機(jī)械參數(shù)對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)性能影響分析

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為了清楚的反應(yīng)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，排除其他干擾，暫且屏蔽掉風(fēng)剪、塔影效應(yīng)引起的石家莊風(fēng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)量。以下研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，點(diǎn)畫線的振蕩頻率最大，虛線次之，而實(shí)線條最小。顯然系統(tǒng)的振蕩頻率隨著石家莊風(fēng)機(jī)側(cè)慣量的減小而增大；石家莊風(fēng)機(jī)慣量越大，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越大，其轉(zhuǎn)速響應(yīng)越慢，轉(zhuǎn)速響應(yīng)越平滑。若其他參數(shù)一定的情況下，石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量若取得過小，系統(tǒng)可能出現(xiàn)劇烈振蕩甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況；但若選擇過大，系統(tǒng)的響應(yīng)將有很大的延遲，不利于控制的施加。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小；發(fā)電機(jī)側(cè)慣量越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越大，其轉(zhuǎn)速響應(yīng)越快，轉(zhuǎn)速響應(yīng)越平滑。
在其他參數(shù)一定的情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量若取得過大，系統(tǒng)可能出現(xiàn)劇烈振蕩甚至系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況；小的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是有益的。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小；而低速軸剛度越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越小，其振蕩幅度越大且衰減越慢。顯然在其他參數(shù)一定的情況下，大的低速軸的剛度系數(shù)對(duì)系統(tǒng)是有益的，若是選擇過小，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線圖。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小；而高速軸剛度越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越小，其振蕩幅度越大且衰減越慢。在其他參數(shù)一定的情況下，高速軸剛度系數(shù)選擇越大，越有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，若其選擇過小，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。
高低速度軸剛度系數(shù)對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)性能的影響是一致的，又由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中由于高速軸的剛度系數(shù)往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低速軸的剛度系數(shù)，故在許多情況下忽略高速軸的剛度系數(shù)，將低速軸的剛度系數(shù)作為系統(tǒng)的剛度系數(shù)來考察其對(duì)系統(tǒng)的影響。時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線圖。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小；而低速軸剛度越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越小，其振蕩幅度越大且衰減越慢。顯然在其他參數(shù)一定的情況下，大的低速軸的阻尼系數(shù)對(duì)系統(tǒng)是有益的，若是選擇過小，不利于系統(tǒng)的快速穩(wěn)定。然而，低速軸的阻尼系數(shù)確造成了系統(tǒng)能量的損失，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的效率有一定影響，所以此參數(shù)要在系統(tǒng)的穩(wěn)定與效率之間做一個(gè)這種選擇。
高速軸阻尼系數(shù)石家莊風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線圖。從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小；而高速軸阻尼系數(shù)越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越大，其振蕩幅度越小且衰減越快，有理于系統(tǒng)的快速穩(wěn)定。在其他參數(shù)一定的情況下，高速軸阻尼系數(shù)選擇越小，越有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定，我們一般選擇阻尼系數(shù)較小的高速軸阻尼系數(shù)。高低速度軸的阻尼系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)性能的影響趨勢(shì)與剛度系數(shù)不同，它們不能作為一個(gè)量來考慮。低速軸的阻尼系數(shù)有一個(gè)折衷選擇的問題，而高速軸的則越小越對(duì)系統(tǒng)有利。
從風(fēng)速突變后的調(diào)節(jié)過程可以看出，實(shí)線的振蕩頻率最大，虛線次之，而點(diǎn)畫線最小：而齒輪箱變比越小，系統(tǒng)阻尼系數(shù)越大，其振蕩幅度越小且衰減越快，有理于系統(tǒng)的快速穩(wěn)定。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速可以看出，齒輪箱的變比決定了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。對(duì)比風(fēng)力與發(fā)電機(jī)風(fēng)速突變后的瞬態(tài)響應(yīng)過程可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速突變后發(fā)電機(jī)瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)齒輪箱參數(shù)沒有石家莊風(fēng)機(jī)敏感。由前述的理論分析和仿真可以看出，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，石家莊風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)影響重大，適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)參數(shù)選擇，可以使得系統(tǒng)具有良好的瞬態(tài)性能，不當(dāng)?shù)南到y(tǒng)參數(shù)配置，可以使得系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重的轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速振蕩，甚至破壞整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。