进入21世纪后,化石能源带来的环境污染问题愈加恶劣,发展和利用风能与太阳能等清洁能源已成为新时代能源的重要发展方向。风力发电作为风能的主要开发措施,由于其产能连续性强和耕地占用面积小等特点,已被列入国家能源生产重要规划中。为了捕获更多的风能,风力发电机结构的尺寸越来越大,结构变得越来越柔,对水平荷载的敏感度不断增加,振动也愈加明显,这就导致结构强度和疲劳等破坏问题愈加严重。因此,本研究提出一种双向调谐质量阻尼器(TMD)减振装置,旨在减小风电结构在地震和风荷载作用下的动力响应,降低结构振动及疲劳问题。以某2.5MW的风电结构为研究对象,通过数值模拟及振动台试验对采用该双向TMD的风电结构在地震作用和风荷载作用下的振动控制进行研究,主要研究内容包括以下几个方面:(1)利用ANSYS有限元软件,建立集中质量模型和考虑叶片与塔筒结构耦合作用的叶片-塔筒模型,其中集中质量模型将机舱、轮毂和叶片等效为质点连接在塔筒结构顶部,叶片-塔筒模型将叶片等效为变截面梁,机舱等效为一个梁,用来连接叶片和塔筒。对两种模型动力特性进行对比分析,为后续分析计算奠定基础。(2)根据风电结构特点,并基于TMD控制理论,提出一种适用于风电结构的双向TMD装置,以位移放大系数最小化为优化目标,得到双向TMD的最优参数关系式。在分析风电结构的基本动力特性后,根据风电结构动力参数计算双向TMD装置的各关键力学参数。(3)建立采用双向TMD的风电结构模型,考虑TMD不同质量比在单向地震作用和双向地震作用下,对风电结构减振控制效率的影响,并对比两种模型的动力响应和减振效率,结果显示,风电结构动力响应均减小,随着质量比的增加,在单向和双向的控制效率也随着增加。并考虑风电结构频率的变化对双向TMD减振控制的影响,发现在风电结构频率增大时,双向TMD的减振效率先增大再减小,在风电结构频率减小时,TMD的减振效率越来越小。(4)基于Davenport谱生成额定风速下和切出风速下的风速时程,采用叶素动量理论计算风机叶片荷载。结合考虑风电结构多种不同工况,对风电结构进行动力时程分析,分析安装双向TMD后风电结构在风荷载作用下各响应变化和TMD对响应的控制效率。结果显示在风荷载作用下,双向TMD对叶片-塔筒模型塔筒顶部弯矩的控制效果较差,对于两种风电结构模型的其他响应具有良好的控制效果。(5)设计采用双向TMD的风电结构在地震作用下响应控制的缩尺研究模型,进行地震作用下该装置对风电结构的减振效果振动台试验研究,试验研究表明,安装该装置后风电结构在不同的地震动入射角下,可以实现两个方向的减震,为风电结构的减震提供参考。试验中考虑地震动强度的影响,结果显示在不同地震动强度时,该双向TMD装置对风电结构响应的有较好的减振效果。