CN108322172A - 一种驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架 - Google Patents

Abstract

驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，包括支撑光伏组件阵列的立柱、轴承座、主轴、轨道梁、摆臂、檩条、连杆、滑块，光伏组件的主轴固定摆臂的一端，摆臂第二端通过一销轴或铰链连接连杆的第一端、连杆的第二端接滑块构成连杆滑块，连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，滑块在轨道梁上往返滑动带动摆臂和连杆的夹角，摆臂的不同角度带动光伏组件的主轴的偏转角度。用摆臂+连杆+滑块机构替代原连杆，解决了各行间合力集中在连杆上。并且始终保持每块电池板同步的角度转动。

Description

一种驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术领域，尤其是涉及太阳能光伏电站的一种连杆滑块驱动的跟踪支架。

背景技术

光伏跟踪支架是提高光伏发电效率(公认可以增加效率15％左右)、降低建设成本最为有效的方法之一，他使平板光伏组件受光面时刻正对太阳。在相同的辐照条件下，自动调节角度模式能够比固定安装光伏组件吸收更多的太阳辐射能量，从而达到降低光伏发电成本目的，凭着低成本及发电量高的优势，已经广泛应用于各类型光伏电站的工程中。

目前，在跟踪太阳的光伏发电站跟踪结构中，尤其是阵列式联动跟踪支架中，大多数还是用回转减速机或电动推杆驱动连杆方式，驱动阵列中各行主轴上光电池板的旋转，从而实现跟踪太阳运行。但是在使用中也存在如下不足：对各行主轴的作用力和反作用力形成的合力，都集中传递到了推拉连杆上，经连杆最终又传给回转减速机或电动推杆上，全靠回转减速机或者电动推杆齿轮螺杆的结合面承受整个光伏阵列的合力，因而对回转减速机或电动推杆载荷能力要求很高；这种将所有分力集中的形式，是目前联动式跟踪支架故障率高的主要根源，也是单位成本居高不下的原因。为了保证回转减速机过载能力，选择大转速比也是目前跟踪支架通常方法，但在应对气象突变时，一般都要五分钟甚至于二十分钟以上才能完成避险反应，这也是造成组件及支架设备受到损坏的主要原因。

发明内容

本发明针对上述现有联动跟踪支架的不足，提供一种驱动联动式单(或)双轴光伏跟踪支架，尤其是其连杆滑块装置，来解决光伏跟踪支架受力处的作用力和反作用力过于集中及反应速度太慢的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，即连杆滑块驱动式跟踪太阳装置，包括支撑光伏组件阵列的立柱、轴承座、主轴(主梁)、轨道梁、摆臂、檩条、连杆、滑块，光伏组件的主轴固定摆臂的一端，摆臂第二端通过一销轴或铰链连接连杆的第一端、连杆的第二端接滑块构成连杆滑块，连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，滑块在轨道梁上往返滑动带动摆臂和连杆的夹角，摆臂的不同角度带动光伏组件的主轴的偏转角度。

若干光伏组件构成光伏组件阵列，光伏组件阵列每行的主轴均固定一摆臂并销轴或铰链连接连杆，此连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，用螺纹丝杆串联所有在轨导梁上的滑块，设有螺纹丝杆在驱动电机牵引下，带动各滑块作往复运动，驱动每行主轴上的光伏组件跟着太阳一起转动，从而实现跟踪太阳的目的。

所述光伏组件是用檩条对称的安装在主轴(主梁)两侧，主轴的一端安装在立柱1上轴承座3中，摆臂6的一端安装在主轴4中部，主轴中部放入轨道梁5上的3轴承座中支承，摆臂的另一端销轴或铰链连接连杆8，连杆另一端同滑块9铰链连接，滑块由轨道梁5中的螺纹丝杆10驱动。

所述减速机电机15带动链条11→曳引缆绳12→螺纹丝杆10作直线往复运动，螺纹丝杆10终端连接配重13。

所述减速机电机15带动(锰钢)链条11→曳引缆绳12→螺纹丝杆10作直线往复运动，螺纹丝杆10终端连接配重13。螺纹丝杆除了起牵引所有滑块的作用外，还可以调节滑块的间距，也可以称为螺丝螺纹丝杆。螺纹丝杆即螺丝螺纹丝杆。

