利用调频质量阻尼器结构实现海上漂浮式风力机的稳定性控制

作     者：穆安乐 王超 刘宏昭 张明洪 张玉龙 MU Anle;WANG Chao;LIU Hongzhao;ZHANG Minghong;ZHANG Yulong

作者机构：西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西省西安市710048 

基　　金：国家自然科学基金(51075326) 陕西省13115重大科技专项(2009ZDKG-33) 陕西省教育厅科研项目(08JK391) 西安理工大学博士启动基金项目~~ 

出 版 物：《中国电机工程学报》 (Proceedings of the CSEE)

年 卷 期：2013年第33卷第35期

页      码：89-94,15页

摘      要：海上漂浮式风力机是在随机性风载荷和浪载荷联合作用下工作的,其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。考虑到气动水动结构耦合作用而产生6种摇荡形式,该文选择Spar结构的漂浮风力机作为样机系统。针对其纵摇和垂荡这2种摇荡现象,提出了以调频质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)置于风力机机舱的结构主动控制形式,建立了基于TMD控制的精确三自由度漂浮风力机动力学模型,其中外激励风载荷考虑了桨叶和塔架2种载荷,而浪载荷按Morison方程建模。基于此模型,分析了随机风浪载荷作用下对风力机性能影响最大的纵摇形式的动态响应,实现了以最小能量消耗来实现风力机塔顶位移、速度、加速度最小为控制目标的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的设计。以5MW漂浮风力机为例,进行了控制前后的纵摇动态响应仿真和分析。仿真结果表明:通过TMD主动控制,可以有效减少55%塔架振动的最大位移,并快速消弱塔架振动回归稳定状态。

主 题 词：漂浮式风力机 动力学建模 调频质量阻尼器 振动控制 

学科分类：0808[工学-自动化类] 080703[080703] 0809[工学-计算机类] 080704[080704] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 

核心收录：

D　O　I：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2013.35.013

馆 藏 号：203858355...