本發(fā)明涉及一種二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架及調(diào)節(jié)方法，屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)作為一種清潔能源技術(shù)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。然而，光伏支架作為支撐光伏組件的重要結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性和耐久性直接影響到整個系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性。強(qiáng)風(fēng)是影響光伏支架穩(wěn)定性的主要自然因素之一，尤其是在沿海地區(qū)、高山區(qū)域等風(fēng)力較大的環(huán)境中，強(qiáng)風(fēng)對光伏支架的影響尤為顯著。

2、強(qiáng)風(fēng)對光伏支架的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1、結(jié)構(gòu)變形與破壞：強(qiáng)風(fēng)作用在光伏組件表面，產(chǎn)生較大的風(fēng)荷載，可能導(dǎo)致支架結(jié)構(gòu)發(fā)生變形甚至破壞。特別是在風(fēng)速較高的地區(qū)，支架的支撐桿、連接件等部件容易發(fā)生彎曲、斷裂等現(xiàn)象。2、振動與疲勞：強(qiáng)風(fēng)引起的振動會導(dǎo)致支架結(jié)構(gòu)的疲勞損傷，長期的風(fēng)振作用可能使支架的連接件松動，降低結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，甚至引發(fā)局部或整體的倒塌。3、傾覆風(fēng)險：強(qiáng)風(fēng)可能對光伏支架產(chǎn)生傾覆力矩，尤其是在支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理或地基不穩(wěn)固的情況下，支架可能發(fā)生傾覆，導(dǎo)致光伏組件損壞或系統(tǒng)失效。4、組件脫落：強(qiáng)風(fēng)作用下，光伏組件與支架之間的連接可能松動，導(dǎo)致組件脫落，不僅影響發(fā)電效率，還可能對周圍環(huán)境和人員安全造成威脅。

3、目前廣泛采用的平單軸支架應(yīng)對強(qiáng)風(fēng)的方案是將光伏組件調(diào)整到與地面平行，實(shí)踐看來，這種方案有一定效果，但不能完全避免強(qiáng)風(fēng)對光伏組件的損壞。造成損害的原因是強(qiáng)風(fēng)通過光伏陣列時，會在陣列邊緣及陣列中產(chǎn)生渦旋，渦旋使得該防風(fēng)方案部分失效。為了減輕強(qiáng)風(fēng)帶來的損害，目前有不少相關(guān)設(shè)計(jì)。公開號為cn117375502a的申請?zhí)岢鲆环N防風(fēng)型光伏支架，這種支架通過讓光伏板水平及降低光伏板高度減少風(fēng)載荷。公開號為cn112928971?a的申請?zhí)岢鲆环N抗風(fēng)防震光伏支架，其通過在支架中安裝質(zhì)量球與阻力器來增加支架的穩(wěn)定性。

4、然而這些申請并不能完全解決強(qiáng)風(fēng)針對傳統(tǒng)支架帶來的問題，特別是渦旋的問題。因此有必要提出一種新型的防風(fēng)光伏支架，其不但可以抵御高風(fēng)速，而且可以提高光伏板的發(fā)電效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架及調(diào)節(jié)方法，滿足強(qiáng)風(fēng)與非強(qiáng)風(fēng)兩種工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，不但可以抵御高風(fēng)速，而且可以提高光伏板的發(fā)電效率。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，包括支架本體，所述支架本體包括組件托盤、光伏組件、斜梁、立柱、第一弧形梁、第二弧形梁以及旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，立柱的底端垂直固定在地面上，立柱的頂端通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與斜梁的中心位置連接；在組件托盤朝向地面的底面，定義四個側(cè)邊順次為第一側(cè)邊、第二側(cè)邊、第三側(cè)邊以及第四側(cè)邊，第一側(cè)邊與第三側(cè)邊、第二側(cè)邊與第四側(cè)邊分別構(gòu)成兩組相對平行的側(cè)邊組；在第一側(cè)邊與第三側(cè)邊上分別安裝一個第一弧形梁，第二弧形梁的兩個端部分別固定在第一側(cè)邊、第三側(cè)邊的中心；斜梁的兩端分別穿設(shè)兩個第一弧形梁的半圓空間后，與第二弧形梁連接，且連接處靠近第二弧形梁的端部；在組件托盤朝向天空的表面嵌入光伏組件；

