CN107302340A

CN107302340A - 一种双轴柔性光伏跟踪支架

Info

Publication number: CN107302340A
Application number: CN201710426145.1A
Authority: CN
Inventors: 何春涛; 尹立胜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2017-10-27

Abstract

本发明公开了一种双轴柔性光伏跟踪支架，包括支架本体，该支架用于安装固定太阳能电池板，所述支架水平设置多组太阳能电池板组，太阳能电池板组设置在至少两根钢丝绳上，钢丝绳的两端设置撑杆，撑杆相对于支架沿太阳能电池板组的轴线翻转，支架上设有驱动撑杆转动的翻转机构；所述太阳能电池板组由多个太阳能电池板组成，太阳能电池板的一端相对于钢丝绳铰接，其另一端设有驱动太阳电池板转动的南北角度调节机构，采用柔性的钢丝绳作为电池板支撑横梁，左右高低对结构安装无影响，无需调整地基高度找平立柱，在任意地形都可以适用，并且跨度可以增大到10米以上，解决了多场景的安装使用要求。

Description

一种双轴柔性光伏跟踪支架

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，特别涉及一种双轴柔性光伏跟踪支架。

背景技术

在太阳能光伏发电系统中，太阳光入射角度垂直于电池板面可达到最大的发电量效果，但是一般的电站采用年平均最佳的固定倾角安装电池板，不能达到理想的发电效果。通常的光伏电站，支撑电池板的结构都是刚性的，对土地平整度及安装精度要求高，成本高。尤其目前我国的光伏安装逐步东移，由于西部的电力消纳能力差，电能过剩造成限制发电。我国中东部地区多山地，鱼塘、农业设施及工商业屋顶，这些光伏安装场景，普通的刚性梁支架需要适应复杂环境，造价高，施工困难。

现有技术，固定支架支撑电池板的横梁为刚性构件，如果遇到地势高低起伏，跨越水域，大跨度结构，就无法满足使用和设计要求，或者成本造价非常高。

传统的单轴跟踪，主梁为刚性型材，由于地基沉降、安装、地形等因素造成的主梁变形，会因变形而卡住，转不动，并且斜单轴的力矩不平衡，下端轴承容易损坏，轴承还需要维护，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种本发明采用柔性的钢丝绳作为电池板支撑横梁，左右高低对结构安装无影响，无需调整地基高度找平立柱，在任意地形都可以适用，并且跨度可以增大到10米以上，解决了多场景的安装使用要求，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种双轴柔性光伏跟踪支架，包括支架本体，该支架用于安装固定太阳能电池板，所述支架水平设置多组太阳能电池板组，太阳能电池板组设置在至少两根钢丝绳上，钢丝绳的两端设置撑杆，撑杆相对于支架沿太阳能电池板组的轴线翻转，支架上设有驱动撑杆转动的翻转机构；所述太阳能电池板组由多个太阳能电池板组成，太阳能电池板的一端相对于钢丝绳铰接，其另一端设有驱动太阳电池板转动的南北角度调节机构。

优选的，所述支架包括两个平行设置的支撑架，支撑架包括主梁和竖直向下设置在主梁两端的立柱，所述太阳能电池板组设置在平行设置的主梁之间。

优选的，所述翻转机构包括翻转装置和翻转驱动装置；翻转装置包括小立柱、大齿圈和小齿圈，小立柱竖直向上设置在主梁上，撑杆相对于小立柱的顶端铰接，大齿圈为弧形，大齿圈设置在撑杆的背面，主梁竖直向下设有竖直支撑板，小齿圈设置竖直支撑板的端部，小齿圈相对于竖直支撑板转动，小齿圈和大齿圈啮合，翻转驱动装置驱动小齿圈转动；翻转驱动装置包括驱动电机、大卷筒、小卷筒和传动钢丝绳，小卷筒和小齿圈相固定，驱动电机驱动大卷筒转动，通过传动钢丝绳驱动小卷筒转动。

优选的，所述翻转机构包括翻转装置和翻转驱动装置；翻转装置包括小立柱、动卷筒和从卷筒，立柱竖直向上设置在主梁上，撑杆相对于小立柱的顶端铰接，从卷筒设置在撑杆的铰接处，从卷筒和动卷筒通过钢丝绳缠绕，翻转驱动装置驱动动卷筒转动；所述翻转驱动装置包括驱动电机、大卷筒、小卷筒和传动钢丝绳，小卷筒和动卷筒同轴线设置，驱动电机驱动大卷筒转动，通过传动钢丝绳驱动小卷筒转动。

