自適應變頻TMD減振技術及其在海上風電塔架減振中的應用研究.pdf

1、隨著常規(guī)能源過度消耗和環(huán)境污染問題日益突出，能源消耗與環(huán)境保護的壓力使得各國政府加大了對清潔的新能源和可再生能源的投入。風能作為一種可再生能源受到了越來越多國家的重視。海上風力資源豐富，比陸地風力發(fā)電產(chǎn)能大，對環(huán)境的影響小，因此海上風力發(fā)電是風力發(fā)電的新趨勢。 海上風力發(fā)電塔架是一種高聳結構，其高寬比較大，結構抗彎剛度相對較柔，在橫向荷載(尤其是風荷載)作用下，容易產(chǎn)生較大的振動，導致結構的疲勞和破壞，威脅結構的安全。通過振動控

2、制方法抑制塔架的振動，是海上風力發(fā)電研究的重要內(nèi)容。 不同于普通結構減振，高聳結構振動控制的核心問題是利用結構振動控制理論，改變傳統(tǒng)地加強承重結構以抵抗風振或地震的思路，而采用某種控制裝置施加控制力，抑制結構的動力反應。在眾多的被動控制方法中，TMD和MTMD是最為普遍的一種，也最具有實用價值和工程應用前景。 海上風力發(fā)電塔架受風力等級影響會調整自身狀態(tài)以保障基礎結構的安全，使得結構自身的固有頻率發(fā)生變化。傳統(tǒng)TMD因其

3、控制頻率的單一性顯然不能滿足多工作頻率的結構減振要求。MTMD雖然可以實現(xiàn)對多個頻率的控制，但其結構龐大，安裝復雜，且非工作部分會對振動控制產(chǎn)生干擾。 本論文在前人研究成果基礎上，考慮特殊環(huán)境下多工作頻率結構的振動控制要求，提出了“自適應變頻TMD”的概念。自適應TMD的概念既保留了MTMD多工作頻率的優(yōu)勢，同時是單TMD系統(tǒng)，安裝、維護簡單。本文對自適應變頻TMD系統(tǒng)的原理進行了詳盡的闡述，并對此系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵問題進行了研究。

4、具體研究內(nèi)容如下： 1．在了解已有結構振動控制技術基礎上，借鑒TMD及MTMD的優(yōu)點，提出一種新型的減振裝置-自適應變頻TMD控制裝置。這種新型裝置能夠克服傳統(tǒng)TMD控制頻率的單一性，通過調諧自身頻率與結構的各個工作頻率相適應，適用于多頻率工作結構的減振。 2．詳細闡述自適應變頻TMD的工作原理，并通過數(shù)值模擬與物模實驗研究其可行性。結果表明，這種新方法能夠突破現(xiàn)有TMD的局限性，可用于有多個工作頻率的工程結構減振。