带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架及设计方法

技术领域

本发明涉及本发明涉及光伏技术领域，特别是涉及一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架及设计方法。

背景技术

大跨距柔性支架采用钢索作为光伏组件支撑主体，支撑钢索用的横梁和立柱的东西间距可以长达60米。与常规6米密布桩的钢檩条支架方案相比，可以使用更少的立柱和横梁、可减少土地平整工作量。但是，过长跨距的钢索与光伏组件支撑结构比常规钢檩条支架支撑结构更加柔软，在同样风速和风力作用下，大跨距柔性支架更容易产生涡激共振和颤振。涡激共振和颤振容易导致光伏组件隐裂、支架主体结构或紧固件疲劳失效。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架及设计方法，以解决过长跨距的钢索与光伏组件支撑结构在正常风速和风力作用下容易产生涡激共振和颤振的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架，包括：立柱、横梁、组件支撑钢索、光伏组件、拉索、阻尼装置；

所述立柱的下半部分固定在土地中，所述立柱的上半部分高出地面若干米；多根所述立柱的顶部与所述横梁下部固定，将横梁支撑起来；东西两列横梁之间固定有多条东西向布置的组件支撑钢索，所述组件支撑钢索上面固定多列所述光伏组件；在东西向柱间支撑钢索的适当位置布置阻尼装置；阻尼装置通过拉索与组件支撑钢索固定

可选地，所述阻尼装置由配重体组成。

可选地，所述配重体由一个或多个配重块组成；配重块中间有孔、上面有凸起、下面有凹槽；多个配重块上下叠放时，所有配重块的中间孔对齐、上一个配重块下面的凹槽与下一个配重块上面的凸起配合，形成稳定结构；拉索从下到上穿过所有配重块的孔并可靠固定。

可选地，所述配重体由一个薄壁容器和若干小体积重物组成；小体积重物装入薄壁容器中；拉索与薄壁容器上部的吊耳装置可靠固定。

可选地，所述配重块包括沙土、碎石等建筑材料。

第二方面，本申请实施例提供了一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架设计方法，包括：

步骤一：根据所述大跨距柔性支架的高度、跨度和所述光伏组件布置形式，建立三维结构模型；大跨距柔性支架的高度指光伏组件下边缘距离地面的高度，大跨距柔性支架的跨度指东西向立柱之间的距离。

步骤二：根据当地50年一遇基本风压和地面特点、结构参数，确定体形系数、风振系数等参数，确定计算风压值。

步骤三：向所述大跨距柔性支架三维结构模型施加风荷载，观察大跨距柔性支架的振动频率、振幅特性，并找到共振点。

步骤四：根据所述振动频率和所述振幅特性，布置阻尼装置的设置点，以及针对每个所述设置点的配重载荷。

步骤五：进行回归测试，重复步骤三和步骤四，使所述阻尼装置的消振效果与造价达到最佳匹配。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架具有以下有益效果：

在本发明实施例中，由于立柱的下半部分固定在土地中，立柱的上半部分高出地面若干米；多根立柱的顶部与横梁下部固定，将横梁支撑起来；东西两列横梁之间固定有多条东西向布置的组件支撑钢索，组件支撑钢索上面固定多列光伏组件；在东西向柱间支撑钢索的适当位置布置阻尼装置；阻尼装置通过拉索与组件支撑钢索固定，因此，相当于通过配重体的重力作用，使组件支撑钢索始终保持一定的向下拉力，将风致涡激共振和颤振转化成重力，而配重体的缓慢上下移动，消耗机械能、减少或消除影响。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架设计方法的流程图。

图中标记：

1：立柱；2：横梁；3：组件支撑钢索；4：光伏组件；5：阻尼装置；6：拉索。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架的结构示意图之一；参照图2，示出了本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架的结构示意图之二。如图1和图2所示，该带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架包括：立柱1、横梁2、组件支撑钢索3、光伏组件4、拉索6、阻尼装置5。

立柱1的下半部分固定在土地中，立柱1的上半部分高出地面若干米；多根立柱1的顶部与横梁2下部固定，将横梁2支撑起来；东西两列横梁2之间固定有多条东西向布置的组件支撑钢索3，组件支撑钢索3上面固定多列光伏组件4；在东西向柱间支撑钢索的适当位置布置阻尼装置5；阻尼装置5通过拉索6与组件支撑钢索3固定。

在本发明实施例中，由于立柱1的下半部分固定在土地中，立柱1的上半部分高出地面若干米；多根立柱1的顶部与横梁2下部固定，将横梁2支撑起来；东西两列横梁2之间固定有多条东西向布置的组件支撑钢索3，组件支撑钢索3上面固定多列光伏组件4；在东西向柱间支撑钢索的适当位置布置阻尼装置5；阻尼装置5通过拉索6与组件支撑钢索3固定，因此，相当于通过配重体的重力作用，使组件支撑钢索3始终保持一定的向下拉力，将风致涡激共振和颤振转化成重力，而配重体的缓慢上下移动，消耗机械能、减少或消除影响。

