真研究在保证系统稳定性、提高系统可靠性及经济性等方面具有重要意义。
本文将从风力机、风向传感器和风能变换器三个方面进行建模仿真的研究。
一、风力机的建模仿真研究风力机是风力发电系统的核心设备，而风力机的建模仿真研究是保证整个系统稳定性的重要前提。
针对风力机由于受到风速和风向等因素的影响，风机旋转的角度和转速常常不稳定，特别容易引起风力发电系统的不稳定，进而降低其发电效率的问题，对风力机的建模仿真研究显得尤为重要。
在建模仿真研究中，我们可以将风力机抽象成一个多输入多输出的系统，即将风机的变化量分为输入变量和输出变量。
输入变量包括控制信号和外部干扰信号，控制信号可以通过PID控制器等方式对风机进行控制，外部干扰信号则主要来源于风速和风向。
输出变量包括风机的转速、角度、机械功率等。
针对以上输入和输出变量的建模，可以利用Transfer Function进行数学描述。
定位到风力机的转速控制系统，通过建立传递函数模型，以此进行仿真计算。
例如，我们可以建立风速测量系统的传递函数模型，利用控制器对系统进行控制，进而实现对风力机转速的控制。
二、风向传感器的建模仿真研究风向传感器是风力机中至关重要的一部分，因为它是风力机控制系统得以获得风向参数的基础。
风向传感器的准确度也直接决定了控制系统对风力机的稳定控制能力。
因此，对风向传感器的建模仿真研究同样非常重要。
在建模仿真研究中，我们可以将风向传感器抽象为一个测量盒子，通过对其进行数学建模，从而实现对风向的控制。
同时，我们还需要考虑传感器的误差和干扰问题。
针对这些问题，可以通过噪声模型等方式对风向传感器的建模进行修正。
风力发电机组系统建模与仿真研究
风力发电机组系统建模与仿真研究一、概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。
风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能优化和系统稳定性对于提高风电场的整体效率和经济效益具有重要意义。
对风力发电机组系统进行建模与仿真研究，不仅可以深入了解风力发电机组的运行特性和动态行为，还可以为风力发电系统的优化设计、故障诊断和性能提升提供理论支持和技术指导。
风力发电机组系统建模与仿真研究涉及多个学科领域，包括机械工程、电力电子、自动控制、计算机科学等。
建模过程需要考虑风力发电机组的机械结构、电气控制、风能转换等多个方面，以及风力发电机组与电网的相互作用。
仿真研究则通过构建数学模型和计算机仿真平台，模拟风力发电机组的实际运行过程，分析不同条件下的性能表现和动态特性。
近年来，随着计算机技术和仿真软件的不断发展，风力发电机组系统建模与仿真研究取得了显著进展。
各种先进的建模方法和仿真工具被应用于风力发电机组系统的研究中，为风力发电技术的发展提供了有力支持。
由于风力发电的复杂性和不确定性，风力发电机组系统建模与仿真研究仍面临诸多挑战，需要不断探索和创新。
本文旨在对风力发电机组系统建模与仿真研究进行全面的综述和分析。
介绍风力发电机组的基本结构和工作原理，阐述建模与仿真的基本原理和方法。
重点分析风力发电机组系统建模与仿真研究的关键技术和挑战，包括建模精度、仿真效率、风能转换效率优化等方面。
展望风力发电机组系统建模与仿真研究的发展趋势和未来研究方向，为风力发电技术的持续发展和创新提供参考和借鉴。
1. 风力发电的背景和意义随着全球能源需求的不断增长，传统能源如煤炭、石油等化石燃料的消耗日益加剧，同时带来的环境污染和气候变化问题也日益严重。
寻找清洁、可再生的能源已成为全球关注的焦点。
风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源，正受到越来越多的关注和利用。
风力发电技术作为风能利用的主要方式之一，具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
1.5MW风力发电机行星齿轮机构动力学仿真
等 ， 想 要分 析关 键部 件 的应力 情 况 ， 必 须要 在柔 性 体分 析 的 情 况 下 实 现
关键 部件 柔性 体分 析步 骤 ： １ ） 通 过 ＡＮＳ ＹＳ创 建 关
参 考 文 献
［ １ ］ 庄铁柱， 胡荣君， 王洪海． 行 星 轮 系动 态 啮合 应 力研 究 ［ Ｊ ］ ． 航
空工程进展 ， ２ ０１ ０（ ２ ： １ ９ ５ — ２ ０ ０．
ＡＤＡＭＳ 软 件 是 著 名 的 机 械 系 统 动 力 学 仿 真 分 析
软件， 分 析 对 象 主 要 是 多 刚 体 。 但 与 ＡＮＳ ＹＳ软 件 结 合 使 用可 以考虑零 部件 的弹力 学特性 。反之 ， ＡＤＡＭＳ 的 分 析 结 果 可 为 ＡＮＳ ＹＳ分 析 提 供 人 工 难 以 确 定 的 边 界 条件 。 在 实 际 工 程 应 用 中 ，样 机 都 是 作 为 刚 体 系 统 来 处 理的， 即刚体构 件在 受力 情况 下不 会发 生 弹性变 形 。 带
触 力 的 变 化 如 图 ４所 示 。
进 行 仿 真 分 析 并 输 出载 荷 文 件 ， 即 ｌ ｏ ｄ文 件 ； ４） 将 ｌ ｏ ｄ
文 件 导 入 ＡＮＳ ＹＳ
＾Ｍ
所 创 建 的模 型 ． 结
果 如 图 ５所 示 。
从 图 ５ 可 以
看 出 ， 最 大 应 力 为 ４ １ ６ ＭＰ ａ ， 小 于其材
来 的影 响 是 ， 在 分析 环境 下无 法考 虑 系统 的变形 、 应 力
［ ２ ］ 李 晋 山． 提高渐开线齿轮轮齿齿根弯曲强度的措施 ［ Ｊ ］ ． 机
床 与液 压 。 ２ ０ ０ ４ （ ４ ） ： １ ７ ２ — １ ７ ３ ．
风力发电机组系统建模与仿真研究
风力发电机组系统建模与仿真研究一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风力发电作为清洁、可再生的能源形式，已在全球范围内得到了广泛的应用。
风力发电机组系统作为风力发电的核心设备，其性能优化与稳定运行对于提高风力发电效率、降低运营成本以及推动风力发电行业的可持续发展具有重要意义。
因此，对风力发电机组系统进行建模与仿真研究，不仅可以深入理解其运行机制和性能特性，还可以为风力发电机组的优化设计、故障诊断以及控制策略制定提供理论支持和决策依据。
本文旨在探讨风力发电机组系统的建模与仿真方法，分析现有建模技术的优缺点，并提出一种更加精确、高效的风力发电机组系统仿真模型。
文章首先介绍了风力发电机组系统的基本组成和工作原理，然后详细阐述了风力发电机组系统建模的基本框架和关键技术，包括风力机模型、传动链模型、发电机模型以及控制系统模型等。
在此基础上，文章重点分析了风力发电机组系统仿真研究的应用场景和实用价值，如性能评估、故障诊断、控制策略优化等。
