[发明专利]一种风电机组传动链地面试验平台简化影响分析方法

说明书

一种风电机组传动链地面试验平台简化影响分析方法，首先建立被试风电机组和地面试验平台动力学模型。进一步的，进行被试风电机组和地面试验平台模态分析，并针对机组实际运行工况和特定载荷加载工况等两种典型地面试验工况，进行被试风电机组和地面试验平台动态特性仿真分析。最后，对地面试验平台上被试传动链和被试风电机组传动链动态特性仿真结果进行对比，分析地面试验平台在简化叶轮和塔架部件，增加拖动电机和载荷加载装置后对被试传动链动态特性的影响。

技术领域

本发明涉及一种风电机组传动链地面试验平台简化影响分析的方法。

背景技术

大型风电机组传动链主要由主轴、齿轮箱、发电机等部件构成，是机组的核心部分。风电机组大型化已成未来趋势。大功率风电机组运行环境复杂恶劣，运维难度大，为确保其稳定可靠运行，对传动链部分的试验工作提出了越来越高的要求。近年来，传动链地面试验受到国内外广泛重视和依赖，通过地面试验，可为传动链研发设计及性能评价提供可控的试验环境，快速有效对新技术、新产品进行试验验证，降低技术风险，缩短研发周期。

国内外对传动链地面试验的重视推动了地面试验技术的不断提高，传动链地面试验平台已由早期小功率拖动试验台发展到具备对完整六自由度风载荷及不同电网条件等全工况模拟能力的大功率试验台。与风电场实际运行的风电机组相比，传动链地面试验平台简化了叶轮和塔架等部件，通过增加拖动电机和载荷加载装置等模拟风载荷，其物理特性与机组不同。当进行地面试验时，由于被试传动链未受到叶轮和塔架等“缺失”部件的耦合影响，其动态响应特性与实际机组传动链存在较大差异，这可能导致地面试验结果出现一定偏差。因此，需要探究地面试验平台在简化叶轮和塔架等部件后对被试传动链动态响应特性的影响机理，从而为抑制简化影响的相关技术与方法提出提供理论支撑，确保地面试验结果真实可信。

近年来，国内外学者针对传动链地面试验开展了大量研究工作，例如CastellóJ,M等(CastellóJ,M.EspíJ,García-Gil R.Development details and PerformanceAssessment of a Wind Turbine Emulator[J].Renewable Energy,2016,86:848-857)研究了适用于传动链地面试验的叶轮扭矩模拟技术，殷秀兴等(殷秀兴，顾亚京，林勇刚等.复现风电机组五自由度载荷的加载控制方法[J].浙江大学学报(工学版),2015,49(8):1470-1477)提出了风电机组五自由度非扭矩载荷地面模拟控制方法。目前国内外研究重点主要集中在地面试验工况模拟技术方面，所提出的模拟控制方法尚未全面考虑地面试验平台的简化影响。

发明内容

本发明的目的是弥补现有技术的不足，提出一种风电机组传动链地面试验平台简化影响分析方法。本发明能够有效探究地面试验平台在简化叶轮和塔架等部件后对被试传动链动态特性的影响机理，从而为抑制简化影响的相关技术与方法提出提供理论支撑，确保地面试验结果真实可信。

本发明采用如下技术方案：

所述的传动链地面试验平台简化影响分析方法，首先建立被试风电机组整机动力学模型和传动链地面试验平台动力学模型；进一步的，进行被试风电机组和传动链地面试验平台模态分析，并针对机组实际运行工况和特定载荷加载工况的两种典型地面试验工况，进行被试风电机组和地面试验平台动态特性仿真分析，最后对试验平台上被试传动链和被试风电机组传动链动态特性仿真结果进行对比，分析传动链地面试验平台在简化叶轮和塔架部件，增加拖动电机和载荷加载装置后对被试传动链动态特性的影响。

所述的被试风电机组整机动力学模型由叶轮、塔架、主轴承、齿轮箱和发电机组成；被试风电机组整机动力学模型采用带拉格朗日乘子的第一类拉格朗日方程建立，动力学方程为：