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基于脚本的风力发电机齿轮箱动力学模型自动建模

陈恩、潘文豪、蔡小双、王保励

上海电气风电集体有限公司

摘要:随着带齿轮箱型风力发电机组单机容量不断增大，机组传动链的动力学特性受到的关

注也越来越广泛。Simpack作为获得国际认证机构GL认可的动力学分析软件，其在风电机

组传动链认证方面的应用也越来越广泛。齿轮箱作为传动链的核心部件，随着单机容量的增大其结构也越来越复杂，对于大兆瓦级机型齿轮箱结构甚至包含两级行星，再加上每一

级包含多个齿轮及轴承，其复杂结构直接影响着传动链动力学模型的建模效率，因此实现齿轮箱动力学模型自动建模对传动链认证是非常必要的。

关键词:风机齿轮箱；动力学；脚本；自动建模；

0引言

风能作为一种清洁的可再生能源，现在越来越受到各国的重视。随着风电产业的飞速

发展，风力发电机组的单机容量也在不断增加，齿轮箱型风机最大单机容量机组已达到8MW。齿轮箱作为风力发电机组中重要的机械部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所

产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速进行发电。根据传动比不同，风力发电机

组齿轮箱的结构形式也不相同，主要有一级行星一级平行轴、一级行星两级平行轴及两级

行星一级平行轴等结构形式。针对带齿轮箱型风力发电机组，传动链的动力学特性影响着整个风机的性能；齿轮箱作为传动链的核心部件，其动力学特性也至关重要。Simpack作为

国际认证机构GL认可的动力学分析软件，在风电机组传动链认证方面应用也越来越广泛。

齿轮箱由于其结构的复杂性，其建模效率直接影响着传动链动力学模型建模，因此实现风力发电机组齿轮箱动力学模型自动建模对传动链认证非常必要。

1Simpack脚本命令

Simpack脚本是基于QtScript平台的发展，QtScript是一种基于ECMAScript4.0标准、面

向对象的跨平台编程语言。同时，Simpack脚本也包含了一些特殊的类，例如打开模型、修

改模型、关闭模型等，这些类也进一步加强了QtScript的功能。脚本拥有丰富的建模及修改

功能，用户可以通过脚本实现自动建模及修改模型的过程；脚本也可以自动修改模型参数、新建对话框及生成新的模型变量；同时整个仿真流程（包括启动Simpack后处理）都能

通过脚本实现，并且在不同求解任务完成后可以通过脚本自动生成状态集。Simpack的后

处理GUI内也嵌人了QtScript平台，利用QtScript用户可以很方便地进行各种定制。

2017SIMULIA中国区用户大会1

在前处理界面中，用户可以通过Scripting-StartRecordingMarco功能查看相关操作所

对应的脚本命令，如图1所示。以下就建立刚体及刚度矩阵的脚本命令进行说明。

图1MarcoRecorder

针对刚体，以39号Primitives建立刚体为例，其脚本命令如下：

Spck.currentModel.createBody($B_MainFrame);

varobj1=Spck.currentModel.findElement($B_MainFrame);

obj1.flx.cosim.job.solver.src=0;

obj1.flx.cosim.job.cmdoptions.src=;

obj1.flx.cosim.job.previous.src=;obj1.flx.cosim.job.type.src=0;

obj1.mp.src=0;

varobj2=Spck.currentModel.findElement($P_MainFrame);

obj2.type.src=39;

obj2.par(1).src=mainframe.STL;

obj2.par(8).src=0.001;obj2.par(9).src=0;obj2.par(10).src=0;obj2.par(11).src=0;obj2.par(12).src=0;obj2.par(13).src=0;obj2.par(14).src=0;obj2.par(15).src=0;

22017SIMULIA中国区用户大会

obj2.par(16).src=0;

obj2.par(17).src=0;

Spck.updateGraphics();

其中，$B_MainFrame为刚体名称，用户自定义；obj2.par(1).src=mainframe.STL表

示引用的STL文件，用户自定义。obj1.flx.cosim.job.type.src=0表示手动输入质量、质心

及转动惯量等信息；$P_Main