光伏组件的主轴固定在摆臂的一端，摆臂第二端通过一销轴或铰链连接连杆的第一端、连杆的第二端接滑块构成连杆滑块，连杆、摆臂和轨道梁构成三角形(基本上在一个平面，也可以不在一平面,投影为三角形)，滑块在轨道梁上往返滑动带动摆臂和连杆的夹角，摆臂的不同角度带动每行光伏组件阵列的主轴的偏转角度。

若干光伏组件构成光伏组件阵列，每行光伏组件阵列的主轴均固定一摆臂并销轴或铰链连接一，此连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，用螺纹丝杆串联所有在轨导梁上的滑块，螺纹丝杆在驱动电机牵引下，带动各滑块作往复运动，驱动每行主轴上的光伏组件跟着太阳一起转动，从而实现跟踪太阳的目的。螺纹丝杆除了起牵引所有滑块的作用外，还可以调节滑块的间距，也可以称为螺丝螺纹丝杆。

本发明的有益效果是：

1)用摆臂+连杆+滑块机构替代原连杆，将各行(主轴)主梁上的作用力和反作用力，用摆臂+连杆+滑块就近抵消在轨道梁5上，解决了各行间合力集中在连杆上，对传动和驱动装置容易造成损坏的问题。并且始终保持每块电池板同步的角度转动。

2)可以不用价格很高的回转减速机，降低了系统造价，并且运转也更平稳，反应速度很快，更省力，电机耗能更低，其结构简单也轻便，更易于安装维护。而且抵御突发性外力冲击，如大风大雪来临时，一分钟内，最快甚至只要几秒钟就可将组件旋转至安全方位。

3)本发明所用的零部件品种规格和数量都很少，其中大多数是机械行业使用的常规通用标准件，是市场上零售的主流商品，因此，可节省很多生产制造环节，非常有利于长期供货和降低成本。今后维修及零部件更换极为便利，可替代现有各类型光伏光热跟踪系统的驱动结构。

附图说明

图1、为本发明应用于联动式单轴光伏跟踪支架原理示意图；

图2、图3、图4均为本发明应用于联动式双轴光伏跟踪支架结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图l、图2所示，本发明包括：1－立柱、2－光伏组件、3－轴承座、4－主梁、5－轨道梁、6－摆臂、7－檩条、8－连杆、9－滑块、10－螺纹丝杆、11－锰钢链条、12－曳引缆绳、13－配重、14－滑轮、15－减速电机。

实例一请参考图1，图1是本发明应用于联动式单轴光伏跟踪支架原理示意图。本发明在联动式单轴光伏跟踪支架应用，所述连杆滑块驱动式跟踪太阳装置，包括支撑光伏组件阵列的立柱1、光伏组件2、轴承座3、主梁4、轨道梁5、摆臂6、檩条7、连杆8、滑块9、螺纹丝杆10、锰钢链条11、曳引缆绳12、配重13、滑轮14、减速电机15组成。

由滑块9+连杆8+摆臂6组成一个连杆驱动机构，摆臂6带动主梁4及固定在主梁4上的檩条7太阳能光伏组件2随着太阳运行而转动，在太阳跟踪控制器的控制下，移动滑块9在轨道梁5上的位置，就能使太阳能组件始终对准太阳。在一个联动式的阵列中，所有的主梁4就对应配置一组摆臂6+连杆8+滑块9。另外，摆臂6+连杆8+滑块9在轨道梁5上与轨道梁5形成一个三角形支撑机构，太阳能组件即光伏组件2质量及受到其他外加力的合力，绝大部分都被三角形支撑就近抵消在轨道梁5上了，因此，大大减轻了牵引滑块9的螺纹丝杆10负担。螺纹丝杆10曳引缆绳12锰钢链条11终端连接配重13，配重除了保持张紧力度外，还能起到类似垂直电梯里轿厢与对重的重量平衡系统作用，自动平衡补偿牵引力，也大幅度减轻减速电机输出轴力矩，自身耗能就更低，减速电机使用寿命更长。

