机械工程学报

作者：胡银龙, 徐进, 程昌俊, 周辉, 蔡旭昊

单位：河海大学能源与电气学院 南京 211100

关键词：海上风力机,机电惯容,振动控制,无源电路,TMD；

基金：国家自然科学基金(62173125)和中央高校基本科研业务费(B210202058)资助项目。

机电惯容是一种新型惯容装置，可利用电路网络实现高阶机械阻抗，具有性能和空间上的优势。由于海上风力机的机舱空间有限，研究了位于浮式平台中的机电惯容系统对漂浮式海上风力机载荷的影响。根据直流电机的特性，电机轴的转矩输出与电机回路中的电流呈线性关系，因此针对所建立的机电惯容，重点研究了所有由单个电阻、电容、电感组成的电路网络对漂浮式风力机减振性能的影响。为了降低优化过程中的复杂度，首先建立了3自由度(Degree of freedom,DOF)漂浮式海上风力机模型，随后优化了含有电路网络模型的输入输出传递函数的H2范数，得到电路网络最优参数。最后，基于美国可再生能源实验室的5 MW基准风力机模型对优化结果进行了仿真分析。仿真结果表明，在不考虑装置工作行程的情况下，所建立的机电惯容调谐质量阻尼器(Mechatronic inerter tuned mass damper，MITMD)系统可以有效减少风力机系统的结构载荷。相较于减振装置位于机舱中的情况，建立在平台中的MITMD系统可以同时减轻塔基和塔顶转轴处的载荷。MITMD的控制效果以运动位移为代价，因此在实际应用中需要折中考虑减振效果和装置的工作行程。

来源：2023年第5期

《机械工程学报》期刊编辑部

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