CN102194907B - 调节太阳能光伏组件角度的支架及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调节太阳能光伏组件角度的支架及方法，属于太阳能电池技术领域。可调节用太阳能光伏组件支架，包括装有角度调节机构的固定构件，其特征在于所述角度调节机构包括三个相互活动连接的构件，由移动副连接第一构件和第二构件，转动副连接第三构件和第二构件，太阳能电池组件安装在第一构件上，移动副带动第一、第二、第三构件运动，调整太阳能电池组件的角度。本发明采用了一种太阳能光伏组件调节角度的旋转机构，通过调节螺杆，使螺杆的直线运动转化为第一转动构件的圆弧运动，调节太阳能组件角度，不仅成本低廉，操作方便，形式灵活，还能更有效地促进太阳能的应用。

Description

调节太阳能光伏组件角度的支架及方法

技术领域

本发明涉及一种调节太阳能光伏组件角度的支架及方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

随着太阳能行业的发展，太阳能用于家庭式发电系统和电站发电系统将越来越广泛，目前用于太阳能光伏组件固定方式大部分采用固定在屋顶或固定在特制的太阳能光伏组件支架上，屋顶和特制的太阳能光伏组件支架大部分都不能调节安装角度，在不同地区、不同季节，太阳辐照的角度变化，太阳能光伏组件角度固定化而致使太阳能组件发电效率达不到最佳。目前研究的一些能够调节角度的太阳能光伏组件支架结构复杂、成本昂贵，如200620084630.2《 便于调整朝向的太阳能支架 》专利中的太阳能支架实现了角度的调节，其角度调节通过三轴联动的方式实现太阳能电池的各个角度的调节，三轴联动再加上其自锁机构，总体结构复杂，占用空间大，支架总体的可靠度降低，不适合设计标准化以及不利于成本的控制；200910198510.3《向日葵式太阳能发电系统》，实现了自动跟踪太阳的装置，其侧重对太阳的智能跟踪调节角度，整个结构采用电机带动双轴结构实现太阳能电池板的旋转，整个支架成本高，由于需要安装旋转电机，支架占用的空间比较大，不适合小型太阳能发电系统。200920231858.3《 太阳能可调支架系统》也实现了太阳能支架调节角度，但其只局限于落地安装的太阳能组件，并且采用地基与滑轨的形式实现太阳组件的角度调节，此方案调节角度受环境的制约，实现成本相对比较高，不利于广泛的推广应用。

发明内容

本发明是针对现有技术的不足，提供一种可在较大范围内调节角度的太阳能光伏组件支架，实现太阳能光伏组件支架标准化，占用空间少，减少其成本等问题。

为了实现以上任务，本发明提供一种可调节用光伏组件支架，包括装有角度调节机构的固定构件，所述角度调节机构包括三个相互活动连接的构件，由移动副连接第一构件和第二构件，转动副连接第三构件和第二构件，太阳能电池组件安装在第一构件上，移动副带动第一、第二、第三构件运动，调整太阳能电池组件的角度。

第一构件是带凸耳的转动板。

第二构件是活动连接在凸耳上的螺杆。

第三构件是带孔的叉形连杆，固定构件是立柱。

立柱上设有两个转动副，其中一个转动副与第一构件连接，另一个与第三构件连接。

本发明还提供一种调节太阳能光伏组件角度的方法，太阳能电池组件安装在支架上，所述支架包括固定构件和三个相互活动连接的构件， 

由移动副连接第一构件和第二构件，该第二构件平行于第一构件做直线运动；

由转动副连接第三构件与第二构件，第三构件围绕第一、第二构件旋转运动；

将太阳能电池组件安装在第一构件上，移动副带动第一、第二、第三构件运动，调整太阳能电池组件的角度。

固定构件上设有两个转动副，其中一个转动副与第一构件连接，另一个与第三构件连接，第一、第三构件围绕固定构件做旋转运动。

第二构件沿着移动副向内运动时，太阳能电池组件的角度增大；当第二构件沿着移动副向外运动时，太阳能电池组件的角度减小。

本发明的积极效果是：采用了一种太阳能光伏组件调节角度的旋转机构，通过调节螺杆，使螺杆的直线运动转化为第一转动构件的圆弧运动，达到调节太阳能组件角度的目的，使太阳能光伏组件可适应于不同纬度地区，不同季节安装调节，使设计加工标准化和通用化，从而降低加工及运作成本，本方案提供的角度可调的太阳能支架适合组件数量比较少的电站，也非常适合利用太阳能发电的离网系统或太阳能家庭发电系统。成本低廉，操作方便，形式灵活，能更有效地促进太阳能的应用。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2中部件1的结构示意图。

图4是图2中部件3的结构示意图。

图5是图2中部件4的结构示意图。

图6是实施例3示意图。

图7是实施例4示意图。

图1至图4中，1为第一转动构件，2为直线移动构件，3为第二转动构件、4为立柱，5为连接螺栓，6为固定螺栓，7为固定条，8为调节螺母，9为太阳能电池组件，a为第一转动构件1与直线移动构件2的角度。

