风力发电机组动力学的研究和风能利用技术一样，有着成熟的理论和很多的实际经验，包括设计、计算和实验。但就整体状况而言，目前关于风力发电机组的动力学研究局限于单部件的动力学分析，并不能真实完全的反应风机各部件耦合的特性；很少行对整机性能进行全面的研究，有的耦合研究也是简单的耦合，比如叶轮系统与传动系统耦合、塔架与传动系统的耦合。针对这些问题，本课题以1.5MW的风力发电机组为研究对象，完成了如下工作： 　　1)风力发电机组动力学研究方法研究。风力发电机组的动态性能包括空气动力特性、结构动力学特性和系统动力学特性，对风力发电机组动力学的研究，就要涉及到这三个方面。而这三个方面又涉及到诸多相关的理论，如空气动力学理论、动态入流理论、叶素理论、多刚体系统动力学理论以及多柔体动力学理论等。在这些理论基础上，发展出了一些比较成熟的研究风力发电机组动力学特性的方法；经典的方法是实验、计算和模拟。本文结合已有的研究工作，对这些方法进行研究，最终运用理论研究和数字化仿真相结合的方法进行研究。 　　2)风力发电机组风速模型和叶轮系统的动力学性能研究。风力发电机组的风速非常复杂，是时变的、随机的；而且由于叶片的尺寸很大，风轮会受到“风切边”的作用，使其受力极不均匀。还有，叶片、塔架、机舱等对来流的阻滞作用必将引起附加激扰，其中叶片会产生以一倍频为主的多倍频，塔架会有塔架前倾或者塔影效应，塔架-机舱系统会产生以三倍频为主的倍频干扰。另外，斜流、湍流、阵风、气动不平衡和瞬态气动载荷等也会对风力发电机组空气动力学特性产生影响。更重要的是，风力发电机组的空气动力学特性不但本身很复杂，而且会与风力发电机组的其他部分产生耦合作用。 　　3)风力发电机组传动系统的动力学性能研究。风力发电机组传动系统指“风轮——联轴器——增速箱——联轴器——发电机”这一子系统，传动系统的性能直接影子风力发电机组的传动性能和发电量。风轮叶片由于尺寸很大，需要考虑其柔性；增速箱由齿轮轮系和箱体构成，现在用于风力发电机组的齿轮轮系多是行星轮系，有多对齿轮啮合；用于风力发电机组的发电机主要有笼型异步发电机、双馈型发电机和永磁直驱型发电机。本课题建立了风轮、增速箱和发电机的数学模型和数字仿真模型，从而进行了动力学性能研究。 　　4)风力发电机组塔架的动力学性能研究。风力发电机的塔架是薄壁结构，以往很多研究都忽略了它的柔性，甚至就不考虑塔架的影响而研究风力发电机组的性能。而事实上，塔架的柔性与机舱、叶轮系统耦合，对风力发电机组的动力学性能产生影响。本课题在研究塔架力学性能的基础上将重点研究塔架与风力发电机组其他子系统的耦合作用。 　　5)风力发电机组整机动力学性能的研究。在上面关于风力发电机组风速模型、风轮系统、传动系统以及塔架的研究基础上，从数学模型、数字仿真模型两个方面耦合上面建立的各个子系统模型从而得到整个系统两方面的模型，利用此模型对风力发电机组系统进行动力学性能研究。 主要对影响动力学行为的因素、系统动态响应方面进行深入研究。 　　本文目的是对风力发电机的机械动力学特性特别是叶轮系统、传动系统和塔架的动力学性特性进行了深入研究。建立了风力发电机整机柔性多体动力学模型，特别是传动系统中的齿轮系、塔架的动力学模型，运用该该模型分析了风力发电机的动力学特性，模拟了风力发电机叶轮系统、齿轮传动系统和塔架的的动力学特性。有助于了解风力发电机组系统性能，为其运行和维护提供数据支持，为进一步的研究打下了基础。