通过本文的研究，期望能够为风力发电机组系统的建模与仿真提供一套完整的理论体系和实践方法，为风力发电行业的技术进步和可持续发展贡献力量。
也希望本文的研究成果能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和借鉴。
二、风力发电机组系统基础知识风力发电机组是一种利用风能转换为电能的装置，它主要由风力机（风轮）、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
风力发电机组的发电原理是利用风力机将风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。
风力发电机组的核心部分是风力机和发电机，风力机负责捕获风能并转化为旋转动能，发电机则将这种旋转动能转化为电能。
风力发电机组的关键参数包括风轮直径、风轮转速、额定功率、切入风速、切出风速等。
其中，额定功率是指风力发电机组在标准风况下（一般为风速为12m/s）能够输出的最大功率。
切入风速和切出风速则分别定义了风力发电机组开始工作和停止工作的风速范围。
风电机组全程运行仿真研究
一、海上风电机组基本概念与运 行原理
海上风电机组是将风能转化为电能的大型设备，主要由风轮、发电机、塔筒等 组成。其运行原理是利用风轮吸收风能，驱动发电机产生电能，最终输送到电 网供人们使用。与陆上风电机组相比，海上风电机组具有更高的发电效率和更 大的发电量。
二、海上风电机组运行维护现状
1、故障与维护难题
1、系统动力学方法：该方法通过建立风电机组的系统动力学方程，利用仿真 软件如MATLAB/Simulink等实现数值模拟。这种方法可以方便地模拟系统的动 态行为，对于研究风电机组的启动、稳定运行和停机等过程具有较好的适用性。
2、有限元方法：该方法将风电机组划分为多个离散的单元，对每个单元建立 数学模型并利用数值计算方法求解。常用的有限元软件包括ANSYS、 SolidWorks等。该方法可以更精确地描述风电机组的动态行为，但对于大型 复杂系统的仿真可能存在计算效率问题。
随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，以及风电技术的日益成熟，风电 机组全程运行仿真研究的前景广阔。未来可以通过建立更加精确的风电机组仿 真模型、引入先进的数据分析和处理技术以及开发更加智能化的仿真软件等方 面进行深入研究，为推动风电产业的可持续发展做出更大的贡献。
参考内容
随着海洋能源的日益开发与利用，海上风力发电技术逐渐成为全球能源领域的 研究热点。本次演示将围绕海上风电机组运行维护现状展开探讨，分析存在的 问题与挑战，并展望未来发展趋势和可能的技术革新。
4、生态环境影响评估与优化
在发展海上风能产业的同时，应重视对海洋生态环境的影响。未来，海上风电 机组的设计与运行将更加注重与生态环境和谐共生。通过加强生态环境影响评 估，优化设备布局，降低对海洋生物的影响，实现风电开发与环境保护的协调 发展。
电力系统中的风能发电装置建模与仿真研究
电力系统中的风能发电装置建模与仿真研究随着全球对清洁能源的需求不断增长，风能作为一种可再生能源备受瞩目。
风能发电装置的建模和仿真研究对于设计高效可靠的风能发电系统具有重要意义。
本文将对电力系统中的风能发电装置进行建模与仿真研究，以探讨其工作原理、性能优化和系统集成等方面的问题。
一、风能发电装置的工作原理风能发电装置是将风能转换为电能的装置，其工作原理主要包括风能捕捉、转换和电能输出三个环节。
1.1 风能捕捉风能发电装置通常包括风轮、主轴和发电机等组成部分。
风轮作为捕捉风能的关键元件，通过叶片的转动将风能转换为机械能。
风轮的设计参数如叶片的形状、数量、长度等，会直接影响到风能的捕捉效率。
1.2 转换机构转换机构主要包括主轴和传动装置。
主轴将风轮的转动转化为高速旋转的轴转动，传动装置将高速轴转动转换为适合发电机工作的低速轴转动。
转换机构的设计参数如轴的直径、结构以及传动装置的传递效率等，会影响到整个装置的转换效率。
1.3 电能输出电能输出环节最主要的是发电机的工作。
发电机通过将机械能转化为电能，并在输出电路中产生恒定的电压和电流。
发电机的设计参数如线圈的匝数、气隙的大小等，会影响到发电机的转换效率和输出电能的质量。
二、风能发电装置的性能优化在建模和仿真研究的过程中，风能发电装置的性能优化是一个重要的研究方向。
主要包括改善风能捕捉效率、提高转换效率和优化电能输出质量等方面。
2.1 改善风能捕捉效率风能捕捉效率是风能发电装置性能的关键指标之一。
提高风能捕捉效率可以通过多种途径实现，例如优化叶片的形状和数量、改进风轮的结构等。
利用CFD（Computational Fluid Dynamics）等数值仿真工具，可以对不同叶片和风轮结构进行模拟和分析，以确定最佳设计方案。
2.2 提高转换效率转换效率是指将风能转换为电能的效率，主要与转换机构的设计密切相关。
可以通过优化主轴和传动装置的设计，减小传递过程中的能量损耗，提高转换效率。
风力发电系统的建模与仿真方法探索
风力发电系统的建模与仿真方法探索随着对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为一种可持续发展的能源形式变得越来越重要。
风力发电是一种利用风来产生电能的过程，通过将风能转化为机械能，再经过发电机转化为电能。
为了提高风力发电系统的效率和稳定性，在实际建设之前进行系统的建模和仿真非常重要。
在风力发电系统的建模与仿真中，首先需要对系统的各个组成部分进行建模。
风力发电系统主要由风机、齿轮箱、发电机和电网组成。
通过建立各个组件的数学模型，可以通过仿真分析系统的性能和效果。
例如，可以建立风机的动力学模型，考虑风速、扭矩和转速之间的关系。
然后，将风机和齿轮箱的模型进行耦合，考虑加载和传输效率。
最后，将发电机模型与电网模型耦合，分析系统的电能输出和功率稳定性。
风力发电系统的建模与仿真过程中，还需要考虑风场和环境条件的影响。
风场的不稳定性和突发性可以对系统的稳定性和发电效率产生影响。
因此，需要根据实际风场数据进行建模，并将其与系统模型进行耦合。
同时，还需要考虑环境条件对系统组件的影响，如温度、湿度和海拔等。
在建立好系统的数学模型之后，可以利用计算机仿真软件对系统进行仿真分析。
常用的仿真软件包括MATLAB Simulink、PSCAD和DigSilent等。
这些软件提供了丰富的模块和工具，可以方便地建立风力发电系统的仿真模型，并进行各种参数的调节和分析。
通过仿真分析，可以评估系统在不同工况下的性能和效果。
例如，在不同风速和负荷条件下，可以分析系统的电能输出和效率。
