单自由度的风机减振控制(2)
需的空气动力学依据。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。 现在全球风力发电建设重心已经逐渐转移到建设海上
风电机组。海上风力发电场环境比较复杂，风速比陆地同等风力发电场高出
20%-100%。海洋表面粗糙程度小，风速随海面高度变化小。海面场地限制小，易建
设大容量的风力发电场。但是安装和文护费用比陆地高出近60%。综合各种因素， 单
位容量超过2MW的大型风力发电机组机成为主流风机。
表 1.1 著名厂商风电机组技术参数[2]
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。正常运
行条件下风机存在的疲劳载荷，会长期作用于风机结构，影响风机的效率和安全性。突发性的台风等甚至会引起风机的共振，造成严重的事故。
2010 年 1 月 20 日，常规文护人员对大唐左云项目的风机进行叶片主梁加强工
作，期间由于风速过大未能继续进行。2010 年 1 月 27 日工作结束。1 月 28 日，
常规文护人员就地启动风机。2 月 1 日，风机无任何报警信息就发生了倒塌事件。
2010 年 8 月下旬，甘肃瓜州北大桥地区连续大风，造成了某在建风电场的一个
1.5MW 机组发生倒塌事故。初步分析可能是安装时螺栓力矩出现问题，大风时螺栓
承受剪切力超过极限载荷而发生断裂。
2012年 9 月 5 日，托克逊风电场的风电机组倒塌，该机组正处于调试中。事故造
成现场工作人员受伤，风机受损。此次事故原因初步分析为当地特殊突发风况和安装
施工过程中存在基础螺栓紧固不当。
从以上严重的倒杆事故可以看出，研究风机减振是十分有必要的。
1.2 选题的国内外研究现状
过去几十年里， 大型风电机组研制技术日趋成熟， 风电技术得到了快速发展[14-16]
。
对风机的研究主要集中在以下方面：
大功率风电机组技术。在风力发电刚起步的时候，风机功率只有几十千瓦。直到
上个世纪末期才出现几百千瓦的风机。而今天，国际主流的商业风机已经达到3MW。
2010年我国第一台海上 5MW风机下线，也随之进入到大功率风机时代。根据欧洲风
电协会EWEA 预测，到 2020 年，将会出现单机功率 20MW的风机。
水平轴风电机组技术。 风机根据其发电机转轴位置可以分为水平轴风力发电机和
垂直轴风力发电机。 垂直轴风力发电机由法国人G.J.M达里厄于19世纪30年代发明，
所以又称为达里厄式风机。主要优点是风向改变时不需要对风，但是由于体积因素普
遍应用于小功率风机。水平轴风力发电机由于经济效率高，转轴短，容易实现变桨距
等特点已经称为主流。
“智能变桨”技术。所谓变桨距是指沿着风机桨叶的纵轴方向旋转桨叶，以到达
调整风机吸收风能的程度，调整风机转速和功率输出等功能。大型风机的桨叶一般重
达数吨，而风的变化十分频繁。这对快速调整桨叶攻角提出了较高要求。
永磁直驱和双馈机组技术。 风力发电机组的讨论主要集中在永磁直驱和双馈机组
孰优孰劣上面，下面是优缺点的对比表格。从表格中可以看出，虽然现在双馈机组占
市场的主流，但以后永磁直驱将会有较大的发展。深海漂浮式风电机组技术。在陆地和沿海空间资源越来越紧张的时候，在深海区
发展风力发电不失为一种良好的选择。在深海区海面开阔、风速高、受地表影响小。
风力也比较稳定。现在对于深海漂浮式风电机组技术研究主要在机座方面。目前， 挪
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