CN110729953B - 一种跟踪式光伏支架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种跟踪式光伏支架，包括底座、转架、用于承载光伏发电组件的框架本体、第一调节机构和第二调节机构，底座顶部设置有转架，转架与底座转动连接，转架顶部设置有框架本体，第一调节机构和第二调节机构固定设置在转架顶部；框架本体的底面还分别第一调节机构和第二调节机构远离转架的一端铰连接；第一调节机构和第二调节机构分别调节框架本体的底面与转架之间的高度,本发明提供的光伏支架不仅可以水平方向转动，还可以调整框架本体两侧的姿态，使得框架本体稳定的同时可以在更大的范围内调整角度。

Description

一种跟踪式光伏支架
技术领域
本发明涉及光伏发电设备领域，尤其涉及一种跟踪式光伏支架。
背景技术
地球获得的太阳能资源总量极其庞大，但是太阳能的能量密度较低；而且容易受到地理位置、时间以及天气的影响。目前的光伏电站，尤其是早期的光伏面板阵列主要分为固定式结构。固定式光伏面板在绝大多数时间都不能保证阳光的直射，光伏面板的能量转换部分不能保证与太阳光线垂直，因而难以充分利用太阳能，其发电效率较低。为提高光伏发电组件的转换效率，有必要采用太阳跟随功能的光伏面板。现有的部分具有跟踪功能的光伏面板，其支架一般拥有两个方向的自由度，即水平转动的同时可以调整俯仰角度，跟随太阳光的活动范围仍然有限，光电转换效率仍不够理想。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种光伏发电组件姿态调节更加精确的跟踪式光伏支架。
本发明的技术方案是这样实现的：一种跟踪式光伏支架，包括底座(1)、转架(2)和用于承载光伏发电组件的框架本体(3)，底座(1)顶部设置有转架(2)，转架(2)与底座(1)转动连接，转架(2)顶部设置有框架本体(3)；还包括第一调节机构(4)和第二调节机构(5)，第一调节机构(4)和第二调节机构(5)固定设置在转架(2)顶部；框架本体(3)的底面还分别第一调节机构(4)和第二调节机构(5)远离转架(3)的一端铰连接；第一调节机构(4)和第二调节机构(5)分别调节框架本体(3)的底面与转架(2)之间的高度。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一调节机构(4)包括第一直线运动机构(41)和第一连杆(42)，第一直线运动机构(41)固定设置在转架(2)顶部，第一直线运动机构(41)上设置有可相对于转架(2)水平滑动的活动端(20)，活动端(20)上设置有第一连杆(42)，第一连杆(42)的一端与活动端(20)转动连接，第一连杆(42)的另一端与框架本体(3)底面铰连接。
进一步优选的，所述第一直线运动机构(41)的活动端(20)上还固定设置有挡块(43)；第一连杆(42)与挡块(43)抵持的位置与第一连杆(42)的中心轴与第二调节机构(5)的中心轴平行的位置相对应。
进一步优选的，所述第一直线运动机构(41)为直线导轨机构或者丝杠滑台机构。
进一步优选的，所述第二调节机构(5)包括筒体(51)和伸缩杆(52)，筒体(51)固定设置在转架(2)顶部，伸缩杆(52)设置在筒体(51)内并与筒体(51)内表面滑动连接，伸缩杆(52)的伸出筒体(51)的一端与框架本体(3)底面铰连接。
更进一步优选的，所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)均位于初始位置对应于框架本体(3)与转架(2)夹角为0的位置。
进一步优选的，所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)与框架本体(3)的铰接部相对应框架本体(3)的纵向中心面对称设置。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述底座(1)内还设置有驱动电机(6)，驱动电机(6)的输出轴与转架(2)的中心连接，驱动电机(6)驱动转架(2)相对应底座(1)旋转。
进一步优选的，还包括控制器(7)和定位模块(8)，控制器(7)固定设在底座(1)内；定位模块(8)固定设置在框架本体(2)的侧面；所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)、驱动电机(6)和定位模块(8)均与控制器(7)电性连接。
