兆瓦级风力发电机齿轮传动系统在变风载下的动力学特性研究

发布时间：2020-10-30 08:51

　　 随着能源和环境问题日趋严峻,风能作为一种清洁、可再生能源受到了广泛的应用和关注,风力发电技术也得到了快速的发展。风力发电机齿轮传动系统作为风力发电系统的核心关键部件之一,主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速,其性能好坏直接决定了风力发电机性能的好坏。由于风力发电机组工作在变载荷的恶劣工况,处于高空架设,维修困难,这就对齿轮传动系统运行的稳定性和可靠性提出了很高的要求。因此,研究在时变载荷条件下风力发电机齿轮传动系统的动态特性是风力发电机设计中的重要任务之一。 本文以采用一级行星传动加两级平行轴直齿轮传动的结构形式的1.5MW风力发电机齿轮传动系统为研究对象,研究其在时变风载荷下的动力学特性。论文的主要研究工作包括: ①研究了风力发电机齿轮传动系统的外部激励。为了更真实的反应系统的外部激励,采用基于数值模拟的自回归(AR)模型来模拟实际风速,并根据AR脉动风速计算得到相应的载荷作为系统的外部激励; ②采用集中质量法建立了考虑系统的时变啮合刚度、啮合误差和阻尼影响的系统纯扭转动力学模型。根据机械系统动力学理论求得了系统振动的固有频率和振动模态; ③在用平均啮合刚度代替时变啮合刚度并忽略啮合误差的基础上,选用多组时变的外部激励,研究了系统在不同外部激励下的动力学响应特性,求得了系统中各齿轮的振动位移响应和各啮合副的动态啮合力响应,对比分析了系统动态响应随外部激励变化的规律; ④分析了系统的时变啮合刚度和啮合误差,并计算了由二者引起的内部激励。在此基础上,求得了系统在内部激励和外部激励共同作用下的各齿轮振动位移和各啮合副的动态啮合力响应,并分析了该响应的频域特性。 本文所做的研究工作,为在变风载下兆瓦级风力发电机齿轮传动系统的工程设计提供了一定的理论参考依据,为工程应用奠定了基础。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH132.41;TM315
【部分图文】：

一般来说风力机的运行分为四个区域[55]，如图2.2所示所示：① 区域(a)，当风速小于风力机的切入风速 Vcut in，此时的风能无法为风力机转子提供启动转矩，风力机不能转换电能。② 区域(b)，当风速大于切入风速 Vcut in但小于额定风速 Vrate时，通过控制发电机转子的转速随着风速的变换，来获得最大风能转换效率。③ 区域(c)，当风速大于额定风速 Vrate但小于切出风速 Vcut off时

图 3.1 风力发电机齿轮Fig 3.1 Sketch of the gear drive systeTin—低速端输入转矩；Tout—高速端输出转矩太阳轮；1—中间级主动直齿轮；2—中间级从动从动直齿轮。齿轮系统的动力学中所建立的力学模型型，主要有四种模型。动载系数模型：主要的动载系数；齿轮副扭转振动模型：该模型究齿轮副的扭转振动，它主要用来研究齿轮以传动系统为研究对象，模型中包含了齿轮仅可以分析啮合轮齿的动载荷，而且可以确作用；齿轮系统模型：同时以齿轮系统中的建模对象，该模型是耦合性模型，可以全面本文利用集中质量法来建立齿轮传动系

hysics model of the gear transmission system for the wind-driven g接太阳轮与直齿轮 1 的轴的扭转刚度；接直齿轮 2 与直齿轮 3 的轴的扭转刚度；太阳轮与直齿轮 1 的轴的阻尼；接直齿轮 2 与直齿轮 3 的轴的阻尼。行星齿轮传动系统物理模型cusp1cinTusup2usp2csp2k2rcp2rpk1rpc1rpk
【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 杨绍波;兆瓦级以上风电齿轮箱传动系统的结构与性能研究[D];西华大学;2011年

2 李超;变风载下变速风力发电机传动系统的可靠性评估与动力学特性研究[D];重庆大学;2011年

3 张壮飞;风力发电机齿轮传动系统变载荷动力学特性研究[D];重庆大学;2012年

本文编号：2862243