利用LMS SWT軟件進行風電機組載荷計算

摘 要：本文利用LMS SWT 軟件建立風電機組參數化整機模型，進行Cp 曲線分析、模態分析和載荷計算，并將計算結果與Bladed 軟件的計算結果進行了對比，為風電機組載荷仿真提供參考。
關鍵詞：風電機組；載荷計算；LMS SWT 軟件

　　0 引言
　　風電機組載荷計算是風電機組設計的第一步，得出的載荷結果用于作為機組結構部件強度分析的輸入，因此載荷計算結果的可靠性對風電機組的設計至關重要。目前一般用多體動力學方法建立機組仿真模型來進行風機的載荷計算，仿真模型中將傳動系統簡化為單自由度模型，只考慮傳動系統的扭轉自由度而不考慮俯仰等其它方向的自由度，葉片、塔架等機組結構部件只考慮其質量、慣性矩和阻尼等參數。
　　近年來，由于市場的需求，風電機組的設計容量在不斷增加，導致風電機組的結構部件尺寸不斷加大。這樣整個風機系統重量增大，系統變柔，固有頻率降低，低頻成分增加；同時，風電機組的主要部件葉片和塔架屬于細長型結構體，自身柔度大，極易發生振動；此外，大容量機組帶來的傳動系統剛度降低，使它非常容易受風輪振動和塔架振動的影響。
　　如果還沿用以前的載荷計算方法，采用過多的假設條件，考慮的自由度相對較少，這樣容易導致計算模型不精確。
　　丟失其它的重要信息，使得載荷計算結果不夠精確，從而忽略影響風電機組安全的重要問題。
　　基于以上原因，北京鑒衡認證中心聯合比利時LMS公司，利用LMS SWT 軟件，采用多體動力學和有限元相結合的方法，建立非線性的風電機組系統級仿真模型，并針對大型風電機組傳動系統動態特性進行研究。
　　本文利用LMS SWT 軟件進行風電機組參數化建模和載荷計算，并和Bladed 軟件計算結果進行比較，用以驗證利用LMS SWT 軟件計算風電機組載荷的有效性。
　　1 載荷計算方法
　　1.1 LMS SWT軟件
　　LMS SWT 軟件計算版本為SWT V3.2，如圖1 所示。
　　軟件采用基于有限元方法的柔性多體動力學和基于動量－葉素理論描述的空氣動力學。有限元方法被延伸到能