風力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)變載荷激勵動力學特性研究
發(fā)布時間：2022-01-20 23:24
齒輪增速箱是風力發(fā)電機組的關鍵部件，由于其在隨機自然風場和高空架設等使用環(huán)境下運行，要求比一般機械系統(tǒng)具有更高的可靠性和使用壽命。兆瓦級風力發(fā)電機組多采用行星齒輪傳動系統(tǒng)，具有低速重載變載荷變轉速運行的特點，在隨機風的作用下受到頻繁的擾動和激勵，動力學特性十分復雜，對系統(tǒng)可靠性及機組運行穩(wěn)定性有較大影響。針對風力發(fā)電傳動系統(tǒng)的實際工況特點，研究行星齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)性能，有利于突破大型風電能源裝備傳動裝置的核心技術，推動大型風電傳動裝備設計制造的國產化進程。本課題是國家自然科學基金項目（50975294）研究內容的組成部分，在引入以隨機風載為主要外部激勵，并考慮主要內部激勵的條件下，研究風力發(fā)電機行星齒輪傳動系統(tǒng)的動力學特性，主要研究內容包括：①風力發(fā)電機傳動系統(tǒng)外部載荷特性研究根據(jù)自然風的譜特性，基于隨機信號譜估計方法建立了用于隨機風速模擬的AR（AutoRegressive，AR）模型；運用風力機氣動理論建立了風力機氣動載荷計算模型；根據(jù)電機理論，基于旋轉電機矩陣分析方法推導了變速恒頻發(fā)電機的能量轉換關系和電磁轉矩表達式，建立了雙饋感應發(fā)電機（Doubly Fed Induction...
【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：137 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
論文技術路線框圖
Fig 2.3 Rotary speed -power curve矩限制與功率限制風能追蹤策略時，有可能轉速達到電機允許的極率，則風力機將進入轉速限制工作區(qū)，控制系統(tǒng)隨著風速的增大，發(fā)電機的轉速將保持恒定，而，如圖示的 fg 段功率給定曲線。當功率增加至電3g點)，必須降低發(fā)電機的轉速使功率保持穩(wěn)定(圖2 Pout曲線，當發(fā)電機轉速在 gh 點對應的轉速范圍實際的工作點需按風力機的工作點來選�。喝麸L，則按 0caf 上的工作點予以控制；若風力機工作在點予以控制。的結構可知，傳動系統(tǒng)的輸入端即為風力機的氣轉矩。根據(jù)上述的控制策略和方法，風力機的氣還會隨著槳距角的調節(jié)控制而產生變化，發(fā)電機
將由式(3.8)和式(3.9)求得的 Φk(k=1,2,…,p)和 L 代入式(3.7)，并假定在初始時刻之前的風速為零（即 t≤0 時，V(t)=0），便得到脈動風速的遞推式1( ) (( ) ) ( ) ; 0,1, ,pkkv u t v u k t L X u t u T=Δ = ∑Φ Δ + Δ =L (3.11)進而將平均風速和脈動風速疊加，得到風速時程序列。V (u Δt ) = V + v (u Δt ) ; u =0,1, ,TL(3.12)3.1.2 時程風速數(shù)值模擬以風速方向為 x 軸，離地高度方向為 z 軸建立坐標系，并使風輪旋轉平面在yoz 平面上。設某 MW 級風力機的輪轂中心高度為 60m，參考風速 12m/s，在高度方向上風剪切指數(shù)取為 0.12，AR 模型的階數(shù)為 4，仿真時間 60s，仿真步長 0.2s，取 A(0,0,65)、B(0,0,60)和 C(0,0,55)三點位置進行風速仿真，得到圖 3.1 所示的仿真結果。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于渦尾跡方法的風力機載荷與響應計算[J]. 唐迪,陸志良,王同光,吳永健. 空氣動力學學報. 2011(05)
[2]風力機葉片優(yōu)化設計目標[J]. 吳江海,王同光,趙新華. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[3]風力機葉型增升技術[J]. 白亞磊,明曉. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[4]基于自由渦尾跡法和面元法全耦合風力機氣動特性計算[J]. 許波峰,王同光. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[5]風力機葉尖渦的數(shù)值模擬[J]. 鐘偉,王同光. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[6]風力機葉尖渦特性及其控制[J]. 馬興宇,明曉. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[7]風力發(fā)電機在地震-風力作用下的載荷計算[J]. 吳春艷,金鑫,何玉林,王磊,劉樺. 中國機械工程. 2011(18)
[8]基于BEM-GDW綜合理論對風力機葉片優(yōu)化[J]. 何玉林,劉軍,董明洪. 現(xiàn)代科學儀器. 2011(04)
