风力发电机行星齿轮传动系统变载荷激励动力学特性研究
发布时间：2022-01-20 23:24
齿轮增速箱是风力发电机组的关键部件，由于其在随机自然风场和高空架设等使用环境下运行，要求比一般机械系统具有更高的可靠性和使用寿命。兆瓦级风力发电机组多采用行星齿轮传动系统，具有低速重载变载荷变转速运行的特点，在随机风的作用下受到频繁的扰动和激励，动力学特性十分复杂，对系统可靠性及机组运行稳定性有较大影响。针对风力发电传动系统的实际工况特点，研究行星齿轮传动系统动态性能，有利于突破大型风电能源装备传动装置的核心技术，推动大型风电传动装备设计制造的国产化进程。本课题是国家自然科学基金项目（50975294）研究内容的组成部分，在引入以随机风载为主要外部激励，并考虑主要内部激励的条件下，研究风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性，主要研究内容包括：①风力发电机传动系统外部载荷特性研究根据自然风的谱特性，基于随机信号谱估计方法建立了用于随机风速模拟的AR（AutoRegressive，AR）模型；运用风力机气动理论建立了风力机气动载荷计算模型；根据电机理论，基于旋转电机矩阵分析方法推导了变速恒频发电机的能量转换关系和电磁转矩表达式，建立了双馈感应发电机（Doubly Fed Induction...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
论文技术路线框图
Fig 2.3 Rotary speed -power curve矩限制与功率限制风能追踪策略时，有可能转速达到电机允许的极率，则风力机将进入转速限制工作区，控制系统随着风速的增大，发电机的转速将保持恒定，而，如图示的 fg 段功率给定曲线。当功率增加至电3g点)，必须降低发电机的转速使功率保持稳定(图2 Pout曲线，当发电机转速在 gh 点对应的转速范围实际的工作点需按风力机的工作点来选取：若风，则按 0caf 上的工作点予以控制；若风力机工作在点予以控制。的结构可知，传动系统的输入端即为风力机的气转矩。根据上述的控制策略和方法，风力机的气还会随着桨距角的调节控制而产生变化，发电机
将由式(3.8)和式(3.9)求得的 Φk(k=1,2,…,p)和 L 代入式(3.7)，并假定在初始时刻之前的风速为零（即 t≤0 时，V(t)=0），便得到脉动风速的递推式1( ) (( ) ) ( ) ; 0,1, ,pkkv u t v u k t L X u t u T=Δ = ∑Φ Δ + Δ =L (3.11)进而将平均风速和脉动风速叠加，得到风速时程序列。V (u Δt ) = V + v (u Δt ) ; u =0,1, ,TL(3.12)3.1.2 时程风速数值模拟以风速方向为 x 轴，离地高度方向为 z 轴建立坐标系，并使风轮旋转平面在yoz 平面上。设某 MW 级风力机的轮毂中心高度为 60m，参考风速 12m/s，在高度方向上风剪切指数取为 0.12，AR 模型的阶数为 4，仿真时间 60s，仿真步长 0.2s，取 A(0,0,65)、B(0,0,60)和 C(0,0,55)三点位置进行风速仿真，得到图 3.1 所示的仿真结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涡尾迹方法的风力机载荷与响应计算[J]. 唐迪,陆志良,王同光,吴永健. 空气动力学学报. 2011(05)
[2]风力机叶片优化设计目标[J]. 吴江海,王同光,赵新华. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[3]风力机叶型增升技术[J]. 白亚磊,明晓. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[4]基于自由涡尾迹法和面元法全耦合风力机气动特性计算[J]. 许波峰,王同光. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[5]风力机叶尖涡的数值模拟[J]. 钟伟,王同光. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[6]风力机叶尖涡特性及其控制[J]. 马兴宇,明晓. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[7]风力发电机在地震-风力作用下的载荷计算[J]. 吴春艳,金鑫,何玉林,王磊,刘桦. 中国机械工程. 2011(18)
[8]基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化[J]. 何玉林,刘军,董明洪. 现代科学仪器. 2011(04)
[9]基于改进叶素动量理论的水平轴风电机组气动性能计算[J]. 曾庆川,刘浩,LIM Che Wah,罗维奇,杨云胜. 中国电机工程学报. 2011(23)
