CN107063448B - 一种模拟光伏支架振动频率的装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏支架的固有频率的测量装置及测量方法，装置包括固定的光伏支架，所述光伏支架包括横梁和立柱，所述横梁上阵列排设有若干个光伏组件；振动发生机构，其设置在所述横梁的一端，用于给所述横梁提供振动力；频率采集装置，其包括连接所述光伏组件和所述立柱的位移传感器，与所述位移传感器相连接的变送器，以及一用于经所述变送器处理后的数据进行采集的数据采集器。本发明的方法通过运用该装置对光伏支架的固有频率进行测量，进而通过测量的固有频率及其结构刚性，为解决光伏支架所遭受的交变载荷及结构的改进提供支持。

Description

一种模拟光伏支架振动频率的装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种光伏技术领域，用于测量光伏支架的固有频率，通过测定的固有频率解决光伏支架遭受的交变载荷损害。

背景技术

光伏支架在户外使用时，在大风和气压的作用下，需要承受一定的载荷；因风向和气压的方向多变性，其在光伏支架上产生的载荷也为交变的。光伏支架在受到交变载荷时，其支架会跟随旋转主梁的转动产生多种频率的振动。当光伏支架的固有频率和这种交变载荷频率相等或相近时，光伏支架将会因达到共振状态而遭到破坏，若要解决此交变载荷产生的共振问题，需先测量出光伏支架的固有频率，以此为基础针对性的解决交变载荷的危害，所以对光伏支架的固有频率的研究就显得尤其重要。

现有的光伏支架，设计考核因素多为载重、风压等。但实际的户外使用环境中，风向和气压的双重作用其破坏效果通常不是简单的叠加，在SAP（力学分析软件名称）或有限元分析中都无法实现，更无法获知光伏支架系统的固有频率。

因此，本方案提出一种光伏支架的固有频率的测量装置及测量方法，精准地测量光伏支架的固有频率，从而为解决光伏支架的交变载荷等问题提供设计依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏支架的固有频率的测量装置，精准地测量光伏支架的固有频率，从而为解决光伏支架遭受的交变载荷损害等问题提供设计依据。

本发明提供的技术方案如下：

一种光伏支架的固有频率的测量装置，包括：

固定的光伏支架，所述光伏支架包括横梁和立柱，所述横梁上阵列排设有若干个光伏组件；

振动发生机构，其设置在所述横梁的一端，用于给所述横梁提供振动力；

频率采集装置，其包括连接所述光伏组件和所述立柱的位移传感器，与所述位移传感器相连接的变送器，以及一用于经所述变送器处理后的数据进行采集的数据采集器。

本技术方案中，通过在固定的光伏支架上设置一振动发生机构，利用振动发生机构模拟光伏支架所受到的交变载荷。同时通过频率采集装置中的位移传感器对光伏组件的振动位移做检测，并由变送器将检测的数据进行处理后，数据采集器将其采集并发送。这样有助于技术人员通过采集的数据获知光伏支架的固定频率，进而解决光伏支架的交变载荷等问题，有效地延长光伏支架的使用寿命。

优选地，所述振动发生机构，包括一悬臂梁，所述悬臂梁的一端与所述横梁的一端连接，所述悬臂梁的另一端上方设有减速器；

所述减速器的一端连接一可旋转的悬臂重物机构，另一端连接一为所述减速器提供动力的驱动装置，使其控制所述悬臂重物机构的转速。

本技术方案中，设置的振动发生机构具体的包括了悬臂梁，以及设置在悬臂梁上的减速器。通过设置的减速器将驱动装置的驱动力传递至连接的悬臂重物机构，使其发生转动，能够有效地带动悬臂重物机构产生较大的振动幅度，从而提高对光伏支架振动幅度的检测效率。

优选地，所述驱动装置为变速电机。

本技术方案中，设置的驱动装置采用的是变速电机，目的是通过改变变速电机的转速，从而获得不同的光伏支架振幅，进而在获得不同的光伏支架振幅中得出光伏支架的固定频率。

优选地，所述悬臂梁上还设有一固定板，所述固定板自所述悬臂梁远离所述横梁的一端朝向所述横梁的一端延伸设置的，且所述固定板上设有若干个用于固定所述减速器的安装位。

本技术方案中，优选地在悬臂梁上安装一固定板，通过在固定板上设置的若干个安装位，实现对减速器的固定，不同的安装位满足减速器在悬臂梁上固定位置的调整，有效地提高了整个测量装置的使用范围。

