美国可再生能源实验室FAST仿真软件：陆上与海上风电机组的全面仿真

美国国家可再生能源实验室（NREL）开发的FAST（Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence）仿真软件是风电机组领域的重要工具，广泛应用于研究和设计风电机组的结构和动态性能。FAST软件不仅可以仿真海上风电机组，还可以仿真陆上风电机组，其强大的功能和灵活性使其在风电领域备受推崇。

FAST软件的应用范围

1. 陆上风电机组
FAST能够详细模拟陆上风电机组的动力学和结构行为，包括风力、重力、离心力和其他环境因素对风电机组的影响。通过精确的仿真，可以优化设计和提高机组的可靠性与效率。

2. 海上风电机组
FAST同样适用于海上风电机组的仿真。海上风电机组面临的环境条件更加复杂，如波浪、潮汐和海冰等。FAST可以模拟这些因素对风电机组的影响，帮助设计更加耐用和高效的海上风电系统。

FAST对双馈和直驱风电机组的仿真

双馈风电机组
双馈风电机组（DFIG）具有独特的发电机设计，允许部分功率通过转子电路传输。FAST可以仿真这种机组的动态性能，评估其在不同操作条件下的响应和效率。

直驱风电机组
直驱风电机组（DDWT）直接将风力转换为电能，省去了齿轮箱结构。FAST同样支持对直驱风电机组的仿真，通过精确模拟其动态行为，帮助优化设计和提高性能。

如何在仿真直驱式风电机组时去掉齿轮箱结构

在仿真直驱式风电机组时，需要在FAST软件中配置仿真模型，使其不包含齿轮箱。具体步骤如下：

1. 选择模型配置文件
   在FAST软件的输入文件中，找到并打开对应的风电机组配置文件（通常以 .fst 结尾）。

2. 设置驱动链参数
   在配置文件中，定位到驱动链（Drive Train）相关的参数设置部分。对于直驱式风电机组，齿轮箱比率应设置为1，这表示没有齿轮箱的放大或减速。

   GBRatio = 1.0    ! Gearbox ratio (input / output speed)
   

3. 调整驱动链惯性参数
   由于直驱式风电机组没有齿轮箱，需要调整驱动链的惯性参数，确保仿真模型准确反映直驱机组的动态特性。

   HSSBrMass = 0.0  ! High-speed shaft brake mass (kg)
   HSSMass   = 0.0  ! High-speed shaft mass (kg)
   

4. 保存并运行仿真
   保存修改后的配置文件，重新运行仿真，验证直驱式风电机组的模型配置是否正确。

总结

美国国家可再生能源实验室开发的FAST仿真软件不仅可以仿真海上风电机组，也可以仿真陆上风电机组，并且能够处理双馈风电机组和直驱风电机组的仿真需求。对于直驱风电机组，通过去掉齿轮箱结构的设置，可以确保仿真模型的准确性。详细的仿真过程和准确的模型配置，使FAST成为风电机组设计和优化的重要工具，广泛应用于研究和工程实践中。