CN102768693A - 风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，包括以下步骤：在三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配的步骤；将在三维实体软件中建立的模型导入虚拟样机仿真软件中的步骤；在虚拟样机仿真软件中进行处理的步骤，包括各部件之间施加约束关系、载荷方式及驱动方式；所述施加约束关系包括对所述风力发电机组的偏航系统施加约束关系、对齿轮箱传动系统施加约束关系及对变桨系统施加约束关系；在虚拟样机仿真软件中建立测量的步骤。本发明的方法能缩短虚拟样机仿真软件仿真所需的时间并保证仿真试验的成功率，从而对产品创新开发、缩短设计周期、提高性能和质量、降低制造成本起了重要的作用。

Description

风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法。 

背景技术

风力发电机组作为一种能提供大量环保电能的装置，它的作用是将风能转化为风轮(叶片)的机械能，同时将风轮得到的机械能转化为电能。机架是风力发电机组的一个装配基础件，发电机、齿轮箱、主轴、主轴承座、偏航驱动器、偏航调节轴承内圈、电池、液压系统等都安装在机架上，此外还包括所有固定在机架上的零件都与机架固联在一起，以保证风机的质量和转动惯量近似不变。 

虽然虚拟样机仿真软件Adams以机械系统的仿真而闻名，但其对于三维几何建模功能较弱。对于复杂的三维模型Solidworks需要花费大量的时间建模，且不能保证模型的尺寸精度，由于在虚拟样机仿真软件Adams中建立比较复杂、零件数量较多的模型时，存在较大困难，风力发电机组属于一种复杂的机械结构，因此如何可以减少虚拟样机仿真软件仿真所需的时间并保证仿真试验的成功率是业内人士亟待研究的问题。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，能缩短虚拟样机仿真软件仿真所需的时间并保证仿真试验的成功率，从而对产品创新开发、缩短设计周期、提高性能和质量、降低制造成本起了重要的作用。 

实现上述目的的技术方案是：一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，包括以下步骤： 

A.在三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配 的步骤； 

B.将在三维实体软件中建立的模型导入虚拟样机仿真软件中的步骤； 

C.在虚拟样机仿真软件中进行处理的步骤，包括各部件之间施加约束关系、载荷方式及驱动方式；所述施加约束关系包括对所述风力发电机组的偏航系统施加约束关系、对齿轮箱传动系统施加约束关系及对变桨系统施加约束关系；所述载荷方式的施加包括对转子制动器施加制动力矩、对偏航制动器的制动力矩、对发电机施加负载、对桨叶施加风力及施加变桨力； 

D.在虚拟样机仿真软件中建立测量的步骤，选取三点进行间接测量，测量偏航角度可以选取变桨调节盘上的几何中心的坐标点、在变桨调节盘上新建的标志测量点及在轮毂上新建的标志点，或选取偏航齿轮或偏航轴承外圈的质心的坐标、在偏航齿轮或偏航轴承外圈上建立的标志点及在偏航轴承内圈上建立用于测量的标志点；测量风向角度可以选取风向标的质心的坐标点、在风向标上建立标志点及在后机架上建立标志点。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，所述对偏航系统施加约束关系的方法包括下列步骤： 

a.在偏航轴承内、外圈之间施加旋转副，旋转轴线为轴承轴线； 

b.在偏航驱动器轴与偏航驱动齿轮之间施加旋转副，旋转轴线为齿轮轴线； 

c.在第三偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副； 

d.根据第三偏航驱动器齿轮的质心坐标和偏航轴承或偏航大齿轮的质心坐标计算两者之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，同时，在第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，计算出第二偏航齿轮的质心坐标，并计算出第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，又同时，在第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，可以计算出第一偏航齿轮的质心坐标，并计算出第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度； 

e.根据上述各坐标点，可以在虚拟样机仿真软件中定义偏航齿轮副之间的相对位置和啮合点位置，从而确定齿轮副传动的相互约束关系。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，对所述齿轮箱传动系统施加约束关系的方法是：先使啮合点坐标系的原点与高速轴的质心重 合，沿该高速轴的轴线方向生成X轴，使Z轴方向沿所述齿轮箱的高速轴的中心和低速轴的中心连线方向，然后再根据所述齿轮箱的传动比，沿齿轮啮合中心线方向编辑、移动啮合点坐标系的原点，最终形成所述齿轮箱传动系统的约束关系。 

