风力发电是目前最有效解决能源紧缺问题的方式之一。随着陆上风力发电机组研究的完善,加之陆地资源的有限,近年来在政策的支持下,使得发展海上风力发电机成为必然趋势。而我国十八万多公里的海岸线让近海单柱式海上风力发电机在我国更具市场前景和潜力。单柱式海上风力发电机组是一个涉及多物理场的复杂系统。与陆上风机相比,在风和海浪载荷的联合作用下,其运行环境更为复杂多变,风机更容易产生过大的振动,影响其运行寿命。目前采用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)对风机进行振动抑制是一种有效的控制手段。但TMD质量较大,其刚度、阻尼和初始安装位置对整机振动影响较大,因此有必要开展TMD对海上风力发电机组动态特性的影响及TMD的参数优化研究。论文的主要内容如下:(1)对单柱式海上风力发电机系统的结构和传动原理进行分析,根据各部件的连接关系,建立整机拓扑关系图;考虑叶片、塔架和柱基的柔性,以及随机风载和控制策略,建立基于TMD的海上风力发电机组气-弹-水-控系统动力学模型。(2)对整机系统的固有特性进行分析,得到风机整机的固有频率和振型;基于Campbell图和模态能量法对潜在共振点进行甄别,结果表明:整机一阶前后振动频率为0.261Hz,表现为TMD能够有效的吸收横向振动能量,但不会造成潜在共振点的改变。(3)在随机风载和不规则波浪载荷外部激励作用下,以及时变啮合刚度、传递误差等内部激励作用下,对风机在启动、发电和停机工况下动态响应开展研究并分析TMD的振动抑制效果,停机工况下TMD对塔架顶端位移振动抑制率为60.82%。(4)通过拉格朗日能量法建立两自由度海上风力发电机组动力学模型,对动力学模型利用最小二乘法获取整机等效参数,引入单纯形遗传算法对TMD质量、刚度和阻尼进行优化;将优化后的TMD参数代入气-弹-水-控风力发电机组动力学模型,对TMD初始安装位置进行优化研究,结果表明:最优安装范围为塔基机舱连接点中心往机舱前端偏移0~1m内,参数优化后的TMD在停机工况下对塔架顶端位移抑制率为68.30%。