【摘 要】
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随着我国风电行业的迅猛发展,大功率风电机组是今后发展的趋势,风电机组的结构也变得更加复杂,不可避免地面临着负载增加等新问题。因此有必要根据风电机组系统的结构和运行特点,运用仿真技术,对可能发生的工况进行载荷分析,优化控制策略,以确保风电机组的运行可靠性和安全性,降低运行维护成本。本文的主要研究内容包括:（1）建立了3.4 MW的风电机组联合仿真模型。分析齿轮箱的结构,基于多体动力学建模技术建立三种
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随着我国风电行业的迅猛发展,大功率风电机组是今后发展的趋势,风电机组的结构也变得更加复杂,不可避免地面临着负载增加等新问题。因此有必要根据风电机组系统的结构和运行特点,运用仿真技术,对可能发生的工况进行载荷分析,优化控制策略,以确保风电机组的运行可靠性和安全性,降低运行维护成本。本文的主要研究内容包括:（1）建立了3.4 MW的风电机组联合仿真模型。分析齿轮箱的结构,基于多体动力学建模技术建立三种不同复杂度的齿轮箱多体模型。结合空气动力学以及变桨-转矩控制系统,建立风电机组的气-弹-控耦合仿真模型,并对不同复杂度建模下的动力响应进行对比分析。（2）根据所建立的联合仿真模型进行不同工况下的载荷仿真分析。重点研究了在极端阵风电网掉电工况、极端风切变工况、极端风速工况下的载荷特性,并对疲劳当量载荷分析流程进行研究,针对不同湍流强度下风电机组关键部位等效疲劳载荷进行分析。（3）提出了多种风电机组降载优化的主动控制策略。包括基于非线性变桨控制提高对风速的跟随性,预变桨控制减小推力,电机转矩柔性转换控制策略减少功率、转速波动,并配合变参数变桨控制降低叶片的超调量,同时也对比了不同风速下的控制优化效果。仿真结果表明,这些控制策略都可以有效地减少风机运行中所受到的极限载荷。（4）提出了基于被动式调谐质量阻尼器（TMD）的风电机组减振降载优化策略。设计了机舱内4种TMD系统,分析了不同风速下TMD控制的响应以及8-MTMD系统振动控制的鲁棒性。结果显示,TMD能有效减轻塔底载荷,8-MTMD系统有着良好的鲁棒性。
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