2前端调速风机简介
2.1新型前端调速风电机组介绍
本新型前端调速风机设计的基本思路是在传动链中引入差动齿轮调速机构，对齿轮箱高速轴输出转速进行调节，并稳定在常规同步发电机要求的1500rpm的额定转速。相对于双馈发电机，本机型采用了多种新技术和新结构，并在调速齿箱设计、机组传动链设计、调速控制系统及风力同步机并网控制等方面进行创新。其核心是在传统风电增速箱后引入行星差动调速机构设计的差动调速齿箱，从而实现无级变速、前端调速的功能，以获得恒定的高速轴转速。因此，新型风电机组可采用常规同步发电机，从根本上解决电能质量问题（原理与同双馈电机对比如图2.1)，同时可省去双馈机组的1/3总容量的变频器，极大降低成本，提高系统的安全性及可靠性。这不仅会受到业主和电网的欢迎，而且对我国风电技术的发展意义重大。
其中，差动可变速比调速齿箱为此前端调速风机核心部分，连接前端增速齿箱与同步发电机，其不仅是机组传动系统的一个重要环节，也是控制机组在各个工况状态下正常运行的核心部件。差动齿轮箱主要由齿轮组与一个调速电机组成。在风机运行过程中，主控系统通过调节调速电机的速度，即可改变齿箱变速比，使得齿箱输出轴转速（即同步电机输入轴）保持在恒定同步转速，实现前端变速后端恒速的功能。由于其机组结构，运行原理，控制策略等特性均与已有的几种风电机组类型有较大不同，优势明显，所以此新型前端调速风机具有较大的创新性和前瞻性。
2.1.1 变速比齿轮前端调速风机工作原理
新型前端调速型风机系统的核心是在原三级固定速比增速传动机构后面，引入了行星差动调速机构用于实现整个增速箱传动比的调节，实现前端调速功能。其结构原理如图2.2所示，工作原理概括如下：1.行星轮及轮架7经固定速比机构5后与风机叶轮1连接，构成机械传动链；2.内齿圈6与同步发电机的转子连接，稳定运行时的转速为同步发电机的同步转速，实现恒频发电；3.太阳轮8经调速平行轴3后与调速电机2连接，通过调速电机2改变太阳轮转速，从而调节风机和内齿圈的转速。4.机组后端的同步发电机10定子连接电网，向电网馈电。
2前端调速风机简介.....................................9
2.1新型前端调速风电机组....................................9
2.2风机控制策略....................................13
2.3本章小结....................................15
3 Bladed外部齿轮箱动态链接库....................................16
3.1齿轮箱动态链接库....................................16
3.2Bladed齿箱动态链接库....................................17
3.3Bladed齿箱动态链接库示例的....................................23
4新型前端调速风机齿轮箱模型建立与....................................43
4.1新型风机差动可变速比齿轮箱....................................43
4.2 Bladed模型设置....................................49
4.3仿真结果及分析....................................52
6总结与展望
本论文介绍新型前端调速风机，完成了 Bladed中外部齿轮箱动态链接库接口的研究工作，并对风机中差动可变速比齿轮箱进行了建模，在Bladed中搭建仿真模型和编写相应程序，验证了齿轮箱模型的准确性。具体内容和结论如下：
(1)、对新型前端调速风机的进行了介绍，前端调速风机的核心部件为差动可变速比齿轮箱，其作用为将桨叶轮毂的变速输出轴转换成同步发电机的恒速输入，论文对行星轮结构做了介绍，并阐述了齿轮箱在整个风机中的连接关系，以及运行机理。
(2)、根据新型风机差动齿箱建模与仿真的需要，对Bladed中的外部齿轮箱动态链接库接口进行开发，详细分析了 Bladed软件中提供的齿轮箱DLL demo,并通过实验对帮助文档中不明确的部分做了分析和解答，另外，通过实验验证了齿轮DLL与外部控制器的通信方式，为齿箱的建模工作以及风机的整体建模仿真工作打下了良好的基础。
(3)、对新型风机系统中的差动齿轮箱建模，描述了个部件之间的关系，得到了扭矩关系模型、动力学模型。在Bladed中编写程序进行仿真，并对仿真中的平均风结果进行了分析。仿真结果表明，齿轮箱模型正确。
(4)、设计了一个扭矩估计仿真实验平台，用于对力矩估计检测方案的可行性以及相关算法的研究。目前平台已初步设计出3D模型。
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