大振幅低頻振動(dòng)能回收裝置研究.pdf

1、磁流變阻尼器在橋梁等戶外大型建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中發(fā)揮著重要的作用，磁流變阻尼器正常工作需要外加電源為其供能。在地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害發(fā)生的條件下，外部供電系統(tǒng)失效的可能性極大，使磁流變阻尼器的作用不能充分發(fā)揮。因此研究基于振動(dòng)能量回收技術(shù)為磁流變阻尼器供電具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　為了解決磁流變阻尼控制系統(tǒng)的能源供應(yīng)問題，結(jié)合橋梁拉索的振動(dòng)特點(diǎn)，提出了一種低頻、大振幅振動(dòng)能的回收方法。利用減振器運(yùn)行過程中液壓缸兩腔之間形成低

2、頻壓力脈沖，推動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。在本文中對振動(dòng)能回收裝置進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)、選型分析、樣機(jī)試制、仿真建模、硬件設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)測試研究，主要工作包括：
　　1)分析各種形式的利用減振器自身回收振動(dòng)能的方法的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種利用液壓缸回收低頻，大振幅振動(dòng)能的方法。
　　2)提出了振動(dòng)能回收裝置的總體設(shè)計(jì)方案。以液壓缸為輸入裝置，旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)為輸出裝置，采用液壓傳動(dòng)方式，通過“振動(dòng)能-液

3、流能-機(jī)械能-電能”能量轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能的回收。在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過理論公式和經(jīng)驗(yàn)參考，對各元件：液壓缸、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、導(dǎo)油管、飛輪、單向閥進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算，根據(jù)參數(shù)完成元件的選型，實(shí)現(xiàn)元件間的匹配與原理樣機(jī)試制。
　　3)對振動(dòng)能回收裝置進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)了在正弦激勵(lì)下振動(dòng)能裝轉(zhuǎn)換裝置輸出電壓和功率表達(dá)式，建立換能效率模型，分析各元件參數(shù)對換能效率以及輸出功率的影響，驗(yàn)證元件參數(shù)選型的正確性。
　　4)根據(jù)仿真的輸出電

4、壓特性，提出了利用鉛酸蓄電池儲(chǔ)能的儲(chǔ)能方案。闡述了蓄電池充電方法，升降壓控制芯片LTC3780和蓄電池充放電管理芯片LTC4000的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成各模塊電路的設(shè)計(jì)，電路仿真以及PCB繪制，最后完成電路板的調(diào)試。
　　5)為驗(yàn)證振動(dòng)能回收裝置原理樣機(jī)的可行性，在J95-I型液壓減振器實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。在正弦激勵(lì)條件下，測試樣機(jī)輸出電壓，利用Matlab計(jì)算輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，分析了不同工況下，輸出電壓、平均輸出功率