图2-4中，所述光伏组件是用檩条对称的安装在主梁(主轴)两侧，主梁一端安装在立柱上轴承座中，摆臂安装在主梁中部，并放入轨道梁上的轴承座中，摆臂的另一端铰链连接连杆，连杆另一端同滑块铰链连接，滑块由轨道梁中的螺纹丝杆，在曳引缆绳牵引下作往复运动。轨道梁在主梁(主轴)下方，则连杆、摆臂和轨道梁构成三角形基本上在一个平面。

所述滑块在轨道梁上的轨道中运行，连杆在滑块推拉作用下，带动摆臂、主梁、檩条、光伏组件一起在轴承座中转动，在跟踪控制系统的控制下，同步跟着太阳转动。所述减速机电机带动(锰钢)链条→曳引缆绳→螺纹丝杆作直线往复运动，螺纹丝杆终端连接(或在整个线状系统的端部)配重，配重的作用是为了自动保持曳引缆绳的张紧力度，由于曳引缆绳两端各接一个配重，能够自动平衡补偿牵引力，还能大幅度减轻电机和减速机输出轴力矩，由于更省力了，驱动电机的自身耗能就更低，滑轮的作用是锰钢链条曳引缆绳转向需要的配件。减速机电机连接链条、缆绳、螺纹丝杆并带动滑块作直线往复运动。

螺纹丝杆为匹配的并能可调节长度的螺丝和螺杆，连接在滑块之间，调试阵列光伏很有用。

实例二，请参考图2，图2是本发明应用于联动式双轴光伏跟踪支架原理示意图。图2是本发明在联动式双轴光伏跟踪支架应用，其基本原理和结构与实例一方式描述相同，只是新增加了一套连杆滑块减速电机等驱动系统。在联动式单轴光伏跟踪支架中已用一套连杆驱动机构的基础上，用轨道梁替代原主梁，主梁偏转90度固定在轨道上，太阳能组件固定在檩条上和新增加的摆臂一起围绕4主梁旋转，在新增加的连杆滑块减速电机驱动下，跟着太阳的运行旋转。

最后需要注意的是，虽然本文说明并且描述了本发明的具体实施方式和应用，但不能认定本发明具体实施方式仅限于此，不限于本文公开的设计构思和组合，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以在本发明的方法和装置配置、操作和细节中做出各种各样的改进、改变和变形，而这些改进、改变和变形均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，包括支撑光伏组件阵列的立柱、轴承座、主轴、轨道梁、摆臂、檩条、连杆、滑块，光伏组件的主轴固定摆臂的一端， 摆臂第二端通过一销轴或铰链连接连杆的第一端、连杆的第二端接滑块构成连杆滑块，连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，滑块在轨道梁上往返滑动带动摆臂和连杆的夹角，摆臂的不同角度带动光伏组件的主轴的偏转角度。

2.根据权利要求1所述的驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，若干光伏组件构成光伏组件阵列，光伏组件阵列每行的主轴均固定一摆臂并销轴或铰链连接连杆，此连杆、摆臂和轨道梁构成三角形，用螺纹丝杆串联所有在轨导梁上的滑块，设有螺纹丝杆在驱动电机牵引下，带动各滑块作往复运动，驱动每行主轴上的光伏组件跟着太阳一起转动，从而实现跟踪太阳的目的。

3.根据权利要求1所述的驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，所述光伏组件是用檩条对称的安装在主轴两侧，主轴的一端安装在立柱上轴承座中摆臂的一端安装在主轴中部，主轴中部放入轨道梁上的轴承座中支承，摆臂的另一端销轴或铰链连接连杆，连杆第二端同滑块铰链连接，滑块由轨道梁中的螺纹丝杆驱动。

4.根据权利要求1所述的驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，所述减速机电机连接链条、缆绳、螺纹丝杆并带动滑块作直线往复运动。

5.根据权利要求1所述的驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，所述连接螺纹丝杆的终端连接配重。

6.根据权利要求1所述的驱动联动式单/双轴光伏跟踪支架，其特征是，螺纹丝杆为匹配的并能调节长度的螺丝和螺杆，连接在滑块之间。