上述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其中，对所述变桨系统施加约束关系包括对第一个桨叶变桨机构施加约束关系、对第二个桨叶变桨机构施加约束关系及对第三个桨叶变桨机构施加约束关系，即对第一个桨叶变桨机构、第二个桨叶变桨机构及第三个桨叶变桨机构中的调节盘与连杆、摇杆、安全油缸、安全油缸杆、控制油缸、控制油缸杆、轮毂之间施加连接与约束。 

本发明的风力发电机组在虚拟样机仿真软件系统中建模的方法的技术方案，应用三维实体软件建立了风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配，与直接在虚拟样机仿真软件建模相比，减少了建模时间并保证仿真试验的成功率，为虚拟样机的生成和仿真分析奠定了基础。本发明的建模的方法对产品创新开发、缩短设计周期、提高性能和质量、降低制造成本起了重要的作用。 

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明： 

本发明的一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，包括以下步骤： 

A.在三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配的步骤； 

B.将在三维实体软件Solidworks中建立的模型导入虚拟样机仿真软件中的步骤； 

C.在虚拟样机仿真软件adams中进行处理的步骤，包括各部件之间施加约束关系、载荷方式及驱动方式；所述施加约束关系包括对所述风力发电机组的偏航系统施加约束关系、对齿轮箱传动系统施加约束关系及对变桨系统施加约束关系；所述载荷方式的施加包括对转子制动器施加制动力矩、对偏航制动器的制动力矩、对发电机施加负载、对桨叶施加风力及施加变桨力； 

对偏航系统施加约束关系的方法包括下列步骤： 

a.在偏航轴承内、外圈之间施加旋转副，旋转轴线为轴承轴线； 

b.在偏航驱动器轴与偏航驱动齿轮之间施加旋转副，旋转轴线为齿轮轴线； 

c.在第三偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副； 

d.根据第三偏航驱动器齿轮的质心坐标和偏航轴承或偏航大齿轮的质心坐标计算两者之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，同时，在第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，计算出第二偏航齿轮的质心坐标，并计算出第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，又同时，在第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，可以计算出第一偏航齿轮的质心坐标，并计算出第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度； 

e.根据上述各坐标点，可以在虚拟样机仿真软件中定义偏航齿轮副之间的相对位置和啮合点位置，从而确定齿轮副传动的相互约束关系。 

第三偏航驱动器齿轮和偏航轴承(或偏航大齿轮)啮合点的坐标计算公式为： 

$X_{m3}=X_1+\frac{z_2}{z_1+z_2}(X_2-X_1)=X_1+\frac{138}{155}(X_2-X_1)$

Y_m3＝Y₂

$Z_{m3}=Z_1+\frac{z_2}{z_1+z_2}(Z_2-Z_1)=Z_1+\frac{138}{155}(Z_2-Z_1)$

$\tan \mathrm{\α}=\frac{Z_2-Z_1}{X_2-X_1}$

式中，X₂，Y₂，Z₂为第三偏航驱动器齿轮的质心坐标，X₁，Y₁，Z₁为偏航轴承(或偏航大齿轮)的质心坐标。 

对齿轮箱传动系统施加约束关系的方法是：先使啮合点坐标系的原点与高速轴的质心重合，沿该高速轴的轴线方向生成X轴，使Z轴方向沿齿轮箱的高速轴的中心和低速轴的中心连线方向，然后再根据齿轮箱的传动比，沿齿轮啮合中心线方向编辑、移动啮合点坐标系的原点，最终形成齿轮箱传动系统的约束关系。根据三维设计软件Solidworks模型，齿轮箱的输入轴(低速轴)与输出轴(高速轴)的中心距为529mm。将原齿轮箱简化为当量定轴齿轮传动，其中心线在XOZ 平面的投影与Z轴正向的夹角为α。输出轴(高速轴)质心的坐标原点为(X₁，Y₁，Z₁)，输入轴(低速轴)质心的坐标原点为(X₂，Y₂，Z₂)。根据输出轴和输入轴的几何关系，啮合点m的坐标值(X_m，Y_m，Z_m)计算过程如下： 

