本文關鍵詞：雙饋異步風力發(fā)電機組次同步振蕩建模與扭振安全性研究

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【摘要】：在現代化的電廠中,保證風機的安全是尤為重要的工作。隨著風力發(fā)電事業(yè)的迅速發(fā)展和機組容量的變大,更多的故障問題引發(fā)人們的重視,扭振就是其中之一。風電機組運行穩(wěn)定性與風速變化息息相關,同時,匝間短路、甩負荷等機電擾動也可能使軸系產生扭振故障。風力的變化和電網的波動對風機具有長期的影響,瞬態(tài)沖擊類故障雖然時間短,但在不利條件配合下,仍可能產生超過軸系承受能力的巨大交變應力,而造成軸系一次性的損壞,因此對風機軸系扭振的研究具有十分重要的意義。本文以某1.5MW的雙饋異步風電機組為例進行分析,首先對風電機組軸系的扭轉振動進行了建模,包括軸系、風輪、齒輪副和聯軸器,根據風機的多分支結構進行分析,建立了多軸系的集中質量模型,并對軸系的固有特性進行分析,得出了風機軸系振型及固有頻率,為驗證上述建模的準確性,利用ansys有限元軟件進行驗證,分析了參數變化對固有特性的影響。其次,對扭振故障進行分析,闡述了引起風機扭振的交變激勵源,包括交變風力,次同步振蕩和瞬態(tài)沖擊類故障。給出了各種故障的故障機理和分析模型。最后,針對軸系扭振提出了Newmark-β法和raccati法相結合計算響應,利用四點關聯法估算材料的扭振S-N曲線,分析各類故障下的危險截面應力,計算其應力集中系數,采用雨流記數法計算疲勞壽命,將多軸應力修正考慮在內,用Manson-coffin應變壽命公式對疲勞壽命的計算進行修正,并介紹了miner理論計算疲勞累積壽命損傷。并利用PSCAD對典型故障進行仿真,仿真結果表明第一階的共振可以被激勵出來,次同步共振和發(fā)電機故障都會對軸系壽命造成較大損害。
【關鍵詞】：風電機組 軸系扭振 安全性 壽命損耗
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內外研究現狀及發(fā)展動態(tài)分析10-13
• 1.2.1 國內外研究現狀10-12
• 1.2.2 發(fā)展動態(tài)分析12-13
• 1.3 本論文主要內容13-16
• 第2章 風電機組軸系扭振建模及固有頻率分析16-46
• 2.1 風機軸系扭振的特點16
• 2.2 風機分支結構扭振模型建模16-27
• 2.2.1 風機傳動系統(tǒng)介紹16-18
• 2.2.2 風機風輪建模18-21
• 2.2.3 齒輪副扭振建模21-24
• 2.2.4 聯軸器建模24-25
• 2.2.5 風機扭振當量模型25-27
• 2.3 風電機組軸系扭振固有特性分析27-35
• 2.3.1 風機固有特性的分析27-30
• 2.3.2 基于集中質量法的傳遞矩陣30-33
• 2.3.3 邊界問題及求解33-35
• 2.4 基于傳遞矩陣法振型及固有頻率的計算35-38
• 2.5 基于ANSYS固有頻率的計算38-42
• 2.5.1 齒輪副模型的選擇38-39
• 2.5.2 其他部件的建模39
• 2.5.3 APDL語言命令流39-41
• 2.5.4 扭振固有頻率值41-42
• 2.6 參數變化對固有特性的影響42-45
• 2.6.1 阻尼對系統(tǒng)固有特性的影響42-44
• 2.6.2 齒輪嚙合剛度對系統(tǒng)固有特性的影響44-45
• 2.7 本章小結45-46
• 第3章 風電機組扭振故障分析46-61
• 3.1 引起軸系扭轉不平衡的激勵源46-49
• 3.1.1 風力變化對扭振的影響46-48
• 3.1.2 電磁力矩波動對扭振的影響48-49
• 3.2 次同步振蕩49-57
• 3.2.1 次同步振蕩特征分析50-53
• 3.2.2 基于柔性軸系的雙饋風電機組分析模型53-57
• 3.3 短路故障57-60
• 3.3.1 短路故障特征分析58-59
• 3.3.2 雙饋發(fā)電機的分析模型59-60
• 3.4 本章小結60-61
• 第4章 風機扭振疲勞壽命損耗的計算61-75
• 4.1 動態(tài)響應分析61-65
• 4.2 材料扭轉S-N曲線估算方法65-67
• 4.3 軸系扭振危險截面的確定67-68
• 4.4 應力集中系數計算68-70
• 4.5 機組軸系扭振疲勞壽命損耗估算70-74
• 4.5.1 雨流計數法70-72
• 4.5.2 疲勞壽命計算公式72
• 4.5.3 疲勞累積壽命損傷計算72-74
• 4.6 本章小結74-75
• 第5章 基于PSCAD的扭振仿真與安全性分析75-92
• 5.1 仿真模型與基本參數75-83
• 5.1.1 雙饋異步風力發(fā)電機系統(tǒng)模型75-80
• 5.1.2 仿真模型80-81
• 5.1.3 基本參數的設定81-83
• 5.2 扭振故障的仿真與安全性分析83-91
• 5.2.1 交變風速83-85
• 5.2.2 短路故障85-89
• 5.2.3 次同步振蕩89-91
• 5.3 本章小結91-92
• 第6章 總結與展望92-94
• 6.1 結論92
• 6.2 展望92-94
• 參考文獻94-99
• 附錄99-101
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果101-102
• 致謝102

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8 劉，

本文編號：882716