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风电机组传动链的动力学仿真研究

杨扬，齐涛，苏凤宇，董姝言，何海建，晁贯良

(许昌许继风电科技有限公司，河南许昌，461000)

摘要：针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题，基于GL2010标准，结合动力学

仿真软件SIMPACK和有限元分析软件建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型，

并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析，基于2D坎贝尔图和模态能

量分布图，筛选出传动链的潜在共振点，最终通过时域仿真分析，对相关部件的加速度进行傅里

叶变换，进一步验证该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明该机型风电机组传动

链不存在危险的共振频率，在工作转速范围内能够安全稳定地运行，该方法可为风电机组的稳定

性和可靠性设计提供依据。

关键词：风电机组；传动链；扭转共振；动力学仿真模型；时域仿真

TheStudyofDynamicSimulationofWindTurbine

DriveTrain

YangYang,QiTao,SuFeng-yu,DongShu-yan,HeHai-jian,ChaoGuan-liang

(XJGroupWindPowerTechnologyCompany,Xuchang,HenanProvince,461000,China)

Abstract：Aimingatthetorsionalresonanceofthewindturbinedrivechaininitsworkingspeedrange,

themulti-flexiblebodyDynamicssimulationmodelofMWwindturbinedrivechainisbuiltbasedon

dynamicsimulationsoftwareSIMPACKandFiniteElementanalysissoftwareaccordingtoGL2010

standard.Thefrequencydomainresponseanalysisofthedynamicsimulationmodelofthedrivechain

iscarriedoutthroughmodalanalysismethodanditspotentialresonancefrequenciesareselected

basedon2Dcampbelandmodalenergydistributiondiagrams.Finallythetimedomainsimulation

analysisisconductedandtheFouriertransformoftheaccelerationoftherelevantpartsiscarriedout

tofurtherverifywhetherthepotentialresonancefrequenciesaretheactualresonancefrequencies.The

resultsindicatethatthereisnodangerousresonancefrequencyofthewindturbinedrivetrain,soitcan

runsafelyandstablyinitsworkingspeedrange.Thismethodcanprovidethereferencebasisforthe

stabilityandreliabilitydesignofthewindturbine.

Keywords:Windturbine;Drivetrain;TorsionalResonance;Dynamicsimulationmodel;Timedomain

simulation

0引言

传动链是风电机组重要的组成部分，内部包含大量旋转运动的零部件。在机组运行过程中，

由于风载的随机变化、电网的不稳定波动及内部各零部件柔性变形等因素的影响，传动链经常受

到振荡扭矩的作用，极易出现剧烈的共振现象，导致风电机组停机或破坏（AbderrazzaqMA,Hahn

B，2006）。可以说，传动链的动态特性严重影响着整个风电机组的运行状态，因此开展传动链

的动态特性及扭转共振问题研究，对于及时发现传动链的危险共振点和设计薄弱环节，从而优化

机组设计和提高风电机组稳定性