Aeroelastische Rotoren in der Mehrkorpersimulation - Simulation und Analyse des dynamischen Verhaltens von Windenergieanlagen

摘要

Bei Projektierung neuer Windenergieanlagen (WEA) werden zur Ermittlung der Lastannahmen bei den Anlagenherstellern Tools wie FLEX5, Bladed oder B-Hawk benutzt, die auf die Abbildung der aerodynamischen Eigenschaften als Lasteingangsgrossen fokussiert sind, die mechanischen Bauteile des Antriebstranges jedoch stark vereinfacht abbilden. Wesentlich bei diesen Tools ist die Integration des Anlagencontrollers in die Simulation, da erst mit dem Anlagencontroller ein realistisches Anlagenverhalten mit der Leistungsteuerung des Generators, der Pitchregelung oder dem Abfahren von Bremsprogrammen erzielt wird. Diese Tools sind anerkannte Simulations-Referenzen bei den OEM. Zur konstruktiven Auslegung des Antriebstranges ist in Erweiterung oben genannter Tools jedoch die Simulation des gesamten Antriebstranges mit Rotor, Welle, Hauptlager, detailliertem Hauptgetriebe, Kupplung, Bremse und Generator unumganglich. Eine isolierte Betrachtung des Antriebstranges ist nicht zielfuhrend, da die lastbestimmenden niedrigen Eigenmoden durch das Rotorsystem und die Struktureigenschaften von Grundrahmen und Turm wesentlich bestimmt werden. Aus dieser Motivation heraus wurde am Institut fur Maschinenelemente (IME) der RWTH Aachen ein Weg beschritten, der die Vorteile der etablierten WEA-Lastermittlungstools wie FLEX5 u. a. mit denen der allgemeinen MKS-Tools wie Simpack zur Antriebsstranganalyse verbindet.