一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法技术方案

本发明专利技术提供的一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法，根据整机设计参数和要求，获得发电机、齿轮箱、变流器初步设计方案，并进行发电机单机仿真，以确定传动链短路力矩小于2.5TN的发电机优化方案，并将发电机优化方案与变流器初步方案联合仿真，以最终获得传动链短路力矩小于2.5TN、转矩脉动≤5％且齿轮箱载荷未增加的发电机方案、齿轮箱方案，进而得到传动链方案。本方案运用于6.2MW海上风电机组、8MW海上风电机组、10MW海上风电机组时，大大降低了发电机两套绕组同时发生短路的概率，降低了转矩脉动，传动链更加安全可靠；由于未出现传动链打滑，也未增加齿轮箱载荷，使得传动链更加轻量化、更加经济。

An optimal design method of medium pressure medium speed semi integrated transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法
本专利技术涉及风力发电领域，具体涉及一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法。
技术介绍
目前风电行业无论是在国内还是国外都向深远海发展，并且功率等级越来越大，达到10MW级别，由于海上风电环境的特殊性，尤其是后期维护成本高的特点，对整机及关重零部件的可靠性、可维性的要求非常高，同时由于国内风火同价趋势，对于风电机组的经济性要求也更高了。近年来随着10MW级别的大功率等级机组的研究开发，为了降低成本、提高效率，大多采用中速集成式、半集成式传动链，其转速范围在200rpm～500rpm，并将发电机悬挂在齿轮箱上，以不采用联轴器来缩短传动链长度，降低整机成本；以及采用中压发电系统，即发电机和变流器的电压范围在3000V～6600V。此前，我国的风电机组主要是双馈机型和直驱机型，以及小部分的中速机型和高速永磁机型，这些机型在设计时，发电机与齿轮箱各自独立，二者之间采用联轴器连接，这种设计的优点是发电机发生两相短路产生的短路力矩难以对齿轮箱造成影响，但其缺点也很突出，即联轴器的设计导致传动链长度较长，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、根据整机设计参数和设计要求确定发电机、齿轮箱、变流器的设计输入参数，进而获得齿轮箱初步方案、发电机初步方案以及变流器初步方案，其中，所述齿轮箱初步方案包括齿轮箱初步参数和齿轮箱设计载荷，所述发电机初步方案包括电磁设计方案；/nS2、根据上述电磁设计方案采用Ansoft平台建立基于发电机有限元的三维模型，并进行基于Ansoft的发电机单机仿真，以获得包含有毫秒级短路力矩值的短路时序表；/n将仿真得到的包含有毫秒级短路力矩值的短路时序表加入blade进行整机传动链仿真，得到传动链短路力矩，并进行如下判定：/n若传动链...

【技术特征摘要】
1.一种中压中速半集成式传动系统优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据整机设计参数和设计要求确定发电机、齿轮箱、变流器的设计输入参数，进而获得齿轮箱初步方案、发电机初步方案以及变流器初步方案，其中，所述齿轮箱初步方案包括齿轮箱初步参数和齿轮箱设计载荷，所述发电机初步方案包括电磁设计方案；
S2、根据上述电磁设计方案采用Ansoft平台建立基于发电机有限元的三维模型，并进行基于Ansoft的发电机单机仿真，以获得包含有毫秒级短路力矩值的短路时序表；
将仿真得到的包含有毫秒级短路力矩值的短路时序表加入blade进行整机传动链仿真，得到传动链短路力矩，并进行如下判定：
若传动链短路力矩大于等于2.5TN，则优化发电机初步方案，直至传动链短路力矩小于2.5TN，以得到发电机优化方案及发电机有限元优化模型；
S3、将发电机优化方案与变流器初步方案进行matlab联合谐波仿真，再将仿真结果作为激励源，加入Ansoft已经建立的所述发电机有限元优化模型中，进行发电系统转矩脉动联合仿真，获得毫秒级的转矩脉动时序表；
根据仿真得到的转矩脉动时序表提取出转矩脉动频谱图，将转矩脉动频谱图加入blade进行整机传动链仿真，得到转矩脉动，并进行如下判定：
若转矩脉动>5％，则优化变流器控制策略，优化变流器初步方案，再重复步骤S3；
若转矩脉动≤5％，则将该转矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈薛梅，韩花丽，周祖田，刘亚林，余民姚，张会阳，杨静，母芝验，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50