优选地，所述立柱的一端通过一抱箍与所述横梁连接，另一端通过一基座墩与固定面连接。

本技术方案中立柱一端通过抱箍与横梁连接，另一端通过基座墩与固定面进行连接，能够提高立柱与固定面连接强度的基础上，进一步的方便立柱的安装。

优选地，所述变送器与所述数据采集器集成在一个测试控制箱内。

本技术方案中，将变送器和数据采集器集成在一个测试控制箱内，目的是简化整体结构，便于携带和使用。

本发明的另一目的是提供一种光伏支架的固有频率的测试方法，其特征在于，运用前述的光伏支架的固有频率的测量装置进行测试，具体测试步骤包括：

S01、获取当前振动次序，并给横梁提供当前振动次序对应的振动力；

S02、采集在所述振动力下的横梁上的光伏组件的振动幅度；

S03、将采集的所述振动幅度传输至远程服务器，并停止振动；

S04、将采集到的所述振动幅度作为当前振动幅度；

S05、判断历史振动幅度是否为初始值，若是，则执行S07，若否，则执行S06；

S06、判断所述当前振动幅度是否大于所述历史振动幅度，若是，则执行

S07，若否，则执行S08；

S07、用当前振动幅度更新所述历史振动幅度，并根据预设更新规则，更新所述当前振动次序后，执行S01；

S08、所述历史振动幅度为光伏支架的最大振幅。

优选地，步骤S08中，得知所述光伏支架的最大振幅即可获知光伏支架的振动频率，从而得出光伏支架的固有频率。

优选地，步骤S03中，采集的所述振动幅度通过数据采集器以RS485、 RS232或USB中的一种方式传送至所述远程服务器上。

本发明提供的一种光伏支架的固有频率的测量装置及测量方法，能够带来以下至少一种有益效果：

1、本发明通过在固定的光伏支架上设置一振动发生机构，利用振动发生机构模拟光伏支架所受到的交变载荷。同时通过频率采集装置中的位移传感器对光伏组件的振动位移做检测，并由变送器将检测的数据进行处理后，数据采集器将其采集并发送。经过改变振动发生机构的振动力大小，这样有助于技术人员通过获取的多组采集数据后，从中得知最大的振动幅度，计算得出光伏支架的固定频率，从而解决光伏支架的交变载荷等问题，有效地延长光伏支架的使用寿命。

2、本发明中通过设置的悬臂重物机构，能够对悬臂梁产生较大的振动幅度，从而能够使得横梁及光伏组件产生较大的振动幅度，有效地提高对光伏支架振动幅度的检测效率。

3、本发明中设置的变速电机能够通过改变变速电机的转速，获得不同转速下的光伏支架振幅，同时也通过悬臂重物机构上的重物重量，以及减少器在悬臂梁上的安装位置，提高整个装置的适用范围，提高在市场上的使用率。

4、本发明的测试方法较简单，能够通过当前振动次序与历史振动次序采集到的振动幅度做比较，得出最大振动幅度，从而获得整个光伏支架的振动频率为其固有频率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对光伏支架的固有频率的测量装置的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是为本发明中光伏支架的固有频率的测量装置与光伏支架的连接结构示意图；

图2是为本发明中光伏支架的固有频率的测量装置的结构示意图；

图3是为本发明中光伏支架的固定的一种实施例的结构示意图；

图4是为本发明中光伏支架的固定的另一实施例的结构示意图；

图5是为本发明中光伏支架的固有频率的测试方法的流程图。

附图标号说明：

横梁100；立柱101；光伏组件102；抱箍103；轴承104；基座墩105；销轴106；

振动发生机构200；悬臂梁201；减速器202；悬臂重物机构203；旋转杆2031；重物2032；变速电机204；

固定板300；安装位301；

位移传感器400。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，但并不代表其作为产品的实际结构。

在本发明的装置实施例一中，参看图1-3所示，光伏支架的固有频率的测量装置，包括固定的光伏支架，且光伏支架具体的包括横梁100和立柱101，同时横梁100上阵列排设有若干个光伏组件102；振动发生机构200，其设置在横梁100的一端上，用于给横梁100提供振动力；频率采集装置，其包括连接光伏组件102和立柱101的位移传感器400，与位移传感器400相连接的变送器，以及一用于经变送器处理后的数据进行采集的数据采集器。

在实际使用中，设置的变送器和数据采集器可以集成在一个测试控制箱内，这样可以简化整个频率采集装置的结构，也方便携带和使用，简化安装程序。当然也可以分开设置，具体的根据实际需要做合理的选择即可。

