CN114301381A - 悬拉平衡双轴跟踪塔架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬拉平衡双轴跟踪塔架，其包括塔架本体，塔架本体包括立柱、中轴机构、平面支架、悬拉机构，立柱穿过平面支架中心孔使其顶端位于平面支架正上方,Y转动轴穿过立柱中段A孔并安装于贯穿B孔的X转动轴上,平面支架安装于中轴机构上，悬拉机构的四根柔性拉索分别通过第一组和第二组的四个滑轮一端连接对应第一组和第二组的四个同轴吊环，另一端连接对应第一组和第二组柔性拉索收紧机构。本发明的双轴跟踪塔以一个组串为一个单元设计，此塔架可全地形安装，标准模块化生产安装，立柱可使用定制混凝土电线杆节约钢材，塔架结构平衡简单，传动机构安装在底部维护简单。

Description

悬拉平衡双轴跟踪塔架

技术领域

本发明涉及一种光伏跟踪塔架，具体是一种大型双轴跟踪塔架。

背景技术

在同等光照条件下，光伏跟踪支架能使光伏板跟着阳光转动使发电量大幅度增

加，能显著降低度电成本和提高电站的经济性，是未来光伏领域平价上网的重要技术保障，

但是现有平单轴跟踪支架成本较高，双轴跟踪支架不仅成本高昂而且结构复杂稳定性差。

根据天文学知识可以知道，只要知道地球上任意一点的经纬度和白天的任意时间就可以确定此时太阳的照射角度，我们可以据此调节跟踪支架角度。

发明内容

本发明的目的是提供一种革命性的双轴跟踪塔架，以一个组串为一个单元设计跟踪塔架，其机械结构对称合理，成本低于平单轴跟踪支架。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：悬拉平衡双轴跟踪塔架，供安装光伏板或聚光镜，包括塔架本体，所述塔架本体包括立柱、中轴主梁、支架平台、悬拉机构，其特征在于：所述立柱穿过所述支架平台中心孔使其顶端位于支架平台正上方, 所述立柱穿过所述支架平台中心孔使其顶端位于支架平台正上方,所述立柱上段安装有滑轮机构，所述滑轮机构包括至少第一组南北方向的两个滑轮和第二组东西方向的两个滑轮，所述立柱中段有一个南北方向的水平通孔A和相交于A孔的东西方向水平通孔B，所述立柱下段有至少两个水平通孔C和D；所述中轴主梁穿过所述立柱中段A孔并安装于贯穿B孔带有轴承的转动轴X上；所述支架平台安装于两端带有轴承的所述中轴主梁上，所述支架平台根据自身主支架结构和负载受力情况至少安装有四个南北东西方向对称的外围拉环；所述悬挂机构还包括滑轮机构、柔性拉索至少四根、柔性拉索收紧机构至少南北方向第一组和东西方向第二组，所述悬拉机构的四根柔性拉索分别通过所述第一组和第二组的四个滑轮一端连接所述支架平台对应南北东西方向的四个外围拉环，另一端连接对应所述第一组和第二组柔性拉索收紧机构。

优选地，所述中轴主梁为所述支架平台提供刚性支撑力，同时所述转动轴X为所述支架平台提供X轴转向，所述中轴主梁为所述支架平台提供Y轴转向，所述支架平台为全方位对称设计，其重心在其几何中心，所述X轴与Y轴水平相交于一点并与所述支架平台重心重合。

优选地，所述悬挂机构通过所述柔性拉索的拉力为所述支架平台提供克服重力弹性形变的矫正力，所述悬挂机构通过所述柔性拉索收紧机构同时分别改变所述两根南北方向或所述两根东西方向柔性拉索的长度产生所述支架平台南北方向或东西方向的转动。

优选地，所述柔性拉索收紧机构分别改变两侧所述柔性拉索的长度需根据外围拉环位置、滑轮位置、平台转动角度等计算得出，再通过所述支架平台在相应角度的弹性形变和柔性拉索的拉伸形变修正计算结果。

