用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置及调频方法

本发明涉及光伏支架，尤其涉及一种用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置及调频方法。

背景技术：

1、光伏发电作为一种可再生清洁能源，在能源革命和可持续发展中发挥重要作用。受光伏用地限制，柔性光伏支架凭借大跨度、高净空、地形适应能力强等优势，显著提升了土地的综合利用效率，在光伏电站建设中逐步得到推广应用。目前广泛应用的一种柔性光伏支架形式是，将两根张紧的钢索固定在钢架上，然后将光伏组件安装在这两根张紧的钢索上。然而，此类柔性光伏支架结构频率低、质量轻，极易在风荷载作用下发生大幅振动；另外，光伏组件断面近似薄平板，且随着风速增加扭转频率不断下降而竖向频率基本不变，使得扭转、竖向频率较为接近，容易发生典型的竖扭耦合颤振，颤振临界风速较低，已建柔性光伏支架的大幅风致振动及其破坏频繁发生，迫切需要对柔性光伏支架的大幅风振问题进行控制。

2、现有的控制措施包括抗风索、横向加劲桁架梁等。抗风索会增大构件连接处应力，在风振力较大时可能引起连接处损坏；且囿于地面空间条件，安装位置受限，安装数量较少时效果不佳。横向加劲桁架梁虽然能有效控制大幅风振，但用钢量和自身负重较大，增大工程量和投资成本，施工更加复杂。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置及调频方法。

2、为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

3、一种用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，包括：

4、支撑组件，所述支撑组件包括相对设置的两个支撑架；

5、承重组件，所述承重组件包括两个承重索，每个所述承重索的两端分别连接于两个所述支撑架；

6、光伏组件，所述光伏组件包括多个光伏面板，多个所述光伏面板均安装于两个所述承重索上；

7、至少一个调频摆，每个所述调频摆包括摆锤和两个摆臂，两个所述摆臂的下端均与所述摆锤相连接，两个所述摆臂的上端分别连接于两个所述承重索。

8、作为本发明的进一步改进，所述摆锤的上部设置有板件，两个所述摆臂的下端均连接于所述板件。

9、作为本发明的进一步改进，所述摆臂的上端通过夹具与所述承重索相连接。

10、作为本发明的进一步改进，所述夹具包括垫板和两个夹板，每个所述夹板的中部为凹陷部。

11、作为本发明的进一步改进，所述摆锤呈药丸形、圆球形、圆柱形或骨头形。

12、一种调频方法，使用所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，包括如下步骤：

13、(1)确定安装调频摆前的质量、转动惯量、扭转频率以及竖向频率；

14、(2)设置调频摆至端部的水平距离，并设定摆锤质量、摆锤至光伏面板垂直距离的可选范围；

15、(3)通过调节调频摆的摆锤质量和/或摆锤至光伏面板垂直距离，计算安装调频摆后柔性光伏支架风振控制装置的扭转频率和竖向频率，使得扭转频率与竖向频率的比值达到目标值。

16、作为本发明的进一步改进，安装调频摆后柔性光伏支架风振控制装置的扭转频率、竖向频率的计算公式分别为：

17、

18、

19、式中，

20、

21、其中，fα1、fh1分别为安装调频摆前的扭转频率、竖向频率，m1、j1分别为安装调频摆前的质量、转动惯量，l为两个支撑架之间的跨度，n为调频摆的数量，mpi为第i个调频摆的摆锤质量，lp为摆锤至光伏面板垂直距离，xi为第i个调频摆至端部的水平距离，g为重力加速度，k为振型的阶次。

22、作为本发明的进一步改进，扭转频率与竖向频率的比值的目标值小于或等于1.1。

23、作为本发明的进一步改进，设置调频摆至端部的水平距离时，需确保在前三阶振型中，摆锤在每个振型中的振型位移的绝对值大于0.3。

24、作为本发明的进一步改进，摆锤质量的可选范围是使得摆锤质量在承重索与光伏面板质量之和的10％以内。

25、本发明的有益效果是：

26、本发明通过设置调频摆，附加惯性质量，通过调整刚度、质量重分布以进行频率调节，实现对扭转、竖向频率的分离，改变扭转/竖向频率比值，有效预防大幅发散风振现象，安装方便、构造简单、成本低廉，对面板无遮挡，不影响发电效率，无需安装横向加劲桁架梁，降低用钢量、简化施工步骤，具有控制效率高、附加质量轻、安装数量少、安装成本低的优点。

技术特征：

1.一种用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，其特征在于，所述摆锤的上部设置有板件，两个所述摆臂的下端均连接于所述板件。

3.根据权利要求1所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，其特征在于，所述摆臂的上端通过夹具与所述承重索相连接。

4.根据权利要求3所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，其特征在于，所述夹具包括垫板和两个夹板，每个所述夹板的中部为凹陷部。

5.根据权利要求1所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，其特征在于，所述摆锤呈药丸形、圆球形、圆柱形或骨头形。

6.一种调频方法，其特征在于，使用如权利要求1-5中任一项所述的用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的调频方法，其特征在于，安装调频摆后柔性光伏支架风振控制装置的扭转频率、竖向频率的计算公式分别为：

8.根据权利要求6或7所述的调频方法，其特征在于，扭转频率与竖向频率的比值的目标值小于或等于1.1。

9.根据权利要求6或7所述的调频方法，其特征在于，设置调频摆至端部的水平距离时，需确保在前三阶振型中，摆锤在每个振型中的振型位移的绝对值大于0.3。

10.根据权利要求6或7所述的调频方法，其特征在于，摆锤质量的可选范围是使得摆锤质量在承重索与光伏面板质量之和的10％以内。

技术总结本发明公开了一种用于柔性光伏支架风致振动控制的调频装置，包括：支撑组件，支撑组件包括相对设置的两个支撑架；承重组件，承重组件包括两个承重索，每个承重索的两端分别连接于两个支撑架；光伏组件，光伏组件包括多个光伏面板，多个光伏面板均安装于两个承重索上；至少一个调频摆，每个调频摆包括摆锤和两个摆臂，两个摆臂的下端均与摆锤相连接，两个摆臂的上端分别连接于两个承重索。本发明还公开了一种调频方法。本发明通过设置调频摆，附加惯性质量，通过调整刚度、质量重分布以进行频率调节，有效预防大幅发散风振现象，安装方便、构造简单、成本低廉，不影响发电效率，无需安装横向加劲桁架梁，降低用钢量、简化施工步骤。技术研发人员：温作鹏,方根深,葛耀君,张兵杰,高建胜,雷海峰,金伟,王威,王鹏鑫,王冠钧受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29