具体实施方式

实施例1

根据连杆机构原理实现在太阳能电池组件支架调节角度的应用，第一构件Y1采用第一转动构件1的结构，第一转动构件1是焊有两个凸耳1-2和1-3并开有螺栓孔1-1的可转动的平板，第一转动构件还可以采用其它可以实现转动，同时又可以在其上面固定太阳能电池组件的结构。太阳能电池组件9通过固定条7固定在第一转动构件1上，固定条7可以是方钢也可以是铝型材，多个固定螺栓6通过第一转动构件1上的螺栓孔1-1将固定条7固定在第一转动构件1表面，从而将整个太阳能光伏组件固定在第一转动构件1的表面。立柱4采用标准等边槽钢，立柱还可以采用其它的形状和材料，具有支撑作用。第一转动构件1的凸耳1-2开有螺栓孔通过连接螺栓5链接在立柱4上形成转动副A，使第一转动构件1连带太阳能电池组件9可以围绕连接螺栓5转动。螺杆2通过连接螺栓5与螺栓孔3-2链接在连杆3上，连杆3为一叉形杆，可绕连接螺栓5转动，螺杆2插入第一转动构件1上凸耳1-3上的孔内形成移动副B，可以沿着的1-3平行于第一转动构件1运动。螺杆2移动时，第一转动构件1与立柱4的夹角也发生相应的变化，通过螺杆2的移动，实现第一转动构件1的旋转，当第一转动构件1调整到太阳能光伏组件与太阳光最佳角度时，螺杆2通过两个调节螺母8固定，将整个旋转机构锁紧，其中，第一转动构件1带孔凸耳1-2和1-3的孔间距构成图1中的第一构件Y1，立柱4上的螺栓孔4-1和4-2的孔间距形成图1中第四构件Y4，连杆3上的螺栓孔3-1和3-2的孔间距形成图1中第三构件Y3，螺杆2调节长度形成图1中第二构件Y2，这样实现机构即实现角度的调节又可以固定旋转机构的功能，使太阳能光伏组件能够在不同地区不同季节可以调整到与太阳能光最佳的角度，同时又可以固定太阳能电池组件。

本发明提供的太阳能光伏组件固定支架，通过一根螺杆的直线移动，通过旋转机构转化第一转动构件的圆弧运动，实现支架调大范围角度调节，角度调节到最佳后，将通过螺杆固定支架，支架结构简单，调节角度可操作性强，成本低廉，可使支架设计标准化，又能适应于太阳光照射角度不同的地区安装，支架适合在屋顶或户外离网小型发电系统。

实施例2

本发明具体实现的方法是将直线往复运动转化为圆弧运动的，以作圆弧运动的零件实现太阳能组件角度大范围的调节。本方案实现调节角度的具体方法是：第四构件Y4固定，第一构件Y1与第四构件Y4通过转动副A链接，第一构件Y1可以围绕第四构件Y4某一点转动，第三构件Y3与第四构件Y4通过转动副A链接，第三构件Y3可以围绕第一构件Y1某一点转动，第二构件Y2和第三构件Y3通过转动副A链接，第三构件Y3可以围绕第二构件Y2某一点转动，第一构件Y1与第二构件Y2通过一个移动副B链接，使第二构件Y2可以平行于第一构件Y1做直线运动。当第二构件Y2在移动副B中做往复的直线运动时，由于第二构件Y2上的运动副A和B之间的距离变化，从而带动带动第三构件Y3围绕第四构件Y4和第二构件Y2转动，从而带动第一构件Y1围绕第四构件Y4转动。实现将第二构件Y2的直线运动转化为第一构件Y1的旋转运动。第一构件Y1、第二构件Y2、第三构件Y3、和第四构件Y4之间的有效长度比例决定了机构能否实现直线运动转化为旋转运动以及第一构件Y1旋转角度a的大小。当第二构件Y2沿着移动副B向内运动时，角度a增大；当第二构件Y2沿着移动副B向外运动时，角度 a减小。

旋转机构各零件的尺寸关系到机构能否将直线运动转化为旋转运动，同时也影响到调节角度的大小，机构要实现调节大角度，则机构原理图中各机构各零件运动有效尺寸Y1、Y3、Y4、需要一定的协调比例。本实例中：Y1=185mm、Y3=70mm、Y4=60mm ，Y2长度的变化实现角度a的调节，太阳能组件为1640×707mm的无边框组件，固定组件的方钢为707mm或者1500mm，组件根据结构能调整的角度为0度~95度，此案例可以用于地面离网充电系统，则立柱4长度为1200mm，在立柱上旋转机构的固定孔位垂直距离为Y4=60mm，立柱4采用水泥基础固定，调节螺杆2实现太阳能组件的受光角度。

同理，旋转机构的运动有效尺寸比例为Y1：Y3: Y4=185：70：60，且各连杆保证其强度要求：L1=185mm、L3=70mm、L4=60mm，L2长度的变化实现角度a的调节，太阳能组件为1645×712mm的有边框组件，固定组件的方钢为850mm或者1750mm，组件根据结构能调整的角度为0度~95度。支架可以实现任何尺寸规格的太阳能组件的固定和调节最佳的受光角度，此案例可以用于地面离网充电系统，则立柱4长度为1200mm，立柱4采用水泥基础固定，调节螺杆2实现太阳能组件的受光角度。

