CN105429575B - 一种基于电控系统的自调节光伏组件支架 - Google Patents

一种基于电控系统的自调节光伏组件支架 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于电控系统的自调节光伏组件支架,包括驱动光伏组件支架运动的电机、支架立柱以及容纳光伏组件支撑主轴,其中,所述支撑主轴与所述支架立柱通过轴承连接,所述轴承的轴承支座固定在支架立柱上,轴承轴向方向与支架立柱的轴向方向垂直;所述电机的输出端通过一包括多级减速机构的转动传递链与支撑主轴连接;所述转动传递链通过转动方式传递扭矩,并在传递过程中经多级减速机构放大扭矩以驱动所述支撑主轴旋转;所述多级减速结构至少包括一链轮链条传动结构。通过设置多级减速机构,能够有效的放大电机输出的扭矩从而推动大面积的光伏组件的角度调整。

Description

一种基于电控系统的自调节光伏组件支架
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能光伏板技术领域,尤其涉及一种基于电控系统的自调节光伏组 件支架。
背景技术
[0002]随着太阳能光伏技术的不断发展,光伏板的转换效率的提升。作为一种新型的环 境友好的能源获取方式,太阳能光伏板的应用越来越广泛。在一般的使用过程中,太阳能光 伏板通常需要依据太阳的位置变化,进行位置和角度的调整以获得更好的转换效率。
[0003]现有的太阳能光伏组件支架通常采用电机或者其他驱动方式来实现对于光伏组 件倾斜角度的调整,尽量与太阳光维持垂直的状态以获得较高的发电效率。但由于在发电 站构建等具体应用时,通常需要铺设大面积的光伏组件阵列。光伏组件的数量较多,支架的 重量大,在角度调整过程中需要非常大的扭矩才能驱动,造成对于电机等动力装置的驱动 力要求较高,成本上升,调整精度无法得到很好的保证的问题。
[0004] 因此,现有技术还有待发展。
发明内容
[0005] 鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种基于电控系统的自调 节光伏组件支架,旨在解决现有技术中大面积光伏组件驱动成本高,光伏组件效率不高的 问题。
[0006] 为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
[0007] 一种基于电控系统的自调节光伏组件支架,包括驱动光伏组件支架运动的电机、 支架立柱以及容纳光伏组件支撑主轴,其中,
[0008] 所述支撑主轴与所述支架立柱通过轴承连接,所述轴承的轴承支座固定在支架立 柱上,轴承轴向方向与支架立柱的轴向方向垂直;
[0009] 所述电机的输出端通过一包括多级减速机构的转动传递链与支撑主轴连接;
[0010] 所述转动传递链通过转动方式传递扭矩,并在传递过程中经多级减速机构放大扭 矩以驱动所述支撑主轴旋转;
[0011] 所述多级减速结构至少包括一链轮链条传动结构。
[0012] 所述的基于电控系统的自调节光伏组件支架,其中,所述多级减速结构包括依次 连接的一级减速机构、二级减速机构以及三级减速机构;
[0013] 所述一级减速机构为回转减速器,二级减速机构为蜗轮蜗杆减速机构,三级减速 机构为链轮链条传动结构。
[0014] 所述的基于电控系统的自调节光伏组件支架,其中,所述回转减速器与所述电机 的输出端连接,减速并放大电机输出扭矩;
[0015] 所述回转减速器的输出端与二级减速机构的蜗杆连接,通过二级减速机构减速并 二次放大扭矩;
[0016] 所述三级减速机构的链轮与所述二级减速机构的蜗轮同心连接,所述三级减速机 构的链条为具有预设弧度的弧形链条。
[0017] 所述的基于电控系统的自调节光伏组件支架,其中,所述链轮链条传动结构具体 包括:
[0018] 一扇形传动盘,所述扇形传动盘与所述支撑主轴固定连接;
[0019] 一弧形链条,所述弧形链条沿所述扇形传动盘的弧形外缘设置;
[0020] 一链轮,所述链轮固定在所述二级减速机构的蜗轮外侧,与所述蜗轮同轴。
[0021] 所述的基于电控系统的自调节光伏组件支架,其中,所述支架立柱上还设置有减 速器支座,所述回转减速器固定在所述减速器支座上。
[0022] 有益效果:本发明提供的一种基于电控系统的自调节光伏组件支架,通过设置多 级减速机构,能够有效的放大电机输出的扭矩从而推动大面积的光伏组件的角度调整。而 且采用了链条链轮传动,整个扭矩传递过程为转动传递,整体传动稳定,控制精度高。
[0023] 另外,配合预设的程序及电控系统,即可较好的实现“追日”功能,自动的保持光伏 组件与太阳光的垂直状态,保证光伏组件维持较高的发电效率。
附图说明
[0024] 图1为本发明具体实施例的基于电控系统的自调节光伏组件支架的结构示意图。 [0025]图2为本发明具体实施例的基于电控系统的自调节光伏组件支架的局部放大示意 图。
[0026]图3为本发明具体实施例的广佛地区的时间-角度折线图。
具体实施方式
[0027]本发明提供一种基于电控系统的自调节光伏组件支架。为使本发明的目的、技术 方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理 解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0028]如图1所示,为本发明具体实施例的基于电控系统的自调节光伏组件支架。
