CN105471377B - 平单轴追日跟踪支架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种平单轴追日跟踪支架装置，包括至少两组由光伏板和用于固定光伏板的固定件组成的光伏板组件，所述光伏板组件固定于可带其转动的传动管上，所述光伏板组件和传动管对称设置于回转减速机的两边，且传动管与回转减速机的输出端相连接；所述回转减速机安装于主支撑立柱上，并与为其提供动力源的电机相连接；其中在每个光伏板组件远离回转减速机的一侧端的传动管上安设内部装有自润滑轴承的调心结构，每个调心机构对应设置在一个从支撑立柱上。本发明的优点是本发明通过增设调心机构实现了“0”偏心设计，达到自平衡的效果；还实现了驱动、控制自主化，自清洁等功能；且无需外接电源供电，减少线缆用量，适于不同规模的光伏电站。

Description

平单轴追日跟踪支架装置
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能光伏发电应用领域，具体为一种平单轴追日跟踪支架装置。
背景技术
[0002]目前，太阳能并网发电系统成为国家节能减排的重点领域之一，随着光伏用电曰 益紧张，土地资源稀少，要求光伏发电企业必须提高发电效率，而跟踪支架相比于固定支 架，能有效提高光伏组件对太阳光的吸收效率，提高发电效率。
[0003]现有跟踪支架分单轴跟踪支架和双轴跟踪支架，双轴具备两个方向的旋转轴，这 样电池板可以在太阳能的方位角以及高度角上同时跟踪太阳，其光电转换的效率相对于传 统固定支架而言理论上可以提高30%-45%。但是这种双轴跟踪支架的成本昂贵、结构复 杂、抗风性差、安装维护困难且投资回报期较长。单轴结构具备单一方向旋转，光伏组件紧 随太阳方位角移动，单轴跟踪支架的光伏发电系统的光电转换效率理论可以提高20%-35%。单轴主要有两类，平单轴和斜单轴，其中斜单轴结构，由于太阳能电池组件及其固定 网架为倾斜布置，在外力(如风力）的作用下受力不平衡，结构稳定性差，易损坏，无法满足 跟踪系统25年以上的使用寿命要求，并且大幅度的增加了跟踪系统的维护成本。
[0004]现有平单轴跟踪支架系统大多采用几种结构形式：
[0005] 一是单排独立运转结构形式，此种结构由于偏心的存在导致单排装机容量小及所 需的驱动力矩较大，选用的驱动设备型号规格高，同时此种结构采用外接电源供电，不论电 站规模大小，线缆的用量提高了建设成本;此种结构对光伏组件的清洗方式依旧使用人工 或者定期借助设备清洗，无法做到每日清洗。
[0006] 一是多排联动运转结构形式，此种结构采用一个驱动支架装置配合连杆机构实 现，排与排之间传动轴与主梁为刚性连接，可靠性较差;风速较大时，载荷全部集中在力臂 连接处，易导致应力集中，致使力臂产生塑形变形，甚至断裂，稳定性差；同时此种结构亦采 用外接电源供电，不论电站规模大小，线缆的用量提高了建设成本。此种结构对光伏组件清 洗不易，排与排之间的传动轴阻挡了单向清洗距离，不论使用人工还是设备都增加了清洗 时间。
[0007] 同时这两种系统普遍采用外接控制系统方式，线束暴露在阳光下长时间照射会老 化破损，无法满足25年使用要求。
[0008] 因此，亟待解决上述问题。
发明内容
[0009] 发明目的:本发明的目的是提供一种可实现自平衡、自控制、自清洗、自供电的平 单轴追日跟踪支架装置。
[0010] 技术方案:本发明公开了一种平单轴追日跟踪支架装置，包括至少两组由光伏板 和用于固定光伏板的固定件组成的光伏板组件，所述光伏板组件固定于可带其转动的传动 管上，所述光伏板组件和传动管对称设置于回转减速机的两边，且传动管与回转减速机的 输出端相连接;所述回转减速机安装于主支撑立柱上，并与为其提供动力源的电机相连接； 其中在每个光伏板组件远离回转减速机的一侧端的传动管上安设内部装有自润滑轴承的 调心结构，每个调心机构对应设置在一个从支撑立柱上。
[0011] 其中，所述电机含有内置的控制系统，该控制系统包括用于定位当地的位置与提 供当地时间的GPS模块和用于计算太阳方位角并发出控制信号控制电机旋转的控制模块。
[0012] 进一步，所述该电机由安装于传动管下方的蓄电池提供动力。
[0013] 优选的，所述回转减速机的上方架设有桥架，该桥架与传动管固定连接;所述桥架 上设有小功率光伏电池板，该小功率光伏电池板将产生的直流电存储于蓄电池中。
[0014] 其中，所述电机与回转减速机之间还设有减速机，该电机通过减速机驱动回转减 速机。