屋顶充电系统受屋顶斜面的限制，调节角度要求较小，旋转机构运动有效尺寸为：L1=92.5mm、L3=35mm、L4=30mm，L2长度的变化实现角度a的调节，太阳能组件为1640×707mm的无边框组件，固定组件的方钢为707mm或者1500mm，组件根据结构能调整的角度为0度~95度，此案例可以用于屋顶离网充电系统，则立柱4长度为70mm，立柱4可以焊接在屋顶支架上，调节螺杆2实现太阳能组件的受光角度。

实施例3

在广东省深圳市安装一个6000W的地面离网系统，组件为100块1640×707×6.5mm的非晶硅双玻无边框组件，标准条件下每块峰值功率为60Wp，支架均为碳钢材料，尺寸如下：Y1=185mm、Y3=70mm，立柱4为50×80×5mm的槽钢，长度为1200mm，在立柱上旋转机构的固定孔位垂直距离为Y4=60mm，立柱4采用水泥基础固定，组件根据结构能调整的角度为0度~95度，由于深圳地处北回归线附件，因此采用在立夏和冬至调整角度，在立夏将a角度调整为10°，在冬至将a角度调整为25°，日均发电量为15度，每天可供100盏50W的灯照明3小时，全年发电量比固定安装角度发电量高出12%。

实施例4

在广东省深圳市安装一1800W的屋顶并网系统，组件为30块1645×712×26mm的非晶硅有边框组件，支架均为碳钢材料，尺寸如下：L1=92.5mm、L3=35mm，立柱4为50×80×5mm的槽钢，长度为700mm，在立柱上旋转机构的固定孔位垂直距离L4=30mm，立柱4焊接在屋顶支架上，组件根据结构能调整的角度为0度~95度，采用在立春、立夏、秋分、冬至调整角度，在立春将a角度调整为20°，在立夏将a角度调整为5°，在秋分将a角度调整为20°，在冬至将a角度调整为35°，年平均发电量为2217度，比固定角度安装高出15%。

以上结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种可调节用太阳能光伏组件支架，包括装有角度调节机构的固定构件（Y4），其特征在于所述角度调节机构包括三个相互活动连接的构件，由移动副（B）连接第一构件（Y1）和第二构件（Y2），该第二构件（Y2）和第三构件（Y3）由转动副（A）连接；固定构件（Y4）上设有两个转动副（A），其中一个转动副与第一构件（Y1）连接，另一个与第三构件（Y3）连接；太阳能电池组件安装在第一构件（Y1）上，第二构件（Y2）平行于第一构件（Y1）做直线运动，由转动副（A）带动第三构件（Y3）围绕第一、第二构件（Y1，Y2）旋转运动，调整太阳能电池组件的角度，所述第一构件（Y1）是转动板，第二构件（Y2）是螺杆，第三构件（Y3）是连杆，固定构件（Y4）是立柱。

2.根据权利要求1所述的可调节用太阳能光伏组件支架，其特征在于所述转动板上设有凸耳。

3.根据权利要求2所述的可调节用太阳能光伏组件支架，其特征在于所述螺杆活动连接在转动板的凸耳上。

4.根据权利要求1所述的可调节用太阳能光伏组件支架，其特征在于所述连杆上设有孔。

5.根据权利要求4所述的可调节用太阳能光伏组件支架，其特征在于所述的连杆为叉形杆。

6.一种调节太阳能光伏组件角度的方法，太阳能电池组件安装在支架上，其特征在于

所述支架包括固定构件（Y4）和三个相互活动连接的构件， 

由移动副（B）连接第一构件（Y1）和第二构件（Y2）； 

由转动副（A）连接第三构件（Y3）与第二构件（Y2）；

固定构件（Y4）上设有两个转动副（A），其中一个转动副与第一构件（Y1）连接，另一个与第三构件（Y3）连接，第一、第三构件（Y1，Y3）围绕固定构件（Y4）做旋转运动；

将太阳能电池组件安装在第一构件（Y1）上，移动副（B）带动第二构件（Y2）平行于第一构件做直线运动，再由转动副（A）带动第三构件（Y3）围绕第一、第二构件（Y1，Y2）旋转运动，调整太阳能电池组件的角度，所述第一构件（Y1）是转动板，第二构件（Y2）是螺杆，第三构件（Y3）是连杆，固定构件（Y4）是立柱。

7.根据权利要求6所述的调节太阳能光伏组件角度的方法，其特征在于所述转动板上设有带孔凸耳，螺杆活动连接在凸耳上，连杆上设有孔。

8.根据权利要求6所述的调节太阳能光伏组件角度的方法，其特征在于所述第二构件（Y2）沿着移动副（B）向内运动时，太阳能电池组件的角度增大；当第二构件（Y2）沿着移动副（B）向外运动时，太阳能电池组件的角度减小。

Images