同时，还可以研究系统的稳定性和可靠性，分析系统在突发风速变化和电网故障等情况下的响应能力。
通过仿真还可以优化系统的控制策略和参数设置，提高系统的性能和可持续发展能力。
除了建模和仿真，还可以通过实验来验证仿真结果。
建立实验平台，通过对风机、发电机和电网等组件的实际测试，可以对仿真结果进行验证和修正。
通过比较仿真结果和实验结果，可以进一步提高模型的准确性和可靠性。
风力发电机组机械传动系统设计及动力学仿真
风力发电机组机械传动系统设计及动力学仿真一、设计概述风力发电机组机械传动系统是将风力转化为机械能的关键组成部分，其设计对提高发电效率、增加可靠性和降低维护成本至关重要。
本文将着重介绍风力发电机组机械传动系统的设计原理、关键参数选择以及动力学仿真分析。
二、机械传动系统设计原理1. 传动系统类型选择：常用的传动系统类型包括直接驱动和变速箱驱动两种。
直接驱动适用于小型风力发电机组，其特点是简单、可靠，但在低风速下效率较低；变速箱驱动适用于大型风力发电机组，通过变速箱将风轮的转速匹配到发电机的额定转速，实现高效发电。
2. 风轮和发电机匹配：选取合适的风轮和发电机是机械传动系统设计的关键。
风轮需要根据地理条件和预计风速来确定，同时考虑到复杂的气象条件和气候变化对风轮的影响。
发电机的额定功率和转速需与风轮匹配，同时还需考虑闭塞风速和过载保护等因素。
3. 传动比选择：传动比决定了风轮转速与发电机转速之间的关系。
传动比的选择需综合考虑风轮特性曲线和发电机转速范围，以使风轮在不同风速下始终运行在最高效率点附近。
同时还需考虑最大功率点跟踪和系统的安全性。
三、关键参数选择1. 风轮直径和叶片数：风轮的直径和叶片数直接影响到风轮的承载能力和风能捕捉效率。
通常情况下，风轮直径越大，叶片数越多，能够捕捉到的风能就越多。
因此，在设计中需根据实际情况选择合适的风轮直径和叶片数。
2. 传动系统转速范围：传动系统转速范围的选择需考虑到风速变化的范围，使传动系统在各种风速下都能提供稳定的输出功率。
同时还需考虑到发电机的额定转速和稳定工作的要求。
3. 超额转速保护：在设计中需考虑到防止传动系统超过额定转速而造成的损坏。
通常采用机械刹车、电磁刹车或液力制动器等方式来实现超额转速保护。
四、动力学仿真分析1. 动力学仿真软件选择：可以利用MATLAB/Simulink、Adams等软件进行风力发电机组机械传动系统的动力学仿真分析。
通过对传动系统的建模和仿真，可以准确预测系统的运行状况、输出功率以及各个关键部件的受力情况。
风力发电机组的仿真与性能评估研究
风力发电机组的仿真与性能评估研究风力发电作为一种清洁能源，正逐渐受到世界各地的广泛关注和应用。
风力发电机组作为关键设备，其性能评估对于提高发电效率和可靠性至关重要。
本文将从仿真和性能评估两个方面进行讨论，深入研究风力发电机组的相关技术。
一、仿真与风力发电机组1.1 仿真在风力发电领域中的重要性仿真技术作为一种有效的研究手段，被广泛应用于风力发电领域。
通过仿真可以对风力发电机组的工作原理、性能参数以及系统动态响应进行精确模拟和分析，从而为设计优化和性能评估提供依据。
1.2 风力发电机组的仿真方法风力发电机组的仿真方法可以分为机械系统仿真、电气系统仿真和控制系统仿真等多个方面。
其中，机械系统仿真主要包括齿轮传动、机械振动等方面的模拟；电气系统仿真主要研究发电机和变频器等电气设备的运行；控制系统仿真则关注风力发电机组系统的稳定性和响应时间等方面。
1.3 风力发电机组仿真软件与工具目前，市场上有许多专业的仿真软件和工具可供选择。
例如，MATLAB/Simulink可以用于模拟和分析各个系统的性能；ANSYS Fluent可用于对风流场进行数值模拟；DCS可以进行风力发电机组运行状态监控等。
通过这些工具的应用，可以对风力发电机组的各个方面进行全面评估和优化。
二、风力发电机组性能评估研究2.1 性能评估指标风力发电机组性能评估的指标主要包括发电量、效率、可靠性和经济性等方面。
其中，发电量是衡量风力发电机组性能的重要指标，可以通过数学模型和实际运行数据进行评估和预测。
效率则反映了风能转化为电能的能力，高效率的风力发电机组可以提高能源利用率和经济效益。
可靠性指标包括可用性、可维修性和可防故障性等，对于确保风力发电系统的长期稳定运行至关重要。
经济性评估则需要综合考虑发电成本、维护费用以及所处环境等多个因素。
2.2 风力发电机组性能评估方法风力发电机组性能评估方法主要包括实验研究、理论模型和数据分析等。
实验研究通过采集实际运行数据进行测试和分析，可以得到较为准确的性能评估结果。
风力发电机组多物理场综合仿真研究
风力发电机组多物理场综合仿真研究近年来，全球对于新型能源的需求越来越高，风力发电作为一种最有发展潜力的新型能源，受到了广泛的关注和重视。
作为风力发电的核心装置，风力发电机组的可靠性和稳定性对于发电效率和整个风电系统的安全运行至关重要。
然而，由于环境影响和运行过程中各种内外部因素的复杂作用，风力发电机组存在着很多挑战。
为了提高风力发电机组的性能和可靠性，多个方面需综合考虑。
因此，多物理场综合仿真技术成为了研究和设计风力发电机组的一种重要手段。
风力发电机组的多物理场风力发电机组存在着多个物理场作用，包括机械力学场、电磁场、流体动力学场、热力学场等，每个物理场的变化都会对其他物理场产生影响，这也是为什么需要多物理场综合仿真的原因。
机械力学场主要涉及到风力发电机组的转子、轴承、齿轮和支架等部件，它们在风力发电机组的运行过程中起着重要的作用。
机械力学场的分析和研究可以帮助确定风力发电机组的结构设计和材料选择，同时也可提高机械系统的可靠性和降低零部件磨损，从而减少维修保养成本。
电磁场主要涉及到机内电机和齿轮箱中的电器元件，主要是永磁同步机和变频器。
电磁场的分析和研究可以优化机电系统的设计，减少能源损耗和提高发电效率。
流体动力学场主要涉及到风轮叶片和塔的结构，考虑风阻力和风的角度等因素。
流体动力学场的分析和研究可以确定叶片和塔的形状设计，优化风力发电机的性能和效率。
热力学场主要与发电机组温度相关，根据不同环境温度和转速进行平衡，在繁重工作条件下稳定温度可以保证设备的正常工作。
多物理场综合仿真技术多物理场综合仿真技术是指利用计算机模拟技术来模拟多个物理场相互的作用过程，对风力发电机组的整体性能、结构、运行情况进行模拟和分析，从而得出关键指标和结果。
多物理场综合仿真技术的核心是计算力学、数值分析和数值模拟方法。
计算机模型可以将风力发电机组的多个物理场相互联系起来，从而全面评估风力发电机组在各种条件下的性能和可靠性。
风力发电数值仿真及性能研究的开题报告
风力发电数值仿真及性能研究的开题报告【题目】风力发电数值仿真及性能研究【研究背景及意义】随着能源危机的加剧，全球新能源技术的研发越来越受到关注，其中风力发电作为一种清洁、可再生的能源技术，正逐渐成为世界范围内的热门话题。