优选地，所述柔性拉索收紧机构包括但不限于通过一个伺服电机加减速机旋转缠绕的方式控制一根柔性拉索长度，包括但不限于通过一个伺服电机加减速机控制所述塔轮缠绕机构的旋转，来同时分别改变所述两根南北或两根东西方向柔性拉索的长度，包括但不限于通过手动旋转所述塔轮缠绕机构，来同时分别改变所述两根南北或两根东西方向柔性拉索的长度。

优选地，所述塔轮缠绕机构通过所诉塔轮连接转轴分别穿过所述C孔或D孔连接两侧塔轮实现同步转动，所述两侧塔轮以所述立柱中轴线镜像对称，所述塔轮缠绕总长度等于其控制的所述柔性拉索的最大伸出长度和最小伸出长度之差，优选地，所述南北方向的塔轮缠绕机构的单侧塔轮缠绕圈数为12圈以此对应一年十二个月，所述东西方向的塔轮缠绕机构的单侧塔轮缠绕圈数为20圈以此对应一天内有效的光照时间十个小时，结合所述柔性拉索长度改变的计算结果确定塔轮每一圈的直径。

优选地，所述支架平台包括但不限于附图设计。

优选地，所述支架平台还包括主支架、主支架主梁、预应力钢索、铝合金安装导轨、外围拉环，所述主支架主梁的矩形管内部上沿安装有所述预应力钢索，主要作用使所述支架平台形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变，同时产生一个抗扭转力提高所述支架平台结构稳定性；所述支架平台的铝合金安装导轨安装齐平于所述主支架矩形管下沿，其长度略微大于两侧矩形管的实际距离，其产生的预应力也可使所述支架平台形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变；所述支架平台为安装光伏板或聚光镜提供较大的间隙位置，保证光伏板或聚光镜每块周围有间隙，用于减小风压及落下雨雪。

优选地，所述悬挂机构带有柔性拉索防脱轨装置。

优选地，所述塔架本体所有部件都应有防锈功能。

本发明的技术效果在于：敏锐的洞察到在牺牲一小部分光照面积后，跟踪支架的结构会更为平衡合理，而这种结构优势为大型跟踪支架提供了可能，进一步结合悬拉技术和预应力结构设计出了这款悬拉平衡双轴跟踪塔架产品。此塔架可全地形安装（除部分屋顶），模块化生产安装，立柱可使用定制混凝土电线杆节约钢材，塔架结构平衡简单，维护简单。

附图说明

图1是本发明产品的实施例结构示意图。

图2是图1所示实施例的俯视图。

图3是立柱的结构示意图。

图4是中轴主梁的结构示意图。

图5是支架平台的结构示意图。

图6是主支架主梁的结构示意图。

图7是悬拉机构的结构示意图。

图8是滑轮机构的结构示意图。

图9是其中第二塔轮机构的结构示意图。

附图标号说明：立柱10；中轴主梁20；支架平台30；悬拉机构40；中轴主梁安装通孔A；X转轴安装通孔B；塔轮安装通孔C；塔轮安装通孔D；转动轴X 21；转动轴X轴承22；转动轴Y轴承23；主支架32；铝合金安装导轨33；外围拉环34；Y轴轴承安装孔35；主支架主梁321；预应力钢索322；第一塔轮机构43；第二塔轮机构42；柔性拉索44；滑轮机构45；滑轮安装座451；柔性拉索防脱轨装置452；滑轮454；塔轮421；塔轮驱动齿轮422；塔轮连接转轴423；塔轮手柄424；

具体实施方式

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，下面将对照附图说明

本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其

作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是

指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1。

请参考说明书附图1至图9，悬拉平衡双轴跟踪塔架，供安装光伏板或聚光镜，其塔架本体包括立柱10、中轴主梁20、支架平台30、悬拉机构40。立柱10穿过支架平台30中心孔使其顶端位于支架平台30正上方,立柱10上段安装有滑轮机构45，包括至少第一组南北方向的两个滑轮454和第二组东西方向的两个滑轮454，立柱10中段有一个南北方向的水平通孔A和相交于A孔的东西方向水平通孔B，立柱10下段有至少两个水平通孔C和D；中轴主梁20穿过A孔并安装于贯穿B孔带有轴承22的转动轴X 21上；支架平台30 通过其Y轴轴承安装孔35安装于两端带有轴承23的中轴主梁20上，支架平台30根据自身主支架结构和负载受力情况至少安装有四个南北东西方向对称的外围拉环34；悬拉机构40的四根柔性拉索44分别通过第一组454和第二组的四个滑轮454一端连接支架平台30对应南北东西方向的四个外围拉环34，另一端连接对应第一组柔性拉索收紧机构43和第二组的柔性拉索收紧机构42。