$X_m=X_1+\frac{l_2}{l_1+l_2}(X_2-X_1)$

$Y_m=Y_1+\frac{l_2}{l_1+l_2}(Y_2-Y_1)$

$Z_m=Z_1+\frac{l_2}{l_1+l_2}(Z_2-Z_1)$

式中，l₂为啮合点m到输出轴(高速轴)质心的坐标原点(X₁，Y₁，Z₁)的距离，l₁为啮合点m到输入轴(低速轴)质心的坐标原点(X₂，Y₂，Z₂)的距离，α为当量齿轮中心线的投影与Z轴正向的夹角。 

对变桨系统施加约束关系包括对第一个桨叶变桨机构施加约束关系、对第二个桨叶变桨机构施加约束关系及对第三个桨叶变桨机构施加约束关系，即对第一个桨叶变桨机构、第二个桨叶变桨机构及第三个桨叶变桨机构中的调节盘与连杆、摇杆、安全油缸、安全油缸杆、控制油缸、控制油缸杆、轮毂之间施加连接与约束。 

对第一个桨叶变桨机构施加约束关系的方法是： 

第一变桨调节盘与第一摇杆的连接，使用第一变桨调节盘的几何中心施加旋转副约束，方向沿第一变桨调节盘的几何中心的Z轴方向； 

第一摇杆与第一安全油缸之间，使用球铰副，定位点(中心)在第一安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心，方向沿第一安全油缸质心与第一安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心的连线方向； 

第一安全油缸杆与第一安全油缸的连接，使用第一安全油缸的质心定位施加圆柱副，方向沿第一安全油缸质心与第一安全油缸杆质心的连线方向； 

第一安全油缸杆与第一变桨调节盘的球铰连接，使用第一安全油缸杆头部的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第一连杆与第一摇杆的球铰连接，使用第一连杆一端的球形孔边缘圆周边线 中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第一连杆与变桨调节架的球铰连接，使用第一连杆另一端的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第一控制油缸与变桨调节架的球铰连接，使用第一控制油缸耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第一控制油缸杆与第一控制油缸的连接，使用第一控制油缸的质心定位施加圆柱副，方向沿第一控制油缸的质心与第一控制油缸杆的质心的连线方向； 

第一控制油缸杆与轮毂的球铰连接，使用第一控制油缸杆耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向。 

对第二个桨叶变桨机构施加约束关系的方法是： 

第二变桨调节盘与第二摇杆的连接，使用第二变桨调节盘的几何中心，施加旋转副约束，方向沿第二变桨调节盘几何中心的Z轴方向(也可以沿第二变桨调节盘的质心的X轴方向)； 

第二摇杆与第二安全油缸之间，使用球铰副，定位点(中心)在第二安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心，方向沿第二安全油缸的质心与第二安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心的连线方向； 

第二安全油缸杆与第二安全油缸的连接，使用第二安全油缸的质心定位施加旋转副，方向沿第二安全油缸的质心与第二安全油缸杆的质心的连线方向； 

第二安全油缸杆与第二变桨调节盘的球铰连接，使用第二安全油缸杆头部的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第二连杆与第二摇杆的球铰连接，使用第二连杆一端的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第二连杆与变桨调节架的球铰连接，使用连杆另一端的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第二控制油缸与变桨调节架的球铰连接，使用第二控制油缸耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第二控制油缸杆与第二控制油缸的连接，使用第二控制油缸的质心定位施加圆柱副，方向沿第二控制油缸质心与第二控制油缸杆质心的连线方向； 