而风力发电技术的整体性能和效率直接影响着其在能源领域中的应用前景和市场竞争力，因此对其的数值仿真及性能研究具有重要的现实意义和基础价值。
【研究内容及方法】本研究旨在利用计算流体动力学模拟（CFD）技术对风力发电机的流场进行数值仿真，并从机械、电气、系统等层面对其性能指标进行分析和探究。
具体研究内容包括：1.建立风力发电机的数学模型，包括机械、风场等参数。
2.运用CFD技术对风力发电机整体的气动特性进行数值仿真，重点研究其机翼和叶片的流场特性以及整机风能转化效率。
3.从机械、电气、系统等不同层面分别分析和探究风力发电机的性能指标，包括风力发电机的机械效率、抗风性能、发电效率等。
【论文结构】本文拟采取“引言-相关研究-研究方法-数值仿真结果分析-性能指标分析-结论与展望”的结构，其中各部分具体内容如下：1.引言：概述研究背景及意义、研究内容、研究方法和论文结构。
2.相关研究：对国内外近年来关于风力发电数值仿真及性能研究方面的相关文献进行综述和分析。
3.研究方法：详细介绍本研究所采用的各种方法，包括建立数学模型、利用CFD 技术进行数值仿真、性能指标分析等。
4.数值仿真结果分析：在第三部分的基础上，对风力发电机的流场特性及整机性能进行数值仿真结果的分析和评价。
5.性能指标分析：从机械、电气、系统等不同层面，对风力发电机的性能指标进行分析和评价。
6.结论与展望：总结分析本研究的研究成果，提出展望和发展方向。
【论文预期成果】本研究预期能够通过数值仿真和性能指标分析等方式，全面深入地探究风力发电机的性能特性，有效提高其机械效率和发电效率，为其在实际应用中的推广和发展奠定基础。
同时，本研究也有望为未来风力发电技术的发展提供新的思路和方向。
海上风力发电偏航系统的动力学建模与仿真
海上风力发电偏航系统的动力学建模与仿真概述海上风力发电作为清洁能源的一种重要形式，具有广阔的发展前景。
然而，在海上环境中，风力发电机组面临风浪的影响，容易偏离目标朝向。
因此，设计能够保持风力发电机组风向的偏航系统至关重要。
本文将针对海上风力发电偏航系统的动力学建模与仿真进行探讨。
动力学建模风力发电偏航系统的动力学建模是实现系统控制和优化设计的基础。
该模型需要考虑风力发电机组的结构特点和受力情况，在此基础上建立数学模型来描述系统的运动规律。
首先，在建模之前需要对风力发电机组的结构进行详细分析。
考虑到系统的复杂性，可以将其分为机械部分和控制部分。
机械部分包括风轮、轴承和偏航系统的动力传输装置等，而控制部分包括传感器、控制器和执行器等。
其次，需要根据机械部分和控制部分的特点，采用合适的数学方法来建立系统的动力学模型。
常用的方法包括力学方程、传递函数和状态空间模型等。
力学方程适用于描述系统的受力和受力矩平衡关系，传递函数适用于描述输入和输出之间的关系，而状态空间模型则适用于描述系统的状态随时间变化的关系。
最后，需要根据实际情况进行参数估计和模型验证。
参数估计是指通过实验或者数据分析来获得模型中的参数值，而模型验证则是指将建立的模型与实际系统进行比对，验证其准确性和可靠性。
仿真与优化建立动力学模型后，可以进行仿真和优化以评估和改进系统的性能。
首先，通过仿真可以对系统在不同场景下的运行进行模拟和观测。
这样可以更好地理解系统的运行规律，发现潜在问题和隐患，并进行相应的改进和优化。
其次，仿真可以用于系统的控制策略优化。
通过模拟不同的控制算法或参数设置，可以找出最优的控制策略，使风力发电机组能够更好地跟随风向，提高能量转化效率和系统的可靠性。
此外，仿真还可以用于性能分析和评估。
通过对系统在不同运行条件下的仿真，可以评估系统的输出功率、偏航距离、稳定性等指标，为系统的优化和改进提供科学依据。
结论海上风力发电偏航系统的动力学建模与仿真是实现风力发电机组稳定运行和优化设计的基础。
750kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析
750kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析引言风力机组作为一种新型的可再生能源装备，已经在全球范围内得到了广泛的应用。
其中，齿轮箱作为风力机组的核心部件之一，起着转换风能为电能的重要作用。
因此，风力机组齿轮箱的工作状态和性能对整个风力机组的运行稳定性和发电效率具有重要影响。
在此背景下，本文将对一款750kW风力机组的齿轮箱进行动力学仿真分析，以探究其运行状态、性能特征等相关问题。
1.750kW风力机组齿轮箱的结构与工作原理750kW风力机组的齿轮箱主要由主轴、齿轮、轴承和润滑系统组成。
其结构如图1所示。
（图1 750kW风力机组齿轮箱结构图）其中，主轴作为齿轮箱的核心部件，负责将风轮旋转的动能传递到齿轮上，从而实现电能的转化。
齿轮是整个齿轮箱的核心部分，主要分为一级、二级和三级齿轮。
它们的不同组合方式可以实现不同的转速和转矩输出，以适应不同的风速变化。
轴承则通过支持主轴，减少主轴的受力和磨损情况，从而延长其寿命并提高转速性能。
润滑系统则起到润滑保护的作用，使齿轮箱能够在高速旋转和重载工况下正常运行。
2. 750kW风力机组齿轮箱的动力学模型与仿真分析为了对750kW风力机组齿轮箱的运行状态和性能进行深入了解，我们需要基于可靠的动力学模型进行仿真分析。
具体来说，我们可以采用以下步骤实现：2.1. 几何建模和参数定义首先，需要对750kW风力机组齿轮箱进行几何建模和参数定义。
这包括齿轮箱的三维模型、材料参数、尺寸参数、接口参数等。
在定义材料参数时，需要考虑到其弹性模量、泊松比、密度等因素，以反映材料的物理特性。
在定义尺寸参数时，需要根据实际设计要求指定齿轮箱的各种尺寸参数和工作状态参数，如齿轮啮合度、轴向载荷、径向载荷等。
2.2. 运动学分析与求解完成几何建模和参数定义后，我们需要进行运动学分析和求解，以获得齿轮箱的运动状态和动力特征。
这包括运动学约束方程、位置、速度和加速度等参数的计算。
同时，为了更加准确地描述齿轮箱的运动状态，我们还可以考虑增加一些约束，如位移约束、角速度约束、加速度约束等。
风力发电机组动力学模拟分析
风力发电机组动力学模拟分析引言：随着环境污染和能源危机的日益加剧，人们对可再生能源的关注逐渐增加。
风力发电作为一种成熟且广泛应用的可再生能源形式，受到了越来越多的关注和重视。
风力发电机组作为风力发电系统的核心部件，在能量转换过程中发挥着至关重要的作用。
本文将基于风力发电机组的动力学模拟分析，探讨其工作原理、优化设计和性能评估等方面的内容。
动力学模拟分析方法：动力学模拟分析是一种基于计算机仿真的方法，通过建立数学模型来模拟和分析风力发电机组在运行过程中的动态特性。
首先，我们需要了解风力发电机组的工作原理和组成结构，从而建立合理的模型。
