CN107256035B - 单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，包括一排多个支撑立柱，支撑立柱上均设置有支撑轴承，旋转轴通过支撑轴承连接在支撑立柱的顶端，旋转轴上设置有驱动摆臂，还包括电动销钉和销钉闭锁装置，电动销钉安装在销钉支座上，销钉支座和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在驱动摆臂上，电动销钉与跟踪控制器连接。本发明还公开了上述电动销紧装置的控制方法。解决了现有单轴光伏跟踪支架在风载作用下因晃动损伤机械结构和电池板的问题。

Description

单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置及其控制方法
技术领域
本发明属于光伏跟踪支架电动控制技术领域，具体涉及一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置,本发明还涉及上述销紧装置的控制方法。
背景技术
太阳能光伏发电是当前最主要的太阳能利用形式之一，为了提高光伏电站的发电量及经济效益，可以采用跟踪式太阳能光伏发电系统提升发电效率。跟踪式太阳能光伏发电系统需要配备跟踪控制器对跟踪支架进行自动控制。完全跟踪太阳运动需要两个独立的跟踪动作，只在一个方向上进行跟踪的系统被称为单轴跟踪系统。单轴跟踪系统通常有着较高的性能价格比。
抗风能力是评价光伏自动跟踪支架系统的重要性能指标，大风来临时能够抵抗风载不发生设备损坏是光伏跟踪支架系统的基本要求。为了避风，绝大部分跟踪支架都设计有避风位，当超过运行风速时跟踪支架系统自动回复到避风位。
现有单轴光伏跟踪支架的旋转驱动大多采用盘式减速机、电动推杆和绳索牵拉等驱动方式，受加工、装配精度以及弹性变形的影响，这几种方式在风载作用下都存在因晃动损伤支架和电池板的问题。
盘式减速机驱动的问题是在转轴中心部位存在啮合齿隙，大风吹动时转轴会在齿隙之间摆动导致电池板边缘部位存在较大的摆幅；电动推杆的主要问题是推杆伸出后两个支点之间的距离较长，只要两个支点之间的方位稍有不正，在突击风载的冲击下就容易引起推杆弯曲；绳索牵拉驱动的问题是柔性绳索驱动系统存在一定的弹性，这种弹性的存在也会引起电池板承载轴的摆动。
发明内容
本发明的目的是提供一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，解决了现有单轴光伏跟踪支架在风载作用下因晃动损伤机械结构和电池板的问题。
本发明的另一个目的在于提供上述电动销紧装置的控制方法。
本发明所采用的第一种技术方案是，一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，包括一排多个支撑立柱，支撑立柱上均设置有支撑轴承，旋转轴通过支撑轴承连接在支撑立柱的顶端，旋转轴上设置有驱动摆臂，还包括电动销钉和销钉闭锁装置，电动销钉安装在销钉支座上，销钉支座和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在驱动摆臂上，电动销钉与跟踪控制器连接。
本发明第一种技术方案的特点还在于：
销钉闭锁装置包括销钉限位座，销钉限位座安装在驱动摆臂上或与地基固接，销钉限位座上开有与电动销钉相匹配的销钉固定孔。
电动销钉包括销钉和电动机构，电动机构与跟踪控制器连接，销钉与销钉固定孔相匹配。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，包括一排多个支撑立柱，支撑立柱上均设置有支撑轴承，旋转轴通过支撑轴承连接在支撑立柱的顶端，旋转轴上设置有驱动摆臂，多个驱动摆臂通过联动杆连接，还包括电动销钉和销钉闭锁装置，电动销钉安装在销钉支座上，销钉支座和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在联动杆上，电动销钉与跟踪控制器连接。
本发明第二种技术方案的特点还在于：
销钉闭锁装置包括销钉限位座，销钉限位座安装在联动杆上或与地基固接，销钉限位座上开有与电动销钉相匹配的销钉固定孔。
电动销钉包括销钉和电动机构，电动机构与跟踪控制器连接，销钉与销钉固定孔相匹配。
本发明所采用的第三种技术方案是，一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置的控制方法，当风速超过设定阈值时，跟踪支架进入抗风闭锁状态，跟踪控制器发出电信号驱动跟踪支架的驱动机构带动跟踪支架到达抗风位置，到达抗风位置后，跟踪控制器通过电信号驱动销钉插入销钉固定孔，销钉插入之后，联动杆和/或驱动摆臂在跟踪控制器与驱动机构的驱动下继续运动，直至销钉与销钉固定孔之间的游离间隙消失，销钉支座与销钉限位座之间的位置关系固定，跟踪控制器停止动作，跟踪支架进入闭锁状态。
本发明第二种技术方案的特点还在于：
大风消失后跟踪支架可自动解除闭锁状态，跟踪控制器与驱动机构驱动跟踪支架向消除销钉孔自由间隙的反方向运动，当销钉和销钉固定孔侧壁之间脱离接触后，销钉从销钉限位座中抽出，跟踪支架恢复正常跟踪。
本发明的有益效果是：本发明单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置及其控制方法，通过电动销钉约束跟踪支架动作的方式达到了支架抗风的目的，将跟踪支架的正常动作需求与抗风需求相互分离，使得在设计跟踪支架驱动机构时只需考虑正常工作载荷，无需考虑大风载荷，显著降低了驱动机构的强度要求，从而降低了整个系统的成本。
附图说明
图1是本发明抗风用电动销紧装置联动式单轴跟踪支架的整体示意图；
图2是本发明抗风用电动销紧装置的结构示意图；
图3是图2的局部放大图；
图4是本发明抗风用电动销紧装置采用盘式减速机立柱锁紧示意图。
图中，1.销钉，2.电动机构，3.电动销钉，4.销钉支座，5.销钉限位座，6.销钉固定孔，7.跟踪控制器，8.联动杆，9.驱动摆臂，10.电动推杆，11.驱动电机，12.旋转轴，13.支撑立柱，14.支撑轴承，15.盘式减速机，16.电池板支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
单轴光伏跟踪支架如图1所示，包括一排多个支撑立柱13，支撑立柱13上均设置有支撑轴承14，旋转轴12通过支撑轴承14连接在支撑立柱13的顶端，旋转轴12上设置电池板支架16用于安装光伏电池板，旋转轴12还可以绕支撑轴承14旋转，用于带动电池板跟踪太阳的运动。
旋转轴12可以单独运动，旋转轴12上设置有驱动摆臂9。
多个旋转轴12也可以通过联动杆8和驱动摆臂9构成多排联动结构，采用一个动力源进行整体驱动。
本发明一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，如图2～4所示，包括电动销钉3和销钉闭锁装置，电动销钉3和销钉闭锁装置一个固定一个运动，即销钉支座4和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在驱动摆臂9上(如果是多排联动结构时，运动的那个既可以安装在驱动摆臂9上，也可以安装在联动杆8上)。
销钉闭锁装置包括销钉限位座5，销钉限位座5安装在驱动摆臂9上或与地基固接，销钉限位座5上开有与电动销钉3相匹配的销钉固定孔6。
电动销钉3包括销钉1和电动机构2，电动机构2与跟踪控制器7连接，销钉1与销钉固定孔6相匹配。
实施例1
如图2所示，图3为图2的局部放大图，单轴联动跟踪支架以采用电动推杆10作为驱动源为例，在驱动电机11的驱动下电动推杆可以通过伸缩运动带动联动杆8水平移动，同时由联动杆8的水平移动推动驱动摆臂9的下端使其带动旋转轴12旋转，实现太阳跟踪。
在与地基固接的销钉支座4上设置电动销钉3，电动销钉3由销钉1和电动机构2构成，可以通过电信号控制销钉1的伸出和回退动作。在联动杆8上设置销钉限位座5，销钉限位座5上开有销钉固定孔，销钉限位座5与联动杆8固接后同步运动，销钉固定孔6的直径大于销钉1的直径，保证在有安装及动作误差的情况下具备插入条件。
电动销钉3和驱动电机11均与跟踪控制器7相连接，当销钉固定孔6运动至与销钉1对正的抗风位置时，电动销钉3可以接受跟踪控制器7的指令，将销钉1插入销钉固定孔6，达到约束联动杆8或者驱动摆臂9禁止其运动的目的。
当风速达到预先设定的保护动作风速时，跟踪控制器7通过驱动电机11和电动推杆10，带动跟踪支架旋转至电池板水平的避风位置，当运动到此避风位置附近时，销钉1与销钉固定孔6基本对正，具备插入条件。
跟踪控制器7驱动机构带动销钉闭锁装置到达避风位置后，再驱动电动销钉3插入销钉固定孔6。销钉1插入后驱动电机11继续动作，联动杆8和销钉闭锁装置继续运动，直至销钉1与销钉固定孔6侧壁之间的游隙消失。
跟踪控制器7在此运动过程中持续监测驱动电机11的电流，当电流超过预设阈值后电机停止。此时销钉1与销钉闭锁装置相互接触，并产生足够的约束力。支座4与销钉闭锁装置的位置关系固定不变，机构进入“抗风闭锁”状态。
大风气象条件消失，风速回落到保护设定风速以下时，单轴跟踪支架退出“抗风闭锁”状态。解除闭锁状态时跟踪控制器7与驱动电机11驱动支架向消除自由间隙的反方向运动，当销钉1和销钉固定孔6侧壁之间脱离接触后，销钉1与销钉限位座5支架产生游隙。在此退出过程中电动销钉3保持后退驱动力，一旦闭锁脱离，则销钉1从销钉限位座5中抽出，跟踪支架恢复正常跟踪。
实施例2
如图4所示，单轴跟踪支架以采用盘式减速机15作为驱动源为例，在驱动电机11的驱动下，盘式减速机15可以通过旋转运动带动旋转轴12旋转实现太阳跟踪，同时旋转轴12带动驱动摆臂9摆动。如果需要，驱动摆臂还可以通过联动杆8带动其他旋转轴12旋转。在联动情况下，销钉闭锁装置既可以安装在主动摆臂，也可以安装在从动摆臂以及联动杆8等移动部件上。
在通过支撑立柱13与地基固接的销钉支座4上设置电动销钉3，电动销钉3由销钉1和电动机构2构成，可以通过电信号控制销钉1的伸出和回退动作。在驱动摆臂9上设置销钉限位座5，销钉限位座5上设置销钉固定孔6，销钉限位座5与驱动摆臂9固接后同步运动。销钉固定孔的直径大于销钉1的直径，保证在有安装及动作误差的情况下具备插入条件。
当风速达到预先设定的保护动作风速时，跟踪控制器7通过驱动电机11和盘式减速机15，带动跟踪支架旋转至电池板水平的避风位置，当运动到此避风位置附近时，销钉1与销钉固定孔6基本对正，具备插入条件。
跟踪控制器7驱动机构带动销钉限位座5到达避风位置后，再驱动电动销钉3插入销钉固定孔6。销钉1插入后驱动电机11继续动作，驱动摆臂9和销钉限位座5继续运动，直至销钉1与销钉固定孔6侧壁之间的游隙消失。
跟踪控制器7在此运动过程中持续监测驱动电机11的电流，当电流超过预设阈值后电机停止。此时销钉1与销钉限位座5相互接触，并产生足够的约束力。支座4与销钉限位座5的位置关系固定不变，机构进入“抗风闭锁”状态。
大风气象条件消失，风速回落到保护设定风速以下时，单轴跟踪支架退出“抗风闭锁”状态。解除闭锁状态时跟踪控制器7与驱动电机11驱动支架向消除自由间隙的反方向运动，当销钉1和销钉固定孔6侧壁之间脱离接触后，销钉1与销钉限位座5支架产生游隙。在此退出过程中电动销钉3保持后退驱动力，一旦闭锁脱离，则销钉1从销钉限位座5中抽出，跟踪支架恢复正常跟踪。
销钉1插入销钉固定孔6的方式可以是直线插入，也可以是摆动插入。
采用的电动销钉3与销钉限位座5互相锁紧，两者一个运动一个固定，交换电动销钉3和销钉限位座5的位置，以及采用电动推杆或者盘式减速机的具体机械形式，不改变本发明的特征。
本发明一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置的控制方法，当风速超过设定阈值时跟踪支架进入抗风闭锁状态，跟踪控制器7发出电信号驱动跟踪支架的驱动机构带动跟踪支架到达抗风位置，到达抗风位置后，跟踪控制器7通过电信号驱动销钉1插入销钉固定孔6，销钉1插入之后，联动杆8和/或驱动摆臂9在跟踪控制器7与驱动机构的驱动下继续运动，直至销钉1与销钉固定孔6之间的游离间隙消失，销钉支座4与销钉限位座5之间的位置关系固定，跟踪控制器7停止动作，跟踪支架进入闭锁状态。
销钉1与销钉固定孔6之间游离间隙消失进入闭锁状态的自动判断依据是跟踪支架驱动电机11的驱动力矩或驱动电流达到预设值。
大风消失后跟踪支架可自动解除闭锁状态，跟踪控制器7与驱动机构驱动跟踪支架向消除销钉孔自由间隙的反方向运动，当销钉1和销钉固定孔6侧壁之间脱离接触后，销钉1从销钉限位座5中抽出，跟踪支架恢复正常跟踪。

Claims (3)

1.一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，包括一排多个支撑立柱(13)，支撑立柱(13)上均设置有支撑轴承(14)，旋转轴(12)通过支撑轴承(14)连接在支撑立柱(13)的顶端，旋转轴(12)上设置有驱动摆臂(9)，其特征在于，还包括电动销钉(3)和销钉闭锁装置，电动销钉(3)安装在销钉支座(4)上，销钉支座(4)和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在驱动摆臂(9)上，电动销钉(3)与跟踪控制器(7)连接；所述销钉闭锁装置包括销钉限位座(5)，销钉限位座(5)安装在所述驱动摆臂(9)上或与地基固接，销钉限位座(5)上开有与所述电动销钉(3)相匹配的销钉固定孔(6)；所述电动销钉(3)包括销钉(1)和电动机构(2)，电动机构(2)与所述跟踪控制器(7)连接，销钉(1)与所述销钉固定孔(6)相匹配；
当风速超过设定阈值时，跟踪支架进入抗风闭锁状态，跟踪控制器(7)发出电信号驱动跟踪支架的驱动机构带动跟踪支架到达抗风位置，到达抗风位置后，跟踪控制器(7)通过电信号驱动销钉(1)插入销钉固定孔(6)，销钉(1)插入之后，驱动摆臂(9)在跟踪控制器(7)与驱动机构的驱动下继续运动，直至销钉(1)与销钉固定孔(6)之间的游离间隙消失，销钉支座(4)与销钉限位座(5)之间的位置关系固定，跟踪控制器(7)停止动作，跟踪支架进入闭锁状态。
2.一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置，包括一排多个支撑立柱(13)，支撑立柱(13)上均设置有支撑轴承(14)，旋转轴(12)通过支撑轴承(14)连接在支撑立柱(13)的顶端，旋转轴(12)上设置有驱动摆臂(9)，多个驱动摆臂(9)通过联动杆(8)连接，其特征在于，还包括电动销钉(3)和销钉闭锁装置，电动销钉(3)安装在销钉支座(4)上，销钉支座(4)和销钉闭锁装置其中一个与地基固接，另一个安装在联动杆(8)上，电动销钉(3)与跟踪控制器(7)连接；所述销钉闭锁装置包括销钉限位座(5)，销钉限位座(5)安装在所述联动杆(8)上或与地基固接，销钉限位座(5)上开有与所述电动销钉(3)相匹配的销钉固定孔(6)；所述电动销钉(3)包括销钉(1)和电动机构(2)，电动机构(2)与所述跟踪控制器(7)连接，销钉(1)与所述销钉固定孔(6)相匹配；
当风速超过设定阈值时，跟踪支架进入抗风闭锁状态，跟踪控制器(7)发出电信号驱动跟踪支架的驱动机构带动跟踪支架到达抗风位置，到达抗风位置后，跟踪控制器(7)通过电信号驱动销钉(1)插入销钉固定孔(6)，销钉(1)插入之后，联动杆(8)和驱动摆臂(9)在跟踪控制器(7)与驱动机构的驱动下继续运动，直至销钉(1)与销钉固定孔(6)之间的游离间隙消失，销钉支座(4)与销钉限位座(5)之间的位置关系固定，跟踪控制器(7)停止动作，跟踪支架进入闭锁状态。
3.根据权利要求1或2所述的一种单轴光伏跟踪支架抗风用电动销紧装置的控制方法，其特征在于，所述大风消失后跟踪支架可自动解除闭锁状态，跟踪控制器(7)与驱动机构驱动跟踪支架向消除销钉孔自由间隙的反方向运动，当销钉(1)和销钉固定孔(6)侧壁之间脱离接触后，销钉(1)从销钉限位座(5)中抽出，跟踪支架恢复正常跟踪。
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