[发明专利]风电机组传动链机械暂态特性的建模与仿真方法

摘要

一种风电机组传动链机械暂态特性的建模与仿真方法，该方法包括：（1）建立风电机组传动链三维模型。（2）将传动链三维模型导入到ANSYS和ADAMS中，建立传动链有限元模型和刚柔耦合模型。刚柔耦合模型考虑主轴、行星架、传动轴和输出轴的柔性。（3）建立风电机组模型并计算电网瞬时故障时传动链载荷，通过电压跌落发生器进行模拟电网故障。计算结束后提取传动链扭矩—时间历程。（4）将传动链扭矩—时间历程加载到ADAMS模型中，作为传动链机械暂态特性仿真的载荷边界条件，在ADAMS中实施电网瞬时故障时传动链扭转振动响应、应力等机械暂态特性的仿真分析，并进行传动链机械暂态特性的校核与评估。（5）选取传动链关键载荷点，在ANSYS中实施静态强度校核分析。

主权项

一种风电机组传动链机械暂态特性的建模与仿真方法，所述的建模与仿真方法为：首先建立传动链暂态动力学模型；其次建立风电机组整机模型并进行电网瞬时故障时传动链的载荷计算；再实施电网瞬时故障时传动链机械暂态特性的仿真分析，并对仿真结果进行评估，其特征在于：所述的建立传动链暂态动力学模型的方法是：(1)采用CAD软件建立传动链三维模型，该传动链三维模型是关于传动链部件：主轴、齿轮系统和输出轴的三维模型，并装配成传动链模型；(2)建立传动链有限元模型，将步骤(1)得到的传动链三维模型导入有限元软件ANSYS中，对传动链三维模型划分有限元网格，形成传动链有限元模型；(3)建立传动链刚柔耦合模型，将传动链三维模型导入多体动力学软件ADAMS中，将主轴、行星架、齿轮轴和输出轴等效为柔性体，将齿轮、销轴等效为刚性体，形成传动链刚柔耦合模型；所述的电网瞬时故障时传动链的载荷计算基于Simulink和FAST模型的联合仿真进行电网瞬时故障时传动链载荷联合仿真计算；仿真完成后将传动链载荷数据形成传动链载荷文件；传动链载荷包括传动链主轴和输出轴上扭矩—时间历程，即传动链扭矩随时间变化的离散数据；所述实施电网瞬时故障时传动链机械暂态特性的仿真分析的方法为：将所述传动链扭矩—时间历程数据导入ADAMS传动链刚柔耦合模型中，并将传动链扭矩—时间历程数据添加到输入轴和输出轴的Marker点上，作为传动链机械暂态特性分析的载荷边界条件；运行动力学仿真，仿真结束后提取传动链部件的暂态振动响应，包括扭转角速度和角加速度，分别进行时域和频域分析，对照比较电网故障前后传动链部件的振动幅值和振动频率，评估其是否对部件造成损害和是否激起传动链的共振；提取传动链部件的应力、应变，分析电网瞬时故障前后传动链部件的应力变化，并对传动链部件进行强度校核和疲劳寿命预测；进一步选取传动链关键载荷点，在ANSYS中实施静态强度校核分析；关键载荷点考虑传动链载荷峰值点和齿轮轴应力峰值对应的载荷点；分别将传动链载荷峰值点和齿轮轴应力峰值对应的载荷点作为ANSYS静态仿真分析的载荷边界条件；运行静态仿真分析，仿真结束后提取仿真结果并进行分析，评估传动链部件的强度。