[0015] 优选的，还包括用于清洗光伏板的清洗机器人和架设于回转减速机的上方的桥 架，该桥架与传动管固定连接;其中所述清洗机器人可沿光伏板和桥架的上表面来回移动， 并完成清洗光伏板的任务。
[0016] 进一步，所述清洗机器人内置有为其提供动力源的机器人蓄电池，且该清洗机器 人上设有机器人光伏板，所述机器人光伏板将所产生的直流电存储于机器人蓄电池中。
[0017] 有益效果:与现有技术相比，本发明的显著优点为：
[0018] (1)本发明通过采用单排独立运转结构形式，以及增设装有自润滑轴承的调心结 构使得运转部分重心落在了旋转重心处，实现了 “0”偏心设计，降低了对回转式减速器的选 型要求，达到在增大装机容量的同时无需使用大尺寸、大驱动扭矩的回转减速机，降低设备 成本投入;且本发明无需采用连杆，跟踪角度范围大，大大提高电站的效率;其中单个电机 通过回转式减速器驱动整排运转，实现相邻立柱大基础间距设计，目前行业里的相邻的两 个从支撑立柱之间的间距为3〜5m，而本发明的结构基础间距可以达到6〜8m，当总设计长 度相同时，本发明使用的基础数量少，降低基础成本投入，达到降本的目的。
[0019] (2)本发明通过电机内置控制系统，实现了驱动、控制自主化，降低了线缆使用数 量，保证了可靠性，满足25年使用寿命要求；
[0020] (3)本发明对于自清洗机器人的应用大大节省了人工成本，保证了光伏电池板的 长期清洁；
[0021] ⑷本发明通过增设小功率光伏电池板，并将其将产生的直流电存储于蓄电池中， 来保证电机的运行，无需外接电源供电，减少线缆用量，适于不同规模的光伏电站。
附图说明
[0022] 图1为本发明平单轴追日跟踪支架装置的主视图；
[0023]图2为本发明平单轴追日跟踪支架装置的俯视图；
[0024]图3为本发明平单轴追日跟踪支架装置的结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0026]如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种平单轴追日跟踪支架装置，包括至少两 组由光伏板1和用于固定光伏板的固定件2组成的光伏板组件3,其中光伏板组件3中包括至 少一块光伏板1，所述光伏板组件3固定于可带其转动的传动管4上，所述光伏板组件3和传 动管4对称设置于回转减速机5的两边，且传动管4与回转减速机5的输出端相连接;所述回 转减速机5安装于主支撑立柱6上，并与为其提供动力源的电机7相连接;其中在每个光伏板 组件3远离回转减速机5的一侧端的传动管4上安设内部装有自润滑轴承8的调心结构9,每 个调心机构9对应设置在一个从支撑立柱10上。
[0027] 其中，带自润滑轴承8的调心结构9使得运转部分重心落在了旋转重心处，实现了 “0”偏心设计，降低了对回转式减速器5的选型要求，达到在增大装机容量的同时无需使用 大尺寸、大驱动扭矩的回转减速机，降低设备成本投入。
[0028]同时本发明无需采用连杆，相比于国标规定的平单轴跟踪角度要求±45°，本发明 跟踪角度范围大，可达到±80°运转范围，大大提高电站的发电效率;其中单个电机通过回 转式减速器驱动整排运转，实现相邻立柱大基础间距设计，目前行业里的相邻的两个从支 撑立柱之间的间距为3〜5m，而本发明的结构基础间距可以达到6〜8m，当总设计长度相同 时，本发明使用的基础数量少，降低基础成本投入，达到降本的目的。
[0029] 其中电机7与回转减速机5之间还设有减速机14,减速机14起到调节转速和传递转 矩的作用，该电机7通过减速机14驱动回转减速机5。
[0030]电机7含有内置的控制系统，该控制系统包括用于定位当地的位置与提供当地时 间的GPS模块和用于计算太阳方位角并发出控制信号控制电机7旋转的控制模块。通过GPS 模块提供的时间和当地的位置信息，控制模块通过天文算法，计算出当地的太阳方位角，并 驱动电机，通过减速机14和回转减速机5,驱动传动管4和光伏板组件3运转，使光伏板组件3 跟踪太阳的方位角，增加阳光在光伏板表面的垂直分量，进而提高发电量。电机内置控制系 统，实现了驱动、控制自主化，降低了线缆使用数量，保证了可靠性，满足25年使用寿命要 求D
[0031]该电机7由安装于传动管4下方的蓄电池11提供动力。回转减速机5的上方架设有 桥架12，该桥架12与传动管4固定连接;所述桥架12上设有小功率光伏电池板13，该小功率 光伏电池板I3将产生的直流电存储于蓄电池11中。通过增设小功率光伏电池板，并将其将 产生的直流电存储于蓄电池中，来保证电机的运行，无需外接电源供电，减少线缆用量，适 于不同规模的光伏电站。
