兆瓦级双定子直驱风力发电机定子振动研究.pdfVIP

检测与控制 2012年第5期(总第121期)·机械研究与应用 · 兆瓦级双定子直驱风力发 电机定子振动研究 张莹博，肖珊彩，潘 磊，周志超 (国电联合动力技术有限公司，北京 100039) 摘 要：精确计算发电机的固有频率，对于预测发电机的振动和噪声至关重要。利用三维有限元分析研究兆瓦级双 定子风力发电机三种定子结构的振动模态和固有频率，并分析了其振动特点。分析结果表明，外定子、内定子 和双定子结构的固有频率均有效避开了发电机系统不平衡激振频率和所发出的交流电频率。本文的方法可 用在发电机设计阶段对定子固有频率进行预测。 关键词：双定子风力发电机；模态分析；固有频率；有限元分析 中图分类号：TK83；0327 文献标识码：A 文章编号：1007—4414(2012)05—0128—04 Studyonstators vibrationofmulti—megawattdouble—statordirect—drivenwind generator ZhangYing—bo，XiaoShan-cai，PanLei，ZhouZhi-chao (GuodianunitedpowertechnologyCo．，Ltd，Beijing 100039，China) Abstract：Accuratecalculationofthestatornaturalfrequenciesofageneratorisessentialtothepredictionofacousticnoise nadvibration．The3D finiteelementanalysisisusedtostudystatornaturalfrequenciesofthethreetypesofmulti—megawatt windgenerator．andthevibrationcharacteristicisan~yzed．Theresultsindicatethatnaturalfrequenciesofthethreetypesa1l avoidfrequenciesoftheexcitingforceandthefrequenciesofgeneratedAC．Theanalysiscanbeusedatthedesignstageto predictthenaturalrfequenciesofgenerators． Keywords：double-statordirect-drivenwindgenerator；modalanalysis；naturalfrequencies；finiteelementanalysis 1 引 言 析 ，以研究相互间的影响关系，对此结构风力发电机 随着科技的发展，能源需求量 日益增长，能源危 的设计提供可靠的模拟数据，指导下一步的设计与改 机问题愈发突出，风力发 电作为新能源因为无污染、 进方向。 可再生等优点受到人们的重视 ，风力发电产业得到了 2 模态分析的理论基础 迅猛的发展-- 。近几年，风力发电专用发 电机正向 模态分析是把原物理坐标系中描述的相应向量 高可靠性、低维护量、减少组件、降低成本、效率高、集 转换到模态坐标系统中的一种坐标变换 。利用线性 成度高的方向发展，大体趋势是单机容量不断增长。 系统固有模态的正交性，以系统的各阶模态振型向量 双定子结构成为永磁直驱风力发电机的一个发展方 所组成的模态矩阵作为变换矩阵，对选取的物理坐标 向 J，使得电机单位体积的输 出功率增大，减小电 做线性变换，使得振动系统的运动方程组能够变成一 机体积和重量，即降低了成本，又方便了运输。但是 组彼此独立的模态方程 ，从而解 出各阶模态参数。由 其结构复杂，所以对此结构的研究非常必要。 于该变换是