请参考说明书附图7至图9,优选地第一塔轮机构43安装于C孔、第二塔轮机构42安装于D孔；支架平台30南北方向角度变化很慢，如跟踪塔架安装地点无大风天气，优选地使用塔轮手柄424间隔手动调节；支架平台30东西方向角度变化很快，优选地安装伺服电机加减速器啮合塔轮驱动齿轮422以此控制其角度，优选地第二塔轮机构42左右内侧安装两个传感器或机械限位感应两侧柔性拉索44位置，预防电机误动作损坏支架平台30；一个塔轮机构配合一个伺服电机对比双伺服电机的优势在于容错几率更高，同时少用一个伺服电机和一个减速机；优选地，第二塔轮机构42至少一个月做一次标定，具体做法：初始状态下且支架平台30东西方向为水平时在柔性拉索44和塔轮421上相应位置留下标记，然后选定某一天的太阳垂直照射时刻去检查柔性拉索44上的标记是否对应塔轮421上的相应标记，如出现误差则手动控制其运行到标记位置并将此信息输入控制系统以便系统修正控制运算。

请参考说明书附图5和图6,支架平台30包括主支架32、主支架主梁321、预应力钢索322、铝合金安装导轨33、外围拉环34，主支架主梁321的矩形管内部上沿安装有预应力钢索322，主要作用使支架平台30形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变，同时产生一个抗扭转力提高支架平台30结构稳定性；支架平台30的铝合金安装导轨33安装齐平于主支架32矩形管下沿，其长度略微大于两侧矩形管的实际距离，其产生的预应力也可使支架平台30形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变；支架平台30为安装光伏板或聚光镜提供较大的间隙位置，保证光伏板或聚光镜每块周围有间隙，用于减小风压及落下雨雪。

请参考说明书附图1至图5，因为中轴主梁20要安装在支架平台30中心位置，所以中心这4块光伏面板是安装在主支架32之上的，但是外围24块光伏面板是安装在主支架32之间的铝合金安装导轨33之上的，并且它们的中心略低于支架平台30的几何中心，以上设计保证了支架平台30的重心几乎就在其几何中心上。可选地光伏面板使用210至尊组件，可保证一个跟踪塔架就是一个完整的组串。

请参考说明书附图1至图9，滑轮机构45带有柔性拉索防脱轨装置452，第一塔轮机构43之上的柔性拉索因为要避开中轴主梁20，所以其塔轮连接转轴423安装于正南北方向，优选地，第二塔轮机构42的塔轮连接转轴423安装与东西方向有夹角，使柔性拉索44平行于东西方向下来（图中没有这样画），增加其稳定性。

请参考说明书附图1至图9，可选地，悬拉机构40可以安装第二组用以提高支架平台30的稳定性，优选地根据第二组的外围拉环34到立柱10中心的距离确定其规格，保证在支架平台30转动时两组悬拉机构的第二塔轮机构42转速一致，优选地，使用链条链接两组塔轮机构，确保两组悬拉机构40同步运行，提高系统稳定性。

优选地，此跟踪塔架的支架平台30南北角度每天手动调整一次，支架平台30东西角度使用伺服控制精确跟踪太阳，天黑后根据天气情况运行到合适角度，天亮后继续跟踪太阳。

需要指出的是，此跟踪塔架非常适合在高处单独安装；优选地，此跟踪塔架非常适合安装双面组件，由于其光伏面板安装位置高，安装阵列分散，轻微改造周边地面反光环境即可提高发电效率。

以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书

的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“南”、“北”、“东”、“西”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或

等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的

权利要求范围内。

Claims (10)

