CN102985766A - 用于光伏模块的支撑架构以及用于光伏系统的追踪设备 - Google Patents

Abstract

为了允许以简单的设计同时为具有安装在支撑架（2）上的多个光伏模块（4）的光伏设施来实现可靠且安全的竖直追踪，本发明提供了使得安装架（2）在各自的情况下具有一个驱动元件（18），该驱动元件具体是圆柱形的并且具有在安装状态下环绕该驱动元件的一个共用的驱动装置（20）。为了防止驱动装置（20）与驱动元件（18）之间的滑动，提供了一个摩擦制动设备，该摩擦制动设备具体是由一个位于驱动元件（18）中的引导槽缝（24）形成的。

Description

用于光伏模块的支撑架构以及用于光伏系统的追踪设备

技术领域

本发明涉及一种具有专利权利要求1的前序部分所述特征的、用于光伏模块的支撑架构，并且还涉及一种具有此类支撑架构的、用于光伏系统的追踪设备。

背景技术

EP 1 710 651 B1披露了一种双轴追踪设备，其中同时提供了竖直和水平的追踪。

在光伏系统中，可获得的能量产量取决于太阳相对于光伏模块的倾角，并且，因此为了增大能量产量，适宜的是使用让该系统的光伏模块追踪太阳的位置的多种装置，太阳的位置是随一年或一天的时间改变的。在此情况下，首先应提到的是竖直追踪，在竖直追踪中通过将承载该模块的这个支撑结构围绕一条相对于地球表面基本上竖直的轴线进行转动来使得该光伏模块追踪太阳的路径。此外，在双轴追踪的情况下，水平追踪也是可能的，因为该光伏模块在水平轴线上枢转或倾斜因而理想地确保了相对于太阳为直角。

在EP 1 710 651 B1中披露的追踪设备的情况下，通过一个共用的驱动装置，具体是线缆，提供了用于对应光伏模块的多个支撑架构，该共用的驱动装置用于传输被共同指派给这些支撑架构的一个驱动电动机的致动运动。在此情况下该线缆在各自的情况下围绕一个驱动元件被引导并且缠绕在其上，该驱动元件是处于大致上圆柱形的鼓轮的形式。对于大量支撑架构具有一个共用的电动机的这种驱动安排的优点在于，即使在安装了大量光伏模块的情况下，也仅要求一个或少数几个电动机。

发明内容

针对这个背景，本发明的目的是指明一种支撑架构还以及一种追踪设备，使得致动运动的可靠传输得以确保。

根据本发明，这个目的是通过具有权利要求1所述特征的一种支撑架构实现的，该支撑架构在组装状态下是用于具有大量光伏模块的光伏系统的一种追踪设备的一部分，该支撑架构被制造用来优选地仅仅竖直地追踪太阳。该支撑架构被设计用于这些安装在该支撑架构上的光伏模块在运行中的自动的竖直追踪。它包括一个支撑立柱还以及一个优选为圆柱形的驱动元件，该驱动元件环绕该支撑立柱并且连接到其上以便随其转动。在组装状态下一个特别柔软的用于传输驱动力的驱动装置缠绕在该驱动元件上。为了确保该驱动装置与该驱动元件之间的连接是尽可能无滑动的，提供了在该驱动装置与该驱动元件之间起作用的一个摩擦制动设备。在组装状态下，多个支撑架构通过该共用的驱动装置相连接以用于竖直追踪。

确切地说，对于简单安装而言，该驱动装置通常仅被宽松地连接到该驱动元件上，即，没有牢固的以及形状配合的连接。当使用线缆时，该线缆围绕该驱动元件被引导。优选地，该线缆在此情况下以环的方式缠绕在驱动元件周围，即，该线缆围绕该驱动元件被引导至少一次或多次。在此情况下驱动力经由该驱动装置与该驱动元件之间的相关摩擦而传输，而没有形成形状配合。取决于该光伏系统的大小，优选地通过一个共用的驱动电动机并且通过该共用的驱动装置来将多个（10至例如30或40个）支撑架构连接到一起。测试显示，在此情况下可能出现的问题是：由于该驱动元件与该驱动装置之间的滑动，不同的支撑架构进行不同的竖直追踪，即，在具有大量此类支撑架构的一个阵列中，存在这些支撑架构的取向不相同的风险，并且这对于尽可能高效的太阳能产量而言是应该被避免的。

