CN101592921B - 一种风力发电机组机械系统仿真的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机组机械系统仿真的方法，它包括以下步骤：首先，对风力发电机组的主要零部件通过Solidworks软件进行三维建模；其次，将Solidworks中建立的模型导入到Adams机械系统，根据Adams机械系统分析的需要，对模型进行处理以满足风力发电机组仿真的要求；然后，根据风力发电机组自身的特点，在Adams机械系统中，完成向Matlab控制系统的输出设置，建立Adams机械系统与Matlab控制系统的接口；最后，在Matlab控制系统中，建立控制模型，然后利用Adams机械系统建立的模型生成code代码，作为dll形式供Matlab控制系统调用。本发明通过Adams和Matlab控制模型的联合仿真，为进一步开展风力发电机组的动力学工作研究奠定了基础。

Description

一种风力发电机组机械系统仿真的方法
技术领域
本发明涉及一种仿真方法，尤其涉及一种风力发电机组机械系统仿真的方法。
技术背景
风能是一种无污染的可再生能源，取之不尽、用之不竭。随着生态环境的要求和能源的需求，这种新能源的开发正日益受到人们的正视。世界上利用风能来发电是20世纪才发展起来的，到2002年底，全世界累积风力发电设备有61000台，总装机容量为3200万kW，欧洲占到75％。预计到2007年底，风力发电总能力累积将达到8300万kW，其中5800万kW在欧洲。
由于我国对风力发电技术的研究起步较晚，在许多方面存在技术和理论空白，只有尽快开展与风力发电相关技术的研究工作，才能缩短与发达国家的差距。
只有通过理论研究和技术开发，才可以培养专业风电人才，掌握相关技术和生产工艺，掌握各种不同材料对风机性能的影响，提高我国企业消化、吸收、引进技术的能力，提高研发能力。为桨叶、塔架、机舱、齿轮箱、发电机转子、轴承、偏行系统、变桨系统等机械装置的进一步研究，提供最基本的、初步的技术和知识积累，探索各种与风力发电机组技术和理论相关的研究方法和途径。如何加快专业人才的培养，加强理论研究与技术的开发是本发明亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种风力发电机组机械系统仿真的方法，通过Adams和Matlab控制模型的联合仿真，为进一步开展风力发电机组的动力学工作研究奠定了基础。
实现上述目的的技术方案是：一种风力发电机组机械系统仿真的方法，其中，它包括以下步骤：
首先，对风力发电机组的主要零部件通过Solidworks软件进行三维建模；
其次，将Solidworks中建立的模型导入到Adams机械系统，根据Adams机械系统分析的需要，对模型进行处理以满足风力发电机组仿真的要求；
然后，根据风力发电机组自身的特点，在Adams机械系统中，完成向Matlab控制系统的输出设置，建立Adams机械系统与Matlab控制系统的接口；
最后，在Matlab控制系统中，建立风力发电机组的启动和/或偏航运动和/或变桨运动和/或稳态运行控制模型，然后利用Adams机械系统建立的模型生成code代码，作为dll形式供Matlab控制系统调用，以实现联合系统仿真，即Adams机械系统和Matlab控制系统同时运行，并实时进行数据交换，Matlab控制系统给Adams机械系统控制驱动，同时Adams机械系统也输出给Matlab控制系统机械扭矩作为反馈量。
上述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其中，所述的Solidworks软件进行三维建模包括由对塔架、叶片、机舱、变桨装置、偏行装置、风轮轴承的建模。
上述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其中，在Adams机械系统中，根据风力发电机组各部件的相互运动关系，通过施加约束、作用力、定义材料性能、相互运动关系，完成了风力发电机组的Adams机械系统运动学和动力学分析建模。
上述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其中，所述的Adams控制系统与Matlab控制系统联合仿真时，选取风力发电机组的一种状态下的运行参数，以仿真风机由启动、升速、到稳态运行的全过程，最后达到机组的运行状态。
本发明的有益效果是：本发明Adams和Matlab同时运行，并实时进行数据交换，Matlab控制系统给Adams机械系统控制驱动(主要是变桨系统)，而Adams机械系统也输出给Matlab控制系统机械扭矩作为反馈量，通过联合仿真，有利于风力发电机组的研究，加快了专业人才的培养，加强了理论研究与技术的开发。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
一种风力发电机组机械系统仿真的方法，它包括以下步骤：
首先，对风力发电机组的主要零部件通过Solidworks软件进行三维建模，该三维建模包括由对塔架、叶片、机舱、变桨装置、偏行装置、风轮轴承等的建模；
其次，将Solidworks中建立的模型导入到Adams机械系统，根据Adams机械系统分析的需要，对模型进行处理以满足风力发电机组仿真的要求，即根据风力发电机组各部件的相互运动关系，通过施加约束、作用力、定义材料性能、相互运动关系，完成了风力发电机组的Adams机械系统运动学和动力学分析建模；
然后，根据风力发电机组自身的特点，在Adams机械系统中，完成向Matlab控制系统的输出设置，建立Adams机械系统与Matlab控制系统的接口，即在Adams机械系统中，完成三维几何建模、设置测量参数、选取输入和输出变量后，就可以输出Matlab控制系统可以接受的文件格式；
最后，在Matlab控制系统中，建立风力发电机组的启动和/或偏航运动和/或变桨运动和/或稳态运行控制模型，然后利用Adams机械系统建立的模型生成code代码，作为dll形式供Matlab控制系统调用，以实现联合系统仿真，即Adams机械系统和Matlab控制系统同时运行，并实时进行数据交换，Matlab控制系统给Adams机械系统控制驱动，同时Adams机械系统也输出给Matlab控制系统机械扭矩作为反馈量，在Adams控制系统与Matlab控制系统联合仿真时，选取风力发电机组的一种状态下的运行参数，以仿真风机由启动、升速、到稳态运行的全过程，最后达到机组的运行状态。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种风力发电机组机械系统仿真的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
首先，对风力发电机组的主要零部件通过Solidworks软件进行三维建模；
其次，将Solidworks中建立的三维模型导入到Adams机械系统，根据Adams机械系统分析的需要，对该三维模型进行处理并建立能满足风力发电机组仿真要求的模型；
然后，根据风力发电机组自身的特点，在Adams机械系统中，完成向Matlab控制系统的输出设置，建立Adams机械系统与Matlab控制系统的接口；
最后，在Matlab控制系统中，建立风力发电机组的启动和/或偏航运动和/或变桨运动和/或稳态运行控制模型，然后利用Adams机械系统建立的模型生成code代码，作为dll形式供Matlab控制系统调用，以实现联合系统仿真，即Adams机械系统和Matlab控制系统同时运行，并实时进行数据交换，Matlab控制系统给Adams机械系统控制驱动，同时Adams机械系统也输出给Matlab控制系统机械扭矩作为反馈量。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其特征在于，所述的Solidworks软件进行三维建模包括由对塔架、叶片、机舱、变桨装置、偏行装置、风轮轴承的建模。
3.根据权利要求1所述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其特征在于，在Adams机械系统中，根据风力发电机组各部件的相互运动关系，通过施加约束、作用力、定义材料性能和相互运动关系，完成了风力发电机组的Adams机械系统运动学和动力学分析建模。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组机械系统仿真的方法，其特征在于，所述的Adams控制系统与Matlab控制系统联合仿真时，选取风力发电机组的一种状态下的运行参数，以仿真风机由启动、升速、到稳态运行的全过程，最后达到机组的运行状态。
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