大型风力发电机组的动力学特性计算分析

本文对复杂风力发电机组系统进行力学模型简化，建立了由叶片、轮毂、传动系统(齿轮箱)、电机、机舱底座和塔架组成的风力发电机组系统的三维模型和动力学模型，利用ANSYS的APDL语言将风力发电机组有限元模型整理成命令流格式。并分析了风电机组在重力、离心力、风压力及其组合力作用下的静力变形、强度和刚度。 分别对风轮处于迎风位置和顺桨位置的风力发电机组进行模态分析，计算其动态特性，得到其前二十阶固有频率及振型，二者低阶固有频率数值上接近，振型变化各不相同，但存在一定的规律性。并比较了各向异性材料叶片的模态应力和模态应变的分布状态。 在动力响应分析中，研究风电机组在偏心激励下叶片和塔架的动力响应，并校核其强度和刚度。分别计算分析了在风轮转子激励、电机转子激励下风电机组的振动响应，进而得知在电机转子偏心激励下叶片的刚度和塔架的强度超出许用范围，从而找出结构强度和刚度的危险区域，并对此提出结构修改方案。 本文通过修改叶片结构，提高了整机组的强度和刚度，改善了风电机组的动态性能，降低了振动响应。这为大型风力发电机组的结构动态设计提供了行之有效的方法。