本发明提供的一种跟踪式光伏支架，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的光伏支架不仅可以水平方向转动，还可以调整框架本体两侧的姿态，使得框架本体上能在更大的范围内调整角度，提高发电效率；
(2)框架本体通过第一调节机构和第二调节机构，与转架形成三个连接部，姿态稳定且不易受外界影响；
(3)第一连杆在第一调节机构的带动下，与活动端一起进行运动，升起或降下框架本体底部的一端，达到调整框架本体姿态的效果；
(4)第二调节机构可单独升起或降下框架本体底部的另一端，也能实现框架本体姿态调节的效果；
(5)控制器根据定位模块的经纬度信息和角度传感器调整框架本体的姿态，使框架本体垂直太阳光的方向。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种跟踪式光伏支架的前视图；
图2为本发明一种跟踪式光伏支架的左视图；
图3为本发明一种跟踪式光伏支架的控制器的与定位模块和驱动电机的接线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1结合图2和图3所示，本发明提供了一种跟踪式光伏支架，包括底座1、转架2、用于承载光伏发电组件的框架本体3、第一调节机构4、第二调节机构5、驱动电机6、控制器7和定位模块8，底座1顶部设置有转架2，转架2与底座1转动连接，转架2顶部设置有框架本体3，第一调节机构4和第二调节机构5固定设置在转架2顶部；框架本体3的底面还分别第一调节机构4和第二调节机构5远离转架3的一端铰连接；第一调节机构4和第二调节机构5分别调节框架本体3的底面与转架2之间的高度。由图可知，框架本体3的一端通过一立柱21与转架2铰连接，该框架本体3的一端相对于转架2的高度保持不变。而第一调节机构4、第二调节机构5分别与框架本体3远离立柱21的底面铰连接，框架本体3被立柱21、第一调节机构4和第二调节机构5托起，形成稳定的结构。在框架本体3上可固定放置光伏板或者聚光镜等设备。
如图1结合图2所示，第一调节机构4包括第一直线运动机构41和第一连杆42，第一直线运动机构41固定设置在转架2顶部，第一直线运动机构41上设置有可相对于转架2水平滑动的活动端20，活动端20上设置有第一连杆42，第一连杆42的一端与活动端20转动连接，第一连杆42的另一端与框架本体3底面铰连接。第一调节机构4可驱动其活动端20水平移动，进而带动第一连杆42相对于活动端20转动，升起或者降下第一连杆42与框架本体3连接的部分。
作为本发明的进一步改进，在第一直线运动机构41的活动端20上还固定设置有挡块43；第一连杆42与挡块43抵持的位置与第一连杆42的中心轴与第二调节机构5的中心轴平行的位置相对应。挡块43可以对第一连杆42的位置进行进一步限定。
本发明中，第一直线运动机构41可以采用直线导轨机构或者丝杠滑台机构，也可以采用类似的气缸、液压缸机构，均可以实现活动端20沿转架2直线运动功能。
如图1结合图2所示，第二调节机构5包括筒体51和伸缩杆52，筒体51固定设置在转架2顶部，伸缩杆52设置在筒体51内并与筒体51内表面滑动连接，伸缩杆52的伸出筒体51的一端与框架本体3底面铰连接。第二调节机构5的升降可以实现对与框架本体3连接的部分的高度，从而调整框架本体3的姿态。
另外，当第一调节机构4和第二调节机构5均位于初始位置对应于框架本体3与转架2夹角为0的位置。第一调节机构4和第二调节机构5与框架本体3的铰接部相对应框架本体3的纵向中心面对称设置。
底座1内还设置有驱动电机6，驱动电机6的输出轴与转架2的中心连接，驱动电机6驱动转架2相对应底座1旋转。
本发明还包括控制器7和定位模块8，控制器7固定设在底座1内；定位模块8固定设置在框架本体2的侧面；第一调节机构4和第二调节机构5、驱动电机6和定位模块8均与控制器7电性连接。
