CN103473415A - 风力发电机组的噪声仿真方法 - Google Patents

风力发电机组的噪声仿真方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103473415A
CN103473415A CN2013104127878A CN201310412787A CN103473415A CN 103473415 A CN103473415 A CN 103473415A CN 2013104127878 A CN2013104127878 A CN 2013104127878A CN 201310412787 A CN201310412787 A CN 201310412787A CN 103473415 A CN103473415 A CN 103473415A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerogenerator
noise
element model
generating set
sound field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013104127878A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103473415B (zh
Inventor
杨振兴
张志弘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority to CN201310412787.8A priority Critical patent/CN103473415B/zh
Publication of CN103473415A publication Critical patent/CN103473415A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103473415B publication Critical patent/CN103473415B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82—Elements for improving aerodynamics

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

公开一种风力发电机组的噪声仿真方法，包括以下步骤：(a)根据风力发电机总体输入载荷以及风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷，对风力发电机进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷；(b)根据风力发电机的结构形式和降噪结构建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型；(c)将动力激励载荷施加到建立的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型，根据边界元或有限元的声场衍射理论仿真计算发电机的噪声衍射与分布。

Description

风力发电机组的噪声仿真方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电机组的噪声仿真方法，更具体地讲，涉及一种通过风力发电机设计时所采用的载荷数据与设计工作状况，使用多体运动学软仿真获得产生噪声的动力学激励源的噪声仿真方法。
背景技术
降低大型风力涡轮机发电机噪声是控制风力涡轮机噪声的一个重要部分。现有风力发电机的降噪措施主要是测量其音调并以予调避或设置降噪整体控制系统（如CN101818722A和CN101718582B）等方法。然而，这些方法对于详细噪音声场分布及其特性缺乏具体的分析和研究，进而许多处理方法是在测试的基础上，试验各种降噪的方式，改变其噪音声场衍射传播的方向和能量，从而达到降低噪音的目的。故而现有的降噪措施并不都能达到理想的效果，设计与测试噪音周期较长，不能从设计阶段就设计降噪的方法。为了更好地解决直驱机组发电机的降噪问题，需要提高降噪性能和各种降噪措施的可行性。
目前现有的风力发电机的噪声仿真计算的方法都是采用电磁仿真软件获得噪声激励源的方式来仿真计算风力发电机工作时的噪声分布情况。然而，现有电磁仿真软件对噪声源数据的输出采用一些近似与简化处理计算，未能考虑整机运行状态下的振动响应，同时现有许多电磁仿真软件的局限性对于与噪声仿真数据的交换上存在一定程度的“不兼容性”，以至于噪声仿真计算时读取需要数据比较困难。
发明内容
因此，本发明的一方面在于提供一种可针对各种结构和各种类型的风力发电机工作状态并提高噪声激励源的精准度的风力发电机组的噪声仿真方法。
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组的噪声仿真方法，包括以下步骤：(a)根据风力发电机总体输入载荷以及风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷，对风力发电机进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷；(b)根据风力发电机的结构形式和降噪结构建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型；(c)将动力激励载荷施加到建立的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型，根据边界元或有限元的声场衍射理论仿真计算发电机的噪声衍射与分布。
