利用LMS SWT软件进行风电机组载荷计算

摘 要：本文利用LMS SWT 软件建立风电机组参数化整机模型，进行Cp 曲线分析、模态分析和载荷计算，并将计算结果与Bladed 软件的计算结果进行了对比，为风电机组载荷仿真提供参考。
关键词：风电机组；载荷计算；LMS SWT 软件

　　0 引言
　　风电机组载荷计算是风电机组设计的第一步，得出的载荷结果用于作为机组结构部件强度分析的输入，因此载荷计算结果的可靠性对风电机组的设计至关重要。目前一般用多体动力学方法建立机组仿真模型来进行风机的载荷计算，仿真模型中将传动系统简化为单自由度模型，只考虑传动系统的扭转自由度而不考虑俯仰等其它方向的自由度，叶片、塔架等机组结构部件只考虑其质量、惯性矩和阻尼等参数。
　　近年来，由于市场的需求，风电机组的设计容量在不断增加，导致风电机组的结构部件尺寸不断加大。这样整个风机系统重量增大，系统变柔，固有频率降低，低频成分增加；同时，风电机组的主要部件叶片和塔架属于细长型结构体，自身柔度大，极易发生振动；此外，大容量机组带来的传动系统刚度降低，使它非常容易受风轮振动和塔架振动的影响。
　　如果还沿用以前的载荷计算方法，采用过多的假设条件，考虑的自由度相对较少，这样容易导致计算模型不精确。
　　丢失其它的重要信息，使得载荷计算结果不够精确，从而忽略影响风电机组安全的重要问题。
　　基于以上原因，北京鉴衡认证中心联合比利时LMS公司，利用LMS SWT 软件，采用多体动力学和有限元相结合的方法，建立非线性的风电机组系统级仿真模型，并针对大型风电机组传动系统动态特性进行研究。
　　本文利用LMS SWT 软件进行风电机组参数化建模和载荷计算，并和Bladed 软件计算结果进行比较，用以验证利用LMS SWT 软件计算风电机组载荷的有效性。
　　1 载荷计算方法
　　1.1 LMS SWT软件
　　LMS SWT 软件计算版本为SWT V3.2，如图1 所示。
　　软件采用基于有限元方法的柔性多体动力学和基于动量－叶素理论描述的空气动力学。有限元方法被延伸到能