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原文传递大振幅低频振动能回收装置研究

论文题名：	大振幅低频振动能回收装置研究
关键词：	磁流变阻尼器;振动能回收装置;换能效率;功率表达;电压特性;桥梁振动控制
摘要：	磁流变阻尼器在桥梁等户外大型建筑结构振动控制中发挥着重要的作用，磁流变阻尼器正常工作需要外加电源为其供能。在地震、台风等自然灾害发生的条件下，外部供电系统失效的可能性极大，使磁流变阻尼器的作用不能充分发挥。因此研究基于振动能量回收技术为磁流变阻尼器供电具有重要的现实意义和学术价值。　　为了解决磁流变阻尼控制系统的能源供应问题，结合桥梁拉索的振动特点，提出了一种低频、大振幅振动能的回收方法。利用减振器运行过程中液压缸两腔之间形成低频压力脉冲，推动液压马达旋转进而带动发电机发电，将振动能转换为电能。在本文中对振动能回收装置进行了总体方案设计、选型分析、样机试制、仿真建模、硬件设计以及实验测试研究，主要工作包括：　　1)分析各种形式的利用减振器自身回收振动能的方法的工作原理及优缺点，提出了一种利用液压缸回收低频，大振幅振动能的方法。　　2)提出了振动能回收装置的总体设计方案。以液压缸为输入装置，旋转发电机为输出装置，采用液压传动方式，通过“振动能-液流能-机械能-电能”能量转换实现振动能的回收。在总体设计的基础上，通过理论公式和经验参考，对各元件：液压缸、液压马达、发电机、导油管、飞轮、单向阀进行了参数计算，根据参数完成元件的选型，实现元件间的匹配与原理样机试制。　　3)对振动能回收装置进行数学建模，推导了在正弦激励下振动能装转换装置输出电压和功率表达式，建立换能效率模型，分析各元件参数对换能效率以及输出功率的影响，验证元件参数选型的正确性。　　4)根据仿真的输出电压特性，提出了利用铅酸蓄电池储能的储能方案。阐述了蓄电池充电方法，升降压控制芯片LTC3780和蓄电池充放电管理芯片LTC4000的工作原理，根据设计要求，完成各模块电路的设计，电路仿真以及PCB绘制，最后完成电路板的调试。　　5)为验证振动能回收装置原理样机的可行性，在J95-I型液压减振器实验台上进行实验测试。在正弦激励条件下，测试样机输出电压，利用Matlab计算输出功率和转换效率，分析了不同工况下，输出电压、平均输出功率和转换效率随活塞运动频率的特性，将实验值与仿真值相比较，分析误差产生的原因。将储能电路连接至原理样机的输出端，测试电路的性能。
作者：	袁四美
专业：	仪器科学与技术
导师：	廖昌荣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文