第二控制油缸杆与轮毂的球铰连接，使用第二控制油缸杆耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

对第三个桨叶变桨机构施加约束关系的方法是： 

第三控制油缸与变桨调节架的球铰连接，使用第三控制油缸耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第三控制油缸杆与第三控制油缸的连接，使用第三控制油缸的质心定位，施加圆柱副，方向沿第三控制油缸质心与第三控制油缸杆质心的连线方向； 

第三控制油缸杆与轮毂的球铰连接，使用第三控制油缸杆耳座的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第三变桨调节盘与第三摇杆的连接，使用第三变桨调节盘的几何中心，施加旋转副约束，方向沿第三变桨调节盘的几何中心的Z轴方向(也可以沿第三变桨调节盘的质心的X轴方向)； 

第三摇杆与第三安全油缸之间，使用球铰副，定位点(中心)在第三安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心，方向沿第三安全油缸质心与第三安全油缸连接座球铰孔边缘圆周边线中心的连线方向； 

第三安全油缸杆与第三安全油缸的连接，使用第三安全油缸的质心定位，施加旋转副，方向沿第三安全油缸质心与第三安全油缸杆质心的连线方向； 

第三安全油缸杆与第三变桨调节盘的球铰连接，使用第三安全油缸杆头部的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第三连杆与第三摇杆的球铰连接，使用第三连杆一端的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

第三连杆与变桨调节架的球铰连接，使用第三连杆另一端的球形孔边缘圆周边线中心定位，该点与另一边缘圆周边线中心的连线，作为球铰的方向； 

对转子制动器施加制动力矩采用直接作用式液压钳； 

(1)无论是失速停机，还是紧急停机，转子制动器施加制动力矩时，转子的转速不能高于风机所允许的最大制动转速，必须等待变桨系统工作，使转子转速下降到安全转速时，转子制动器才能工作； 

(2)制动力矩从开始施加到最大值，时间极短，约1秒钟，并近似为线性变 化规律，所以，在仿真分析时，可以在1秒钟内使制动力矩按照线性变化规律达到最大值，或者，施加突变载荷； 

(3)实际制动力矩大于风机的名义制动力矩(9.4kNm)，接近风机的最大制动力矩(11kNm)，所以在仿真分析时，以风机最大制动力矩值施加在模型上。 

对偏航制动器的制动力矩采用直接作用式液压钳；如果有六个或八个制动器，则施加在偏航制动盘上的制动力矩应为单个制动器产生的制动力矩的六倍或八倍。 

对发电机施加负载时，只给出作用力的方向和作用点，作用力的大小由矩阵实验室软件matlab控制系统根据发电机转速的大小、采用线性插值方法计算得到。 

对桨叶施加风力时，风力作用在桨叶上产生的驱动力矩。当视桨叶为刚体时，风力产生的扭矩可转换到轮毂上。当进行风力发电机组运动学和动力学仿真时，如果将轮毂、主轴处理为刚体，则风力产生的驱动扭矩可以直接作用在轮毂上或主轴上，其产生的仿真结果是相同的。 

施加变桨力时，由于变桨运动是由控制油缸有关、或安全油缸驱动变桨机构实现的，其运动规律、变桨速度、变桨力大小等与风速、发电机转速、发电机功率等因素有关，因此，变桨力不是一个恒定力，必须在矩阵实验室软件matlab控制系统中根据实际工况进行控制，在Adams仿真模型中，只能在控制油缸和安全油缸上施加只有方向和作用点、而大小等于零的变桨力。 

D.在虚拟样机仿真软件中建立测量的步骤，选取三点进行间接测量，测量偏航角度可以选取变桨调节盘上的几何中心的坐标点、在变桨调节盘上新建的标志测量点及在轮毂上新建的标志点，或选取偏航齿轮或偏航轴承外圈质心的坐标、在偏航齿轮或偏航轴承外圈上建立的标志点及在偏航轴承内圈上建立用于测量的标志点；测量风向角度可以选取风向标的质心的坐标点、在风向标上建立标志点及在后机架上建立标志点。 