[9]基于改進葉素動量理論的水平軸風電機組氣動性能計算[J]. 曾慶川,劉浩,LIM Che Wah,羅維奇,楊云勝. 中國電機工程學報. 2011(23)
[10]全球風力發(fā)電的現(xiàn)狀及展望[J]. 黃建峰. 科技資訊. 2011(23)
博士論文
[1]斜齒行星傳動動力學研究[D]. 楊通強.天津大學 2004
碩士論文
[1]水平軸大功率高速風力機風輪空氣動力學計算[D]. 張玉良.蘭州理工大學 2006
[2]有無相位差的行星齒輪傳動系中太陽輪振動特性研究[D]. 劉世華.吉林大學 2006
[3]風力機槳葉動力學特性研究[D]. 常明飛.沈陽工業(yè)大學 2006
[4]風力機葉片設計和顫振分析[D]. 劉虎平.西北工業(yè)大學 2005
本文編號：3599708
【文章來源】：重慶大學重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：137 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
論文技術路線框圖
Fig 2.3 Rotary speed -power curve矩限制與功率限制風能追蹤策略時，有可能轉速達到電機允許的極率，則風力機將進入轉速限制工作區(qū)，控制系統(tǒng)隨著風速的增大，發(fā)電機的轉速將保持恒定，而，如圖示的 fg 段功率給定曲線。當功率增加至電3g點)，必須降低發(fā)電機的轉速使功率保持穩(wěn)定(圖2 Pout曲線，當發(fā)電機轉速在 gh 點對應的轉速范圍實際的工作點需按風力機的工作點來選�。喝麸L，則按 0caf 上的工作點予以控制；若風力機工作在點予以控制。的結構可知，傳動系統(tǒng)的輸入端即為風力機的氣轉矩。根據(jù)上述的控制策略和方法，風力機的氣還會隨著槳距角的調節(jié)控制而產生變化，發(fā)電機
將由式(3.8)和式(3.9)求得的 Φk(k=1,2,…,p)和 L 代入式(3.7)，并假定在初始時刻之前的風速為零（即 t≤0 時，V(t)=0），便得到脈動風速的遞推式1( ) (( ) ) ( ) ; 0,1, ,pkkv u t v u k t L X u t u T=Δ = ∑Φ Δ + Δ =L (3.11)進而將平均風速和脈動風速疊加，得到風速時程序列。V (u Δt ) = V + v (u Δt ) ; u =0,1, ,TL(3.12)3.1.2 時程風速數(shù)值模擬以風速方向為 x 軸，離地高度方向為 z 軸建立坐標系，并使風輪旋轉平面在yoz 平面上。設某 MW 級風力機的輪轂中心高度為 60m，參考風速 12m/s，在高度方向上風剪切指數(shù)取為 0.12，AR 模型的階數(shù)為 4，仿真時間 60s，仿真步長 0.2s，取 A(0,0,65)、B(0,0,60)和 C(0,0,55)三點位置進行風速仿真，得到圖 3.1 所示的仿真結果。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于渦尾跡方法的風力機載荷與響應計算[J]. 唐迪,陸志良,王同光,吳永健. 空氣動力學學報. 2011(05)
[2]風力機葉片優(yōu)化設計目標[J]. 吳江海,王同光,趙新華. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[3]風力機葉型增升技術[J]. 白亞磊,明曉. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[4]基于自由渦尾跡法和面元法全耦合風力機氣動特性計算[J]. 許波峰,王同光. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[5]風力機葉尖渦的數(shù)值模擬[J]. 鐘偉,王同光. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[6]風力機葉尖渦特性及其控制[J]. 馬興宇,明曉. 南京航空航天大學學報. 2011(05)
[7]風力發(fā)電機在地震-風力作用下的載荷計算[J]. 吳春艷,金鑫,何玉林,王磊,劉樺. 中國機械工程. 2011(18)
[8]基于BEM-GDW綜合理論對風力機葉片優(yōu)化[J]. 何玉林,劉軍,董明洪. 現(xiàn)代科學儀器. 2011(04)
[9]基于改進葉素動量理論的水平軸風電機組氣動性能計算[J]. 曾慶川,劉浩,LIM Che Wah,羅維奇,楊云勝. 中國電機工程學報. 2011(23)
[10]全球風力發(fā)電的現(xiàn)狀及展望[J]. 黃建峰. 科技資訊. 2011(23)
博士論文
[1]斜齒行星傳動動力學研究[D]. 楊通強.天津大學 2004
碩士論文
[1]水平軸大功率高速風力機風輪空氣動力學計算[D]. 張玉良.蘭州理工大學 2006
[2]有無相位差的行星齒輪傳動系中太陽輪振動特性研究[D]. 劉世華.吉林大學 2006
[3]風力機槳葉動力學特性研究[D]. 常明飛.沈陽工業(yè)大學 2006
[4]風力機葉片設計和顫振分析[D]. 劉虎平.西北工業(yè)大學 2005
本文編號：3599708
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