优选的，所述立柱的侧壁设有张紧轮机构，所述钢丝绳经张紧轮机构后，再依次缠绕小卷筒，两侧支撑架的小卷筒的缠绕方向相反，保持同一排的太阳能电池组翻转同向同步。

优选的，所述张紧轮机构包括滑轮、连杆、丝杆、螺母和锁紧手柄，连杆和丝杆的端部相连接，且两者相对转动连接，滑轮设置在连杆的另一端，锁紧手柄设置在丝杆的另一端，立柱设有贯穿的通孔，一侧通孔处设有螺母，丝杆穿过通孔与螺母螺纹连接，连杆穿过另一侧通孔，连杆相对于通孔轴向移动。

优选的，所述南北角度调节机构包括南北倾角调节装置和角度调节驱动装置，南北倾角调节装置包括支撑杆和套管，支撑杆的两端分别与所述太阳能电池板和套管铰接，套管沿钢丝绳滑动，角度调节驱动装置驱动套管滑动。

优选的，所述角度调节驱动装置包括旋转电机、纬线南北牵引绳和定滑轮，旋转电机设置在支撑架上，定滑轮设置在另一侧的支撑上，纬线南北牵引绳连接旋转电机和定滑轮，所述套管与纬线南北牵引绳相连接。

优选的，所述支架上设有经线东西跟踪牵引装置，经线东西跟踪牵引装置包括弧形转动杆、蜗轮蜗杆减速机、导轮和经线东西牵引绳，弧形转动杆的两端固定在两个钢丝绳之间，弧形转动杆的外侧壁设有定位环，导轮设置在弧形转动杆的两侧，经线东西牵引绳两端与定位环相连接，交叉缠绕后缠绕导轮，蜗轮蜗杆减速机驱动其中一个导轮旋转。

采用以上技术方案的有益效果是：本发明采用钢丝绳作为电池板支撑梁结构，因为钢丝绳是柔性的，所以对立柱的标高无特殊要求，很好的适应了复杂山地、鱼塘、农业大棚等场景的安装，简单实用，造价低；另外，整个系统还采用滚筒钢索的同步转动方式，结构很简单，完成了单轴跟踪的功能，同时通过角度调节驱动装置应对一年四季太阳照射的倾斜角，使太阳能电池板始终朝向太阳光方向，比固定倾角安装增加发电量35%-45%以上。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是翻转机构的结构示意图；

图4是小卷筒的传动钢丝绳缠绕示意图；

图5是大卷筒的传动钢丝绳缠绕示意图；

图6是张紧轮的结构示意图；

图7是本发明的主视图；

图8是南北角度调节机构的结构示意图；

图9是经线东西跟踪牵引装置的结构示意图；

图10是翻转装置的另一实施方式的结构示意图。

其中，1--支架、2--太阳能电池板组、3--钢丝绳、4--撑杆、5--翻转机构、6--南北角度调节机构、7--张紧轮机构、8--经线东西跟踪牵引装置；

11--主梁、12--立柱；

21--太阳能电池板；

51--小立柱、52--大齿圈、53--小齿圈、54--竖直支撑板、56--驱动电机、57--大卷筒、58--小卷筒、59--传动钢丝绳、512--动卷筒、513-从卷筒；

61--旋转电机、62--纬线南北牵引绳、63--定滑轮、64--套管、65--支撑杆；

71--滑轮、72--连杆、73--丝杆、74--螺母、75--锁紧手柄；

81--弧形转动杆、82--蜗轮蜗杆减速机、83--导轮、84--经线东西牵引绳。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

图1、图2和图7出示本发明的具体实施方式：一种双轴柔性光伏跟踪支架1，包括支架1本体，该支架1用于安装固定太阳能电池板21，所述支架1水平设置多组太阳能电池板组2，太阳能电池板组2设置在至少两根钢丝绳3上，钢丝绳3的两端设置撑杆4，撑杆4相对于支架1沿太阳能电池板组2的轴线翻转，支架1上设有驱动撑杆4转动的翻转机构5；所述太阳能电池板组2由多个太阳能电池板组2成，太阳能电池板21的一端相对于钢丝绳3铰接，其另一端设有驱动太阳电池板转动的南北角度调节机构6。

