前端調速式風力機組柔性傳動鏈匹配與傳動特性研究.pdf

1、為了吸收高度隨機變化的風能，并轉變?yōu)榉€(wěn)定電流輸出，使風力機適應與電網的連接，本文介紹了一種前端調速式風力機組柔性傳動鏈。該傳動鏈將以液力變矩器為核心的液力機械調速箱安裝于發(fā)電機之前，對主軸轉速進行調節(jié)，使之輸出轉速趨于穩(wěn)定。由于液力變矩器的使用，剛性連接轉變?yōu)榱巳嵝赃B接。該傳動系統(tǒng)可有效地減輕由風速變化引起的能量波動。
　　為保證風力機傳動鏈系統(tǒng)整體獲得高效率的運轉，對傳動鏈各部件進行了合理的匹配優(yōu)化。對該傳動鏈的風輪、增速齒輪箱

2、、液力機械傳動裝置、液力變矩器及同步發(fā)電機等主要部件的傳動工作原理進行了分析。選擇了傳動鏈上三個行星排的轉速比為研究對象，并以這三個轉速比為關鍵參數作為變量建立了液力變矩器轉速比的數學模型，分析了關鍵參數對液力機械傳動效率的影響。以轉矩平衡和能量平衡為基礎，結合液力機械裝置的傳動特性，得出傳動鏈系統(tǒng)整體傳動效率關于關鍵參數的表達式。限定液力變矩器的轉速比范圍以保證液力變矩器高效率工作，建立了約束條件，使液力變矩器的設計工況轉速比對應于風

3、輪低風速下的常見轉速。選用DeWind8.2風力機及NY5型液力變矩器為匹配對象，根據傳動鏈系統(tǒng)整體效率及液力變矩器轉速比范圍約束條件分別建立適應函數及約束函數，使用Matlab遺傳算法工具箱進行優(yōu)化計算。優(yōu)化后的三個關鍵參數使傳動鏈系統(tǒng)整體傳動效率在風輪額定轉速下達到最高。優(yōu)化方法及結果為精確匹配增速齒輪箱、行星排和液力變矩器提供了一種優(yōu)化方案，為液力變矩器及液力機械傳動裝置的選取提供了參考，保證了前端調速式風力機組傳動鏈高效傳動，為

4、大功率風電機組傳動鏈匹配優(yōu)化設計提供了必要的基礎。
　　對前端調速式風力機傳動鏈關鍵部件的工作原理進行分析，建立數學模型。使用Matlab/Simulink軟件分別建立風速模型、風輪窄氣動力學模型、傳動鏈動力學模型、液力變矩器動態(tài)模型以及主軸轉速計算模型。整合各子系統(tǒng)，引入神經網絡控制，建立傳動鏈整體仿真模型，進行模擬仿真?；谧畲箫L能捕獲，綜合考慮傳動鏈結構參數，通過神經網絡控制導葉開度，調節(jié)液力變矩器的工作油循環(huán)流量，從而改變

5、液力變矩器的輸出轉矩和轉速，以適應風輪轉速的變化，使主軸轉速穩(wěn)定在設計值。
　　風力機傳動鏈為升速鏈，具有傳動誤差放大的特點。液力機械調速裝置使傳動鏈結構更加復雜。為了研究前端調速式風力機傳動鏈的傳動誤差，對其工作原理及誤差具體來源進行分析，對單個齒輪、一對齒輪副、傳動軸的傳動誤差進行理論推導，并以此為基礎，分別進行齒輪箱和液力機械傳動誤差的理論研究。取合理的傳動鏈結構參數，保證液力變矩器工作在高效區(qū)，同時結合行星輪的傳動特性，推