三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配的方法包括建立机架及其相关零部件、轮毂及变桨调节零部件、机舱连接座、塔架、桨叶的模型。 

在建立机架及其相关零部件的模型时，机架及其相关零部件的运动机构相对 简单，主传动链的关系比较单一，模型简化时，主要保证传动链中齿轮箱的传动比保持不变、质量与原物理系统尽量相同或接近，将一些小零件忽略不计。机架包括前后机架。后机架是一个基础件，用于安装风力发电机组的主要零部件有：机舱、发电机、控制柜等，以保证总质量不变。前机架也是一个基础件，用于安装风力发电机组的主要零部件有：轮毂、变桨系统、偏航驱动装置、齿轮箱、传动系统、制动器等。前机架是风力发电机的主要部件之一，通过轴承安装在塔架上，偏航调节时，带动除塔架以外的所有零部件一起作偏航运动， 

发电机固定在后机架上，在solidworks中简化建模时，转子与发电机之间的联接方式保持实际装配关系；在adams中建模时，将质量和转动惯量施加在转子上，并将solidworks中的配合关系转换为adams中的约束关系。 

齿轮箱采用三级传动方式，包括行星轮系、中间轴系和高速轴系。由于在adams和矩阵实验室软件matlab中的仿真对象是整个风力发电机，因此，可对齿轮箱进行模型简化，在输入轴和输出轴中间，用一个大小相同的定轴齿轮传动比替代原有的传动方式，将原来3级传动的转动惯量分别等效到齿轮箱的输入轴和输出轴上，并保证整个齿轮箱的质量及其质心位置不变。所以，对于简化后的模型来说，在外形上，与原来的实际齿轮箱没有区别，与主轴和发电机的连接方式也完全相同。 

对与传动链来说，主轴、联轴器、偏航制动器、发电机转子制动器、偏航驱动器的模型与原来的物理系统基本相同。 

三个偏航驱动齿轮各自安装在偏航驱动器的轴端，给其中任意一个齿轮施加旋转运动或足够大的驱动扭矩，就可以带动风力发电机作偏航运动。 

八个偏航制动器安装在不同部位，在模型简化时，任意一个只要产生足够大的制动力，就可以代替8个制动器产生的总制动力，使偏航运动尽快停止，防止惯性导致偏航角度过大，防止正反向反复调整偏航角度，产生振荡；或者将通过偏航运动调整好角度的机架锁定在某一位置，保持正确的偏航方向。 

主轴承座及其所有安装在其上的零部件被简化为一个整体，固定在前机架上；蓄电池、液压站等简化后安装在前机架上。 

当简化后的前后机架及其零部件的质量和质心与实际风力发电机存在差别时，除运动的零部件外，可以调整其它零部件的质量或者密度，以接近实际机组 的状态。 

在建立轮毂及变桨调节零部件的模型时，在模型简化时，凡是具有运动特征的零部件必须全部保留，没有运动特征的零部件，按照其实际装配关系，与相关零部件进行固定连接；凡是有运动副的连接处，全部保留原有的运动副状态，以保证仿真的真实性。 

在建立机舱连接座的模型时，由于机舱与塔架的连接是通过偏航轴承实现的，前机架与偏航轴承内圈固连，带有外齿轮的偏航轴承外圈与塔架连接座固连，塔架连接座再与塔架固连，偏航轴承内外圈之间通过同轴心配合保证其相对回转轴线一致，通过轴承端面的平行距离配合，使轴承内圈端面高出外圈端面10mm，便于内圈与前机架的连接。 

在建立塔架的模型时，考虑到在仿真模型中，最终将塔架要作为柔性体模型，为了便于使用有限元方法划分网格，因此，将塔架上的辅助结构，如塔架顶部法兰和中间法兰的螺栓孔全部去除，塔架底部的安装平台、塔架门、外部走梯、塔架底部连接座上的细小结构和爬梯也简化不考虑。 

