CN110825125B - 一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光伏发电设备技术领域，且公开了一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，包括安装支架，所述安装支架一侧的顶部固定安装有回转支架，所述回转支架的表面活动连接有光伏支板，且安装支架另一侧的中部固定安装有驱动装置。该曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，对于传动机构和俯仰机构的设置，利用一组驱动机构就可以完成对光伏支板的回转及俯仰动作，与现有的双轴追踪式光伏支架相比，在驱动光伏板作回转俯仰动作时不再需要两组驱动机构，进而有效的降低了该双轴追踪式光伏支架的配置成本，同时利用一组驱动机构来代替两组驱动机构的运行，有效的降低了该光伏支架在日常运行时对于电能的消耗。

Description

一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架

技术领域

本发明涉及光伏发电设备技术领域，具体为一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架。

背景技术

光伏发电是一种利用半导体界面发生的光生伏特效应而直接将光能转化成电能的技术，相对于传统的能源来说，太阳能取之不尽用之不竭，且具有充分的清洁性、绝对的安全性及资源的充足性等优点，在长期的能源战略中具有绝对重要的意义。

而在光伏电站建设中，光伏支架的工程量在土建工程中占有较大的比例，因其量大面广故其建设资本约占光伏电站总造价的7%，而且采用不同类型的光伏支架会直接影响到光伏组件的发电效率，故此，选择合理的支架形式，优化支架结构，对于光伏发电具有重要的影响。

因此，目前在光伏发电站中已经逐步将固定式支架替换成双轴追踪式光伏支架，以提高光伏发电的效率，但是现有的双轴追踪式光伏支架在驱动光伏板跟随太阳轨迹时，需要采用两组驱动机构来带动光伏板的回转及俯仰动作，从而导致传动结构较为复杂，配置成本较高，而且同时维持两组驱动机构日常的追踪动作对于电能的损耗也较为严重，同时在现有的双轴追踪式光伏支架中所采用的推杆支撑结构，其整个的受力面积较小，难以支撑较大网面结构的光伏板，而且由于整个光伏板的受力都集中在推杆支撑结构上，致使其极易发生形变而导致光伏板的追踪精度下降，同时当受力都集中在推杆支撑结构上时，使得整个光伏支架的承载能力降低，极易受到风力的影响而发生较大程度的形变，在恶劣环境下的使用寿命较短。

发明内容

（一）解决的技术问题

本发明提供了一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，具备单电机驱动、配置成本及能耗较低、受力分散、结构的稳定性较好、承载能力强且使用寿命长的优点，解决了现有的双轴追踪式光伏支架在驱动光伏板跟随太阳轨迹时，需要采用两组驱动机构来带动光伏板的回转及俯仰动作，从而导致传动结构较为复杂，配置成本较高，而且同时维持两组驱动机构日常的追踪动作对于电能的损耗也较为严重，同时在现有的双轴追踪式光伏支架中所采用的推杆支撑结构，其整个的受力面积较小，难以支撑较大网面结构的光伏板，而且由于整个光伏板的受力都集中在推杆支撑结构上，致使其极易发生形变而导致光伏板的追踪精度下降，同时当受力都集中在推杆支撑结构上时，使得整个光伏支架的承载能力降低，极易受到风力的影响而发生较大程度的形变，在恶劣环境下的使用寿命较短的问题。

（二）技术方案

本发明提供如下技术方案：一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，包括安装支架，所述安装支架一侧的顶部固定安装有回转支架，所述回转支架的表面活动连接有光伏支板，且安装支架另一侧的中部固定安装有驱动装置，所述驱动装置输出轴的底部通过传动机构与光伏支板之间传动连接，所述驱动装置输出轴的顶部与俯仰机构的外表面之间传动连接，且俯仰机构的底端与光伏支板右侧底端的中部销接。

优选的，所述回转支架包括曲型连杆，所述曲型连杆的一侧与安装支架一侧的顶端固定连接，且曲型连杆四个支杆的外表面均活动套接有连接滑块，所述连接滑块外表面的中部设有球型支座，所述球型支座的外表面活动套接有固定支架，且固定支架的外围与光伏支板的内部固定连接。