为了避免这一点并且同时为了通过该驱动元件的简单缠绕而维持该设施是尽可能简单的，在此提供了该摩擦制动设备，该设备增大了在该驱动元件与该驱动装置之间起作用的摩擦作用，这样使得这两个元件之间的滑动得以避免。

适宜地，为此该驱动元件具有一个侧向表面，该侧向表面具有作为摩擦制动设备的结构特征。例如，该侧向表面为此配备了多个突起和凹陷，即，例如径向伸出的肋，以便增大摩擦。

在一个优选的实施方案中，该侧向表面具有沿着一个区段在圆周方向上延伸的至少一个引导槽缝。在组装状态下，该驱动元件被容纳在这个引导槽缝中。由于结合了该引导槽缝，该线缆因此不再在这个区域内平滑地停靠在该侧向表面上，而是沿着该引导槽缝的长度沿直线延伸。在该引导槽缝的入口侧和出口侧末端，该线缆停靠在边缘上，这样使得由此显著地增大了摩擦并避免了滑动。该引导槽缝围绕该驱动元件的圆周延伸过了例如大于20°并且优选大于30°的旋转角。因此该引导槽缝覆盖了一个相当大的圆周角度，并且这对于该线缆与这些引导槽缝边缘之间的所希望的高摩擦力具有积极作用。

为了确保该驱动装置围绕该驱动元件的可靠引导并且尤其为了确保该驱动装置延伸通过该引导槽缝，在适宜的发展中提供了一种用于引导该驱动装置的引导元件。这具体地是通过从该侧向表面径向伸出的多个元件形成的，例如引导肋、突出部或类似物。因此该引导元件防止了该驱动元件沿着该侧向表面在竖直方向上滑动。

这在具有不平地面的空旷地区安装多个光伏系统其中这些单独的支撑架构不是安排在相同的水平高度处时是特别有利的。因此该驱动装置在某些情况下可以与竖直轴线成一个角度地延伸并且被引导至该驱动元件。

适宜地，该引导元件在此情况下具有朝向该摩擦制动设备会聚的一个引导区域，这样使得该驱动装置被引导至该摩擦制动设备，具体是被引导至该引导槽缝，甚至是在倾斜路径的情况下也是如此。例如，这是通过两个相反的引导肋实现的，这些引导肋朝向彼此延伸或者是以楔形方式形成的并且从该侧向表面径向地伸出。

双轴追踪设备（其中除了围绕竖直轴线的竖直追踪之外还提供了围绕水平轴线的水平追踪）总体上要求高的结构布局和/或分开的伺服电动机来用于这两种追踪运动。在竖直与水平追踪之间的受力的机械连接的情况下（从EP 1170651B1中获得），该驱动器必须克服高的摩擦力。于是为了实现该支撑架构的并且关于使用低功率电动机的可能性而言的有成本效益的结构，在一个适宜的实施方案中提供的是，该支撑架构仅被形成用于自动的竖直追踪。没有提供其中倾角以变化的水平倾斜度的方式考虑了在一天内太阳的位置的自动的水平追踪。

为了额外地同时确保尽可能高的取决于该光伏系统的安装位置的太阳能产量，额外提供的是，提供了一个固定器具用于手动设定水平倾角。该支撑架构为此具有一个支撑框架，在组装状态下这些对应的光伏模块停靠在该支撑框架上。这个支撑框架是以围绕水平枢转轴线可移动的方式安装的。与此同时，通过该固定器具，一个限定的水平倾角是可设定的。因此，例如取决于安装位置（纬度），优选地一旦安装好该系统或设定为进行运行，就设定了一个尽可能最佳的水平倾角。