如图1所示，支架1包括两个平行设置的支撑架，支撑架包括主梁11和竖直向下设置在主梁11两端的立柱12，所述太阳能电池板组2设置在平行设置的主梁11之间。

结合图2和图3，翻转机构5包括翻转装置和翻转驱动装置；翻转装置包括小立柱51、大齿圈52和小齿圈53，小立柱51竖直向上设置在主梁11上，撑杆4相对于小立柱51的顶端铰接，大齿圈52为弧形，大齿圈52设置在撑杆4的背面，主梁11竖直向下设有竖直支撑板54，小齿圈53设置竖直支撑板54的端部，小齿圈53相对于竖直支撑板54转动，小齿圈53和大齿圈52啮合，翻转驱动装置驱动小齿圈53转动。

结合图1、图3、图4和图5，翻转驱动装置包括驱动电机56、大卷筒57、小卷筒58和传动钢丝绳59，小卷筒58和小齿圈53相固定，驱动电机56驱动大卷筒57转动，通过传动钢丝绳59驱动小卷筒58转动。

结合涂10，翻转机构5的翻转装置包括小立柱51、动卷筒512和从卷筒513，小立柱51竖直向上设置在主梁11上，撑杆4相对于小立柱51的顶端铰接，从卷筒513设置在撑杆4的铰接处，从卷筒513和动卷筒512通过钢丝绳缠绕，翻转驱动装置驱动动卷筒512转动；所述翻转驱动装置包括驱动电机56、大卷筒57、小卷筒58和传动钢丝绳59，小卷筒58和动卷筒512同轴线设置，驱动电机56驱动大卷筒57转动，通过传动钢丝绳59驱动小卷筒58转动。

结合图1和图3，立柱12的侧壁设有张紧轮机构7，所述钢丝绳3经张紧轮机构7后，再依次缠绕小卷筒58，两侧支撑架的小卷筒58的缠绕方向相反，保持同一排的太阳能电池组翻转同向同步。

如图6所示，张紧轮机构7包括滑轮71、连杆72、丝杆73、螺母74和锁紧手柄75，连杆72和丝杆73的端部相连接，且两者相对转动连接，滑轮71设置在连杆72的另一端，锁紧手柄75设置在丝杆73的另一端，立柱12设有贯穿的通孔，一侧通孔处设有螺母74，丝杆73穿过通孔与螺母74螺纹连接，连杆72穿过另一侧通孔，连杆72相对于通孔轴向移动。

结合图7和图8，南北角度调节机构6包括南北倾角调节装置和角度调节驱动装置，南北倾角调节装置包括支撑杆65和套管64，支撑杆65的两端分别与所述太阳能电池板21和套管64铰接，套管64沿钢丝绳3滑动，角度调节驱动装置驱动套管64滑动。

角度调节驱动装置包括旋转电机61、纬线南北牵引绳62和定滑轮63，旋转电机61设置在支撑架上，定滑轮63设置在另一侧的支撑上，纬线南北牵引绳62连接旋转电机61和定滑轮63，所述套管64与纬线南北牵引绳62相连接。

图9所示，支架1上设有经线东西跟踪牵引装置8，经线东西跟踪牵引装置8包括弧形转动杆81、蜗轮蜗杆减速机82、导轮83和经线东西牵引绳84，弧形转动杆81的两端固定在两个钢丝绳3之间，弧形转动杆81的外侧壁设有定位环，导轮83设置在弧形转动杆81的两侧，经线东西牵引绳84两端与定位环相连接，交叉缠绕后缠绕导轮83，蜗轮蜗杆减速机82驱动其中一个导轮83旋转。

多排电池板阵列安装固定在大主梁上，下面有立柱支撑，固定在混凝土基础上；电动机带动减速机，减速机带动大滚筒。牵引钢丝绳缠绕方式为，大滚筒到整个大支架的四角张紧轮，再顺序缠绕每个小滚筒，东侧和西侧的缠绕方向相反，保持同一排的转动同向同步；张紧轮机构，采用丝杆调距方式，转动锁紧手柄，调整滑轮位置，调整传动钢丝绳的张紧度。

电动机带动减速机及大滚筒，带动缠绕钢丝绳，钢丝绳牵动小滚筒转动，小滚动一体的小齿轮，小齿轮咬合大齿圈，带动单排两端撑杆同步旋转；或者小滚筒带动动滚筒转动，动滚筒驱动从滚筒转动，带动单排两端撑杆同步旋转。转动速率及频次根据配电控制部分实现，为成熟技术主动天文时钟跟踪算法。

