大功率风电机组传动系统液力变矩器的设计研究

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风电液力变矩器文章大功率风电机组传动系统液力变矩器的设计研究
李丽丽1 ， 2
，何玉林1
，李成武1
， 黎明1
( 1重庆大学机械工程学院 CAD /CAE应用工程研究所，重庆 400030 ;
2沈阳理工大学机械工程学院，沈阳 110168)
摘要: 利用几何相似设计理论，根据风电机组传动系统要求， 应用 MATLAB编写计算程序， 求出专用导叶可调液力变矩
器循环圆各部分几何尺寸并设计其机械结构〃立液力变矩器的动态数学模型， 并进行 MATLAB /S i m uli nk仿真分析，
验证了液力变矩器应用在风电机组传动系统的合理性，为大功率风电机组传动系统设计提供必要的理论基矗
关键词: 风电机组;液力变矩器; 循环圆;几何相似; MATLAB
中图分类号: TM315
文献标识码: A
文章编号: 1671 3133( 2007) 06 0050  04
Research on the design of variable
speed torque converter
of drive train system in large w ind turbine
L i Li
li
1 ， 2
， He Yu
li n
1
， Li Cheng
wu
1
， L iM ing
1
( 1 Depart m ent ofMechan ic Eng ineer ， Chongqi ngU niversity ， Chongqi ng 400030， CHN;
2 Depart m ent ofM echan ic Eng i neer ， Shenyang l igong Un i versi ty ， Shenyang 110168， CHN )
Abstrac t : A cco rding to t he geome try si m ilar i ty theo ry ， the geo m etry o f t he c ircle of the variab le
speed to rque converte rw it h ad

j ustable gu i de blades w as ca lculated by usi ngMATLAB. And the structures of the c i rc l e w ere a l so des i gned to m eet the need of
dr i ve train . The dyna m icm athe m aticmode lwas built and si m ulated inMATLAB /S i mu li nk . The results vali date the app licati on of
torque converter in the drive trai n syste m of large w ind t urbi ne ， wh i ch is t he theo ry base of the design of dr i ve tra i n system i n
larg ew i nd t urbi ne .
K ey words :W i nd t u rbine ; To rque converter ; C ircle ; Geome try si m ilarity ; MATLAB


风电机组是将风能转化为电能的大型复杂机电
系统。而风速作为-个复杂多变的瞬态过程，使作用
在风轮叶片上的风载荷随时间、 空间变化， 作用在主
轴上的力矩也随之改变。变化的力矩通过传动系统，
引起发电机转速的不稳定， 最终导致发电机产生的电
压不稳定。当电压的不稳定性积累到-定程度时， 会
对电网产生破坏性影响。 如何实现风力发电的稳定
图 1
风电机组传动系统简图
性，是目前风力发电
研究的重点之-。
液力变矩器的
自动适应性、 防震
性、 过载保护、 自动
协调负载分配等优
点， 使装有液力变
矩器的传动系统能
够平稳地起步、 变
速和变矩， 从而实
现力矩、 速度的无级调节， 并具有噪声孝 寿命长和结
构紧凑等优势。本文将液力变矩器和行星齿轮装置
组成的液力机械元件应用于风电机组传动系统中，以
此解决大功率风电机组电压的不稳定问题。其传动
系统简图如图 1所示。
1
液力变矩器的选型
导叶可调式液力变矩器通过调节导轮 叶片转
角改变循环流量，从而改变涡轮输出转速。并且此类
液力变矩器具有较高的效率和调节稳定性， 适用于转
速比变化较大而且长时间在高转速比工况运行的工
作机传动。这些优点完全符合风电机组传动系统要
求，因此本文选用导叶可调式液力变矩器。
2
液力变矩器的设计计算
按照-维束流理论，循环圆形状对液力变矩器的
性能没有影响，但会引起最高效率、 启动变矩比和透
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