单自由度的风机减振控制(3)
威、丹麦、德国、英国和荷兰等多国参与的国际合作项目“Hywind”已经在挪威的港口
城市斯塔万格建成。这是世界上第一台漂浮式风力发电机组，叶片直径为 80 米，高
出海平面约65 米。水下部分被安装在一个100 多米的上，浮标通过锚索固定在海底。
风－光或风－氢互补发电系统的开发。由于风力发电机的特性，导致其并网运行
存在需要无功补偿、频率不稳定等问题。许多学者转向研究分布式风力发电，或风－
光或风－氢互补发电系统。风－光互补发电系统指风力发电之后并不直接并网，而是
和太阳能发电一并输送到蓄电池中，再通过换流装置接入电网。风－氢互补发电系统
指将风力发电用于电解水制氢，然后通过燃料电池等方式发电。
风力发电研究的核心主要有：研究风力发电并网问题；最大功率点的跟踪方法；
低电压穿越的问题[3]。
可见，目前对风力发电的关键技术的研究比较完善，但是现在对风电机组的减振
作的研究较少，本论文将试图着力对此加以探究，为之前研究的不足做必要的补充。
风振抑制主要目前有主动控制和被动控制两种方法。 主动控制是指通过有源设备
主动的对振动进行减弱和抵消，这种设备需要从外界获取能量。被动控制是指无需外
界能源进行抑制振源、隔振或动力减振。调谐质量阻尼器即是采用动力减振的列子，
它将主系统的振动能量转移到减振器上，以达到减小主系统振动的目的[17]
。本论文着重讨论被动控制中的调谐质量阻尼器。英文名称为 Tuned Mass
Dampers，简称为 TMD，是历史悠久的结构控制装置之一。最早由 Frahm 于 1909 年
开始应用到振动的控制中。主要具有高效，简单可靠，经济等特点。在上世纪中叶，
苏联曾经在高层建筑上安装摆型结构进行减振。1972 年，Yao 基于古典控制理论及现
代控制理论首次提出了结构控制的概念；在此之后，许多学者在结构控制的方式及结
构控制的计算方面做了大量的研究工作， 振动控制装置越来越多的应用到实际工程结
构中[4]应用调谐质量阻尼器较为著名的有台北101 大厦。台北 101 大厦高 509 米，为了
应对高耸结构的风振反应，在大楼的88 至 92 楼设置了一个 660 吨的悬挂钢球。利用
钢球的摆动来减缓大楼的摆动。这是世界上现有的最大的阻尼器。
现在的风机杆塔多为细长的锥筒结构，极易产生振动。而且由于风机机舱的空间
限制，很难在其中安装复杂的减振设备。选取易安装文修，简单有效，占地少的调谐
质量阻尼器十分理想。
1.3 选题的主要目的和研究内容
本论文根据自动控制理论中的减振理论，通过风机模型的特征分析，选取一个自
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