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简论新型风机差动齿轮箱建模和Bladed外部齿轮箱DLL开发

收藏本文 2024-04-13 点赞:22739 浏览:97553 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在当今全球气候变暖和能源危机的环境下,各国都在加紧对风能的开发和利用。风电机组容量在电网中比例不断地增大,电网对风电机组的并网要求将会越来越严。这些要求包括低电压穿越、电压波形畸变、机组无功功率的支撑能力等。目前市场上的主流的双馈式机型对上面陈述的要求的满足有着一定的困难,而另一种主流机型直驱永磁式风机在成本与维护上的缺点也限制了其进展。本课题在结合目前主流风机优点与综合考虑电网需求的条件下,提出了一种新型基于可变齿数比齿轮箱的前端调速变速恒频风力发电机,其具有电网友好特性,无需大功率变频器,低电压穿越能力强等优点。课题组将围绕此新型前端调速风机的结构、制约系统的设计和仿真展开工作。新型风机与以往风机的最大不同点在于增加了一个差动可变速比齿轮箱,齿箱中带有一调速电机,是整个风机运转的核心制约单元,而本论文的探讨工作重点就集中在差动可变速比齿轮箱的相关工作上。首先,论文对新型风机的工作原理,差动行星齿轮原理结构,以及风机在不同工况下的运转对策策略进行了简要介绍。然后,为了使差动齿箱模型以合理的方式建立在Bladed中,论文还对风电领域中探讨较为缺乏的Bladed外部齿轮箱动态链接库接口的行了细致的探讨,浅析了软件自带的基本功能程序Demo,并通过测试实验对帮助文档中不明确的部分做了浅析和解答,开发了齿轮箱DLL与外部制约器DLL的通信方式,填补了部分业界相关探讨的空白。接着,重点浅析了差动齿轮箱在新型风机运转历程中的工作流程和原理,根据差动齿轮箱各级传动部件之间的联系建立了相应的扭矩传递模型、静态模型和动态模型,在GH Bladed商用风机仿真软件中进行了平均风速的仿真实验,实验结果验证了差动齿轮箱建模的准确性以及外部齿轮箱DLL开发成果的正确性。最后,针对课题中齿轮箱输出轴力矩估计部分,为了验证力矩估计案例的可行性和相关力矩估计算法,初步设计了一个仿真实验平台,这为后续的载荷浅析计算奠定了条件。关键词:风力发电机论文Bladed论文齿轮箱论文DLL论文可变速比论文

    致谢5-6

    中文摘要6-7

    ABSTRACT7-10

    1 绪论10-18

    1.1 选题背景与作用10

    1.2 风力发电机组国内外进展近况10-12

    1.3 主流风力发电机的比较12-15

    1.3.1 双馈式变速恒频风力发电机12-13

    1.3.2 永磁直驱式同步风力发电机13-14

    1.3.3 双馈电机与直驱电机特性比较14-15

    1.4 论文主要探讨内容15-18

    1.4.1 新型电网友好型前端调速风力发电机介绍15-16

    1.4.2 论文探讨设计仿真软件平台GH Bladed介绍16

    1.4.3 本论文探讨内容及主要工作16-18

    2 前端调速风机介绍18-25

    2.1 新型前端调速风电机组介绍18-22

    2.1.1 变速比齿轮前端调速风机工作原理19-20

    2.1.2 行星齿轮机构传动特性20-22

    2.2 风机制约对策22-24

    2.2.1 风机启动阶段22

    2.2.2 变速运转阶段22-23

    2.2.3 恒速运转阶段23

    2.2.4 恒功率运转阶段23-24

    2.2.5 停机和脱网阶段24

    2.3 本章小结24-25

    3 Bladed外部齿轮箱动态链接库接口开发25-52

    3.1 齿轮箱动态链接库任务25-26

    3.2 Bladed齿箱动态链接库接口说明26-32

    3.3 Bladed齿箱动态链接库示例的探讨32-43

    3.3.1 齿箱示例工程加载DLL说明33-34

    3.3.2 齿箱示例工程DLL源程序说明34-39

    3.3.3 齿箱示例工程DLL源程序探讨的推断和结论39-42

    3.3.4 齿箱示例工程DLL源程序未提到的不足42-43

    3.4 对Bladed动态链接库的编程测试43-51

    3.4.1 测试实验1:找出9个call的调用顺序43-45

    3.4.2 测试实验2:Bladed调用DLL时间周期测试45-46

    3.4.3 测试实验3:不同DLL间的通信方式测试46-49

    3.4.4 测试实验4:外部制约器与齿箱DLL的调用时序测试49-51

    3.5 本章小结51-52

    4 新型前端调速风机齿轮箱模型建立与仿真52-65

    4.1 新型风机差动可变速比齿轮箱模型52-58

    4.1.1 前端调速风机系统传动结构及参数52-53

    4.1.2 扭矩传递模型53-56

    4.1.3 动力学模型56

    4.1.4 仿真流程56-58

    4.2 Bladed模型设置58-61

    4.3 仿真结果及浅析61-64

    4.4 本章小结64-65

    5 齿箱输出轴力矩估计实验平台65-66

    6 总结与展望66-67

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