柔性光伏支架风振复合控制装置及控制方法

本发明涉及光伏支架，尤其涉及一种柔性光伏支架风振复合控制装置及控制方法。

背景技术：

1、光伏发电作为一种可再生清洁能源，在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，且其扭转、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柔性光伏支架风振复合控制装置及控制方法。

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、一种柔性光伏支架风振复合控制装置，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、至少一个复合阻尼器，每个所述复合阻尼器包括阻尼体和两个刚臂，所述阻尼体包括套筒、竖直连接于所述套筒内的弹簧、与所述弹簧相连接的配重块以及设于所述套筒内的阻尼液，两个所述刚臂的下端均与所述套筒相连接，两个所述刚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，所述套筒的外壁对称设置有两个凸板，两个所述刚臂的下端分别连接于两个所述凸板。

9、作为本发明的进一步改进，所述刚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，所述套筒呈圆筒形或长方体形。

11、作为本发明的进一步改进，所述阻尼液为硅油、矿物油或水-乙二醇溶液。

12、一种控制方法，用于控制所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，包括如下步骤：

13、(1)确定安装复合阻尼器前的质量、转动惯量、扭转向圆频率、竖向圆频率以及对应扭转向、竖向的结构阻尼比；

14、(2)设置复合阻尼器安装位置至端部的水平距离；

15、(3)通过调节复合阻尼器的频率比、复合阻尼器的配重质量、复合阻尼器的阻尼比中的至少一个，使得安装复合阻尼器后计算得到的装置的模态阻尼比在目标风速范围内均大于目标值。

16、作为本发明的进一步改进，采用运动方程来计算安装复合阻尼器后装置的模态阻尼比，运动方程为：

17、

18、

19、

20、

21、其中，ωα1、ωh1分别为安装复合阻尼器前装置的扭转向、竖向圆频率，ξα1、ξh1分别为对应扭转向、竖向的结构阻尼比，m1、j1分别为安装复合阻尼器前装置的质量和转动惯量，两个支撑架跨度为l；n为复合阻尼器的数量，mti为第i个复合阻尼器的配重质量，lt为配重块至光伏面板垂直距离，ωt为复合阻尼器的圆频率，kti为第i个复合阻尼器的弹簧刚度，ξt为复合阻尼器的阻尼比，xi为第i个复合阻尼器安装位置至端部水平距离；g为重力加速度；u是位移向量；ms、cs、ks分别为安装复合阻尼器后装置的质量、阻尼、刚度矩阵，ad为气动阻尼矩阵，as为气动刚度矩阵，γ为复合阻尼器的频率比，μ为复合阻尼器与安装复合阻尼器前装置的质量比值，k为振型的阶次。

22、作为本发明的进一步改进，目标风速为5-35m/s，目标值为3％。

23、作为本发明的进一步改进，设置复合阻尼器安装位置至端部的水平距离时，需确保在前三阶振型中，复合阻尼器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，复合阻尼器的配重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、本发明通过设置复合阻尼器，复合阻尼器结合了吸能、耗能、气动解耦机制，通过增加结构阻尼、削弱气动负阻尼，提升装置稳定性，能有效降低风致振动幅值，有效降低风振响应，预防大幅发散风振，安装方便、构造简单、成本低廉，对光伏面板无遮挡，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。

技术特征：

1.一种柔性光伏支架风振复合控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，其特征在于，所述套筒的外壁对称设置有两个凸板，两个所述刚臂的下端分别连接于两个所述凸板。

3.根据权利要求1所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，其特征在于，所述刚臂的上端通过夹具与所述承重索相连接。

4.根据权利要求1所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，其特征在于，所述套筒呈圆筒形或长方体形。

5.根据权利要求1所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，其特征在于，所述阻尼液为硅油、矿物油或水-乙二醇溶液。

6.一种控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1-5中任一项所述的柔性光伏支架风振复合控制装置，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，采用运动方程来计算安装复合阻尼器后装置的模态阻尼比，运动方程为：

8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，目标风速为5-35m/s，目标值为3％。

9.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，设置复合阻尼器安装位置至端部的水平距离时，需确保在前三阶振型中，复合阻尼器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所述的控制方法，其特征在于，复合阻尼器的配重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柔性光伏支架风振复合控制装置，包括：支撑组件，包括相对设置的两个支撑架；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，包括多个光伏面板，多个光伏面板均安装于两个承重索上；至少一个复合阻尼器，每个复合阻尼器包括阻尼体和两个刚臂，阻尼体包括套筒、连接于套筒内的弹簧、与弹簧相连接的配重块以及设于套筒内的阻尼液，两个刚臂的下端均与套筒相连接，两个刚臂的上端分别连接于两个承重索。本发明还公开了一种控制方法。本发明通过设置复合阻尼器，复合阻尼器结合了吸能、耗能、气动解耦机制，通过增加结构阻尼、削弱气动负阻尼，提升装置稳定性，预防大幅发散风振，安装方便、成本低廉。技术研发人员：方根深,温作鹏,张跃龙,赵林,葛耀君,刘圣源,张兵杰,高建胜,雷海峰,金伟,徐胜乙,吴思哲,崔笑笑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