输电铁塔螺栓的紧固对铁塔的工程效率和可靠性尤为重要。因此,输电铁塔螺栓扭矩扳手的性能就变得尤为重要。因此,为了减小重量并实现便携,且满足扭矩控制要求,这里提出了利用高功率密度的锂电池供电、永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)作为驱动电机、模型预测算法(Model Predictive Control, MPC)为控制算法的扭矩扳手的研究。利用遗传算法对永磁电机进行优化设计,以减小电机的重量,提高电机的转矩密度。而模型预测算法的实现,则在满足扭矩控制精度的前提下,进一步提高了动态响应。对于扭矩控制的仿真,验证了基于锂电池、永磁同步电机和模型预测控制的扭矩扳手的良好性能。

为了明确风荷载对输电铁塔承载性能的影响,通过建模分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。应用ANSYS有限元软件自底向上建立输电铁塔有限元模型;选取节点耦合方式模拟联结螺栓,设置输电铁塔转动的约束条件;结合输电铁塔中钢材的非线性特征,分析钢材出现塑性变形情况时的应力状态;计算输电铁塔风荷载与风振系数,分析风荷载作用下输电铁塔的承载性能。模拟结果表明,该模型可将风荷载标准值平均分配至不同塔段节点上,能够有效分析风荷载对输电铁塔承载性能的影响。风荷载作用造成输电铁塔整体弯曲变形;施加的风荷载越高,输电铁塔抵抗结构变形的水平越差;风向为60°时,输电铁塔高度位移变化最大,极限承载力最小。