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1、基于电涡流阻尼器的驳船式风机减振控制岳峰、张建华、岳飞虎 哈尔滨工程大学2024.08.17陕西 西安01研究背景研究思路研究内容研究结论CONTENTS目 录020304Part.1研究背景研究背景研究思路研究内容1.1 研究背景2023 年，全球风电新增装机116.6GW，较2022年增长50%。其中，全球陆上风电新增装机容量首次突破100GW，达到105.8GW。全球海上风电新增装机10.8GW，同比增长24%，仅次于2021年。这主要得益于中国海上风电市场的发展势头强劲（同比增长25%）。中国近些年积极探索漂浮式风电技术，2023年底中国漂浮式风电累计装机容量达到22.95MW，占全球

2、浮式风电总装机容量的10%研究结论随着对能源发展的需求，大力发展漂浮式风机已成为一种必然趋势GWEC2024研究背景研究思路1.2 研究意义A.B.漂浮式风机平台运动可以分解为六个自由度：纵荡（surge）、横荡（sway）、垂荡（heave）、横摇（roll）、纵摇（pitch）和艏摇（yaw）相比于固定式风机，浮式风机的平台运动响应更加复杂。研究内容研究结论漂浮式风机振动导致的问题：1.结构安全性（共振、失稳、倒塌）2.风机的发电效率设计浮式风机的振动控制装置及抑制浮式风机的振动具有重要的工程及实用意义。研究背景研究思路1.2 研究意义C.D.传统调谐质量阻尼器（TMD）主要由：质量块、弹

3、簧、阻尼结构构成缺点：机械摩擦、损耗寿命；频率固定不可调整，频带宽度窄，适用范围小电涡流阻尼器（ECD）：主要由质量块、永磁体、导体组成优点：无接触、无能量输入、全金属结构，也不存在液漏和老化问题，耐久性好；频率易于调整，启动灵敏度高，适用范围广。研究内容研究结论结构振动控制方法：主动控制、被动控制、半主动控制、混合控制水平板式电涡流阻尼器结构图调谐质量阻尼器结构图研究背景研究思路1.2 研究意义E.在电涡流阻尼器的基础上设计了减振装置。（一种风力机塔筒内摆式电涡流阻尼器减振装置）因此提出基于电涡流阻尼器的海上浮式风机减振控制策略研究内容研究结论授权证书及受理通知书发明专利结构示意图当风机塔筒

4、在承受外界激励时，斜拉索悬挂的质量块自由摆动，带动永磁体切割磁感线运动，产生阻尼力，从而实现全方位的减振控制。此发明可以通过调整磁体与导体间距、导体厚度以及放置密度改变阻尼力，调整斜拉索长度改变阻尼器频率，以适应不同风电机组的要求。Part.2研究思路绪论背景研究思路2.1 技术路线第1部分 ECD模拟分析参数化分析公式拟合理论模型建立研究内容研究结论第2部分 Barge式风机振动控制Barge模型机舱ECD优化控制效果分析ECD位置优化对比不同工况下控制方案ABC控制效果对比分析Part.3研究内容研究思路3.1 电涡流阻尼器模拟分析 当导体板在强度为 B 的均匀磁场中以速度v来切割磁感线时

5、，导体板内会产生密度为J的电涡流并受到电磁力F。通过调整磁导间距d、铜板厚度、导磁钢板厚度z探究电涡流阻尼器性能。电涡流阻尼器原理示意图水平板式电涡流阻尼器结构图n 原理介绍研究内容研究结论研究背景研究思路3.1 电涡流阻尼器模拟分析 在COMSOL中建模，进行参数分析。质量块的尺寸为1.5m1.5m1.5m，永磁体布置16块，相邻永磁体间N极和S极相互交错布置，永磁体之间的间距为0.2m，永磁体的长宽高为0.2m0.2m0.02m，布置方式如图。总磁化表面积为0.64m2，铜板的尺寸为2m2m0.05m，在铜板底部设置导磁钢板增强永磁体之间的磁场强度，限制电涡流的扩散范围，减少电涡流的能量损

6、耗，提高电涡流阻尼器的能量转换效率，尺寸2m2m0.05m。电涡流阻尼器有限元模型永磁体布置图（单位：m）电涡流阻尼器网格划分图n 有限元模型建立研究内容研究结论研究背景研究思路3.1 电涡流阻尼器模拟分析 调整磁导间距，从5mm至30mm步长间距为1mm，模拟得到铜板受到的洛伦兹力，计算得到电涡流阻尼系数。n 磁导间距影响(a)磁导间距5mm(b)磁导间距10mm(c)磁导间距15mm(d)磁导间距20mm(e)磁导间距25mm(f)磁导间距30mm研究内容研究结论研究背景 在保证导体板与永磁体不接触的情况下，减小磁导间距可以提升ECD的工作效率。研究思路研究内容3.1 电涡流阻尼器模拟分析