一种防风振动装置及光伏跟踪系统的制作方法

1.本实用新型涉及光伏跟踪系统技术领域，尤其涉及一种防风振动装置及光伏跟踪系统。


背景技术：

2.随着人们对环境保护的越发重视，太阳能已成为新能源的关键组成部分。光伏支架作为光伏设备的重要组成部分，其中的光伏跟踪支架已经成为提升光伏设备发电量和降低光伏发电成本的主要技术手段，其能够通过调整工作角度尽可能地使光伏电池迎向太阳光线的入射方位。
3.由于光伏设备通常设置在空旷的地方，这些地方的风力往往较大，风致失稳是目前光伏跟踪系统失效的主要原因之一。较大风力吹过光伏设备时，会严重威胁光伏支架的稳定性，甚至会破坏光伏跟踪支架，造成严重损失。
4.目前在现有技术中常用的解决方法是通过在光伏跟踪支架的旋转梁上安装阻尼器，以提高系统阻尼。该种方法主要存在以下两个缺点，一个是在某些工作角度下，阻尼器的利用率低，作用效果不明显；另一个是由于利用了多点锁定技术，需要和电控元件配套使用，电控元件的可靠性难以满足光伏跟踪系统的使用年限要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的在于提供一种防风振动装置，该防风振动装置不仅能够提高光伏跟踪系统的稳定性，有效减小风力对光伏跟踪系统的影响，还有利于延长光伏跟踪系统使用寿命。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种防风振动装置，用于提高光伏跟踪系统的稳定性，包括：
8.支撑件，支撑件连接于光伏跟踪系统的旋转轴上；
9.阻尼组件，阻尼组件包括第一阻尼组件和第二阻尼组件，第一阻尼组件和第二阻尼组件分别连接于支撑件的两端，第一阻尼组件和第二阻尼组件均包括负重块和吊索，吊索的一端连接于负重块，吊索的另一端连接于支撑件，负重块竖直设置。
10.作为一种防风振动装置的优选方案，支撑件的中点处设有连接组件，连接组件包括连接件，连接件连接于支撑件上，支撑件通过连接件连接于旋转轴。
11.作为一种防风振动装置的优选方案，当支撑件水平放置时，第一阻尼组件的负重块的重心和第二阻尼组件的负重块的重心高度相等，且第一阻尼组件的负重块的重量和第二阻尼组件的负重块的重量相等。
12.作为一种防风振动装置的优选方案，第一阻尼组件的吊索的长度和第二阻尼组件的吊索的长度相等。
13.作为一种防风振动装置的优选方案，负重块的重量可调节设置。
14.作为一种防风振动装置的优选方案，防风振动装置还包括铰链，支撑件的两端均
连接有铰链，第一阻尼组件的吊索和第二阻尼组件的吊索均通过铰链铰接于支撑件。
15.作为一种防风振动装置的优选方案，支撑件与光伏跟踪系统的横梁连接，光伏跟踪系统的横梁上安装有光伏组件。
16.作为一种防风振动装置的优选方案，防风振动装置还包括支撑组件，支撑组件包括支撑杆，支撑杆的两端分别连接于支撑件和旋转轴。
17.作为一种防风振动装置的优选方案，支撑杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆连接于支撑件的一端位于第一阻尼组件的一侧，第二支撑杆连接于支撑件的一端位于第二阻尼组件的一侧。
18.本实用新型的另一个目的在于提供一种光伏跟踪系统，该光伏跟踪系统不仅具有较高的稳定性，还具有较长的使用寿命。
19.为达该目的，本实用新型采用以下技术方案：
20.一种光伏跟踪系统，包括立柱、旋转轴、横梁和上述任一技术方案所提供的防风振动装置，立柱安装于地面上，旋转轴转动连接于立柱上，横梁连接于旋转轴，光伏组件安装于横梁上，防风振动装置连接于旋转轴上。
21.本实用新型的有益效果：
22.本实用新型提供了一种防风振动装置，该防风振动装置用于提高光伏跟踪系统的稳定性，其包括支撑件和阻尼组件，支撑件连接于光伏跟踪系统的旋转轴上，阻尼组件中的第一阻尼组件和第二阻尼组件分别连接于支撑件的两端，第一阻尼组件和第二阻尼组件均包括负重块和吊索，吊索的一端连接于负重块，吊索的另一端连接于支撑件，负重块竖直设置，带有负重块的阻尼组件不仅会增大光伏跟踪系统的重量，还使得光伏跟踪系统的重心下移，增加了光伏跟踪系统的稳定性；阻尼组件还会因为负重块的重力作用增加光伏跟踪系统的阻尼力，降低光伏跟踪系统的振幅，有利于延长光伏跟踪系统使用寿命，另外还能改变光伏跟踪系统的旋转轴等部件的固有频率，有利于改善共振的发生。