在本发明的实施例一中，再次参看图2所示，设置的振动发生机构200具体的包括一悬臂梁201，实际安装时将悬臂梁201的一端与横梁100的一端连接，另一端上方设有减速器202。且减速器202的一端连接一可旋转的悬臂重物机构203，另一端连接一为减速器202提供动力的驱动装置，目的是通过驱动装置驱动减速器202并控制悬臂重物机构203的转动。其中，减速器202设置在远离横梁100的一端悬臂梁201上，这样在可旋转的悬臂重物机构203具有一定重量的情况下，通过旋转能够对悬臂梁201产生较大的振动幅度，从而能够使得横梁100及光伏组件102产生较大的振动幅度。

当然在实际使用中，应说明的是，设置的驱动装置优选为变速电机204，这样通过改变变速电机204的转速实现对光伏支架振动幅度的改变，最终可以获取不同转速下的光伏支架的振动幅度，以便得出最高的振动幅度。

在本发明的实施例二中，再次参看图2所示，与实施例一的区别在于，在悬臂梁上进一步的设置固定板300，固定板300是自悬臂梁远离横梁100的一端朝向横梁100的一端延伸设置的，同时在固定板300上设有若干个用于固定减速器202的安装位301，即在固定板300上开设不同位置的安装孔，以便调整减速器202与横梁100之间的距离，进而可以调整横梁100的振动幅度大小。

在上述的两个实施例中，设置的悬臂重物机构203具体的包括与减速器202连接的旋转杆2031，以及与旋转杆2031可拆卸连接的重物2032。实际安装时可以在旋转杆2031上设置用于安装重物2032的安装孔，当然也可以采用以磁性的方式连接也可以，具体的根据实际需要做设置，本申请中不再一一赘述。

在上述的两个实施例中，应说明的是立柱101的连接方式具体的一端通过抱箍103将一轴承104与横梁100进行连接，而另一端通过一基座墩105与固定面连接。具体参看图2、3所示。同时为保证立柱101与横梁100连接的稳定性，将立柱101设置在横梁100的两端，且将振动发生机构200设置的横梁100的一端端部，这样不仅方便安装，也方便检测。

当然在其他的实施例中，参看图4所示，立柱101与基座墩105之间可以通过一可上下调节的调节板进行连接。具体的将调节板与基座墩105通过销轴106进行固定连接。当然也可以采用其他的固定方式连接均可，只需保证在可调整的基础上，实现固定即可。

在本发明的测试方法的实施例中，具体参看图5所示；

一种光伏支架的固有频率的测试方法，运用上述光伏支架的固有频率的测量装置的实施例进行测试，具体测试步骤包括：

S01、获取当前振动次序，并给横梁100提供当前振动次序对应的振动力；

S02、采集在振动力下的横梁100上的光伏组件102的振动幅度；

S03、将采集的振动幅度传输至远程服务器，并停止振动；

S04、将采集到的振动幅度作为当前振动幅度；

S05、判断历史振动幅度是否为初始值，若是，则执行S07，若否，则执行S06；

S06、判断当前振动幅度是否大于历史振动幅度，若是，则执行S07，若否，则执行S08；

S07、用当前振动幅度更新历史振动幅度，并根据预设更新规则，更新述当前振动次序后，执行S01；

S08、历史振动幅度为光伏支架的最大振幅。在得知光伏支架的最大振幅即可获知光伏支架的振动频率，从而得出光伏支架的固有频率。

例如：将变频电机的转速从低到高依次预先设置为第一、二、三次序：

S01、第一次序时，通过悬臂梁将振动力传递至横梁100，再由横梁100传递至光伏组件102；

S02、采集在振动力下的横梁100上的光伏组件102的振动幅度；

S03、将采集的振动幅度传输至远程服务器，并停止振动（即变速电机204关闭，整个振动发生机构200停止工作）；

S04、将采集到的振动幅度作为第一振动幅度；由于可能存在已有的测试振动幅度的数据在（即历史振动幅度），因此必须有先判断一下，是否存在已有数据；

S05、判断历史振动幅度是否为初始值（即为0时或无）：若是，则执行S07（即将测试的第一振动幅度作为历史振动幅度保留在服务器上，并根据预设的次序，开始第二次序时，通过悬臂梁将振动力传递至横梁100，再由横梁100传递至光伏组件102，从S01-S04再次获取一个振动幅度，作为第二次振动幅度，这样可执行S06，将第二次振动幅度与第一次振动幅度进行比较，若是大于第一次振动幅度，再次重复S01-S04，获取第三次时，通过悬臂梁将振动力传递至横梁100，再由横梁100传递至光伏组件102，作为第三振动幅度，再执行S06，将第三振动幅度与第二振动幅度比较，依次类推，直至测到后一次振动幅度比前一次小，则执行S08）