优选的，所述传动机构包括传动曲杆，所述传动曲杆的两端分别与光伏支板右侧中部的两侧固定连接，且在传动曲杆的外表面上均匀的设有传动齿块，所述传动齿块与驱动装置的输出轴之间啮合传动。

优选的，所述传动齿块的外部设有半弧形机构，且半弧形结构的最小张开的角度为30°，同时固定安装在传动曲杆上的传动齿块所形成的弧形开合角度为170°。

优选的，所述俯仰机构包括传动连杆，所述传动连杆外表面的顶部与安装支架的内部活动套接，且传动连杆外表面的顶部通过传动连带与驱动装置输出轴的顶部传动连接，所述传动连杆的底端销接有支撑连杆，所述支撑连杆的另一端穿过安装支架底端的内部与光伏支板底端的中部销接，且支撑连杆的内部与安装支架底端的内部之间通过销轴销接。

优选的，所述传动连带的内部设有传动齿块，且其与驱动装置的输出轴之间采用的是棘轮传动的方式。

（三）有益效果

本发明具备以下有益效果：

1、该曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，对于传动机构和俯仰机构的设置，利用一组驱动机构就可以完成对光伏支板的回转及俯仰动作，与现有的双轴追踪式光伏支架相比，在驱动光伏板作回转俯仰动作时不再需要两组驱动机构，进而有效的降低了该双轴追踪式光伏支架的配置成本，同时利用一组驱动机构来代替两组驱动机构的运行，有效的降低了该光伏支架在日常运行时对于电能的消耗。

2、该曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，对于回转支架的设置，利用曲型连杆和固定支架可以在光伏支板上的四个位置处对其进行固定，进而有效的分散其所受到的压力，与现有的追踪式光伏支架相比，不会造成光伏支板上压力集中到光伏支架上某一点的位置上，而导致其发生形变的现象，进而有效的提高了该光伏板的追踪精度，同时提高了该光伏支架对于外部环境的承受能力，不易受到风力的影响，使用的寿命较长。

3、该曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，对于连接滑块和球型支座的设置，使得安装在固定支架上光伏支板既可以沿着曲型连杆的轨迹上下左右摆动，同时也可以沿着球型支座的表面上下左右摆动，可以利用传动机构和俯仰机构带动其自由灵活的发生回转及俯仰的动作，而出现限位、卡塞的现象，使得整个光伏支板的活动自动度较高。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明回转支架的结构示意图；

图3为本发明传动机构的结构示意图；

图4为本发明结构图1的A处放大示意图。

图中：1、安装支架；2、回转支架；21、曲型连杆；22、连接滑块；23、球型支座；24、固定支架；3、光伏支板；4、驱动装置；5、传动机构；51、传动曲杆；52、传动齿块；6、俯仰机构；61、传动连杆；62、传动连带；63、支撑连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，包括安装支架1，安装支架1一侧的顶部固定安装有回转支架2，回转支架2的表面活动连接有光伏支板3，且安装支架1另一侧的中部固定安装有驱动装置4，驱动装置4输出轴的底部通过传动机构5与光伏支板3之间传动连接，驱动装置4输出轴的顶部与俯仰机构6的外表面之间传动连接，且俯仰机构6的底端与光伏支板3右侧底端的中部销接。

其中，对于传动机构5和俯仰机构6的设置，利用一组驱动机构就可以完成对光伏支板3的回转及俯仰动作，与现有的双轴追踪式光伏支架相比，在驱动光伏板回转俯仰时不再需要两组驱动机构，进而有效的降低了该双轴追踪式光伏支架的配置成本，并同时利用一组驱动机构来代替两组驱动机构的运行，有效的降低了该光伏支架在日常运行时对于电能的消耗。

本技术方案中，回转支架2包括曲型连杆21，曲型连杆21的一侧与安装支架1一侧的顶端固定连接，且曲型连杆21四个支杆的外表面均活动套接有连接滑块22，连接滑块22外表面的中部设有球型支座23，球型支座23的外表面活动套接有固定支架24，且固定支架24的外围与光伏支板3的内部固定连接。