23.本实用新型还提供了一种光伏跟踪系统，该光伏跟踪系统由于包括上述技术方案所提供的防风振动装置，该光伏跟踪系统不仅具有较高的稳定性，还具有较长的使用寿命。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型实施例所提供的防风振动装置的结构示意图；
26.图2使图1中a处的放大图。
27.图中：
28.1、支撑件；2、负重块；3、吊索；4、连接件；5、第一支撑杆；6、第二支撑杆；7、连接加强件；100、立柱；101、旋转轴；102、光伏组件。
具体实施方式
29.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，
下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型所提供的防风振动装置及光伏跟踪系统的技术方案。
33.本实施例提供一种光伏跟踪系统，光伏组件102连接于该光伏跟踪系统上，通过调整工作角度尽可能地使光伏组件102迎向太阳光线的入射方位。该光伏跟踪系统包括立柱100、旋转轴101、驱动装置和防风振动装置，立柱100竖直安装于地面上，旋转轴101转动连接于立柱100上，光伏组件102和防风振动装置均连接于旋转轴101上，驱动装置与旋转轴101传动连接，用于驱动旋转轴101转动。
34.优选地，该光伏跟踪系统还包括横梁(图中未示出)，光伏组件102安装于横梁上，横梁连接于旋转轴101，使得光伏组件102能够随旋转轴101同步转动。具体地，旋转轴101通过轴承转动连接于立柱100，使得旋转轴101的转动顺畅。
35.在本实施例中，该光伏跟踪系统还包括控制器，控制器与驱动装置电连接，控制器能够控制驱动装置的转动，从而使光伏组件102跟踪太阳，实现阳光直射光伏组件102，增加光伏组件102的发电量。在本实施例中，控制器可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制驱动装置实现其功能。
36.本实施例还提供一种防风振动装置，该防风振动装置用于提高光伏跟踪系统的稳定性，如图1和图2所示，该防风振动装置包括支撑件1和阻尼组件，支撑件1连接于旋转轴101上，阻尼组件连接于支撑件1上，阻尼组件用于增加光伏跟踪系统的阻尼力，降低了光伏跟踪系统受到风力等外界作用时的振幅，延长了光伏跟踪系统的使用寿命。
37.在本实施例中，阻尼组件包括第一阻尼组件和第二阻尼组件，第一阻尼组件和第二阻尼组件分别连接于支撑件1的两端，能够均匀且对称地增加光伏跟踪系统的阻尼力，从而防止光伏跟踪系统因阻尼力不对称而晃动。
38.优选地，支撑件1的中点处设有连接组件，连接组件包括连接件4，连接件4连接于支撑件1上，支撑件1通过连接件4连接于旋转轴101，不仅使得支撑件1与旋转轴101的连接
牢固，还使得支撑件1以旋转轴101为中心呈左右对称布置，能够防止光伏跟踪系统因不对称而发生晃动。进一步地，如图2所示，连接组件还包括连接加强件7，连接加强件7连接于支撑件1和连接件4之间，连接加强件7能够增强支撑件1和旋转轴101之间的连接强度。
39.具体地，第一阻尼组件和第二阻尼组件均包括负重块2和吊索3，吊索3的一端连接于负重块2，吊索3的另一端连接于支撑件1，负重块2会在自身重力的作用下沿竖直方向设置，负重块2不仅会增大光伏跟踪系统的重量，还使得光伏跟踪系统的重心下移，有利于减小风力在光伏跟踪系统上的扭矩，增加了光伏跟踪系统的稳定性；另外负重块2在自身重力的作用下，还能改变光伏跟踪系统的旋转轴101等部件的固有频率，有利于改善共振的发生。
40.在本实施例中，当支撑件1水平放置时，第一阻尼组件的负重块2的重心和第二阻尼组件的负重块2的重心高度相等，且第一阻尼组件的负重块2的重量和第二阻尼组件的负重块2的重量相等，不仅能够进一步保证该防风振动装置结构上的对称性，还使得第一阻尼组件和第二阻尼组件作用于支撑件1的扭矩相等，能够防止支撑件1发生偏转。具体地，第一阻尼组件的吊索3的长度和第二阻尼组件的吊索3的长度相等设置，第一阻尼组件的负重块2和第二阻尼组件的负重块2的体积和密度也相等设置，使得该防风振动装置的结构对称。