需要说明的是，在本发明实施例中，根据东西向跨距大小，可以设置若干个阻尼装置5。例如，可以设置5个阻尼装置5，还可以设置8个阻尼装置5，还可以设置10个阻尼装置5。对于阻尼装置5的具体数量，本发明实施例在此不作限定。

另外，在一些实施例中，阻尼装置5可以由配重体组成。当然，阻尼装置5还可以有其他器件组成，本发明实施例在此不作限定。

另外，在一些实施例中，配重体由一个或多个配重块组成；配重块中间有孔、上面有凸起、下面有凹槽；多个配重块上下叠放时，所有配重块的中间孔对齐、上一个配重块下面的凹槽与下一个配重块上面的凸起配合，形成稳定结构；拉索6从下到上穿过所有配重块的孔并可靠固定。

由配重块多个形成的配重体，可以使得配重体具有较大的重量，从而配重体的重量较大，使得配重体的重力较大，从而配重体的配重效果更好，更加有利于消耗机械能。

另外，在一些实施例中，配重体由一个薄壁容器和若干小体积重物组成；小体积重物装入薄壁容器中；拉索6与薄壁容器上部的吊耳装置可靠固定。

其中，可以将小体积重物装入薄壁容器中，从而容器便可以容纳小体积重物，从容若干小体积重物与薄壁容器便可以称为一个整体，从而形成配重体。

另外，在一些实施例中，配重块包括沙土、碎石等建筑材料。

配重块有沙土、碎石等建筑材料构成，可以使得配重块的造价降低，有利于大规模生产配重块，从而大规模应用配重块。当然，配重块可以由金属构成，例如，配重块由铁块形成。

在本发明实施例中，由于立柱1的下半部分固定在土地中，立柱1的上半部分高出地面若干米；多根立柱1的顶部与横梁2下部固定，将横梁2支撑起来；东西两列横梁2之间固定有多条东西向布置的组件支撑钢索3，组件支撑钢索3上面固定多列光伏组件4；在东西向柱间支撑钢索的适当位置布置阻尼装置5；阻尼装置5通过拉索6与组件支撑钢索3固定，因此，相当于通过配重体的重力作用，使组件支撑钢索3始终保持一定的向下拉力，将风致涡激共振和颤振转化成重力，而配重体的缓慢上下移动，消耗机械能、减少或消除影响。

参照图3，示出了本发明实施例提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架设计方法，如图3所示，该设计方法包括：

步骤一：根据大跨距柔性支架的高度、跨度和光伏组件布置形式，建立三维结构模型；大跨距柔性支架的高度指光伏组件下边缘距离地面的高度，大跨距柔性支架的跨度指东西向立柱之间的距离。

其中，可以根据支架的高度、跨度和光伏组件布置形式，通过建模软件进行三维结构建模，形成三维结构模型。

步骤二：根据当地50年一遇基本风压和地面特点、结构参数，确定体形系数、风振系数等参数，确定计算风压值。

其中，可以根据风压、地面特点、结构参数，通过计算软件计算风压值。

需要说明的是，可以预先采集50年的风压、地面特点、结构参数等数据，之后通过这些数据计算风压值。

步骤三：向大跨距柔性支架三维结构模型施加风荷载，观察大跨距柔性支架的振动频率、振幅特性，并找到共振点。

其中，可以通过机械装置向大跨距柔性支架三维结构模型施加风荷载，例如，可以采用风机向大跨距柔性支架三维结构模型施加风荷载。之后，便可以观察大跨距柔性支架的振动频率、振幅特性，并找到共振点。

步骤四：根据振动频率和振幅特性，布置阻尼装置的设置点，以及针对每个设置点的配重载荷。

其中，在确定了振动频率和振幅特性，便可以确定布置阻尼装置的设置点，以及针对每个设置点的配重载荷。具体的，可以根据振动频率和振幅特性与阻尼装置的设置点的对应关系确定阻尼装置的设置点。同理，也可以确定设置点的配重载荷。

步骤五：进行回归测试，重复步骤三和步骤四，使阻尼装置的消振效果与造价达到最佳匹配。

在本发明实施例中，在本发明实施例中，通过设计阻尼装置的设置点以及配重载荷，相当于确定了配重力的配重载荷，从而可以通过配重体的重力作用，使组件支撑钢索始终保持一定的向下拉力，将风致涡激共振和颤振转化成重力，而配重体的缓慢上下移动，消耗机械能、减少或消除影响。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

以上对本发明所提供的一种带有阻尼装置的大跨距柔性光伏支架及设计方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。