优选地，所述风力发电机组的噪声仿真方法还包括以下步骤：(d)通过将步骤(c)中获得的仿真结果与风力发电机的噪声实验结果比较，来分析所述仿真结果的可靠性。
优选地，所述风力发电机组的噪声仿真方法还包括以下步骤：(e)根据所述仿真结果优化风力发电机的结构形式和/或降噪结构。
优选地，基于风力发电机的结构形式建立风力发电机的电机柔性结构模型。
优选地，步骤(a)包括：将风力发电机总体输入载荷作为多体动力学仿真计算模型的输入数据，并将风力发电机的电机柔性结构模型以及风力发电机组中除了发电机以外的其他结构的动力学子模型作为多体动力学仿真计算模型，对风力发电机的整体结构进行多体动力学仿真，以输出整机运行下的发电机部件动力激励载荷。
优选地，步骤(b)包括将风力发电机内声场边界元模型或有限元模型从时域转换到频域，步骤(c)包括将动力激励载荷从时域转换到频域并将频域中的动力激励载荷施加到频域中的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
优选地，步骤(b)包括：通过使风力发电机的结构形式和降噪结构包络风力发电机内部空腔形成内部空腔边界或实体，来建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
所述风力发电机组的噪声仿真方法通过具体结构形式与声场仿真分析，将降噪设计提前到发电机初始设计阶段，将噪声性能要求更完整地体现到整机的性能上，并提供噪声设计的详细处理流程。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，在附图中：
图1是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法的流程图。
具体实施方式
在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在这里所提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法的流程图。
参照图1，在步骤S101中，根据风力发电机总体输入载荷以及风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷，对风力发电机进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷。具体地讲，风力发电机设计人员可根据拟设计的风力发电机的功率、噪声等级等总体性能要求设计风力发电机的结构形式和降噪结构，并利用有限元仿真软件获得风力发电机的有限元模型和风力发电机运行工作时的载荷曲线。这里，可基于风力发电机的结构形式建立风力发电机的电机柔性结构模型，进一步讲，可以从风力发电机的有限元模型推导出风力发电机的电机柔性结构模型，并利用风力发电机运行工作时的载荷曲线确定风力发电机总体输入载荷。其后，可将风力发电机总体输入载荷作为多体动力学仿真计算模型的输入数据，并将风力发电机的电机柔性结构模型以及风力发电机组中除了发电机以外的其他结构的动力学子模型作为多体动力学仿真计算模型，对风力发电机的整体结构进行多体动力学仿真，以输出风力发电机的动力激励载荷。
接下来，在步骤S102中，根据风力发电机的结构形式和降噪结构建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。这里，可通过使风力发电机的结构形式和降噪结构包络风力发电机内部空腔形成内部空腔边界或实体，来建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
然后，在步骤S103中，将动力激励载荷施加到建立的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型，根据边界元或有限元的声场衍射理论仿真计算发电机的噪声衍射与分布。事实上，由于风力发电机动力激励载荷为时域数据（即随时间变化的数据集合），而在噪声仿真计算中需要考虑风力发电机结构的频率影响，因此噪声仿真计算时多采用频域模型来计算。因此，可利用时域-频域变换工具（例如，快速傅立叶变换），将风力发电机内声场边界元模型或有限元模型从时域转换到频域，将动力激励载荷从时域转换到频域并将频域中的动力激励载荷施加到频域中的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
在步骤S104中，通过将在步骤S103中获得的仿真结果与风力发电机的噪声实验结果比较，来分析所述仿真结果的可靠性。这里，风力发电机的噪声实验结果是在一个特定频率下进行噪声实验获得的特定结果。
在步骤S105中，根据在步骤S103中获得的仿真结果优化风力发电机的结构形式和/或降噪结构，从而降低风力发电机的噪声水平，以符合噪声设计的要求。
根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法通过多体动力学仿真获得噪声激励动力载荷，从而可在风力发电机的设计阶段准确地获取噪声源。此外，根据噪声设计精细度设计声场仿真模型复杂度，可考虑磁钢的结构形式对风力发电机噪声的影响效果。此外，根据声场仿真结果可获得完整声场分布情况。