其次，我们通过数学建模和仿真计算，考虑各种因素对风力发电机组的影响，例如风速、风向、气温、湿度、机组转速等。
最后，通过对模型的仿真计算和参数调整，评估风力发电机组的性能和工作状态。
风力发电机组工作原理：风力发电机组主要由风轮、主轴、发电机和控制系统等部分组成。
当气流通过风轮的叶片时，受到叶片的推力作用而产生转动力矩，推动主轴旋转。
主轴通过转子传递旋转力矩给发电机，发电机将机械能转换为电能，并经过控制系统的调节输出到电网中。
风力发电机组的最终目标是在各种不同气象条件下实现最大的发电效率。
动力学模拟分析的优化设计：通过动力学模拟分析，可以对风力发电机组的设计进行优化。
首先，可以对叶片的形状和材料进行优化，以提高其捕捉风能的效果。
其次，可以通过调整主轴的设计参数，如长度和直径等，来提高传动效率和减小功率损耗。
此外，也可以通过优化发电机的设计参数，如磁场强度和线圈匝数等，来提高发电效率。
最后，控制系统的参数优化可以使风力发电机组在不同工作条件下实现更加稳定和高效的运行。
风力发电机组性能评估：通过动力学模拟分析，我们可以对风力发电机组的性能进行评估。
主要包括以下几个方面：1. 发电能力评估：在不同的风速条件下，通过模拟计算输出功率和转速，评估该机组在实际工作环境下的发电能力。
2. 转矩特性评估：通过模拟计算得到不同转速下的输出转矩曲线，评估风力发电机组在运行过程中的稳定性和可靠性。
风电机组传动链的动力学仿真研究
ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ＭＷ ｗｉ ｎ ｄ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ｓ Ｉ ＭＰ ＡＣＫ ａ ｎ ｄ Ｆ Ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｏ ｔ ｆ — ｗ ａ ｒ ｅ ＡＮＳ Ｙ Ｓ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ＧＩ ＿ ２ ０ １ ０ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｄ ｏ ｍａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉｖ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｉ ｎ ｗａ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｐ ｏ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ２ Ｄ ｃ ａ ｍｐ ｂ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｄ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｉ ｓ —
ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍｓ ．Ｆｏ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｏ ｕ ｒ ｉ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｖ ａ ｎ ｔ
风力发电机组传动链动力学建模与仿真分析研究
2.1 引言....................................................................................................................................... 9 2.2 刚体运动学........................................................................................................................... 9
The main contents are as follows: ① Analyzed the utilization of wind resource and the development trend of wind power technology and sharing the research scholars of the wind turbine dynamics modeling and simulation analysis at home and abroad. ② Basis of the wind turbine multi-body modeling, derivate the kinematics and dynamics formulas of rigid and flexible multi-body. the finite element method was also introduced. ③Based on the drivetrain’s structure and load transfer routine developing the drivetrain topology diagram. the flexible multi-body simulation model was build combining with the diagram and finite element method. ④Execute modal analysis on the SIMPACK software , the natural frequencies and its energy of the drivetrain were obtained. the two dimensional Campbell chart were drawn the information of potential resonance point obtained in the end. ⑤Each response components acceleration curve obtained by time domain torque sweep, this curve transform to frequency domain using the FFT method.the resonance point is determined by the transform curve peak value.