在建立桨叶的模型时，由于桨叶安装在变桨调节转盘上，随变桨轴承内圈、变桨调节转盘一起旋转，实现变桨动作。在风力作用下，桨叶带动轮毂、主轴、齿轮箱传动轴、发电机转子一起旋转，实现将风能转变为电能的目的。桨叶装配时，桨叶根部圆柱面轴线与桨叶轴承内圈轴线同轴，桨叶根部端平面与轴承外圈端平面重合，调整桨叶受风面方向，使桨距角约为45°。 

在总装配时，按照风力发电机各部分的相互关系，按照实际装配方式，将塔架、前后机架、主传动装置、轮毂、桨叶、偏航轴承及机组等装配完成。 

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。 

Claims (4)

1.一种风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A.在三维实体软件中建立风力发电机组主要部件各零件的模型并完成装配的步骤；

B.将在三维实体软件中建立的模型导入虚拟样机仿真软件中的步骤；

C.在虚拟样机仿真软件中进行处理的步骤，包括各部件之间施加约束关系、载荷方式及驱动方式；所述施加约束关系包括对所述风力发电机组的偏航系统施加约束关系、对齿轮箱传动系统施加约束关系及对变桨系统施加约束关系；所述载荷方式的施加包括对转子制动器施加制动力矩、对偏航制动器的制动力矩、对发电机施加负载、对桨叶施加风力及施加变桨力；

D.在虚拟样机仿真软件中建立测量的步骤，选取三点进行间接测量，测量偏航角度可以选取变桨调节盘上的几何中心的坐标点、在变桨调节盘上新建的标志测量点及在轮毂上新建的标志点，或选取偏航齿轮或偏航轴承外圈的质心的坐标、在偏航齿轮或偏航轴承外圈上建立的标志点及在偏航轴承内圈上建立用于测量的标志点；测量风向角度可以选取风向标的质心的坐标点、在风向标上建立标志点及在后机架上建立标志点。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其特征在于，所述对偏航系统施加约束关系的方法包括下列步骤：

a.在偏航轴承内、外圈之间施加旋转副，旋转轴线为轴承轴线；

b.在偏航驱动器轴与偏航驱动齿轮之间施加旋转副，旋转轴线为齿轮轴线；

c.在第三偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副；

d.根据第三偏航驱动器齿轮的质心坐标和偏航轴承或偏航大齿轮的质心坐标计算两者之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，同时，在第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，计算出第二偏航齿轮的质心坐标，并计算出第二偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度，又同时，在第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间施加齿轮传动副，可以计算出第一偏航齿轮的质心坐标，并计算出第一偏航驱动器齿轮与偏航轴承外圈齿轮之间啮合点的坐标及绕Y轴旋转的角度；

e.根据上述各坐标点，可以在虚拟样机仿真软件中定义偏航齿轮副之间的相对位置和啮合点位置，从而确定齿轮副传动的相互约束关系。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其特征在于，对所述齿轮箱传动系统施加约束关系的方法是：先使啮合点坐标系的原点与高速轴的质心重合，沿该高速轴的轴线方向生成X轴，使Z轴方向沿所述齿轮箱的高速轴的中心和低速轴的中心连线方向，然后再根据所述齿轮箱的传动比，沿齿轮啮合中心线方向编辑、移动啮合点坐标系的原点，最终形成所述齿轮箱传动系统的约束关系。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组在虚拟样机仿真软件中建模的方法，其特征在于，对所述变桨系统施加约束关系包括对第一个桨叶变桨机构施加约束关系、对第二个桨叶变桨机构施加约束关系及对第三个桨叶变桨机构施加约束关系，即对第一个桨叶变桨机构、第二个桨叶变桨机构及第三个桨叶变桨机构中的调节盘与连杆、摇杆、安全油缸、安全油缸杆、控制油缸、控制油缸杆、轮毂之间施加连接与约束。