适宜地，该固定器具在此情况下包括多个分立的锁定设定件以用于设定多个限定的水平倾角。这点的实现特别是在于，该固定器具包括一个连杆，该连杆被安排在该支撑立柱与该支撑框架之间并且具有一个可变的紧固端，该可变的紧固端优选地在不同位置可锁定或可紧固至该支撑立柱上，以便能够设定不同的倾角。特别地，为此在该支撑立柱上安排了一个穿孔板。

优选地，该支撑架构包括一个调整设备，通过该调整设备，该支撑立柱的不同部分区域的旋转取向是相对于彼此可调整的，即，以可逆方式相对于彼此是可固定的。该调整设备用于简单地组装或用于在运行过程中进行简单的重新调整。在具有大量连接在一起的支撑框架的光伏系统的情况下并且在该光伏系统的竖直追踪是经由一个共用的驱动电动机进行时，存在的问题是，由于该驱动系中的公差和游隙，在安装共用的驱动装置之后，这些单独的光伏模块呈现不同的方位角，即，围绕竖直轴线的不同旋转角。由于该支撑结构分为两个部分区域（它们相对彼此是旋转地可调整的），实现的优点是在安装该系统之后，当不同的支撑架构之间的竖直取向由于这样的游隙或公差效应而不是完全同步的时候，这些单独的支撑架构的竖直旋转位置是容易地可设定的，而该支撑框架整体不必相对于一个锚固元件进行转动。

该支撑立柱的这两个部分区域在划分点处优选地通过多个凸缘连接在一起。这些凸缘中的至少一个处具有一个槽缝引导件，该槽缝引导件优选地是沿着圆形路径弯曲的，以用于一个紧固元件例如螺钉。这些凸缘确保了简单的组装性和高的机械稳定性。通常提供的是，用于竖直追踪的驱动器作用在这两个部分区域之一上，特别是作用在该下部区域上。

根据一个优选的发展，该支撑立柱的下部区域的凸缘形成了该驱动元件的一个上部终端，即，该划分点被安排在该驱动元件的上端处。在空心圆柱形构型的驱动元件的情况下，这个凸缘优选地形成了一个盖，这样形成了一个封闭的结构单元。该支撑立柱在足板上的支承区域由此得到更好的保护。

此目的根据本发明此外是通过一种用于光伏系统的追踪设备实现的，其中多个这样的支撑架构通过一个共用的驱动装置、具体是线缆被连接在一起。该驱动装置在此情况下是通过一个共用的驱动器驱动的，以便对这些支撑架构施加一种致动运动从而进行竖直追踪。在此情况下该驱动装置围绕这些驱动元件摩擦性地被引导，并且优选地，该驱动装置完全地或多重地缠绕所述这些驱动元件。