风力发电机组的系统建模与仿真方法研究
风力发电机组的系统建模与仿真方法研究随着能源需求的不断增长和对可再生能源的关注度提高，风力发电作为一种清洁、可再生的能源来源，受到了越来越多的关注。
风力发电机组是将风能转换为电能的关键设备，其性能稳定与否直接影响着风力发电系统的发电效率和运行成本。
因此，对于风力发电机组的系统建模与仿真方法的研究具有重要意义。
本文将针对风力发电机组的系统建模与仿真方法，分为以下几个方面进行阐述：风力发电机组的组成与工作原理、系统建模的基本原理与方法、仿真方法的应用与发展趋势。
首先，风力发电机组的组成与工作原理。
风力发电机组主要包括风力发电机、变电站和风力发电塔等部分。
风力发电机通过风轮叶片将风能转换为机械能，经过传动系统将机械能传递给发电机转子，再通过发电机将机械能转换为电能。
变电站将发电机产生的电能通过变压器升压后输入电网进行输送。
风力发电塔则起到支撑和稳定风力发电机组的作用。
其次，系统建模的基本原理与方法。
系统建模的目的是以数学模型的形式对风力发电机组的各个部分进行描述，从而实现对系统的分析和预测。
系统建模主要包括力学模型、电气模型和控制模型等方面。
力学模型主要研究风力发电机组的机械传动系统和风轮叶片等部分。
通过考虑风能转化的动力学特性，建立风轮叶片转动的动力学模型，以及传动系统的运动学和动力学模型。
电气模型主要研究风力发电机组的电能转换部分。
通过考虑发电机的电磁特性和电路特性，建立发电机的电气模型，分析电能的转换效率和输出特性，以及发电机与电网的互动关系。
控制模型主要研究风力发电机组的运行控制系统。
通过建立控制系统的控制器模型和反馈回路模型，实现风力发电机组的稳定运行和优化控制。
同时，考虑到风力发电机组的不确定性和外界环境变化对系统的影响，建立自适应控制模型和预测控制模型，提高系统的鲁棒性和适应性。
最后，仿真方法的应用与发展趋势。
通过系统建模的基础上，利用计算机软件进行仿真分析，可以对风力发电机组的性能进行评估和优化。
大型风力发电机组动力学分析方法
大型风力发电机组动力学分析方法动力学分析是对大型风力发电机组运动和力学性能的研究，旨在优化发电机组的设计和运行。
本文将介绍几种常用的大型风力发电机组动力学分析方法。
1.系统模型建立动力学分析的第一步是建立风力发电机组的数学模型。
该模型包括力平衡方程组、速度方程组和位移方程组。
力平衡方程组反映了发电机组的受力情况，速度方程组描述了发电机组各个部件的速度变化，位移方程组描述了发电机组各个部件的位移变化。
这些方程可以通过应用牛顿力学原理、杆件理论和控制理论等方法得到。
2.风载特性模型风力是驱动发电机组旋转的主要力量。
为了准确描述风载特性，需要建立风速-扭矩-角速度曲线。
这可以通过实验和数值仿真的方法得到。
实验可以利用风洞或实际风场对发电机组进行测试，得到实测数据。
数值仿真可以通过计算流体力学模拟风在风轮上的作用，从而得到扭矩-角速度曲线。
3.控制系统建立风力发电机组需要通过控制系统来保持稳定运行。
控制系统可以包括风向控制、转速控制和功率控制等。
建立控制系统的数学模型，并选择合适的控制策略是动力学分析的重要一步。
在建立了风力发电机组的系统模型和控制系统之后，可以利用以下方法进行动力学分析。
-静态分析：静态分析是指分析发电机组在特定工况下的力学性能。
通过求解得到的力平衡方程组，得到发电机组各个部件的受力情况、位移情况和速度情况。
-动态分析：动态分析是指分析发电机组在不同工况下的力学性能。
通过建立时间域或频域的动力学方程组，可以得到发电机组的时间响应或频率响应。
这可以用于分析发电机组在不同气候条件下的动态性能。
-稳态分析：稳态分析是指分析发电机组在长时间运行中的稳态性能。
通过分析得到的力平衡方程组，可以得到发电机组的稳态运行工况。
这可以用于确定发电机组在不同风速下的最大输出功率。
-瞬态分析：瞬态分析是指分析发电机组在突发事件下的动态响应。
例如，当发电机组遭遇突然变化的风速时，会出现过载或欠载等问题。
通过分析动力学方程组，可以了解到发电机组在瞬态工况下的响应和稳定性。
仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究
仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究随着全球能源需求的增加，风力发电作为一种可再生的清洁能源得到了越来越广泛的关注和应用。
风力发电机组是风力发电系统的核心部件，其设计的性能直接影响着整个系统的效率和可靠性。
因此，如何利用先进的技术手段提高风力发电机组的设计效率和精度成为了重要的研究课题之一。
本文将探讨仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究。
首先，仿真技术在风力发电机组叶片设计中的应用。
叶片是风力发电机组中最关键的部件之一，其设计对提高风能的捕获效率和减小负载有着重要的影响。
传统的叶片设计往往依赖于大量的实验测试和经验积累，费时费力且成本较高。
而通过使用仿真技术，可以在计算机模型中对叶片进行多维度的优化设计，例如改变叶片的形状、材料和结构等。
仿真技术可以通过数值分析和流体力学模拟等方法，精确地计算叶片的受力状况、气动性能和噪声等指标，从而实现对叶片设计的精确控制和优化。
通过仿真技术的应用，可以大大缩短叶片设计周期，提高设计效率和准确性。
其次，仿真技术在风力发电机组齿轮传动系统设计中的应用也十分重要。
齿轮传动系统是风力发电机组的核心能量转换部件，其设计的合理性和可靠性直接影响着整个系统的运行效率和寿命。
传统的齿轮传动系统设计通常依赖于试验台架和试验车间等大量的实验测试，不仅时间长且成本高。
而通过仿真技术，可以在计算机模型中对齿轮传动系统进行静态和动态分析，模拟齿轮的受力状况、运动特性和噪声等。