[10]全球风力发电的现状及展望[J]. 黄建峰. 科技资讯. 2011(23)
博士论文
[1]斜齿行星传动动力学研究[D]. 杨通强.天津大学 2004
硕士论文
[1]水平轴大功率高速风力机风轮空气动力学计算[D]. 张玉良.兰州理工大学 2006
[2]有无相位差的行星齿轮传动系中太阳轮振动特性研究[D]. 刘世华.吉林大学 2006
[3]风力机桨叶动力学特性研究[D]. 常明飞.沈阳工业大学 2006
[4]风力机叶片设计和颤振分析[D]. 刘虎平.西北工业大学 2005
本文编号：3599708
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
论文技术路线框图
Fig 2.3 Rotary speed -power curve矩限制与功率限制风能追踪策略时，有可能转速达到电机允许的极率，则风力机将进入转速限制工作区，控制系统随着风速的增大，发电机的转速将保持恒定，而，如图示的 fg 段功率给定曲线。当功率增加至电3g点)，必须降低发电机的转速使功率保持稳定(图2 Pout曲线，当发电机转速在 gh 点对应的转速范围实际的工作点需按风力机的工作点来选取：若风，则按 0caf 上的工作点予以控制；若风力机工作在点予以控制。的结构可知，传动系统的输入端即为风力机的气转矩。根据上述的控制策略和方法，风力机的气还会随着桨距角的调节控制而产生变化，发电机
将由式(3.8)和式(3.9)求得的 Φk(k=1,2,…,p)和 L 代入式(3.7)，并假定在初始时刻之前的风速为零（即 t≤0 时，V(t)=0），便得到脉动风速的递推式1( ) (( ) ) ( ) ; 0,1, ,pkkv u t v u k t L X u t u T=Δ = ∑Φ Δ + Δ =L (3.11)进而将平均风速和脉动风速叠加，得到风速时程序列。V (u Δt ) = V + v (u Δt ) ; u =0,1, ,TL(3.12)3.1.2 时程风速数值模拟以风速方向为 x 轴，离地高度方向为 z 轴建立坐标系，并使风轮旋转平面在yoz 平面上。设某 MW 级风力机的轮毂中心高度为 60m，参考风速 12m/s，在高度方向上风剪切指数取为 0.12，AR 模型的阶数为 4，仿真时间 60s，仿真步长 0.2s，取 A(0,0,65)、B(0,0,60)和 C(0,0,55)三点位置进行风速仿真，得到图 3.1 所示的仿真结果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于涡尾迹方法的风力机载荷与响应计算[J]. 唐迪,陆志良,王同光,吴永健. 空气动力学学报. 2011(05)
[2]风力机叶片优化设计目标[J]. 吴江海,王同光,赵新华. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[3]风力机叶型增升技术[J]. 白亚磊,明晓. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[4]基于自由涡尾迹法和面元法全耦合风力机气动特性计算[J]. 许波峰,王同光. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[5]风力机叶尖涡的数值模拟[J]. 钟伟,王同光. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[6]风力机叶尖涡特性及其控制[J]. 马兴宇,明晓. 南京航空航天大学学报. 2011(05)
[7]风力发电机在地震-风力作用下的载荷计算[J]. 吴春艳,金鑫,何玉林,王磊,刘桦. 中国机械工程. 2011(18)
[8]基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化[J]. 何玉林,刘军,董明洪. 现代科学仪器. 2011(04)
[9]基于改进叶素动量理论的水平轴风电机组气动性能计算[J]. 曾庆川,刘浩,LIM Che Wah,罗维奇,杨云胜. 中国电机工程学报. 2011(23)
[10]全球风力发电的现状及展望[J]. 黄建峰. 科技资讯. 2011(23)
博士论文
[1]斜齿行星传动动力学研究[D]. 杨通强.天津大学 2004
硕士论文
[1]水平轴大功率高速风力机风轮空气动力学计算[D]. 张玉良.兰州理工大学 2006
[2]有无相位差的行星齿轮传动系中太阳轮振动特性研究[D]. 刘世华.吉林大学 2006
[3]风力机桨叶动力学特性研究[D]. 常明飞.沈阳工业大学 2006
[4]风力机叶片设计和颤振分析[D]. 刘虎平.西北工业大学 2005
本文编号：3599708
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/3599708.html