附图说明

下文中在附图基础上更详细地解释本发明的示例性实施方案，在这些附图中在各自的情况下简化地展示了：

图1示出了其上紧固有光伏模块的一个支撑架构的透视图示，

图2示出了根据图1的支撑架构的侧视图示，

图3示出了具有通过共用的驱动装置连接在一起的并且通过共用的驱动电动机驱动的多个支撑架构的一种追踪设备的粗略简化图示，

图4示出了具有围绕支撑立柱安排的圆柱形驱动元件的该支撑架构的地面侧区域的放大透视图示，

图5示出了根据图3的这些元件的侧视图示，

图6示出了具有一个引导槽缝和多个引导元件的驱动器简化侧视图示，并且

图7示出了驱动器区域中的截面图示以展示该调整设备。

在这些图中，相同作用的部分配备有相同的参考号。

具体实施方式

图1示出了其上附接有光伏模块4的一个支撑架构2。光伏模块4在此情况下可以再次由彼此电连接在一起的多个单独的部分模块构成。

该支撑架构2（再次如图2中所示）包括一个竖直延伸的支撑立柱6，该支撑立柱在其上端承载了一个支撑框架8，该光伏模块4被紧固到该支撑框架上。这个支撑框架8的倾斜度在此情况下是围绕水平枢转轴线10可调整的。以与枢转轴线10间隔开的方式安排的是该支撑框架8的一个支柱12，一个由棒组成的连杆14以旋转地可移动的方式被紧固至所述支柱12上。连杆14在其下端被紧固至该支撑立柱6上。为此目的，在该示例性实施方案中一个穿孔板16被紧固至该支撑立柱6上。借助于一个紧固元件，连杆14在不同的竖直位置可紧固在这个穿孔板16中。因此连杆14与穿孔板16形成了一个固定器具，该固定器具用于手动设定该支撑框架8的水平倾角。

该支撑架构2在其下部的地面侧末端具有一个紧固支脚17，通过该紧固支脚意图将其锚固至地面上。为此，在该示例性实施方案中提供了一个凸缘状的板，这个板可以通过螺钉锚固在地面上。在该示例性实施方案中，在紧固支脚17的正上方提供了一个驱动元件18。通过该驱动元件，借助于驱动装置20对该支撑立柱6施加了一种致动运动，即围绕支撑立柱6的竖直轴线的一种旋转运动（参见图3）。其结果是，使得光伏模块4的竖直追踪（即，在东西方向上的追踪）成为可能。由于在地面的紧密相邻的这种安排，通过驱动装置20而施加在支撑架构2上的倾斜力矩（相对于竖直）保持很小。

在一种光伏系统中，通常将大量这样的具有光伏模块4的支撑架构2排列成一排或多排。举例而言，并且以粗略的简化方式，图3展示了具有总共五个支撑架构2的单排式安排，这些支撑架构用驱动元件18代表。由此可见，这些单独的支撑架构2通过共用的驱动装置20、具体是线缆（绳缆）而连接在一起，并且为了进行竖直追踪，转动运动通过该驱动装置20被同步传输到所有这些驱动元件18上。在此情况下，该驱动装置20缠绕在每个驱动元件18上，即，它完全围绕每个驱动元件18延伸了至少一次。此外，安排了一个共用的驱动器22，具体是一个电动机，通过该共用的驱动器，致动力被传输至该驱动装置。该支撑架构2与该驱动装置20和驱动器22一起形成了用于这些单独的光伏模块的竖直追踪的一个追踪设备。以依赖于一天中的时刻的方式来控制追踪。

为了确保这些单独的支撑架构2的同步的转动调整，提供了一个摩擦制动设备，该摩擦制动设备在该示例性实施方案中被配置成一个环圆周延伸的引导槽缝24，该引导槽缝已经被引入空心圆柱体形式的驱动元件18的一个侧向表面26中。驱动元件18和引导槽缝24的这种构型在图3至5中最佳可见。引导槽缝24具有例如5至10mm的宽度并且优选地在圆周方向上延伸过例如在20°至60°范围内的旋转角。

通过以这种方式配置的这个摩擦制动设备，与没有引导槽缝24的构型相比，作用在驱动装置20（线缆）与驱动元件18之间的摩擦力被显著增大，并且因此避免了驱动装置20与驱动元件18之间的滑动。当该线缆在被设定为运行时张紧时，它停靠在引导槽缝24的外周边缘（如在圆周方向上所见）上，这样使得这些边缘仅用了极小的结构布局就形成了作用在两个方向上的一个摩擦制动器。其结果是，确保了所有这些支撑架构2的同步的竖直追踪。

