双馈风电机组传动链建模与扭振疲劳损耗研究

发布时间：2023-04-10 22:03

　　双馈风力发电机是复杂的机电耦合系统,双馈风电机组的传动链是实现机组功率传输的重要部分。由于桨叶、齿轮箱等柔性部件的存在,传动链具有欠阻尼系统的特性,因此叶轮气动转矩和发电机电磁转矩的动态变化都可能激发传动链扭振。传动链扭振不仅会使传动链关键部件产生疲劳,降低可靠性,还会引起风电机组输出功率波动,直接影响并网系统的稳定性。现有研究表明,传动链柔性和电磁转矩波动是传动链扭振最主要的原因。因此,研究传动链柔性建模和传动链扭振疲劳损耗,对抑制传动链轴系的扭振疲劳损耗、改进电气控制策略、传动链扭振安全分析、状态监测与寿命管理具有重要的现实意义。本文提出采用传动链柔性建模的方法研究传动链的扭振特性,提出一种具有理论参考价值的分析方法,结合传动链柔性和电磁转矩动态扰动两个特点,将电网短路故障作为典型电网扰动因素,以电网短路故障下发电机电磁转矩载荷激励引起传动链扭振为研究背景,通过理论分析、参数化建模和仿真实验,围绕电磁转矩波动对双馈风力发电机传动链扭振特性、扭振响应规律的影响以及传动链的疲劳损耗规律、疲劳损伤的累积效应的评估开展研究。主要研究内容及成果结论如下:(1)基于某并网运行的1.5 MW机型...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 风电机组轴系扭振的传动链建模
        1.2.2 传动链扭振疲劳损耗
    1.3 研究内容与论文结构
第二章 双馈风电机组传动链建模
    2.1 双馈风电机组传动链结构
    2.2 基于ANSYS的双馈风电机组传动链多柔体有限元模型
        2.2.1 ANSYS通用有限元软件
        2.2.2 有限元柔性建模原理
        2.2.3 传动链多柔体有限元建模实现
    2.3 基于MATLAB/Simulink的双馈风电机组机电耦合模型
        2.3.1 传动链四质量块等效模型
        2.3.2 双馈感应发电机电磁转矩表达式
        2.3.3 机电耦合模型建模实现
    2.4 本章小结
第三章 双馈风电机组传动链扭振特性分析
    3.1 机组传动链扭振的特点
    3.2 机组传动链固有特性分析
        3.2.1 仿真条件设置
        3.2.2 传动链模态分析
        3.2.3 传动链静应力分析
    3.3 机组传动链扭振特性分析
        3.3.1 仿真条件设置
        3.3.2 电网短路故障下电磁转矩暂态响应
        3.3.3 电网短路故障下传动链扭振响应
    3.4 本章小结
第四章 电网短路故障下传动链扭振疲劳损耗分析
    4.1 扭振疲劳特点与分析方法
        4.1.1 扭振疲劳特点
        4.1.2 疲劳分析方法
    4.2 基于ANSYS Designlife的传动链疲劳损耗分析
        4.2.1 ANSYS Designlife疲劳损耗分析理论
        4.2.2 仿真条件设置
        4.2.3 传动链疲劳损耗与可靠性分析
    4.3 基于Mlife的传动链累积疲劳寿命分析
        4.3.1 Mlife简介
        4.3.2 Mlife疲劳损耗分析理论
        4.3.3 仿真条件设置
        4.3.4 传动链短期疲劳损伤与累积疲劳寿命分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
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本文编号：3788809