仿真技术可以精确计算出齿轮的应力、变形和寿命等关键参数，并进行优化设计。
通过仿真技术的应用，可以减少实验测试的次数，降低设计成本，提高设计效率和精度。
此外，仿真技术在风力发电机组的控制系统设计中也发挥着重要作用。
风力发电机组的控制系统是保证系统正常运行和优化能量转换的关键部分。
传统的控制系统设计通常依靠实际的工程经验和试验数据，但受限于试验条件和环境变量的影响，设计的精度和可靠性有限。
而通过仿真技术，可以在计算机模型中对控制系统进行虚拟仿真和调试。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
影响叶片模态的因素有叶根的约束形式，单位 长度质量，挥舞方向和摆振方向的刚度。柔性较大 的叶片在空间做大范围的运动，运动产生的变形使 刚度发生变化，轮毂对叶片模态也存在影响。同时
ＦＡＳＴ（Ｆａｔｉｇｕｅ，Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，
Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ）程序现由ＮＲＥＬ开发和维护，是一个 复杂的气弹仿真器，具备计算水平轴两叶片、三叶片 风力发电机的极限载荷和疲劳载荷［７］。ＦＡＳＴ程序 由两、三叶片水平轴风力发电机和气动子程序 ＡｅｒｏＤｙｎ组成。同时开发了与ＧＨ Ｂｌａｄｅｄ的数据 接口［８］。２００５年，ＦＡＳＴ与ＡｅｒｏＤｙｎ通过Ｇｅｒｍａ－ ｎｉｓｃｈｅｒ Ｌｌｏｙｄ Ｗｉｎｄ Ｅｎｅｒｇｉｅ的评估，认为适合“为 设计和认证陆上风力发电机计算载荷”［９１。 １．２．１ ＦＡＳＴ程序输入、输出文件说明
湍流风模型，ＩＥＣ规定的Ａ级湍流强度，轮毂高度 平均风速为１２ ｍ／ｓ，分析时间为９．９～１９．９ ｓ，生成 模型见图４和图５。
襄１ 叶片挥舞方向和摆振方向前五阶固有频率
Ｔａｂｌｅ １ Ｆｉｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｆｌａｐｗｉｓｅ ａｎｄ ｅｄｇｅｗｉｓｅ ｏｆ ｂｌａｄｅ Ｈｚ
ｏ．ｊＥ王三巨王丑
因此，建立风力发电机模型时需要考虑如何简 化及求解。仿真技术广泛吸收了数值计算、力学等
学科的理论基础，借助于计算机技术而发展起来的 学科。利用这项技术，可对许多工程中的实际问题 进行数值建模仿真。Ｗｅｎｄｅｈ推导了适用于风轮桨 叶的气动载荷，用非耦合的非旋转模态研究了其气 动弹性稳定性问题［１］。Ｃｈｏｐｒａ［２］用非线性半刚性模 型研究了桨叶气动弹性响应和稳定性问题。李立本 等［３］建立风力发电机转子叶片的非线性运动方程， 采用模态法求解挥舞、摆振、扭转微分方程并应用了 数值结果对风力发电机的气动弹性稳定性进行了分 析。李德源和叶枝全等¨’５１对旋转叶片进行有限元 离散，采用凯恩（Ｋａｎｅ）方法，建立了一般形式的大 型风力机叶片柔性多体动力学方程，导出了旋转叶 片的空间梁单元动力矩阵的显式形式。计算了叶片 的固有频率。
万方数据
１８０
罾
嘲 静 ｇ 暄 斗 茁
；～ 新疆农业大学学报 ．一叶片 ——叶片： ——叶片：
２０１０年
吕
咖
簿
趟 墨
｜
喧
斗
时间（ａ）
圈６叶尖出平面的位移响应 Ｆｉｇ．６ Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｅ ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅ ｂｌａｄｅ ｔｉｐ
ＦＡＳＴ程序的输入、输出文件总体结构示意见 图１。ＦＡＳＴ用主程序描述风力发电机运行参数和 基本几何尺寸参数。这些参数包括仿真控制、风力 发电机控制、重力环境条件、自由度选择、风力发电 机初始条件、风力发电机配置、各部件的质量和转动 惯量、传动系、发电机模型、基础模型、塔架模型、机 头偏航动力学参数、叶片模型、气动模型、ＡＤＡＭＳ 数据接口、线性化控制和输出参数说明。
万方数据
第２期
付长江，等：风力发电机动力学仿真研究
１７９
叶轮转速和桨距角也影响叶片模态。在发生振动 时，叶片的低阶模态响应的贡献率要高于高阶模态 响应。Ｍｏｄｅｓ程序计算叶片模态时将叶片分成柔 性段和刚性段，不仅考虑以上的一些因子，同时也把 叶尖质量也作为一个考虑因子。通过程序Ｍｏｄｅｓ 计算叶片挥舞方向和摆振方向的前五阶固有频率见 表１。其振型见图２和图３。 １．４风模型
应影响了其余叶片的叶尖位移响应。 由图９知，通过ＦＡＳＴ程序，叶片１的叶尖在
挥舞方向上的加速度响应较大，在摆振方向上却影 响了其余叶片叶尖的加速度响应，三支叶片叶尖摆 振方向的加速度响应总体增加，叶片２和叶片３的 增加量大于叶片１，可得叶片２和叶片３受叶片１ 的快速变桨在摆振方向上的影响较大。
叶片１挥舞方向的弯矩（Ｒｏｏｔ Ｍｙｂｌ）和摆振方 向的弯矩（Ｒｏｏｔ Ｍｘｂｌ）见图１０，可知摆振方向的弯 矩值变化不大，而挥舞方向的弯矩值急剧变化，这是 因为叶片变桨后，气动推力减小（图１１）。同时叶片 １叶根的变桨力矩也明显减小（图１２）。
本研究采用ＦＡＳＴ程序进行风力发电机的动 力学仿真分析，通过子程序ＴｕｒｂＳｉｍ生成风文件， 调用子程序ＡｅｒｏＤｙｎ计算气动载荷并加载到风力 发电机的仿真模型上，实现风力发电机的动力学响 应计算。
序中包含叶片参数，风模型及采用的计算模型。 ＴｕｒｂＳｉｍ程序是用来生成全域湍流风模型。Ｍｏｄｅｓ 程序是用来计算柔性体的固有频率和振型，为 ＦＡＳＴ输入参数作准备。
ＡｅｒｏＤｙｎ程序是计算气动载荷的子程序。程
图１ ＦＡＳＴ程序输入、输出文件 Ｆｉｇ．１ ＦＡＳＴ ｉｎｐｕｔ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔ ｆｉｌｅｓ
１．２．２ 风力发电机的ＡＤＡＭＳ模型 ＦＡＳＴ可以生成ＡＤＡＭＳ模型数据，导人数据