图5示出了一个变体实施方案，其中除了引导槽缝24之外，在侧向表面26上还安排了另外的多个引导元件28。在该示例性实施方案中，这些引导元件是被安排在引导槽缝24的两侧的圆周方向上的。每个引导元件28在此情况下是由两个相反的引导肋形成的，这些肋从该侧向表面26径向伸出并且在彼此之间限定了一个引导区域30。在该示例性实施方案中，这个引导区域30朝该引导槽缝会聚。通过这些引导元件28，实现了在所希望的标称位置中的对该驱动装置20的可靠且安全的引导，甚至是处于空旷区域的在其中以不同的高度紧固了这些不同支撑架构2的设施的情况下也是如此。避免了竖直方向上的滑动。

如从图7中可见，支撑立柱6与驱动元件18一起是以可转动的方式被安排在该紧固支脚17上。为此，在该示例性实施方案中，紧固支脚17具有一个竖直延伸的支撑管34，形成为空隙圆柱形的支撑立柱6被装配在该支撑管上。支撑立柱6本身在此情况下被细分为两个部分区域36A、36B，这些部分区域通过一个凸缘连接而连接在一起。为此，在每个部分区域36A、36B的末端处安排了一个紧固凸缘38A、38B，所述紧固凸缘呈径向伸出的并且在该示例性实施方案中具体地为圆形环状的板的形式。这两个紧固凸缘38A、38B以及因此的这两个部分区域36A、36B在不同的转动位置是可紧固在彼此上的。为此，特别地提供了一个引导元件和多个紧固元件。其结果是，总体上形成了用于这两个部分区域36A、36B相对于彼此的转动调整的一个调整设备。该调整设备用于简化组装过程，以便在设定为运行的事件中，在构造并用驱动装置20缠绕这些单独的驱动元件18之后，能够将这些单独的光伏模块4精确地定向在相同的东西向角位置中。其结果是，在设定为运行的事件中，以容易的方式使得所有光伏模块4的同步定向成为可能。通过这个划分点，总体上限定了驱动系与该上部的部分区域之间解除联接的可能性。

如从图7中得出，驱动元件18是以空心圆柱体的方式形成的，它通过支柱而以旋转地固定方式被连接至该下部的部分区域36A上。在该示例性实施方案中，下部的部分区域36A的凸缘38A同时形成了该空心圆柱形的驱动元件18的上盖。总之，这产生了一个大部分被封闭的内部空腔，其中具体地该支撑立柱6的支承点以受保护的方式位于该空腔内。

为了避免运行困难，在该示例性实施方案中提供了多个支承套管形式的滑动元件。这些滑动元件在各自的情况下被安排在支撑管34的上部和下部区域中。优选地，这两个支承套管都具有一种环形凸缘。支撑立柱6通过其下端被支撑，在此处它同样在该支承套管的这个环形凸缘上形成了一个环形凸缘，因而形成了较平坦的接触。这些支承套管例如由一种耐磨塑料材料或适当的金属构成。

此外，为支撑立柱6提供了一个风暴保护装置40，这样使得该支撑立柱被固定而不能轴向地抬高离开该紧固支脚17而同时是可转动的。为此，在该示例性实施方案中，在紧固支脚17与支撑立柱6（具体是其地面侧的凸缘）之间形成了在轴向方向起作用的一种形状配合。该风暴保护装置40在此情况下是通过一个弯曲接片以简单方式形成的，该弯曲接片的一端被紧固至该紧固支脚17上并且其另一端伸出在该凸缘上，具体是以小的轴线间距。

在此描述的支撑架构2还以及根据图3描述的追踪设备总体上的突出之处在于简单的结构和高的操作可靠性。而且这种简单的结构的决定性的特征尤其是在于仅被形成为用于单轴的竖直自动追踪的支撑架构2。在此情况下，此外特别有利的是，通过该固定器具，可以进行对水平倾角的手动设定，以便尽管结构简化但仍确保尽可能高的太阳能产量。对于这种简单且有成本效益的结构，对于大量支撑架构2具有驱动元件18和共用的驱动器22并且还有共用的驱动装置20的这种构型此外是有重要意义的。通过该摩擦制动设备，确保了同步竖直追踪的可靠运行。关于简单的安装，还应该格外提到该调整设备，它允许在安装该驱动装置20之后对这些处于相同取向的单独光伏模块4进行精确的同步调整。这三个方面，即具有手动设定水平倾斜度的可能性的该固定器具、该摩擦制动设备以及该调整设备，原则上也是彼此独立地可实现的。因此该固定器具和该调整设备也可以独立于该摩擦制动设备的构型来实现。我们保留对关于独立于该摩擦制动设备的构型的这些方面提交分案申请的权利。