上述根据本发明的示例性实施例的风力发电机组的噪声仿真方法可以被实现为软件或计算机代码。所述软件或计算机代码可被存储在非暂时性记录介质（只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、致密盘(CD)-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波（诸如通过互联网的数据传输））中或通过网络下载，其中，所述计算机代码最初存储在远程记录介质、计算机可读记录介质、或非暂时性机器可读介质上并将被存储在本地记录介质上，从而描述于此的方法可使用通用计算机、数字计算机或专用处理器以存储在记录介质上的这样的软件、计算机代码、软件模块、软件对象、指令、应用程序、小应用程序、app等来实施，或者在可编程硬件或专用硬件（诸如ASIC或FPGA）中被实施。如本领域中所理解：计算机、处理器、微处理器控制器或可编程的硬件包括易失性和/或非易失性存储器和存储器组件（例如RAM、ROM、闪存等），其中，所述存储器和存储器元件可存储或接收软件或计算机代码，其中，所述软件或计算机代码在被计算机、处理器或硬件访问并执行时将实施描述于此的处理方法。此外，将认识到：当通用计算机访问用于实施于此示出的处理的代码时，所述代码的执行将通用计算机转变为用于执行于此示出的处理的专用计算机。此外，程序可以通过任何介质（例如，通过有线/无线连接发送的通信信号及其等同物）以电子方式被传送。所述程序和计算机可读记录介质也可以分布于联网的计算机系统中，从而以分布的形式存储和执行计算机可读代码。
虽然已经显示和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)根据风力发电机总体输入载荷以及风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷，对风力发电机进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷；
(b)根据风力发电机的结构形式和降噪结构建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型；
(c)将动力激励载荷施加到建立的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型，根据边界元或有限元的声场衍射理论仿真计算发电机的噪声衍射与分布。
2.根据权利要求1所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(d)通过将步骤(c)中获得的仿真结果与风力发电机的噪声实验结果比较，来分析所述仿真结果的可靠性。
3.根据权利要求2所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(e)根据所述仿真结果优化风力发电机的结构形式和/或降噪结构。
4.根据权利要求1所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，基于风力发电机的结构形式建立风力发电机的电机柔性结构模型和磁拉力载荷。
5.根据权利要求1所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，步骤(a)包括：将风力发电机总体输入载荷作为多体动力学仿真计算模型的输入数据，并将风力发电机的电机柔性结构模型以及风力发电机组中除了发电机以外的其他结构的动力学子模型作为多体动力学仿真计算模型，对风力发电机的整体结构进行多体动力学仿真，以输出动力激励载荷。
6.根据权利要求1所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，步骤(b)包括将风力发电机内声场边界元模型或有限元模型从时域转换到频域，步骤(c)包括将动力激励载荷从时域转换到频域并将频域中的动力激励载荷施加到频域中的风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
7.根据权利要求1所述的风力发电机组的噪声仿真方法，其特征在于，步骤(b)包括：通过使风力发电机的结构形式和降噪结构包络风力发电机内部空腔形成内部空腔边界或实体，来建立风力发电机内声场边界元模型或有限元模型。
CN201310412787.8A 2013-09-11 2013-09-11 风力发电机组的噪声仿真方法 Active CN103473415B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310412787.8A CN103473415B (zh) 2013-09-11 2013-09-11 风力发电机组的噪声仿真方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310412787.8A CN103473415B (zh) 2013-09-11 2013-09-11 风力发电机组的噪声仿真方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103473415A true CN103473415A (zh) 2013-12-25
CN103473415B CN103473415B (zh) 2016-08-24

