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摘要风力发电机组是一种能量转换装置。不论是何种应用、何种类型，还是何种结构，所有风机都是把气流流动的能量转换成旋转的机械能。虽然风力发电具有许多不可替代的优点，但是在实际中风力发电机组也存在不可避免的问题。大型风力发电机组由于自身体积和材料的限制，振动大的缺点比较突出，影响风机的效率和安全性。所以，研究风机减振十分有必要。文章中使用了调谐质量阻尼器作为风机减振装置，使用 MATLAB完成了仿真实验，验证了减振效果。使用结构动力放大系数方法求出调谐质量阻尼器最优参数，并得出在一定质量范围内质量比越大，减振效果越好的结论。20784
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关键字： 调谐质量阻尼器 风力发电机 减振控制 MATLAB
Title The vibration damping control of single degree wind turbines
Abstract
Wind turbine is an energy conversion device. Whatever the applications,
what type or what kind of the structure , all the wind turbines are using
the air flow energy into rotational mechanical energy. Although wind power
generation has many irreplaceable advantages,there are also inevitable
problems in practice.Large wind turbine,due to their size and the
limitation of materials,will prominently affect the efficiency and safety
of itself. Therefore, the study of wind turbine vibration is necessary.The
article uses the tuned mass damper as wind turbine damping device,which
completed a simulation by MATLAB, to verify the damping
effect.Simultaneously use the DMF method to obtain tuned mass dampers
optimal parameters, and come within a conclusions that in certain range
of mass ratio the greater, damping effect is better.
Key words Tuned mass damper vibration control wind turbines MATLAB
目 次
1 绪论1
1.1选题研究背景和意义1
1.2选题的国内外研究现状2
2 模型的建立和分析5
2.1关于振动类型的说明5
2.2简化力学模型7
2.3模型参数的数学理论推导8
2.4 MATLAB 环境实现9
3 模型减振前后效果分析10
3.1模型的脉冲响应10
3.2模型的阶跃响应11
3.3频率响应函数11
3.4模型的根轨迹12
4 模型参数优化13
4.1振动响应位移方差方法13
4.2结构动力放大系数方法14
结 论20
致 谢21
参 考 文 献22
附 录23
图 1.1台北 101 大厦调谐质量阻尼器4
图 2.1在一个自由度方向上的风机和调谐质量阻尼器两质点模型7
图 2.2风机和调谐质量阻尼器力学模型8
图 3.1模型脉冲响应10
图 3.2模型阶跃响应11
图 3.3 1 m 位移响应的频率响应函数. 12
图 3.4主系统根轨迹13
图 4.1最优 DMF 曲线和对应 opt r , 、 opt , 2 取值. 16
图 4.2最优 DMF 曲线和对应 opt r ,、 opt , 2 取值. 17
1 绪论
1.1 选题研究背景和意义
随着人类社会的不断进步，能源危机已经逐渐显现。它不仅关系到国民经济的发
展，更成为关系到人类生存和发展的紧要问题。目前，风力发电以其清洁、容量大、
可再生和经济效益好等特点，成为最重要的替代能源之一。根据世界风能协会预计，
预计到 2020 年，全球风力发电装机容量会达到 12.31 亿千瓦，年发电量相当于届时
世界电力需求的 12%[1]
。风力发电会向满足世界 20%电力需求的方向发展，相当于今
天的水电规模[1]
。因此，为了建设节约型社会，风力发电不应作为常规能源的补充，
而是一种具有丰富商业化价值和广阔发展前景的新兴能源产业。
风力发电机组是一种能量转换装置。 不论是何种应用、 何种类型， 还是何种结构，
所有风机都是把气流流动的能量转换成旋转的机械能。 升力原理和阻力原理是两种必