如图3所示，控制器7可以采用STM32F429单片机，定位模块8可以采用北斗定位模块或者GPS定位模块。本发明可选用搭载STM32F429单片机的开发板和北斗定位模块来实现定位功能，确定当前光伏支架的经、纬度和时间信息。北斗定位模块选用的是广州星翼电子科技有限公司ATK-S1216F8-BD产品，该产品支持TTL电平，可以直接与STM32F429单片机进行串口通信，也可以通过TTL-232电路与PC进行RS-232通信。图中，控制器7的PI11端口作为时钟脉冲输出端与定位模块8的引脚3电性连接，PI11端口还通过上拉电阻R1与3.3V电源电性连接；控制器7的PB100端口和PB11端口通过限流电阻R2、R3分别与定位模块8的引脚20和引脚21电性连接，实现串口通信功能。为提高定位模块8的接收效果，可在定位模块8ATK-S1216F8-BD的引脚11外接IPX天线，实现天线扩展，定位模块8ATK-S1216F8-BD的引脚10、引脚12、引脚13、引脚24和IPX天线还接地，其他引脚未画出。
另外，控制器7的通用输入输出端口可通过光耦带动驱动电机6正转或者反转。
本发明可根据定位模块8接收当前经、纬度和时间确定太阳的位置，通常用太阳的方位角A和高度角h来确定太阳位置：
方位角A:
Figure GDA0003599536570000051
高度角h:
Figure GDA0003599536570000052
其中：
Figure GDA0003599536570000053
为观测点纬度，t为时角弧度，δ为太阳的赤纬角，单位均为弧度；
Figure GDA0003599536570000054
N为测量时间在一年当中的积日数，1≤N≤365；
Figure GDA0003599536570000055
T为当地时间，单位为小时。
控制器7根据计算得到的方位角A和高度角h进而调整第一调节机构4和第二调节机构5和驱动电机6，实现阳光直射的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种跟踪式光伏支架，包括底座(1)、转架(2)和用于承载光伏发电组件的框架本体(3)，底座(1)顶部设置有转架(2)，转架(2)与底座(1)转动连接，转架(2)顶部设置有框架本体(3)；其特征在于：还包括第一调节机构(4)和第二调节机构(5)，第一调节机构(4)和第二调节机构(5)固定设置在转架(2)顶部；框架本体(3)的底面还分别第一调节机构(4)和第二调节机构(5)远离转架(3)的一端铰连接；框架本体(3)的一端通过一立柱(21)与转架(2)铰连接，该框架本体(3)的一端相对于转架(2)的高度保持不变；第一调节机构(4)和第二调节机构(5)分别调节框架本体(3)的底面与转架(2)之间的高度；
所述底座(1)内还设置有驱动电机(6)，驱动电机(6)的输出轴与转架(2)的中心连接，驱动电机(6)驱动转架(2)相对应底座(1)旋转；
还包括控制器(7)和定位模块(8)，控制器(7)固定设在底座(1)内；定位模块(8)固定设置在框架本体(2)的侧面；所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)、驱动电机(6)和定位模块(8)均与控制器(7)电性连接；定位模块(8)ATK-S1216F8-BD的引脚11外接IPX天线，实现天线扩展；
所述第一调节机构(4)包括第一直线运动机构(41)和第一连杆(42)，第一直线运动机构(41)固定设置在转架(2)顶部，第一直线运动机构(41)上设置有可相对于转架(2)水平滑动的活动端(20)，活动端(20)上设置有第一连杆(42)，第一连杆(42)的一端与活动端(20)转动连接，第一连杆(42)的另一端与框架本体(3)底面铰连接；
所述第一直线运动机构(41)的活动端(20)上还固定设置有挡块(43)；第一连杆(42)与挡块(43)抵持的位置与第一连杆(42)的中心轴与第二调节机构(5)的中心轴平行的位置相对应；所述第一直线运动机构(41)为直线导轨机构或者丝杠滑台机构；
所述第二调节机构(5)包括筒体(51)和伸缩杆(52)，筒体(51)固定设置在转架(2)顶部，伸缩杆(52)设置在筒体(51)内并与筒体(51)内表面滑动连接，伸缩杆(52)的伸出筒体(51)的一端与框架本体(3)底面铰连接；
所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)均位于初始位置对应于框架本体(3)与转架(2)夹角为0的位置；所述第一调节机构(4)和第二调节机构(5)与框架本体(3)的铰接部相对应框架本体(3)的纵向中心面对称设置。
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