当前风力机的容量正朝着大型化方向迈进,其高度与尺寸增加带来生产难度加剧的同时,结构也变得越来越柔软。另一方面,风力机作为一个结构、环境、控制耦合于一体的复杂系统,各部分的耦合作用对整体性能都有一定的影响。因此,如何在设计之初建立精确的风力机整机动力学模型,从而模拟风力机在正常运行状况下的性能就显得尤为重要。本文对风力发电机组结构耦合动力学模型及其动态特性研究的具体工作内容如下:1)以某型1.5MW风力发电机组作为分析对象,在统一坐标系下,通过刚体有限元法建立该风力机各关键部件模型。根据叶片与塔架变形之间的相互联系,建立风力机组的结构耦合模型。2)基于BEM及载荷计算原理,模拟了风力机所处12m/s的湍流风环境,生成了叶片与塔架离散后各部分在该工作环境下的载荷。考虑到变桨控制对载荷的影响,阐述了叶片的变桨控制策略,确定了风力机最优模态增益并进行了稳定性分析,获得了变速变桨距控制过程中风轮转速与输出功率变化状况,分析了风力机载荷在施加变桨控制策略下的变化情况。以此作为风力机动态特性分析的载荷基础。3)运用数值计算和GH-Bladed软件仿真的方法对该风力机的模态频率与动态响应进行了对比分析,进一步验证了模型的准确性。模态分析获得了叶片与塔架的固有频率与振型,利用Campbell图分析了旋转的风轮与塔架之间能否产生共振。动态响应分析了12m/s湍流风下风机叶片与塔架在各方向上的位移等变化规律。分析结果在整体趋势及幅度上与GH-Bladed保持一致,说明了本文模型建立方法具有一定的可行性,能够模拟风力机的实际运行状况。本文对风力机组的结构动力学建模进行研究,同时分析了风力机的外部运行环境、风力机的载荷计算、风力机的变速变桨控制和整机的动力学特性,为风力发电机组的动力学建模分析提供了理论参考。