【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上光伏，尤其涉及一种海上柔性抗风光伏支架及控制方法。
技术介绍
1、海上光伏作为一种新兴的能源利用方式，有着资源丰富、效率高、空间利用灵活等优势，具有广阔的应用前景。但同时也面临着一些问题。例如：海上光伏项目面临着大风浪、台风、海冰、高盐雾、高湿、温度变化频繁等恶劣环境；并且海上光伏项目的技术难度远高于陆地光伏，包括设备的安装固定、电缆的铺设、电能的储存与输送等技术难题。
2、目前海上光伏普遍采用漂浮式和桩基固定式这两种形式，漂浮式光伏支架采用通过浮管或浮筒结合钢结构底座和支架，将光伏组件固定并漂浮在水面上。这种海上光伏节约的一定的土地资源，也能在一定程度上减少水面蒸发和藻类的繁殖，改善水质，同时海水的冷却效果可以降低光伏组件的温度损耗，提高发电量。但现有的漂浮式海上光伏仍然存在如下一些技术问题：
3、1、现有的漂浮式海上光伏，基本都是采用通过浮管或浮筒结合钢结构底座和支架，将光伏组件固定并漂浮在水面上。其在遇到恶劣环境如大风时，其抗风性弱，光伏板受损率高。
4、2、现有的漂浮式海上光伏，其光伏板普遍是固定在光伏支架上，随着光照条件的改变，其对能源的利用率会降低。
5、3、现有的桩基固定式光伏支架，其柔性不足，在恶劣环境如大风时，光伏板会产生剧烈晃动。
6、4、现有的桩基固定式光伏支架，由于其刚性支撑结构，光伏板固定在光伏支架上，对能源的利用率大大降低。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本专利技术
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、提供一种海上柔性抗风光伏支架，包括固定桩基、第一支撑板和转动安装在固定桩基上的第二支撑板，第一支撑板上设置有光伏板，第一支撑板的一端与第二支撑板通过铰接杆铰接，铰接杆与第一支撑板固定连接，第一支撑板的另一端与第二支撑板通过若干液压阻尼支撑柱连接，液压阻尼支撑柱的固定端与第二支撑板铰接，液压阻尼支撑柱的伸缩端与第一支撑板铰接，液压阻尼支撑柱的底部与第二支撑板铰接，液压阻尼支撑柱用于调控第一支撑板的向阳俯仰角度；固定桩基上设置有带动第二支撑板水平转动的向阳旋转机构。
4、进一步地，液压阻尼支撑柱包括上压力管、下压力管、上密封塞、活塞杆、方形法兰、液压底座和下活塞，上压力管与上密封塞之间填充有液压油，液压底座固定嵌套在下压力管底部，上压力管滑动嵌套在上压力管顶部，上密封塞密封固定在上压力管顶部，上密封塞上设置有与活塞杆配合的滑动通孔，下活塞固定在活塞杆上，下活塞与下压力管间隙配合，活塞杆的伸出端与方形法兰铰接，方形法兰与第一支撑板固定连接，液压底座与第二支撑板固定连接。
5、进一步地，下压力管底部设置有浮动活塞，下压力管与浮动活塞之间填充有阻尼液，浮动活塞与液压底座之间填充有空气，浮动活塞与下压力管过度配合。
6、进一步地，向阳旋转机构包括谐波减速器、伺服电机和电机支架，伺服电机通过电机支架安装在固定桩基上，谐波减速器的波发生器与伺服电机的输出轴连接，谐波减速器的刚轮与固定桩基固定连接，谐波减速器的柔轮与第二支撑板固定连接。
7、进一步地，第一支撑板转动侧与第二支撑板之间通过三处液压阻尼支撑柱连接。
8、进一步地，第一支撑板的中部与第二支撑板的中部还设置有两处液压阻尼支撑柱。
9、进一步地，第一支撑板的底部设置有倾角传感器。
10、进一步地，第二支撑板的顶部设置有转角传感器。
11、一种海上柔性抗风光伏支架的控制方法，具体包括如下步骤：
12、s1：设定第一支撑板需要调节的预期倾角，并利用倾角传感器采集当前第一支撑板的实际倾角，以及预设模糊规则；
13、s2：根据实际倾角与预期倾角的偏差计算实际倾角与调节预期倾角的偏差变化率；
14、s3：将偏差和偏差变化率作为模型输入变量输入到二维模糊控制器中，二维模糊控制器根据预设模糊规则，对输入变量进行模糊化处理，输出pid控制器的比例系数对应的变化量、积分系数对应的变化量、微分系数对应的变化量，比例系数、积分系数和微分系数作为pid控制器的原始参数；
15、s4：根据二维模糊控制器输出得到的变化量、变化量和变化量，调整pid控制器的参数至最优值；具体的：
16、将变化量、、分别加到pid控制器的原始参数上，调整得到新的参数值、、；
17、s5：pid控制器根据新的参数值、、，结合pid算法模型，计算出控制输出值，控制输出值为液压系统泵的流量；
18、s6：pid控制器根据控制输出值控制液压阻尼支撑柱进行升降，对光伏板倾角进行调节，使实际倾角接近预期倾角；
19、s7：重复步骤s2至s6，利用倾角传感器对光伏板倾角进行持续监测并实时自适应调整，直到光伏板的倾角调整至预期倾角，完成光伏板的倾角调节。
20、进一步地，在步骤s5中，具体的pid算法模型如下：
21、
22、其中为pid控制器的控制输出值。
23、本专利技术的有益效果为：
24、本专利技术采用了桩基固定式支架与液压阻尼器结合的形式，在刚性结构的基础上增加了一定的柔性，避免在大风环境下光伏板剧烈晃动，增加其稳定性，使光伏支架的抗风性能更好；本专利技术将光伏支架设计为可转动的形式，可以保证光伏板的光照条件一直保持较高的水平，大大提升装置的能源利用率。
25、本专利技术的光伏支架抗风性能好，采用液压阻尼支撑柱结构，能起支撑和减震的作用，减少在大风环境下光伏板的剧烈震动，增加其稳定性。
26、本专利技术的光伏支架可操作性强，设备整体占地面积小，空间利用率大，且留出了内部部分空间，便于工人操作。
27、本专利技术的光伏支架配合pid控制策略，pid控制策略的参数采用二维模糊控制器生成，二维模糊控制器结构相比一维多了一个输入变量，即偏差变化率，两个输入变量能够更全面的反映系统的动态性能，在一定程度上增加了设备的柔性和抗风性。
28、本专利技术的光伏支架柔性程度高，光伏板能根据不同的光照条件进行转动，使能源利用率保持最高、采用模糊pid控制方法，能在不同级别的大风环境下自动调整参数，抵抗不同级别的大风的干扰，使控制精准。