Family

ID=49798263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310412787.8A Active CN103473415B (zh) 2013-09-11 2013-09-11 风力发电机组的噪声仿真方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103473415B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362918A (zh) * 2014-11-19 2015-02-18 芜湖杰诺瑞汽车电器系统有限公司 汽车交流发电机降噪优化设计方法
CN109084887A (zh) * 2018-06-01 2018-12-25 上海大学 一种修枝机刀片机构噪声仿真方法
CN109977533A (zh) * 2019-03-22 2019-07-05 中车永济电机有限公司 牵引电机风扇噪声的仿真预测方法
CN111126651A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 北京金风科创风电设备有限公司 风电场噪声预测方法、装置及系统
CN111241734A (zh) * 2020-01-09 2020-06-05 上海索辰信息科技有限公司 针对活塞式发动机的振动噪声数值模拟方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101943116A (zh) * 2009-07-07 2011-01-12 通用电气公司 用于风力涡轮机的噪声受控的运行的方法和系统
CN103061965A (zh) * 2011-07-05 2013-04-24 通用电气公司 用于对风力发电机生成的噪声的调幅进行控制的系统和方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101943116A (zh) * 2009-07-07 2011-01-12 通用电气公司 用于风力涡轮机的噪声受控的运行的方法和系统
CN103061965A (zh) * 2011-07-05 2013-04-24 通用电气公司 用于对风力发电机生成的噪声的调幅进行控制的系统和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董晓慧等: "风力发电机组振动噪声的数字化仿真技术研究", 《安徽农业科学》 *
金鑫等: "风力发电机耦合振动分析", 《振动与冲击》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104362918A (zh) * 2014-11-19 2015-02-18 芜湖杰诺瑞汽车电器系统有限公司 汽车交流发电机降噪优化设计方法
CN109084887A (zh) * 2018-06-01 2018-12-25 上海大学 一种修枝机刀片机构噪声仿真方法
CN111126651A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 北京金风科创风电设备有限公司 风电场噪声预测方法、装置及系统
CN111126651B (zh) * 2018-10-31 2022-04-19 北京金风科创风电设备有限公司 风电场噪声预测方法、装置及系统
CN109977533A (zh) * 2019-03-22 2019-07-05 中车永济电机有限公司 牵引电机风扇噪声的仿真预测方法
CN111241734A (zh) * 2020-01-09 2020-06-05 上海索辰信息科技有限公司 针对活塞式发动机的振动噪声数值模拟方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103473415B (zh) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103473415A (zh) 风力发电机组的噪声仿真方法
US20180294757A1 (en) Method and circuit for acquiring output quantity of linear resonance actuator
CN102567575B (zh) 航天器虚拟正弦振动试验方法
US20100049486A1 (en) Systems and Methods for Simulating Plant Operations
CN112650388B (zh) 马达振动信号生成方法、装置、计算机设备及存储介质
CN109977533A (zh) 牵引电机风扇噪声的仿真预测方法
KR20160013012A (ko) 기술적 시스템의 스타팅 변수의 모델을 확인하기 위한 방법
CN103500245B (zh) 一种基于多回路法的场路瞬态-瞬态耦合仿真方法
Yin et al. Inertia compensation scheme of WTS considering time delay for emulating large‐inertia turbines
CN103886209A (zh) 基于马尔科夫的跳变电力系统时滞稳定性分析系统及方法
Si et al. Modeling, nonlinear dynamic analysis and control of fractional PMSG of wind turbine
Moussa et al. Design and Implementation of constant wind speed turbine emulator using Matlab/simulink and FPGA
CN108828981A (zh) 轨道交通车辆系统半实物仿真方法、装置及系统
CN102446090A (zh) 一种测试脚本的自动生成方法和装置
CN104020992B (zh) 由C/C++生成Java Web服务的方法及装置
AU2015239891A1 (en) Method for controlling a wave energy converter system, maximising the power generated
Moussa et al. kW wind turbine emulator implementation on FPGA using matlab/simulink
CN104361172A (zh) 次同步谐振的机电联合仿真方法及系统
Moussa et al. A theoretical and experimental study of a laboratory wind turbine emulator using DC-motor controlled by an FPGA-based approach
CN105162377A (zh) 一种建立发电机励磁控制器能量函数的方法
CN103488204B (zh) 一种基于系统辨识的电磁激振系统的逆控制方法
Martis et al. Vibroacoustic behaviour analysis of a permanent magnet synchronous machine for automotive applications
CN103473401B (zh) 基于psasp的风电机组模型及其功率扰动仿真校验方法
CN109583107B (zh) 柔性塔筒的低风速智能优化方法、装置及存储介质
Chauhan et al. Dynamic characterization of operational wind turbines using operational modal analysis

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant