CN107171625B - 角度可调的光伏组件系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种角度可调的光伏组件系统，包括：驱动装置和至少两组光伏组件，驱动装置能够同时带动至少两组光伏组件倾斜预设角度。该角度可调的光伏组件系统，通过驱动装置能够同时驱动多组光伏组件倾斜预设角度，当太阳的照射方向发生变化时，通过驱动装置能够同时调节多组光伏组件的倾角，使多组光伏组件同步地到达最佳的倾角位置以接收光照，从而提高了调节效率，使光伏系统的使用更加灵活方便。

Description

角度可调的光伏组件系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种角度可调的光伏组件系统。

背景技术

强调绿色环保的当今社会，电力生产的格局正在发生巨大变化，分布式、可再生能源发电逐渐成为重要发电方式，集装箱作为典型的分布式可移动光伏发电系统，适用于居住、办公场所。传统的基于集装箱运用的光伏组件安装系统，通常设计成由集装箱顶部向外伸展的结构，光伏组件安装在顶部的支架以及两侧的能够向外伸展和向中间折叠的支架上。当太阳的照射方向发生变化时，需要调节光伏组件的倾斜角度，使光伏组件能够以最佳的倾角接收光照。一般主要是通过调节两侧的支架的倾角来实现，但是操作时，需分别调节两侧的支架的倾角，非常不方便且效率低下。

发明内容

基于此，有必要针对传统的光伏组件需要单独调节倾角的问题，提供一种能够同时调节多组光伏组件的倾角的光伏组件系统。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种角度可调的光伏组件系统，包括：驱动装置和至少两组光伏组件，驱动装置能够同时带动至少两组光伏组件倾斜预设角度。

在其中一个实施例中，至少两组光伏组件沿着固定面间隔设置；每组光伏组件均具有相对的两侧，其中一侧用于与驱动装置连接，另一侧用于与固定面转动连接；

驱动装置包括驱动转盘和驱动带；驱动转盘通过驱动带分别与两组光伏组件连接；驱动转盘转动时能够增大一侧驱动带的张紧力以使相应的光伏组件发生运动，同时减小另一侧驱动带的张紧力以使相应的光伏组件发生运动。

在其中一个实施例中，两组光伏组件分别为第一组件和第二组件；驱动带包括第一绳索和第二绳索；

第一组件的一侧通过第一绳索与驱动转盘的一侧连接，第一组件的另一侧与固定面转动连接；第二组件的一侧通过第二绳索与驱动转盘对称的另一侧连接，第二组件的另一侧与固定面转动连接；

初始状态时，第一绳索与第二绳索均处于张紧状态，以使第一组件和第二组件均平行于固定面；驱动转盘顺时针转动时，增大第一绳索的张紧力使第一组件相对于固定面倾斜，同时减小第二绳索的张紧力使第二组件在重力作用下相对于固定面倾斜；驱动转盘逆时针转动时，增大第二绳索的张紧力使第二组件相对于固定面倾斜，同时减小第一绳索的张紧力使第一组件在重力作用下相对于固定面倾斜。

在其中一个实施例中，驱动装置还包括与光伏组件组数相应的滑轮；第一绳索的一端与驱动转盘连接，另一端绕过一个滑轮与第一组件连接；第二绳索的一端与驱动转盘连接，另一端绕过一个滑轮与第二组件连接。

在其中一个实施例中，光伏组件通过铰链机构与固定面转动连接。

在其中一个实施例中，铰链机构包括第一铰链以及连杆，连杆的一端与固定面连接，另一端通过第一铰链与光伏组件可转动地连接。

在其中一个实施例中，铰链机构还包括第二铰链，连杆通过第二铰链与固定面可转动地连接。

在其中一个实施例中，驱动转盘上设置有角度显示盘，角度显示盘能够显示驱动转盘转动的角度。

在其中一个实施例中，至少两组光伏组件沿着固定面间隔设置；每组光伏组件均具有相对的两侧，其中一侧用于与驱动装置连接，另一侧用于与固定面转动连接；

驱动装置包括驱动齿轮和与驱动齿轮啮合的驱动齿条；驱动齿轮的两侧分别通过一个驱动齿条与两组光伏组件连接，驱动齿轮转动时能够分别对两组光伏组件施加相反的作用力。

在其中一个实施例中，两组光伏组件分别为第一组件和第二组件；驱动齿条包括第一齿条和第二齿条；

第一组件的一侧通过第一齿条与主动齿轮的一侧啮合，第一组件的另一侧与固定面转动连接；第二组件一侧通过第二齿条与主动齿轮对称的另一侧啮合，第二组件的另一侧与固定面转动连接；

初始状态时，第一组件和第二组件均平行于固定面；主动齿轮转动时，分别带动第一齿条和第二齿条同时朝相反的方向移动，以同时带动第一组件、第二组件相对于固定面倾斜。

上述角度可调的光伏组件系统，通过驱动装置能够同时驱动多组光伏组件倾斜预设角度，当太阳的照射方向发生变化时，通过驱动装置能够同时调节多组光伏组件的倾角，使多组光伏组件同步地到达最佳的倾角位置以接收光照，从而提高了调节效率，使光伏系统的使用更加灵活方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的角度可调的光伏组件系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的角度可调的光伏组件系统的初始状态示意图；

图3为本发明实施例提供的角度可调的光伏组件系统的倾斜状态示意图；

图4为本发明实施例提供的角度可调的光伏组件系统的角度调节过程示意图。

其中：

100-驱动装置；

110-驱动转盘；

120-驱动带；121-第一绳索；122-第二绳索；

130-滑轮；

200-光伏组件；

210-第一组件；220-第二组件；

300-集装箱的顶面；

400-铰链机构；

410-第一铰链；420-连杆；430-第二铰链；

500-角度显示盘。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的角度可调的光伏组件系统进行进一步详细说明。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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本发明的角度可调的光伏组件系统，能够根据需要同步改变多组光伏组件的倾斜角度，不仅可适用于移动式的集装箱，也适用于传统的房屋建筑。下面以本发明的角度可调的光伏组件系统应用于集装箱的顶面为例来具体说明。

如图1所示，本发明一实施例的角度可调的光伏组件系统，可作用于集装箱的顶面300，其包括：驱动装置100和至少两组光伏组件200，驱动装置100 能够同时带动至少两组光伏组件200相对于集装箱的顶面300倾斜预设角度。

其中，至少两组光伏组件200沿着集装箱的顶面300间隔设置；每组光伏组件200均具有相对的两侧，其中一侧用于与驱动装置100连接，另一侧用于与集装箱的顶面300转动连接。每组光伏组件200可包括多个串联的光伏组件 (也称太阳能电池板)，各个光伏组件可通过连接梁连接。每组光伏组件200可安装在支架上，通过支架与驱动装置100，以及集装箱的顶面300连接，或者可在光伏组件200表面(例如上述连接梁上)设置有固定连接块，通过固定连接块与驱动装置100以及集装箱的顶面300连接。当太阳的照射方向发生变化时，通过驱动装置100能够同时调节多组光伏组件200的倾角，使多组光伏组件200 同步地到达最佳的倾角位置以接收光照，从而提高了调节效率，使光伏系统的使用更加灵活方便。

而上述实施例中的驱动装置100的结构形式可以有多种，作为一种可实施的方式，驱动装置100包括驱动转盘110和驱动带120；驱动转盘110通过驱动带120分别与两组光伏组件200连接；驱动转盘110转动时能够增大一侧驱动带120的张紧力以使相应的光伏组件200发生运动，同时减小另一侧驱动带120 的张紧力以使相应的光伏组件200发生运动。

其中，驱动带120可以是绳索、皮带、齿形带或者链条等，相应地，驱动转盘110可以是转盘、皮带轮、齿轮或者链轮等，而驱动转盘110的转动不限于手动或者电机驱动等形式。

参见图2、图3和图4，而作为一种可实施的方式，两组光伏组件200分别为第一组件210和第二组件220；驱动带120包括第一绳索121和第二绳索122；第一组件210的一侧通过第一绳索121与驱动转盘110的一侧连接，第一组件 210的另一侧与集装箱的顶面300转动连接；第二组件220的一侧通过第二绳索 122与驱动转盘110对称的另一侧连接，第二组件220的另一侧与集装箱的顶面 300转动连接。

第一组件210和第二组件220沿着集装箱的顶面300间隔设置，且在初始状态时，第一组件210和第二组件220均平行于集装箱的顶面300(如图2所示)，可以理解，第一组件210与第二组件220可以处于同一平面，也可以不处于同一平面。第一组件210的A侧与集装箱的顶面300转动连接，第一组件210的 B侧通过第一绳索121与驱动转盘110的E点连接，第二组件220的C侧通过第二绳索122与驱动转盘110的F点连接，第二组件220的D侧与集装箱的顶面300转动连接，其中，E点和F点为以驱动转盘110的转动中心对称的两个点。在该实施方式中，驱动转盘110不限于是圆形转盘或者方形转盘等，其也可以是呈杆状，杆的两端分别为上述E点和F点，初始状态时，杆的长度方向平行于集装箱的顶面300。

驱动转盘110顺时针转动时，增大第一绳索121的张紧力使第一组件210 的B侧上升距离H，从而使得第一组件210由平行于集装箱的顶面300的状态变成与集装箱的顶面300呈α角度倾斜的状态，同时减小第二绳索122的张紧力使第二组件220的C侧在重力作用下下落距离H，从而使得第二组件220也由平行于集装箱的顶面300的状态变成与集装箱的顶面300呈α角度倾斜的状态(最终状态如图3所示)。

可以理解，当驱动转盘110逆时针转动时，增大第二绳索122的张紧力使第二组件220的C侧上升一定距离，从而使得第二组件220由平行于集装箱的顶面300的状态变成与集装箱的顶面300呈一定角度倾斜的状态，同时减小第一绳索121的张紧力使第一组件210的B侧在重力作用下下落相同的距离，从而使得第一组件210也由平行于集装箱的顶面300的状态变成与集装箱的顶面 300呈相同角度倾斜的状态。

本实施方式中，驱动装置能够实现第一组件210和第二组件220同步地朝同一方向倾斜相同的角度，可以理解，将该实施方式做适当变形后，也能够实现第一组件210和第二组件220同步地朝不同方向倾斜相同的角度。例如图3 所示，只需要将第二组件220的C侧与集装箱的顶面300转动连接，第二组件 220的D侧通过第二绳索122与驱动转盘110的F点连接，则可实现第一组件 210和第二组件220同步地朝不同方向倾斜相同的角度。

上述倾斜角度α，可以由驱动转盘110转动的角度β计算得到，具体过程参见图4，在光伏组件200相对于集装箱顶面倾斜角度α较小的情况下，绳索的驱动距离近似于驱动转盘110的转动弧长，即H≈S；

由几何关系得出：

由(1)、(2)式推出：

即得到光伏组件200倾斜角度α与驱动转盘110转动角度β之间的关系。这样，当光伏组件200应用在不同纬度地区需要调节组件倾角时，首先根据集装箱所安装的地理位置计算出光伏组件200的最佳倾角(倾斜的预设角度)，然后计算得到驱动转盘110需转动的角度，以实现光伏组件200最佳倾角的设定。

作为一种可实施的方式，驱动转盘110上设置有角度显示盘500，角度显示盘500能够显示驱动转盘110转动的角度。这样，能够清楚地获知驱动转盘110 转动的角度，以便掌握是否已调节到光伏组件200的最佳倾角位置。

在其他实施例中，驱动转盘110可以为皮带轮，驱动带120为一根皮带，皮带的一端与第一组件210连接，另一端绕过皮带轮与第二组件220连接。驱动转盘110顺时针转动时，在皮带与皮带轮之间的摩擦力作用下，使第一组件 210的B侧上升，同时使第二组件220的C侧在重力作用下下落；驱动转盘110 逆时针转动时，在皮带与皮带轮之间的摩擦力作用下，使第二组件220的C侧上升，同时使第一组件210的B侧在重力作用下下落。

同样地，驱动转盘110也可以为链轮(齿轮)，驱动带120为一根与链轮(齿轮)配合的链条(齿形带)，其工作原理与前述基本相同，在此不在赘述。

作为一种可实施的方式，驱动装置100还包括与光伏组件200组数相应的滑轮130；第一绳索121的一端与驱动转盘110连接，另一端绕过一个滑轮130 与第一组件210连接；第二绳索122的一端与驱动转盘110连接，另一端绕过一个滑轮130与第二组件220连接。滑轮130设置在滑轮130支架上，滑轮130 支架固定在集装箱的顶面300，通过滑轮130能够使得驱动装置100对光伏组件 200的驱动更加省力，同时能够改变驱动装置100对光伏组件200的作用力的方向，使得驱动装置100与光伏组件200之间的相对位置更加灵活多变。在其他实施例中，滑轮130也可由可转的轴承等替代。

作为一种可实施的方式，光伏组件200通过铰链机构400与固定面转动连接。在其他实施例中，光伏组件200也可以通过枢转结构实现与固定面的转动连接。

进一步地，铰链机构400包括第一铰链410以及连杆420，连杆420的一端与固定面连接，另一端通过第一铰链410与光伏组件200可转动地连接。光伏组件200与驱动装置100连接的一侧受力发生变化时，在第一铰链410的作用下，使光伏组件200能够相对于集装箱的顶面300倾转，以实现光伏组件200 倾角的改变。连杆420与固定面连接的一端可以是直接固定在集装箱的顶面300 上，也可以通过第二铰链430可转动地连接在集装箱的顶面300上。这样，使得光伏组件200相对于集装箱的顶面300的转动更加灵活，对驱动装置100的施力变化反应更加迅速。

作为另一种可实施的方式，驱动装置100包括驱动齿轮和与驱动齿轮啮合的驱动齿条；驱动齿轮的两侧分别通过一个驱动齿条与两组光伏组件200连接，驱动齿轮转动时能够分别对两组光伏组件200施加相反的作用力。

其中，驱动齿条可以是直接固接于光伏组件200上，也可以通过一个从动齿轮与设置在光伏组件200上的从动齿条啮合，实现间接的传动连接，只要能够实现通过驱动齿条的运动带动光伏组件200的运动即可。

而作为一种可实施的方式，两组光伏组件200分别为第一组件和第二组件；驱动齿条包括第一齿条和第二齿条；第一组件的一侧通过第一齿条与主动齿轮的一侧啮合，第一组件的另一侧与集装箱的顶面300转动连接；第二组件一侧通过第二齿条与主动齿轮对称的另一侧啮合，第二组件的另一侧与集装箱的顶面300转动连接。

初始状态时，第一组件和第二组件均平行于集装箱的顶面300。在该实施方式中，驱动装置100与第一组件、第二组件的连接方式可参考图2，即图2中自右向左，分别为第一组件的A侧和B侧，第二组件的C侧和D侧，第一组件的 B侧通过第一齿条与主动齿轮的E侧啮合，第一组件的A侧与集装箱的顶面300 转动连接；第二组件C侧通过第二齿条与主动齿轮的F侧啮合，第二组件的D 侧与集装箱的顶面300转动连接。主动齿轮顺时针转动时，带动第一齿条向下移动一定距离同时带动第二齿条向上移动相同的距离，因而，使第一组件的B侧向下移动上述距离同时第二组件的C侧向上移动相同的距离，使第一组件、第二组件朝同一方向相对于集装箱的顶面300倾斜相同的角度。而主动齿轮逆时针转动时，带动第二齿条向下移动一定距离同时带动第一齿条向上移动相同的距离，因而，使第二组件的C侧向下移动上述距离同时第一组件的B侧向上移动相同的距离。

在其他的实施方式中，驱动装置100还可以是包括气缸，以及与光伏组件 200组数相应的驱动杆。假设光伏组件200为两组，分别是第一组件和第二组件，则驱动杆也为两个。在本实施方式中，驱动装置100与第一组件、第二组件的连接方式可参考图2，即图2中自右向左，分别为第一组件的A侧和B侧，第二组件的C侧和D侧，驱动杆的一端与气缸的活塞连接，另一端分别连接至第一组件的A侧，第二组件的C侧，这样，气缸活塞向上伸出时，第一组件的A 侧和第二组件的C侧均向上移动，气缸活塞回缩时，第一组件的A侧和第二组件的C侧均向下移动，实现同步同向同角度的倾转。当然，驱动杆的一端与气缸的活塞连接，另一端也可分别连接至第一组件的B侧，第二组件的C侧，这样可实现同步同角度但不同向的倾转。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种角度可调的光伏组件系统，其特征在于，包括：驱动装置(100)和至少两组光伏组件(200)，所述驱动装置(100)能够同时带动所述至少两组光伏组件(200)倾斜预设角度；

所述至少两组光伏组件(200)沿着固定面间隔设置；每组所述光伏组件(200)均具有相对的两侧，其中一侧用于与所述驱动装置(100)连接，另一侧用于与所述固定面转动连接；

所述驱动装置(100)包括驱动转盘(110)和驱动带(120)；所述驱动转盘(110)通过所述驱动带(120)分别与两组所述光伏组件(200)连接；所述驱动转盘(110)转动时能够增大一侧所述驱动带(120)的张紧力以使相应的所述光伏组件(200)发生运动，同时减小另一侧所述驱动带(120)的张紧力以使相应的所述光伏组件(200)发生运动。

2.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，两组所述光伏组件(200)分别为第一组件(210)和第二组件(220)；所述驱动带(120)包括第一绳索(121)和第二绳索(122)；

所述第一组件(210)的一侧通过所述第一绳索(121)与所述驱动转盘(110)的一侧连接，所述第一组件(210)的另一侧与所述固定面转动连接；所述第二组件(220)的一侧通过所述第二绳索(122)与所述驱动转盘(110)对称的另一侧连接，所述第二组件(220)的另一侧与所述固定面转动连接；

初始状态时，所述第一绳索(121)与所述第二绳索(122)均处于张紧状态，以使所述第一组件(210)和所述第二组件(220)均平行于所述固定面；所述驱动转盘(110)顺时针转动时，增大所述第一绳索(121)的张紧力使所述第一组件(210)相对于所述固定面倾斜，同时减小所述第二绳索(122)的张紧力使所述第二组件(220)在重力作用下相对于所述固定面倾斜；所述驱动转盘(110)逆时针转动时，增大所述第二绳索(122)的张紧力使所述第二组件(220)相对于所述固定面倾斜，同时减小所述第一绳索(121)的张紧力使所述第一组件(210)在重力作用下相对于所述固定面倾斜。

3.根据权利要求2所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述驱动装置(100)还包括与所述光伏组件(200)组数相应的滑轮(130)；

所述第一绳索(121)的一端与所述驱动转盘(110)连接，另一端绕过一个所述滑轮(130)与所述第一组件(210)连接；

所述第二绳索(122)的一端与所述驱动转盘(110)连接，另一端绕过一个所述滑轮(130)与所述第二组件(220)连接。

4.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述光伏组件(200)通过铰链机构(400)与所述固定面转动连接。

5.根据权利要求4所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述铰链机构(400)包括第一铰链(410)以及连杆(420)，所述连杆(420)的一端与所述固定面连接，另一端通过所述第一铰链(410)与所述光伏组件(200)可转动地连接。

6.根据权利要求5所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述铰链机构(400)还包括第二铰链(430)，所述连杆(420)通过所述第二铰链(430)与所述固定面可转动地连接。

7.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述驱动转盘(110)上设置有角度显示盘(500)，所述角度显示盘(500)能够显示所述驱动转盘(110)转动的角度。

8.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，每组所述光伏组件(200)包括多个串联的太阳能电池板。

9.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述驱动转盘(110)为皮带轮，所述驱动带(120)为一根皮带。

10.根据权利要求1所述的角度可调的光伏组件系统，其特征在于，所述驱动转盘(110)为链轮或齿轮，所述驱动带(120)为与所述链轮或所述齿轮配合的链条或齿形带。