南北方向的角度调节，利用组件固定的三角支撑结构，并且都是铰接可转动节点，由拉索拖动下支点的套管在钢丝绳滑动实现南北向的角度变化；

东西方向角度调节，利用电机带动弧形转动杆转动，实现太阳能电池板相对于东西方向角度的变化。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种双轴柔性光伏跟踪支架，包括支架本体，该支架用于安装固定太阳能电池板，其特征在于，所述支架水平设置多组太阳能电池板组，太阳能电池板组设置在至少两根钢丝绳上，钢丝绳的两端设置撑杆，撑杆相对于支架沿太阳能电池板组的轴线翻转，支架上设有驱动撑杆转动的翻转机构；所述太阳能电池板组由多个太阳能电池板组成，太阳能电池板的一端相对于钢丝绳铰接，其另一端设有驱动太阳电池板转动的南北角度调节机构。

2.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述支架包括两个平行设置的支撑架，支撑架包括主梁和竖直向下设置在主梁两端的立柱，所述太阳能电池板组设置在平行设置的主梁之间。

3.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述翻转机构包括翻转装置和翻转驱动装置；翻转装置包括小立柱、大齿圈和小齿圈，小立柱竖直向上设置在主梁上，撑杆相对于小立柱的顶端铰接，大齿圈为弧形，大齿圈设置在撑杆的背面，主梁竖直向下设有竖直支撑板，小齿圈设置竖直支撑板的端部，小齿圈相对于竖直支撑板转动，小齿圈和大齿圈啮合，翻转驱动装置驱动小齿圈转动；所述翻转驱动装置包括驱动电机、大卷筒、小卷筒和传动钢丝绳，小卷筒和小齿圈相固定，驱动电机驱动大卷筒转动，通过传动钢丝绳驱动小卷筒转动。

4.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述翻转机构包括翻转装置和翻转驱动装置；翻转装置包括小立柱、动卷筒和从卷筒，立柱竖直向上设置在主梁上，撑杆相对于小立柱的顶端铰接，从卷筒设置在撑杆的铰接处，从卷筒和动卷筒通过钢丝绳缠绕，翻转驱动装置驱动动卷筒转动；所述翻转驱动装置包括驱动电机、大卷筒、小卷筒和传动钢丝绳，小卷筒和动卷筒同轴线设置，驱动电机驱动大卷筒转动，通过传动钢丝绳驱动小卷筒转动。

5.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述立柱的侧壁设有张紧轮机构，所述钢丝绳经张紧轮机构后，再依次缠绕小卷筒，两侧支撑架的小卷筒的缠绕方向相反，保持同一排的太阳能电池组翻转同向同步。

6.根据权利要求5所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述张紧轮机构包括滑轮、连杆、丝杆、螺母和锁紧手柄，连杆和丝杆的端部相连接，且两者相对转动连接，滑轮设置在连杆的另一端，锁紧手柄设置在丝杆的另一端，立柱设有贯穿的通孔，一侧通孔处设有螺母，丝杆穿过通孔与螺母螺纹连接，连杆穿过另一侧通孔，连杆相对于通孔轴向移动。

7.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述南北角度调节机构包括南北倾角调节装置和角度调节驱动装置，南北倾角调节装置包括支撑杆和套管，支撑杆的两端分别与所述太阳能电池板和套管铰接，套管沿钢丝绳滑动，角度调节驱动装置驱动套管滑动。

8.根据权利要求7所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述角度调节驱动装置包括旋转电机、纬线南北牵引绳和定滑轮，旋转电机设置在支撑架上，定滑轮设置在另一侧的支撑上，纬线南北牵引绳连接旋转电机和定滑轮，所述套管与纬线南北牵引绳相连接。

9.根据权利要求1所述的双轴柔性光伏跟踪支架，其特征在于，所述支架上设有经线东西跟踪牵引装置，经线东西跟踪牵引装置包括弧形转动杆、蜗轮蜗杆减速机、导轮和经线东西牵引绳，弧形转动杆的两端固定在两个钢丝绳之间，弧形转动杆的外侧壁设有定位环，导轮设置在弧形转动杆的两侧，经线东西牵引绳两端与定位环相连接，交叉缠绕后缠绕导轮，蜗轮蜗杆减速机驱动其中一个导轮旋转。