若否，则执行S06(即已有历史振动幅度，可直接将第一振动幅度与历史振动幅度做比较，若是大于历史振动幅度，再次重复S01-S04，获取第二次时，通过悬臂梁将振动力传递至横梁100，再由横梁100传递至光伏组件102，作为第二振动幅度，执行S06，将第二振动幅度与第一振动幅度比较，同上依次类推，直至测到后一次振动幅度比前一次小，则执行S08。

当然上述仅是一个实施例，具体的设定次序可以根据变速电机204的转速，或悬臂重物机构203的重量，或调节减速器202与横梁100之间的位置中的一种或几种来设定，本发明中就不在一一赘述，仅需通过最快、最有效的方法测量得到最大的振动幅度即可。以此来判断光伏支架的共振频率和系统刚性，解决光伏支架交变载荷提供支持，同时也为光伏支架的改进设计提供支持。

在本发明的所有实施例中，应说明的是，本发明中优选地位移传感器400的传感器最大往复速度为10m/s，测量范围可为0-1000mm，线性精度可达到0.4%FS，重复精度为0.01mm，温度范围为-80℃-150℃，寿命可达1000万次。变送器与直线位移传感器400的输出端相连，将传感器的输出信号进行处理、放大，同时，变送器模块可对数据进行实时显示，显示数据的形式可根据要求进行设定。数据采集器将来自变送器的数据进行采集，采集模块的通道数据可根据需求进行选择，2-16路通道均可自行选择。数据采集器的信号可通过RS485或RS232或USB等方式传送到计算机。上述变送器和数据采集器可采用同一电源进行供电，如此可将变送器、数据采集器和电源集成到一个测试控制箱，便于携带和使用，测试控制箱采用交流220VAC供电，具有开关按钮、数据显示和电源指示等功能。在测试控制箱与外界连接可采用快插式航空插头或其他的便于插拔的方式。也可将变送器、数据采集器、电源及远程服务器（即计算机）等集成为一个带显示功能的便携式控制终端，开发专门的测试软件在控制终端直接操作。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种光伏支架的固有频率的测量装置，其特征在于，包括：

固定的光伏支架，所述光伏支架包括横梁和立柱，所述横梁上阵列排设有若干个光伏组件；

振动发生机构，其设置在所述横梁的一端，用于给所述横梁提供振动力；

所述振动发生机构，包括一悬臂梁，所述悬臂梁的一端与所述横梁的一端连接，所述悬臂梁的另一端上方设有减速器；

所述减速器的一端连接一可旋转的悬臂重物机构，另一端连接一为所述减速器提供动力的驱动装置，使其控制所述悬臂重物机构的转速；

所述驱动装置为变速电机；

频率采集装置，其包括连接所述光伏组件和所述立柱的位移传感器，与所述位移传感器相连接的变送器，以及一用于经所述变送器处理后的数据进行采集的数据采集器。

2.根据权利要求1所述的光伏支架的固有频率的测量装置，其特征在于：

所述悬臂梁上还设有一固定板，所述固定板自所述悬臂梁远离所述横梁的一端朝向所述横梁的一端延伸设置的，且所述固定板上设有若干个用于固定所述减速器的安装位。

3.根据权利要求1所述的光伏支架的固有频率的测量装置，其特征在于：

所述立柱的一端通过一抱箍与所述横梁连接，另一端通过一基座墩与固定面连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光伏支架的固有频率的测量装置，其特征在于：

所述变送器与所述数据采集器集成在一个测试控制箱内。

5.一种光伏支架的固有频率的测试方法，其特征在于，运用权利要求1-4任一项所述的光伏支架的固有频率的测量装置进行测试，具体测试步骤包括：

S01、获取当前振动次序，并给横梁提供当前振动次序对应的振动力；

S02、采集在所述振动力下的横梁上的光伏组件的振动幅度；

S03、将采集的所述振动幅度传输至远程服务器，并停止振动；

S04、将采集到的所述振动幅度作为当前振动幅度；

S05、判断历史振动幅度是否为初始值，若是，则执行S07，若否，则执行S06；

S06、判断所述当前振动幅度是否大于所述历史振动幅度，若是，则执行

S07，若否，则执行S08；

S07、用当前振动幅度更新所述历史振动幅度，并根据预设更新规则，更新所述当前振动次序后，执行S01；

S08、所述历史振动幅度为光伏支架的最大振幅。

6.根据权利要求5所述的光伏支架的固有频率的测试方法，其特征在于：

步骤S08中，得知所述光伏支架的最大振幅即可获知光伏支架的振动频率，从而得出光伏支架的固有频率。

7.根据权利要求5所述的光伏支架的固有频率的测试方法，其特征在于：

步骤S03中，采集的所述振动幅度通过数据采集器以RS485、RS232或USB中的一种方式传送至所述远程服务器上。