[0029] 所述自调节光伏组件支架包括:驱动光伏组件支架运动的电机100、支架立柱200 以及容纳光伏组件支撑主轴300。
[0030] 所述支架立柱200设置在坚固平面上用以固定支架的具体位置。例如,根据实地要 求浇筑的水泥基础20等。
[0031] 所述光伏组件10具体可以通过任何合适的方式,固定在所述支撑主轴300上,并如 图1所示,随支撑主轴300的旋转而改变光伏组件10的倾斜角度。
[0032] 所述支撑主轴300与所述支架立柱200通过轴承20连接。所述轴承的轴承支座固定 在支架立柱200上,轴承轴向方向与支架立柱的轴向方向垂直。
[0033] 所述轴承20具体可以采用现有任何合适的轴承结构,例如塑料轴承,滚动轴承等。 通过上述设置,所述支撑主轴300可以以支架立柱200为支座,绕自身轴向方向旋转。
[0034] 所述电机100的输出端通过一包括多级减速机构的转动传递链400与支撑主轴300 连接。
[0035] 所述转动传递链400通过转动方式传递扭矩,并在传递过程中经多级减速机构放 大扭矩以驱动所述支撑主轴300旋转。通过转动传递,能够实现力偶的传动驱动,驱动光伏 组件10平稳的旋转,改变倾斜角度。
[0036]其中,所述多级减速结构至少包括一链轮链条传动结构。具体的,如图1所示,所述 多级减速结构包括依次连接的一级减速机构410、二级减速机构似0以及三级减速机构430。 [0037] 所述一级减速机构410为回转减速器,二级减速机构4加为蜗轮蜗杆减速机构,三 级减速机构430为链轮链条传动结构。
[0038]具体的,如图1所示,所述支架立柱200上还设置有减速器支座600,所述回转减速 器410固定在所述减速器支座600上。
[0039]上述结构设置,通过三次大幅减速,有效的将电机输出端的力矩进行放大,驱动大 面积的光伏组件的旋转,具有驱动力需求低,推动力大,传动稳定、控制精度高等优点。
[0040] 更具体的,如图2所示,所述回转减速器410与所述电机的输出端连接,减速并放大 电机输出扭矩;
[0041] 所述回转减速器的输出端与二级减速机构420的蜗杆连接,通过二级减速机构减 速并二次放大扭矩;
[0042] 所述三级减速机构的链轮431与所述二级减速机构的蜗轮同心连接。亦即所述链 轮与蜗轮的圆心重叠。所述三级减速机构的链条432为具有预设弧度的弧形链条。亦即电机 输出端的扭矩经过一次和二次减速放大后,驱动链轮431旋转。通过设置合适的链条及链轮 上的齿数,实现扭矩的第三级放大,并通过所述链条432驱动所述支撑主轴300旋转。
[0043]如图2所示,所述链轮链条传动结构具体可以包括:扇形传动盘433、弧形链条432 以及链轮431。所述链轮固定在所述二级减速机构的蜗轮外侧,与所述蜗轮同轴,同步转动。 [0044]弧形链条432与链轮431相互啮合,减速比依据具体情况,由两者之间的齿数比例 所决定。
[0045] 所述弧形链条432沿所述扇形传动盘433的弧形外缘设置。链轮431通过弧形链条 432驱动所述扇形传动盘433转动,构成所述链条链轮传动结构。
[0046]所述扇形传动盘433与所述支撑主轴300固定连接,随扇形传动盘433旋转(亦即改 变光伏组件10的倾斜角度)。如图所示,所述光伏组件10的实际倾斜角度调整范围事实上由 所述扇形传动盘433的弧度所决定,一般的,可以设置为90°。
[0047] 在上述具体实施例中,仅描述了一个带有电机的自调节光伏组件支架。在其他具 体实施例中,可以将所述单个支架组合构成一个较大的光伏组件阵列。由于具有较大的输 出扭矩,如图1及图2所示,相邻支架之间可以依次通过万向节2及传动轴3传递扭矩,从而利 用一个电机来实现多个支架的驱动,最终实现大面积光伏组件的倾斜角度调整。
[0048]上述支架连接结构设置,能够实现一个电机同时驱动多个支架,实现大面积光伏 组件的角度调整。同时由于多级减速机构的设置,也使得电机能够提供足够的扭矩以实现 多个支架的驱动。
[0049]在实际使用过程中,首先可以依据天文算法或者各种历法等,计算获得太阳的高 度角,当地太阳的运行轨迹。然后,根据太阳的运动状态,计算相对应的光伏组件的倾斜角 度的变化情况。最后,编写相应的程序等,通过电控系统控制电机进而控制光伏组件倾斜角 度随时间的变化,实现自动“追日”的功能,保证光伏组件维持最高的发电效率。
[0050]具体可以采用现有技术中任何合适的电控系统来实现对于电机的驱动控制。如图 3所示,为广东佛山地区的光伏组件倾斜角度与时间的关系图。应当注意的是,折线的下降 段为角度值与上升段的朝向相反(因12点过后太阳将越过最高点,朝向改变)。
[0051]综上所述,本发明提供的一种基于电控系统的自调节光伏组件支架,通过设置多 级减速机构,能够有效的放大电机输出的扭矩从而很好的推动大面积的光伏组件的角度调 整。与现有的跟踪系统相比,所需的驱动力小,驱动面积大,有效的降低了成本。
[0052]而且采用了链条链轮传动,整个扭矩传递过程为转动传递,整体传动稳定,通过电 控系统实现自动控制,控制精度高。
[0053]另外,由于采用跟踪“追日”的方式,与传统的固定支架系统相比,发电效率明显上 升,发电量得到有效的提高。
[0054]可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及本发 明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保 护范围。