4、當(dāng)光伏組件嵌設(shè)在組件托盤內(nèi)時，在光伏組件與第一側(cè)邊之間設(shè)置第一壓力傳感器，在光伏組件與第二側(cè)邊之間設(shè)置第二壓力傳感器，在光伏組件與第三側(cè)邊之間設(shè)置第三壓力傳感器，在光伏組件與第四側(cè)邊之間設(shè)置第四壓力傳感器；

5、進(jìn)一步的，還包括驅(qū)動控制系統(tǒng)，其包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一鋼索、第二鋼索以及控制單元，

6、第一鋼索的一端埋入第一弧形梁中，其另一端與第一電機(jī)的電機(jī)軸連接；

7、第二鋼索的一端埋入第二弧形梁中，其另一端與第二電機(jī)的電機(jī)軸連接；

8、控制單元同時與第一電機(jī)、第二電機(jī)電連接；

9、進(jìn)一步的，第一電機(jī)同時與第一減速機(jī)電連接，第二電機(jī)同時與第二減速機(jī)電連接；

10、進(jìn)一步的，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及第四壓力傳感器均與控制單元電連接；

11、進(jìn)一步的，所述控制單元為plc或者單片機(jī)；

12、進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)、第一伸縮臂、第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)與第二伸縮臂，第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)固定在立柱的頂端，第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)固定在斜梁的中心位置，第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)動連接第一伸縮臂的一端，第一伸縮臂的另一端轉(zhuǎn)動連接第二伸縮臂的一端，第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)動連接第二伸縮臂的另一端；

13、進(jìn)一步的，第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)與第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)相同，均包括底座、橡膠圈、外殼、旋轉(zhuǎn)球以及連接桿，橡膠圈安裝在底座上，旋轉(zhuǎn)球嵌入橡膠圈內(nèi)，外殼套設(shè)在橡膠圈外部，連接桿的一端固定在外殼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)球上，另一端伸出外殼；

14、第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的連接桿的另一端與第一伸縮臂的一端連接，第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)的連接桿的另一端與第二伸縮臂的另一端連接；

15、進(jìn)一步的，支架本體采用碳鋼制作，第一鋼索以及第二鋼索采用不銹鋼制作；

16、采用所述二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架的調(diào)節(jié)方法，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及第四壓力傳感器將采集的實(shí)時風(fēng)壓傳輸至第一驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制單元，控制單元啟動進(jìn)行運(yùn)算，并將命令信號發(fā)送至第一電機(jī)以及第二電機(jī)，對第一弧形梁以及第二弧形梁進(jìn)行調(diào)整；

17、進(jìn)一步的，在強(qiáng)風(fēng)狀況下，令第一壓力傳感器測得的數(shù)值為p1，第二壓力傳感器測得的數(shù)值為p2，第三壓力傳感器測得的數(shù)值為p3，第四壓力傳感器測得的數(shù)值為p4，調(diào)整第一弧形梁以及第二弧形梁，使得p1+p2+p3+p4最小；

18、在非強(qiáng)風(fēng)狀況下，調(diào)整第一弧形梁，對太陽高度角實(shí)施跟蹤，調(diào)整第二弧形梁，對太陽方位角實(shí)施跟蹤。

19、通過以上技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、1、本發(fā)明提供的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，對強(qiáng)風(fēng)具有更佳的適應(yīng)性，其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)二維可調(diào)，當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來臨時能夠?qū)⒐夥M件調(diào)整到與風(fēng)向平行，從而最大程度減少風(fēng)阻，實(shí)現(xiàn)對光伏組件以及支架的保護(hù)；

21、2、本發(fā)明提供的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，在非強(qiáng)風(fēng)工況下，可以跟蹤太陽高度角以及太陽方位角，大幅度提高了光伏組件的發(fā)電效率；

22、3、本發(fā)明提供的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架的調(diào)節(jié)方法，根據(jù)強(qiáng)風(fēng)與非強(qiáng)風(fēng)狀況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來臨時，光伏組件通過調(diào)整角度，能夠均勻分布風(fēng)壓，減少渦旋的產(chǎn)生，有效抵御強(qiáng)風(fēng)；非強(qiáng)風(fēng)時，能夠使光伏組件始終以最佳角度朝向太陽，最大化接收太陽輻射，提高了發(fā)電效率。

