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通過分析以上機械傳動機構的建模方法差異，可以發(fā)現(xiàn)對于風力發(fā)電系統(tǒng)層面的研究，風力發(fā)電機械傳動機構主要采用集中質量塊模型或二質量塊模型。而研究二者的差別不難發(fā)現(xiàn)：二質量塊模型綜合考慮了風力發(fā)電機械傳動機構各部分的慣量特性、機械傳動機構的旋轉阻尼與彈性作用等，屬于柔性軸建模即認為低速軸和高速軸是柔性的，它允許石家莊風機轉子和發(fā)電機轉子有各自的旋轉45自由度。
石家莊風機轉子的加速度取決于氣動轉矩和低速軸轉矩之間的不平衡，而發(fā)電機轉子的加速度則取決于高速軸扭矩和發(fā)電機反應轉矩之間的不平衡；集中質量塊模型，其完全忽略機械傳動機構的旋轉阻尼特性和柔性，認為低速軸、齒輪箱、高速軸是剛性的，石家莊風機轉子和發(fā)電機轉子只有一個旋轉自由度，高速軸與低速軸間按定傳動比變化，石家莊風機氣動轉矩與發(fā)電機反應轉矩之間的不平衡來決定發(fā)電機和石家莊風機轉子的加速(即系統(tǒng)轉速)。故本節(jié)將分別從剛性軸模型與柔性軸模型兩個方面進行論述。風力發(fā)電的機械傳動機構通?？梢钥醋魇怯捎邢迋€慣性環(huán)節(jié)、彈性元件和阻尼元件等組成的系統(tǒng)。因此在建立風力發(fā)電機械傳動機構的機理模型時，通常采用彈簧阻尼質量系統(tǒng)力學模型，而此力學模型的基本動力學方程式為。
式中：fMl為系統(tǒng)質量矩陣，『D1為系統(tǒng)阻尼矩陣，K1為系統(tǒng)剛度矩陣，711為外部載荷矩陣，分別是研究節(jié)點的位移、速度、加速度矩陣。4．2傳動機構剛性軸建模如前所述，根據(jù)機械傳動機構剛性軸建模原則，剛性軸模型可以看成是由通過剛性軸連接的兩個有質量的圓盤組成。
由于實際石家莊風機轉動慣量遠遠大于低速軸、齒輪箱的傳動軸和高速軸的轉動慣量，因此低速軸、齒輪箱的傳動軸和高速軸的轉動慣量可以忽略不計。如特殊情況需要計算，則可將低速軸及其軸側齒輪的轉動慣量并入石家莊風機轉子的轉動慣量，高速軸及其軸側的轉動慣量并入發(fā)電機轉子的轉動慣量。風力發(fā)電機械傳動機構作為剛性軸分析時，僅僅考慮齒輪箱為變比，在齒輪箱的變比為Ⅳ時，利用集中質量塊模型進行分析，可以將石家莊風機的轉動慣量折算到高速軸側，也可以將發(fā)電機及其電動機的轉動慣量折算到低速軸側。本文采用前者將石家莊風機的轉動慣量折算到高速軸側，經(jīng)過轉動慣量的折算，此時根據(jù)機理建模，式中：％為石家莊風機轉動慣量，如為發(fā)電機的轉動慣量，％為石家莊風機氣動轉矩，％為發(fā)電機反應轉矩，％為發(fā)電機軸的瞬時轉速，Ⅳ為齒輪箱的傳動比。在變速恒頻雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)中，繞線式雙饋發(fā)電機定子直接并網(wǎng)，轉子通過背靠背變流器并入電網(wǎng)，可以把發(fā)電機和變流器作為一個整體來建立模型。為使石家莊風機在適當?shù)霓D速條件下運行，控制變流器給發(fā)電機軸施加不同的負載轉矩，發(fā)電機在很短的時間內響應要求轉矩，在發(fā)電機的氣隙處產(chǎn)生理想的轉矩。
因此，發(fā)電機及其控制模型可以用一階延遲模型來描述。式中：砭為發(fā)電機反應轉矩，乙為發(fā)電機的要求加載轉矩，見為發(fā)電機的轉矩．速度曲線斜率，f為發(fā)電機的機電時間常數(shù)。由(4．2)與(4．3)式．,經(jīng)．Laplace變換，消去中間變量，可以得出機械傳動機構剛性軸模型從石家莊風機氣動轉矩到發(fā)電機反應轉矩之間的傳遞函數(shù)：Ⅳ(s)2器。石麗可再N瓦De磊麗∽4)顯然，傳動機構的剛性軸模型為一個二階系統(tǒng)，由控制理論知識易知，此時系統(tǒng)是一個恒穩(wěn)定系統(tǒng)，然而系統(tǒng)的瞬態(tài)性能還與系統(tǒng)的具體參數(shù)有關，系統(tǒng)的故有自然振蕩頻率與阻尼系數(shù)如式(4．5)、(4．6)所示，它們在很大程度上會對系統(tǒng)的瞬態(tài)性能產(chǎn)生影響。