大振幅低頻振動能回收裝置研究.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。因此研究基于振動能量回收技術(shù)為磁流變阻尼器供電具有重要的現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值。
　　為了解決磁流變阻尼控制系統(tǒng)的能源供應(yīng)問題，結(jié)合橋梁拉索的振動特點，提出了一種低頻、大振幅振動能的回收方法。利用減振器運行過程中液壓缸兩腔之間形成低

2、頻壓力脈沖，推動液壓馬達旋轉(zhuǎn)進而帶動發(fā)電機發(fā)電，將振動能轉(zhuǎn)換為電能。在本文中對振動能回收裝置進行了總體方案設(shè)計、選型分析、樣機試制、仿真建模、硬件設(shè)計以及實驗測試研究，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能的方法的工作原理及優(yōu)缺點，提出了一種利用液壓缸回收低頻，大振幅振動能的方法。
　　2)提出了振動能回收裝置的總體設(shè)計方案。以液壓缸為輸入裝置，旋轉(zhuǎn)發(fā)電機為輸出裝置，采用液壓傳動方式，通過“振動能-液

3、流能-機械能-電能”能量轉(zhuǎn)換實現(xiàn)振動能的回收。在總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過理論公式和經(jīng)驗參考，對各元件：液壓缸、液壓馬達、發(fā)電機、導(dǎo)油管、飛輪、單向閥進行了參數(shù)計算，根據(jù)參數(shù)完成元件的選型，實現(xiàn)元件間的匹配與原理樣機試制。
　　3)對振動能回收裝置進行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)了在正弦激勵下振動能裝轉(zhuǎn)換裝置輸出電壓和功率表達式，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能的儲能方案。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)計要求，完成各模塊電路的設(shè)計，電路仿真以及PCB繪制，最后完成電路板的調(diào)試。
　　5)為驗證振動能回收裝置原理樣機的可行性，在J95-I型液壓減振器實驗臺上進行實驗測試。在正弦激勵條件下，測試樣機輸出電壓，利用Matlab計算輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，分析了不同工況下，輸出電壓、平均輸出功率