参考号列表

2支撑架构

4光伏模块

6支撑立柱

8支撑框架

10水平枢转轴线

12支柱

14连杆

16穿孔板

17紧固支脚

18驱动元件

20驱动装置

22驱动器

24引导槽缝

26侧向表面

28引导元件

30引导区域

34支撑管

36A、36B部分区域

38A、38B紧固凸缘

40接片

Claims (11)

1.一种用于追踪太阳的光伏模块（4）的支撑架构（2），所述框架被设计成用于该该光伏模块（4）的竖直追踪并且包括：一个支撑立柱（6）还以及一个驱动元件（18），该驱动元件环绕该支撑立柱（6）并且被连接至其上以便绕其转动；在组装状态下缠绕在该驱动元件（18）周围用于传输驱动力的一个驱动装置（20）；其特征在于，提供了一个摩擦制动设备（24）以便避免该驱动元件（18）与该驱动装置（20）之间的滑动。

2.根据权利要求1所述的支撑架构（2），其特征在于，该驱动元件（18）具有一个侧向表面（26），该侧向表面具有作为一个摩擦制动设备（24）的结构特征。

3.根据权利要求2所述的支撑架构（2），其特征在于，该侧向表面（26）具有至少一个引导槽缝（24），该引导槽缝在圆周方向上延伸并且该驱动装置（20）在组装状态下停靠在该引导槽缝中。

4.根据以上权利要求之一所述的支撑架构（2），其特征在于，在该驱动元件（18）上提供了用于引导该驱动装置（20）的一个引导元件（28）。

5.根据权利要求4所述的支撑架构（2），其特征在于，该引导元件（28）形成了朝该摩擦制动设备（24）会聚的一个引导区域（30）。

6.根据以上权利要求之一所述的支撑架构（2），其特征在于，提供了一个支撑框架（8），在组装状态下该光伏模块（4）停靠在该支撑框架上，其中，提供了一个用于手动设置水平倾角的固定器具（14，16）。

7.根据权利要求6所述的支撑架构（2），其特征在于，该固定器具（14，16）具有多个分立的锁定位置以便设定多个限定的水平倾角。

8.根据权利要求7所述的支撑架构（2），其特征在于，该固定器具包括一个连杆（14），该连杆在一侧被连接至该支撑立柱（6）上并且在另一侧被连接至该支撑框架（8）上，其中该连杆（14）的一个可变的紧固端在不同位置中是可锁定的以便设定该水平倾角。

9.根据权利要求8所述的支撑架构（2），其特征在于，该固定器具具有被紧固至该支撑立柱（6）上的一个穿孔板（16），该可变的紧固端通过所述穿孔板（16）是在不同位置中可锁定的。

10.根据以上权利要求之一所述的支撑架构（2），其特征在于，为了将该支撑架构（2）紧固至地面上，提供了一个紧固支脚（17）还以及一个调整设备，该调整设备用于将该支撑立柱（6）的多个部分区域（36A，36B）相对于彼此进行转动调整。

11.一种具有多个根据以上权利要求之一所述的支撑架构（2）的、用于光伏系统的追踪设备，该追踪设备具有一个共用的驱动器（22）以及一个共用的驱动装置（20），该驱动装置用于将用来竖直追踪的一种致动运动传输至这些单独的支撑架构（2）上，其中该驱动装置围绕这些驱动元件（18）被引导。

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