1.悬拉平衡双轴跟踪塔架，供安装光伏板或聚光镜，包括塔架本体，所述塔架本体包括立柱、中轴主梁、支架平台、悬拉机构，其特征在于：所述立柱穿过所述支架平台中心孔使其顶端位于支架平台正上方,所述立柱上段安装有滑轮机构，所述滑轮机构包括至少第一组南北方向的两个滑轮和第二组东西方向的两个滑轮，所述立柱中段有一个南北方向的水平通孔A和相交于A孔的东西方向水平通孔B，所述立柱下段有至少两个水平通孔C和D；所述中轴主梁穿过所述立柱中段A孔并安装于贯穿B孔带有轴承的转动轴X上；所述支架平台安装于两端带有轴承的所述中轴主梁上，所述支架平台根据自身主支架结构和负载受力情况至少安装有四个南北东西方向对称的外围拉环；所述悬挂机构还包括滑轮机构、柔性拉索至少四根、柔性拉索收紧机构至少南北方向第一组和东西方向第二组，所述悬拉机构的四根柔性拉索分别通过所述第一组和第二组的四个滑轮一端连接所述支架平台对应南北东西方向的四个外围拉环，另一端连接对应所述第一组和第二组柔性拉索收紧机构。

2.根据权利要求1所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述中轴主梁为所述支架平台提供刚性支撑力，同时所述转动轴X为所述支架平台提供X轴转向，所述中轴主梁为所述支架平台提供Y轴转向，所述支架平台为全方位对称设计，其重心在其几何中心，所述X轴与Y轴水平相交于一点并与所述支架平台重心重合。

3.根据权利要求1-2所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述悬挂机构通过所述柔性拉索的拉力为所述支架平台提供克服重力弹性形变的矫正力，所述悬挂机构通过所述柔性拉索收紧机构同时分别改变所述两根南北方向或所述两根东西方向柔性拉索的长度产生所述支架平台南北方向或东西方向的转动。

4.根据权利要求1-3所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述柔性拉索收紧机构分别改变两侧所述柔性拉索的长度需根据外围拉环位置、滑轮位置、平台转动角度等计算得出，再通过所述支架平台在相应角度的弹性形变和柔性拉索的拉伸形变修正计算结果。

5.根据权利要求4所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述柔性拉索收紧机构包括但不限于通过一个伺服电机加减速机旋转缠绕的方式控制一根柔性拉索长度，包括但不限于通过一个伺服电机加减速机控制所述塔轮缠绕机构的旋转，来同时分别改变所述两根南北或两根东西方向柔性拉索的长度，包括但不限于通过手动旋转所述塔轮缠绕机构，来同时分别改变所述两根南北或两根东西方向柔性拉索的长度。

6.根据权利要求4-5所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述塔轮缠绕机构通过所诉塔轮连接转轴分别穿过所述C孔或D孔连接两侧塔轮实现同步转动，所述两侧塔轮以所述立柱中轴线镜像对称，所述塔轮缠绕总长度等于其控制的所述柔性拉索的最大伸出长度和最小伸出长度之差，优选地，所述南北方向的塔轮缠绕机构的单侧塔轮缠绕圈数为12圈以此对应一年十二个月，所述东西方向的塔轮缠绕机构的单侧塔轮缠绕圈数为20圈以此对应一天内有效的光照时间十个小时，结合所述柔性拉索长度改变的计算结果确定塔轮每一圈的直径。

7.根据权利要求1-3所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述支架平台包括但不限于附图设计。

8.根据权利要求1-3所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述支架平台还包括主支架、主支架主梁、预应力钢索、铝合金安装导轨、外围拉环，所述主支架主梁的矩形管内部上沿安装有所述预应力钢索，主要作用使所述支架平台形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变，同时产生一个抗扭转力提高所述支架平台结构稳定性；所述支架平台的铝合金安装导轨安装齐平于所述主支架矩形管下沿，其长度略微大于两侧矩形管的实际距离，其产生的预应力也可使所述支架平台形成略微凹形用以抵消一部分重力弹性形变；所述支架平台为安装光伏板或聚光镜提供较大的间隙位置，保证光伏板或聚光镜每块周围有间隙，用于减小风压及落下雨雪。

9.根据权利要求1-6所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述悬挂机构带有柔性拉索防脱轨装置。

10.根据权利要求1-9所述的悬拉平衡双轴跟踪塔架，其特征在于：所述塔架本体所有部件都应有防锈功能。

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