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1.一种海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，包括固定桩基（4）、第一支撑板（1）和转动安装在固定桩基（4）上的第二支撑板（3），所述第一支撑板（1）上设置有光伏板（5），所述第一支撑板（1）的一端与第二支撑板（3）通过铰接杆（6）铰接，所述铰接杆（6）与第一支撑板（1）固定连接，所述第一支撑板（1）的另一端与第二支撑板（3）通过若干液压阻尼支撑柱（2）连接，所述液压阻尼支撑柱（2）的固定端与第二支撑板（3）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）的伸缩端与第一支撑板（1）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）的底部与第二支撑板（3）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）用于调控第一支撑板（1）的向阳俯仰角度；
2.根据权利要求1所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述液压阻尼支撑柱（2）包括上压力管（21）、下压力管（22）、上密封塞（23）、活塞杆（24）、方形法兰（25）、液压底座（27）和下活塞（28），所述上压力管（21）与上密封塞（23）之间填充有液压油，所述液压底座（27）固定嵌套在下压力管（22）底部，所述上压力管（21）滑动嵌套在上压力管（21）顶部，所述上密封塞（23）密封
3.根据权利要求2所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述下压力管（22）底部设置有浮动活塞（26），所述下压力管（22）与浮动活塞（26）之间填充有阻尼液，所述浮动活塞（26）与液压底座（27）之间填充有空气，所述浮动活塞（26）与下压力管（22）过度配合。
4.根据权利要求1所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述向阳旋转机构包括谐波减速器（8）、伺服电机（9）和电机支架（10），所述伺服电机（9）通过电机支架（10）安装在固定桩基（4）上，所述谐波减速器（8）的波发生器与伺服电机（9）的输出轴连接，所述谐波减速器（8）的刚轮与固定桩基（4）固定连接，所述谐波减速器（8）的柔轮与第二支撑板（3）固定连接。
5.根据权利要求3所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述第一支撑板（1）转动侧与第二支撑板（3）之间通过三处液压阻尼支撑柱（2）连接。
6.根据权利要求5所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述第一支撑板（1）的中部与第二支撑板（3）的中部还设置有两处液压阻尼支撑柱（2）。
7.根据权利要求1所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述第一支撑板（1）的底部设置有倾角传感器（11）。
8.根据权利要求1所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述第二支撑板（3）的顶部设置有转角传感器（7）。
9.一种权利要求1-8任一所述的海上柔性抗风光伏支架的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的海上柔性抗风光伏支架的控制方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，包括固定桩基（4）、第一支撑板（1）和转动安装在固定桩基（4）上的第二支撑板（3），所述第一支撑板（1）上设置有光伏板（5），所述第一支撑板（1）的一端与第二支撑板（3）通过铰接杆（6）铰接，所述铰接杆（6）与第一支撑板（1）固定连接，所述第一支撑板（1）的另一端与第二支撑板（3）通过若干液压阻尼支撑柱（2）连接，所述液压阻尼支撑柱（2）的固定端与第二支撑板（3）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）的伸缩端与第一支撑板（1）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）的底部与第二支撑板（3）铰接，所述液压阻尼支撑柱（2）用于调控第一支撑板（1）的向阳俯仰角度；
2.根据权利要求1所述的海上柔性抗风光伏支架，其特征在于，所述液压阻尼支撑柱（2）包括上压力管（21）、下压力管（22）、上密封塞（23）、活塞杆（24）、方形法兰（25）、液压底座（27）和下活塞（28），所述上压力管（21）与上密封塞（23）之间填充有液压油，所述液压底座（27）固定嵌套在下压力管（22）底部，所述上压力管（21）滑动嵌套在上压力管（21）顶部，所述上密封塞（23）密封固定在上压力管（21）顶部，所述上密封塞（23）上设置有与活塞杆（24）配合的滑动通孔，所述下活塞（28）固定在活塞杆（24）上，所述下活塞（28）与下压力管（22）间隙配合，所述活塞杆（24）的伸出端与方形法兰（25）铰接，所述方形法兰（25）与第一支撑板（1）固定连接，所述液压底座（27）与第二支撑板（3）固定连接。
3.根据权利要求2所述的海上...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，胡亚辉，张琳鑫，高源，赵武，于淼，郭鑫，李骏，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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