Claims (1)

1. 一种基于电控系统的自调节光伏组件支架,包括驱动光伏组件支架运动的电机、支 架立柱以及容纳光伏组件支撑主轴;其特征在于, 所述支撑主轴与所述支架立柱通过轴承连接,所述轴承的轴承支座固定在支架立柱 上,轴承轴向方向与支架立柱的轴向方向垂直; 所述电机的输出端通过一包括多级减速机构的转动传递链与支撑主轴连接; 所述转动传递链通过转动方式传递扭矩,并在传递过程中经多级减速机构放大扭矩以 驱动所述支撑主轴旋转; 所述多级减速结构至少包括一链轮链条传动结构; 所述多级减速结构包括依次连接的一级减速机构、二级减速机构以及三级减速机构; 所述一级减速机构为回转减速器,二级减速机构为蜗轮蜗杆减速机构,三级减速机构 为链轮链条传动结构; 所述回转减速器与所述电机的输出端连接,减速并放大电机输出扭矩; 所述回转减速器的输出端与二级减速机构的蜗杆连接,通过二级减速机构减速并二次 放大扭矩; 所述三级减速机构的链轮与所述二级减速机构的蜗轮同心连接,所述三级减速机构的 链条为具有预设弧度的弧形链条; 所述二级减速机构的蜗杆的远离所述回转减速器的一端设置有万向节; 所述支架立柱上还设置有减速器支座,所述回转减速器固定在所述减速器支座上; 所述万向节上连接有用于为其它光伏组件支架传递扭矩的传动轴; 所述链轮链条传动结构具体包括: 一扇形传动盘,所述扇形传动盘与所述支撑主轴固定连接; 一弧形链条,所述弧形链条沿所述扇形传动盘的弧形外缘设置; 一链轮,所述链轮固定在所述二级减速机构的蜗轮外侧,与所述蜗轮_车由。
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