其中，对于回转支架2的设置，利用曲型连杆21和固定支架24可以在光伏支板3上的四个位置处对其进行固定，进而有效的分散其所受到的压力，与现有的追踪式光伏支架相比，不会造成光伏支板3上压力集中到光伏支架上某一点的位置上，而导致其发生形变的现象，进而有效的提高了该光伏板的追踪精度，同时提高了该光伏支架对于外部环境的承受能力，不易受到风力的影响，使用的寿命较长。

其中，对于连接滑块22和球型支座23的设置，使得安装在固定支架24上光伏支板3既可以沿着曲型连杆21的轨迹上下左右摆动，同时也可以沿着球型支座23的表面上下左右摆动，可以利用传动机构5和俯仰机构6带动其自由灵活的发生回转及俯仰的动作，而出现限位、卡塞的现象，使得整个光伏支板3的活动自动度较高。

本技术方案中，传动机构5包括传动曲杆51，传动曲杆51的两端分别与光伏支板3右侧中部的两侧固定连接，且在传动曲杆51的外表面上均匀的设有传动齿块52，传动齿块52与驱动装置4的输出轴之间啮合传动。

其中，对于传动机构5的设置，利用驱动装置4与其之间的啮合传动，可以带动固定安装在固定支架24上的光伏支板3沿着球型支座23的光滑曲面发生回转动作，进而根据太阳一天的运动轨迹而带动光伏支板3随之发生旋转，以提高光伏板的发电效率。

本技术方案中，传动齿块52的外部设有半弧形机构，且半弧形结构的最小张开的角度为30°，同时固定安装在传动曲杆51上的传动齿块52所形成的弧形开合角度为170°。

其中，对于单个传动齿块52的张开角度以及整个传动齿块52所形成的弧形开合角度的设置，一是为了确保在利用俯仰机构6带动光伏支板3发生俯仰动作时，其可以与传动机构5的输出轴保持啮合的状态，不会发生松动脱落的现象，二是为了可以有效的带动光伏支板3发生旋转动作以追踪太阳一天的运动轨迹，同时可以在早晨或傍晚时最大程度的调整光伏支板3与太阳光线的角度，以提高光伏板的发电效率。

本技术方案中，俯仰机构6包括传动连杆61，传动连杆61外表面的顶部与安装支架1的内部活动套接，且传动连杆61外表面的顶部通过传动连带62与驱动装置4输出轴的顶部传动连接，传动连杆61的底端销接有支撑连杆63，支撑连杆63的另一端穿过安装支架1底端的内部与光伏支板3底端的中部销接，且支撑连杆63的内部与安装支架1底端的内部之间通过销轴销接。

其中，对于俯仰机构6的设置，在启动驱动装置4并利用传动机构5带动光伏支板3旋转追踪太阳轨迹时，可以同时利用传动连带62带动传动连杆61发生转动而向下移动，进而利用支撑连杆63将光伏支板3沿着曲型连杆21的轨迹被缓慢的抬升起来，并在传动机构5的传动作用下，使得光伏支板3可以与太阳光线的轨迹保持较大角度的照射状态，以提高了光伏板的发电效率。

其中，传动连杆61外表面的顶部设有传动螺纹，且传动螺纹的数目设为365圈，并且位于传动曲杆51上的传动齿块52每回转一次，则传动连杆61就旋转一圈，以带动光伏支板3抬升一定的角度，且每次抬升的角度是以该地区一年中太阳光线的最大变化幅度均分之。

本技术方案中，传动连带62的内部设有传动齿块，且其与驱动装置4的输出轴之间采用的是棘轮传动的方式。

其中，对于传动连带62的设置，是因为太阳每天东升西落，故光伏支板3在白天的动作完成之后夜晚时就需要回到东边，利用棘轮传动的方式，可以确保驱动装置4在夜晚反向启动时只能带动光伏支板3发生回转动作，而不会因传动连带62带动传动连杆61向上移动，进而将白天抬升起来的光伏支板3下降到初始位置并在每天中不断的循环往复，有效的提高了该双轴追踪式光伏支架的可靠性。

本实施例的使用方法和工作原理：

首先，在日照量充足的地方建立地基，并利用螺栓将安装支架1固定安装在地基上，然后根据安装的时间及日记启动驱动装置4将光伏支板3调整到合适的位置及角度，其中，对于光伏支板3的回转动作采用的是以天为循环单位的，而对于俯仰动作则是采用年为循环单位的，之后利用控制系统启动驱动装置4，随着一天中太阳轨迹的变换，驱动装置4的输出轴通过传动机构5齿轮啮合传动带动固定安装在固定支架24上的光伏支板3沿着球型支座23的光滑的曲面随之发生左右摆动，同时传动连带62的带传动的作用下，通过螺纹传动带动传动连杆61向下移动并在杠杆原理的作用下带动支撑连杆63的一端下降，而其另一端上升致使光伏支板3在连接滑块22的支撑滑动作用下在沿着曲型连杆21的轨迹发生俯仰动作，利用一组驱动装置4就可以驱动传动机构5和俯仰机构6使之相互配合动作以追踪太阳，使得光伏支板3能够追随太阳在一天中的轨迹以及太阳在一天中的高度变化，以保持光伏支板3与太阳光线保持较大角度的照射状态，有效的提高了安装在该光伏支架上的光伏板的发电效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，包括安装支架（1），其特征在于：所述安装支架（1）一侧的顶部固定安装有回转支架（2），所述回转支架（2）的表面活动连接有光伏支板（3），且安装支架（1）另一侧的中部固定安装有驱动装置（4），所述驱动装置（4）输出轴的底部通过传动机构（5）与光伏支板（3）之间传动连接，所述驱动装置（4）输出轴的顶部与俯仰机构（6）的外表面之间传动连接，且俯仰机构（6）的底端与光伏支板（3）右侧底端的中部销接；

所述俯仰机构（6）包括传动连杆（61），所述传动连杆（61）外表面的顶部与安装支架（1）的内部活动套接，且传动连杆（61）外表面的顶部通过传动连带（62）与驱动装置（4）输出轴的顶部传动连接，所述传动连杆（61）的底端销接有支撑连杆（63），所述支撑连杆（63）的另一端穿过安装支架（1）底端的内部与光伏支板（3）底端的中部销接，且支撑连杆（63）的内部与安装支架（1）底端的内部之间通过销轴销接；

所述传动机构（5）包括传动曲杆（51），所述传动曲杆（51）的两端分别与光伏支板（3）右侧中部的两侧固定连接，且在传动曲杆（51）的外表面上均匀的设有传动齿块（52），所述传动齿块（52）与驱动装置（4）的输出轴之间啮合传动，所述传动连杆（61）外表面的顶部设有传动螺纹，且传动螺纹的数目设为365圈，并且位于所述传动曲杆（51）上的传动齿块（52）每回转一次，则传动连杆（61）就旋转一圈，以带动光伏支板（3）抬升一定的角度。

2.根据权利要求1所述的一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，其特征在于：所述回转支架（2）包括曲型连杆（21），所述曲型连杆（21）的一侧与安装支架（1）一侧的顶端固定连接，且曲型连杆（21）四个支杆的外表面均活动套接有连接滑块（22），所述连接滑块（22）外表面的中部设有球型支座（23），所述球型支座（23）的外表面活动套接有固定支架（24），且固定支架（24）的外围与光伏支板（3）的内部固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，其特征在于：所述传动齿块（52）的外部设有半弧形机构，且半弧形结构的最小张开的角度为30°，同时固定安装在传动曲杆（51）上的传动齿块（52）所形成的弧形开合角度为170°。

4.根据权利要求1所述的一种曲面式回转俯仰一体双轴追踪光伏支架，其特征在于：所述传动连带（62）的内部设有传动齿块，且其与驱动装置（4）的输出轴之间采用的是棘轮传动的方式。

Images