海上风力发电系统的半主动结构模糊智能振动控制基础研究

海上大功率风力发电场在世界范围内得到了广泛的发展，但在全球变暖的大背景下，风、雪、冰冻等极端天气/气候事件加剧，给海上风机结构的安全和运行带来了极大威胁。在考虑风、波、地震以及机电系统闭环控制作用等复杂非线性及结构振动强耦合的基础上，提出控制塔架、风叶及传动链的挥舞、扭转、弯曲等复杂振动形态的半主动振动措施和智能控制策略，可有效提高风电机组的安全性和疲劳可靠性，为此开展研究：(1) 基础-塔架-风叶结构动力学系统与机组传动链多体动力学系统的动力耦合分析模型；(2) 机组控制措施对结构振动控制效果的影响机制研究；（3）基于整体运行及安全控制目标的机电控制系统与结构振动控制系统之间的协调机制研究；（4）基于智能材料的半主动振动控制措施及智能控制策略研究；通过以上研究，对于提高我国海上风电的运行效率和安全，促进海上风电场的开发具有重要的意义。

海上风力发电系统在运行过程中会受到若干复杂荷载的作用，因此对结构进行动力特性分析及振动控制就显得尤为重要。本基金针对海上风力发电系统的动力特性及智能振动控制方面开展了以下几方面的研究：.1..基于流函数理论研究了近海风机非线性波浪荷载，并针对近海风机波流场共同存在的情况，研究了采用不同波流场运动计算模型对于基础-塔架的影响；.2..分析了风力发电系统在正常运行状态下风-地震联合作用下的动力反应以验证地震荷载对风力发电系统的影响；.3..根据风机叶片的结构特征，设计了定位钢架，用于固定磁流变阻尼器以控制风机叶片挥舞振动，建立了相应的动力学模型，在此基础上研究了极端荷载下风机叶片的半主动模糊智能控制算法，分析了不同控制器位置、不同数量情况下的振动控制效果；.4..研究了机电控制对风力发电机的动力反应和疲劳荷载的影响机制，分别分析了叶轮转速和桨距角在固定和随着风速变化的情况下，风机振动的主要参数；.5..建立了反应动态旋转的风速时程曲线，应用adams建立了刚柔混合的多体动力学模型对风力发电机进行仿真模拟分析，比较模型考虑传动系统作用前后的变形曲线，在此基础上对风力发电机在风荷载作用下的机组控制策略进行了研究；.6..研究了塔架的振动控制方案，分别分析了在塔架内部安装悬吊式TMD及磁流变阻尼器情况下，对风机结构的振动控制效果，研究表明两种控制方案均能起到较好的控制效果;.7..针对海上风力发电项目运行期的特点，建立了相应的风险评价指标，对其运行期的风险进行了分析，为运行期风险管理提供依据。.通过以上研究，对于提高我国海上风电的运行效率和安全提供了参考，对促进海上风电场的开发具有重要的意义。