技術(shù)特征：

1.一種二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：包括支架本體，所述支架本體包括組件托盤、光伏組件、斜梁、立柱、第一弧形梁、第二弧形梁以及旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，立柱的底端垂直固定在地面上，立柱的頂端通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與斜梁的中心位置連接；在組件托盤朝向地面的底面，定義四個側(cè)邊順次為第一側(cè)邊、第二側(cè)邊、第三側(cè)邊以及第四側(cè)邊，第一側(cè)邊與第三側(cè)邊、第二側(cè)邊與第四側(cè)邊分別構(gòu)成兩組相對平行的側(cè)邊組；在第一側(cè)邊與第三側(cè)邊上分別安裝一個第一弧形梁，第二弧形梁的兩個端部分別固定在第一側(cè)邊、第三側(cè)邊的中心；斜梁的兩端分別穿設(shè)兩個第一弧形梁的半圓空間后，與第二弧形梁連接，且連接處靠近第二弧形梁的端部；在組件托盤朝向天空的表面嵌入光伏組件；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：還包括驅(qū)動控制系統(tǒng)，其包括第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一鋼索、第二鋼索以及控制單元，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：第一電機(jī)同時與第一減速機(jī)電連接，第二電機(jī)同時與第二減速機(jī)電連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及第四壓力傳感器均與控制單元電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：所述控制單元為plc或者單片機(jī)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)、第一伸縮臂、第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)與第二伸縮臂，第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)固定在立柱的頂端，第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)固定在斜梁的中心位置，第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)動連接第一伸縮臂的一端，第一伸縮臂的另一端轉(zhuǎn)動連接第二伸縮臂的一端，第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)動連接第二伸縮臂的另一端。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：第一轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)與第二轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)相同，均包括底座、橡膠圈、外殼、旋轉(zhuǎn)球以及連接桿，橡膠圈安裝在底座上，旋轉(zhuǎn)球嵌入橡膠圈內(nèi)，外殼套設(shè)在橡膠圈外部，連接桿的一端固定在外殼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)球上，另一端伸出外殼；

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架，其特征在于：支架本體采用碳鋼制作，第一鋼索以及第二鋼索采用不銹鋼制作。

9.采用權(quán)利要求1-8任一所述二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架的調(diào)節(jié)方法，其特征在于：第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器以及第四壓力傳感器將采集的實(shí)時風(fēng)壓傳輸至第一驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制單元，控制單元啟動進(jìn)行運(yùn)算，并將命令信號發(fā)送至第一電機(jī)以及第二電機(jī)，對第一弧形梁以及第二弧形梁進(jìn)行調(diào)整。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架的調(diào)節(jié)方法，其特征在于：在強(qiáng)風(fēng)狀況下，令第一壓力傳感器測得的數(shù)值為p1，第二壓力傳感器測得的數(shù)值為p2，第三壓力傳感器測得的數(shù)值為p3，第四壓力傳感器測得的數(shù)值為p4，調(diào)整第一弧形梁以及第二弧形梁，使得p1+p2+p3+p4最小；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種二維可調(diào)的防風(fēng)光伏支架及調(diào)節(jié)方法，立柱的底端垂直固定在地面上，立柱的頂端通過旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與斜梁的中心位置連接；在組件托盤朝向地面的底面，第一側(cè)邊與第三側(cè)邊、第二側(cè)邊與第四側(cè)邊分別構(gòu)成兩組相對平行的側(cè)邊組；在第一側(cè)邊與第三側(cè)邊上分別安裝一個第一弧形梁；斜梁的兩端分別穿設(shè)兩個第一弧形梁的半圓空間后，與第二弧形梁連接，且連接處靠近第二弧形梁的端部；在組件托盤朝向天空的表面嵌入光伏組件；根據(jù)強(qiáng)風(fēng)與非強(qiáng)風(fēng)狀況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來臨時，光伏組件通過調(diào)整角度，能夠均勻分布風(fēng)壓，減少渦旋的產(chǎn)生，有效抵御強(qiáng)風(fēng)；非強(qiáng)風(fēng)時，能夠使光伏組件始終以最佳角度朝向太陽，最大化接收太陽輻射，提高了發(fā)電效率。

技術(shù)研發(fā)人員：雷達(dá),劉軼,肖遙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國能龍?jiān)喘h(huán)保南京有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15