当前风力发电技术快速发展,风力机工作的环境更加复杂。同时,风力机单机容量持续增大,使得部件承受的载荷也成倍增长,这些都对风力机传动链可靠性提出了更高的要求。风力机传动链中轴承与齿轮故障频繁发生,无法保证风力机20-25年的设计寿命。因此,深入研究风力机传动链建模技术,分析其动态特性和动态响应具有重要意义。针对风力机传动链部件多与结构复杂的特点分别采用了不同的动力学建模方法对传动链主要部件进行动力学建模。采用转子有限元法建立了风力机传动链中盘、轴、轴承和联轴器的动力学模型;采用集中参数的建模方法,结合齿轮啮合理论,分别建立了三维平行齿轮动力学模型与三维行星齿轮动力学模型。通过经典算例对传动链主要部件动力学模型进行了验证。将传动链部件动力学模型按照它们的位置关系进行组装建立了风力机传动链整体的弯曲-扭转-轴向耦合有限元模型,并与传统的风力机传动链两质量块模型、五质量块模型、八质量块模型和纯扭转模型进行了对比分析。结果证明,本文建立的风力机传动链弯曲-扭转-轴向耦合有限元模型更能准确地计算与分析风力机传动链的动态特性。在风力机传动链弯曲-扭转-轴向耦合有限元模型基础上,对风力机传动链主要激励频率进行了分析。根据传动链各级运行的坎贝尔图,结合各阶频率的振型与模态能量分布对传动链进行了共振分析,找出传动链在其运行范围内的潜在共振点及其主要振动部件。建立了参数敏感性的分析方法,对潜在共振点主要振动部件参数进行了参数敏感性分析。理论分析表明,此方法可以有效指导风力机传动链动力学设计,避开系统主要激励频率。计算了风力机传动链各级齿轮啮合的时变刚度曲线。利用建立的风力机传动链弯曲-扭转-轴向耦合有限元模型对传动链的自激响应和风轮发生质量不平衡的动态响应进行了计算与分析。结果表明,风力机传动链稳态运行时,由于齿轮的啮合会发生自激振动,产生啮频一倍频与二倍频成分。风轮发生质量不平衡会同时激起传动链的径向振动与扭转振动。其中,传动链径向振动主要为转速一倍频成分,扭转振动主要频率为传动链一阶扭转自振频率。另外,齿轮时变刚度会激起传动链的高频振动,主要为啮频一倍频与二倍频成分。在风场对风力机传动链进行了稳态工况测试和现场动平衡测试,测试结果和理论仿真得出的规律是一致的。针对大型风电机组叶轮直径逐渐变大,叶片逐渐变柔的结构特征,采用旋转柔性梁理论,建立了风力机柔性叶片的动力学模型,该模型考虑了叶片截面的变形与不共心等特点。以NREL 1.5MW风力机叶片作为验证对象对叶片的动力学模型进行了验证,结合算例对叶片进行了参数敏感性分析,分析了变桨角、转速和方位角对叶片动态特性的影响规律。将柔性叶片动力学模型进行组装得到柔性叶轮动力学模型,对风力机柔性叶轮进行了模态分析。将柔性叶轮动力学模型与传动链动力学模型进行耦合,建立了考虑柔性叶轮的传动链动力学模型。分析了叶片柔性对风力机传动链动态特性的影响。结果表明,当考虑叶轮柔性时,风力机传动链出现了很多与叶轮有关的耦合频率。同时,传动链的自振频率也有所降低。针对传统动量-叶素理论(BEM)的不足,进行了叶尖叶根损失、旋转压降、尾流损失、锥角影响、斜流影响以及塔架影响的修正。结合Leishman-Beddoes动态失速经验模型,编制了传动链气动载荷计算模块。建立了双馈异步发电机的数学模型、风力机转矩控制与变桨控制模型,并编制了相应的程序模块。为了研究各种工况下传动链的动态响应与部件载荷特征,将建立的风力机传动链结构动力学模型、传动链载荷模型以及风力机控制模型按照风力机的运行控制关系进行关联,编写了风力机传动链动态响应仿真程序。利用风力机传动链动态响应仿真程序对风力机正常运行工况(稳态工况、偏载工况以及满载工况)进行了仿真。结果证明,该程序可以仿真风力机传动链各类工况的动态响应,分析传动链部件的响应特性与载荷特征,具有一定的工程应用价值。将风力机低电压穿越(LVRT)工况测试得到的运行曲线加载到风力机传动链动态响应仿真程序中,研究了机组工况、电压跌落幅值以及电压跌落形式对风力机传动链动态响应与部件动态载荷的影响。结果表明,机组满载工况发生电压跌落引起的冲击载荷相比偏载工况发生电压跌落产生的冲击载荷大得多。相同机组工况,电压跌落幅值越大,产生的冲击载荷也越大。相同机组工况、相同电压跌落幅值,三相对称跌落引起的冲击载荷稍大于不对称跌落产生的冲击载荷。