即可生成风力发电机的模型。ＦＡＳＴ的功能类似于 ＡＤＡＭＳ的前处理器，此前处理器可以通过简单的 指定ＦＡＳＴ输入文件来建立模型，方便和简化了使 用ＡＤＡＭＳ建立风力发电机模型。但ＦＡＳＴ只能 建立中等复杂的风力发电机模型，一旦ＦＡＳＴ的风 力发电机模型建成，只需再添加一些工作，就可建立 复杂的ＡＤＡＭＳ风力发电机模型。从ＦＡＳＴ传递 到ＡＤＡＭＳ的风力发电机模型包含了所有ＦＡＳＴ 中的参数ｉ也夹带了ＦＡＳＴ中的一些缺陷，如叶片 和塔架的模态截断近似。而许多ＦＡＳＴ模型中无 法计算的量，在ＡＤＡＭＳ模型中仿真却是常规的， 如叶片和塔架的扭转和拉伸自由度、预弯叶片、叶片 的质量和弹性中心的偏置、塔架质量中心的偏置、变 桨电机的动力学响应分析及ＡＤＡＭＳ拥有强大的 图形处理能力。 １．３叶片模型
１ 模型构建
１．１风力发电机模型 风力发电机模型包括风模型、空气动力模型、结
构动力学模型和控制模型。空气动力模型计算叶轮 气动性能和气动载荷，结构动力学模型包括叶轮、塔 架和传动系统的结构动力学：控制模型包括变桨控 制、偏航控制、发电机变速控制。空气动力模型根据 风模型输入计算出叶片载荷作用到结构动力学模型 上，同时结构动力学模型又将结构的变形反馈到空 气动力模型上；控制模型获取当前各控制参数信息， 根据来流情况及其他需要，对机组进行控制，使风力 发电机最大限度捕获风能［６］。本研究采用ＮＲＥＬ 的ＷｉｎｄＰＡＣＴｌ．５ ＭＷ三叶片变速风力发电机模 型，叶轮直径７０ ｍ，叶片是ＮＲＥＬ采用Ｓ系列翼型 设计，长度为３３．２５ ｍ。塔筒高度８２．３９ ｍ，机舱质 量５ １１７０ ｋｇ，叶轮质量１５ １４８ ｋｇ。 １．２采用ＦＡＳＴ建立风力发电机模型
言一÷Ｅ壬，—ｔ—＇同ｉ－－ｉｌｉ ｉ
羲一；；［ｉ ＩＩ二［ｉ ＩＩ
Ｉ
１—Ｉ－！，Ｉ—ｉ 萋一ｊ］目ｉ ｉ干ｉ≠ｉ嗣ｉ ｉ寻ｉ干ｉ；ｉ翮ｉ ｌ
ｉ一／ｉ０
一ｌＬ——￡广—－ｒ药『一—嚣万—丐蠡广吲．０
叶片径向位置（ｍ）
Ｈ￡．３
图３摆振方向五阶振型 ＦＡ２ｅｗｉｓｅ ｆｉｖｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ
风力发电机组系统是一个非常复杂的强非线性 流一刚一柔耦合的周期时变多体系统。建立精确的动 态模型是困难的。由于风载荷具有交变性和随机 性，叶片作为弹性结构发生振动是必然的。在正常 工作时，叶片在绕转轴作大范围的空间旋转运动时， 会产生出旋转平面的挥舞振动、旋转平面内的摆振 振动及绕叶片轴线的扭转振动。叶片振动引起的非 周期动载荷通过轮毂直接作用于机组系统。而机组 系统本身就是一个复杂的耦合非线性振动系统，影 响系统振动因素较多，包括传动轴的柔性以及电机 特性等。同时轴系在运转过程中将轴系动载荷通过 轮毂反作用于叶片，影响叶片的运动形态，进而又影 响叶片的受载。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＦＡＳＴ ｃｏｄｅ ｗａｓ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔＯ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒ— ｂｉｎｅ；ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ ｂｙ ｔｈｅ ｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ ＴｕｒｂＳｉｍ．Ａｆｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｈｅ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｌｏａｄｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ＡｅｒｏＤｙｎ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ． Ｔｈｅ ＡＤＡＭＳ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｃｒｅａｔｅｄ ｂｙ ＦＡＳＴ ｃｏｄｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ０ｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂｙ ＦＡＳＴ ｃｏｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＦＡＳＴ；ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
。．拦王三Ｅ三丑 ＴｕｒｂＳｉｍ程序生成全域湍流风模型，用ＩＥＣＫＡＩ
萋言． 一｛１ Ｅ王三Ｅ王１－丑１１
姿＃＝王三二＝Ｆ＝；习 一ｌＬ———＿－＿ｊ———＿—＿一Ｌ————－—上——————Ｌ＿————Ｊ
＿１Ｌ——玉广—矗忑—１赉广■袁矿—喇．０
叶片径向位置（ｍ）
Ｆｉｇ．２
圈２挥舞方向五阶振型 Ｆｌａｐｗｉｓｅ ｆｉｖｅ ｍｏｄｅ ｓｈａｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ
关键词：ＦＡＳＴ；风力发电视ｉ动力学响应
中图分类号：ＴＫ８３
文献标识码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ
Ｆｕ Ｃｈａｎｇ－ｊｉａｎｇ．ＣＵＩ Ｘｉｎ－ｗｅｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕ－ ｍｑｉ ８３００５２，Ｃｈｉｎａ）