[0032]本发明平单轴追日跟踪支架装置还包括用于清洗光伏板的清洗机器人15和架设 于回转减速机5的上方的桥架12,该桥架12与传动管4固定连接;其中所述清洗机器人15可 沿光伏板1和桥架12的上表面来回移动，并完成清洗光伏板1的任务。
[0033]所述清洗机器人15内置有为其提供动力源的机器人蓄电池16,且该清洗机器人15 上设有机器人光伏板17,所述机器人光伏板17将所产生的直流电存储于机器人蓄电池16 中。
[0034]工作流程：白天，本发明平单轴追日跟踪支架装置上的小功率光伏电池板将其所 产生的直流电存储于蓄电池中，来保证电机的运行；电机根据内部的控制系统可精准定位 太阳的方位角，并通过减速机驱动回转减速机转动，回转减速机带动驱动传动管和光伏板 组件运转，使光伏板组件跟踪所定位的太阳的方位角，阳光照射在光伏板表面，光伏板将所 吸收的光能转化为电能用于发电。同时，白天清洗机器人处在非工作模式下，停留在桥架 上，跟随平单轴追日跟踪支架装置一起运转，自带的机器人光伏板接收太阳光储存于机器 人蓄电池中；晚上，平单轴追日跟踪支架装置处于打平状态，此时清洗机器人进入工作模 式，在光伏板和桥架上来回移动，期间通过每块光伏板，利用自身携带的清洗毛头清扫每一 块光伏板。本发明对于自清洗机器人的应用大大节省了人工成本，保证了光伏电池板的长 期清洁。

Claims (7)

  1. i .一种平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:包括至少两组由光伏板(1)和用于固定 光伏板的固定件(2)组成的光伏板组件(3)，所述光伏板组件(3)固定于可带其转动的传动 管⑷上，所述光伏板组件(3)和传动管⑷对称设置于回转减速机⑸的两边，且传动管(4) 与回转减速机⑸的输出端相连接;所述回转减速机⑸安装于主支撑立柱⑹上，并与为其 提供动力源的电机(7)相连接;其中在每个光伏板组件(3)远离回转减速机(5)的一侧端的 传动管⑷上安设内部装有自润滑轴承⑻的调心结构(9)，每个调心机构⑼对应设置在一 个从支撑立柱（1〇)上;所述调心结构⑼为半环形结构，该半环形结构的环形开口两端跨过 传动管(4)与支撑立柱（1〇)相连接，调心结构(9)的中间对称中心处通过自润滑轴承(8)与 连接件的上端相连接，该连接件的下端固定在传动管⑷。
  2. 2. 根据权利要求1所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:所述电机(7)含有内 置的控制系统，该控制系统包括用于定位当地的位置与提供当地时间的GPS模块和用于计 算太阳方位角并发出控制信号控制电机⑺旋转的控制模块。
  3. 3. 根据权利要求1所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:所述该电机(7)由安 装于传动管⑷下方的蓄电池(11)提供动力。
  4. 4. 根据权利要求3所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:所述回转减速机(5) 的上方架设有桥架（1¾，该桥架（1¾与传动管⑷固定连接;所述桥架（12)上设有小功率光 伏电池板(1¾，该小功率光伏电池板(13)将产生的直流电存储于蓄电池(11)中。
  5. 5. 根据权利要求1所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:所述电机(7)与回转 减速机(5)之间还设有减速机(14)，该电机C7)通过减速机(14)驱动回转减速机(5)。
  6. 6.根据权利要求1所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:还包括用于清洗光伏 板的清洗机器人(15)和架设于回转减速机⑸的上方的桥架(12)，该桥架(12)与传动管(4) 固定连接;其中所述清洗机器人(15)可沿光伏板（1)和桥架（12)的上表面来回移动，并完成 清洗光伏板(1)的任务。
  7. 7.根据权利要求6所述的平单轴追日跟踪支架装置，其特征在于:所述清洗机器人（15) 内置有为其提供动力源的机器人蓄电池（16)，且该清洗机器人（15)上设有机器人光伏板 (1乃，所述机器人光伏板(I7)将所产生的直流电存储于机器人蓄电池(16)中。
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