41.优选地，负重块2的重量可调节设置，也就是说，第一阻尼组件的负重块2的重量和第二阻尼组件的负重块2的重量可调节设置，使得第一阻尼组件和第二阻尼组件提供的阻尼力可调，从而使得阻尼组件能够根据风力的大小提供相对应的阻尼力。具体地，负重块2由多个子重块组成，方便通过增减子重块的数量对负重块2的重量进行调整。进一步地，子重块可以是水泥块、石块、铁块、铅块中的一种，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
42.在本实施例中，防风振动装置还包括铰链，支撑件1的两端均连接有铰链，第一阻尼组件的吊索3和第二阻尼组件的吊索3均通过铰链铰接于支撑件1，使得支撑件1转动时，吊索3在负重块2的作用下能够相对于支撑件1转动，始终保持竖直状态。具体地，防风振动装置还可以包括轴承，第一阻尼组件的吊索3和第二阻尼组件的吊索3均通过轴承连接于支撑件1，使得支撑件1转动时，吊索3在负重块2的作用下能够相对于支撑件1转动，始终保持竖直状态。
43.优选地，支撑件1与光伏跟踪系统的横梁连接，光伏组件102安装于光伏跟踪系统的横梁上，使得该防风振动装置与光伏跟踪系统的连接牢固。
44.进一步地，防风振动装置还包括支撑组件，支撑组件包括支撑杆，支撑杆的两端分别连接于支撑件1和旋转轴101，支撑杆能够对支撑件1进行支撑，保证了支撑件1的牢固性。具体地，如图1所示，支撑杆包括第一支撑杆5和第二支撑杆6，第一支撑杆5连接于支撑件1的一端位于靠近第一阻尼组件的一侧，第二支撑杆6连接于支撑件1的一端位于靠近第二阻尼组件的一侧，第一支撑杆5和第二支撑杆6关于支撑件1的中点对称设置，保证了支撑件1的整体强度的对称。
45.下面对该防风振动装置的有益效果进行进一步说明。
46.风力对光伏跟踪系统的作用主要表现在风压、风扭(由不均匀风压带来)、涡激共振、颤振和动态响应放大五个方面，该防风振动装置对风扭、共振、颤振和动态响应放大都有显著的改善作用。
47.在无风状态下，因光伏组件102安装在旋转轴101的上方，导致光伏跟踪系统在跟踪光线时，重心在旋转轴101的上方，会产生一个偏心力矩，加大了驱动装置的负载，该防风振动装置由于负重块2和吊索3的作用，使得旋转重心下移。
48.光伏跟踪系统的动态抖振响应增加是由于其与上风行涡脱落相关的窄频带频率能量增加。这种增加的激励可以通过静态压力数据中的动态放大因子捕捉到。因此，这种情况发生的可能性取决于光伏跟踪系统的固有振动频率、风速、弦长以及系统中的阻尼。该防风振动装置中的阻尼组件由于包括负重块2，能够降低动态放大因子的值，使得整个光伏跟踪系统的结构更加稳定。
49.由于该防风振动装置中的负重块2是通过柔性的吊索3连接于支撑件1上的，吊索3为柔性结构(固有频率小于4hz)，且第一振动模态为扭转振动，所以扭转颤振是最容易发生的。其中，颤振是指气动力与弹性结构惯性力、弹性力等耦合作用下发生的振幅不衰减甚至发散型的气动弹性振动。颤振发生时气动激励力与结构振动的相位差始终为90度，气动力方向与结构振动的方向相同，在整个振动周期内对结构振动做正功，若超过颤振临界速度将出现发散型的颤振，物体结构将在短时间内受到不可逆的破坏。增加阻尼可以提高临界速度，降低发生发散型颤振的可能。该系统不仅能够提高光伏跟踪系统的阻尼比，还能改变光伏跟踪系统的固有频率，能够改善发散型颤振和共振的发生。
50.需要说明的是，当支撑件1随着光伏跟踪系统中的旋转轴101等部件一起发生扭转振动时，此时吊索3受负重块2的重力的影响被拉直，从而改变了光伏跟踪系统中结构的固有频率，使得结构振动的相位差发生了变化，颤振无法继续发散，保护了光伏跟踪系统的安全性。
51.涡激共振是在非流线型端面交替脱离的卡门涡及其交变气动力的作用下产生的，当交变气动力的频率与结构的固有频率耦合时发生涡激共振。当涡激共振发生时，气动激励力与结构的振动主频锁定，相位相同，振幅较大但是有限。涡激共振的涡旋脱落频率与结构的固有频率有关，虽然涡激共振通常不会出现颤振那样发散型的振动破坏，但涡激共振也会影响结构的正常工作性能，造成结构的疲劳破坏。而本实施例中的防风振动装置能够实时改变光伏跟踪系统的固有频率，使得涡激共振不会发生，从而提高了光伏跟踪系统的抗疲劳性。
52.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。