CN114625178A - 一种电磁阻尼光伏跟踪系统 - Google Patents
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Abstract
一种电磁阻尼光伏跟踪系统，包括：跟踪支架和驱动机构；跟踪支架包括立柱、转动支撑部、阻尼部和电磁部；立柱固定设置，转动支撑部转动设置在立柱上，驱动机构用于驱动转动支撑部转动；阻尼部设置在转动支撑部上，电磁部设置在立柱上，电磁部通电状态下吸附阻尼部以形成用于阻碍转动支撑部旋转的阻尼结构；电磁部间歇式通电。电磁部间歇式通电。如此，在大风天气工作时，由于电磁部通电状态下会与阻尼部配合产生抗力避免转动主轴过度旋转，使得风动能难以在转动主轴旋转过程中积累，从而使得该跟踪支架不会因为风共振而损坏。
Description
技术领域
本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种电磁阻尼光伏跟踪系统。
背景技术
随着新能源的大力推广，用于提升光伏组件受光时间的跟踪系统的应用也普及开来。为提高光伏系统收益率，人们希望用一套电机驱动机构，去带动越来越大的光伏组件阵列面积。如此在显著降低跟踪系统成本的同时，带来了受力集中，风共振现象严重，抗风能力变差，可靠性变差等一些列问题。如何既能带动大的光伏阵列，又能提高抗风能力，成为了跟踪系统制造行业急需解决的问题。
发明内容
为了解决上述现有技术中的光伏跟踪系统缺乏抗风能力的缺陷，本发明提出了一种电磁阻尼光伏跟踪系统。
本发明采用以下技术方案：
一种电磁阻尼光伏跟踪系统，包括：跟踪支架和驱动机构；
跟踪支架包括立柱、转动支撑部、阻尼部和电磁部；立柱固定设置，转动支撑部转动设置在立柱上，驱动机构用于驱动转动支撑部转动；
阻尼部设置在转动支撑部上，电磁部设置在立柱上，电磁部通电状态下吸附阻尼部以形成用于阻碍转动支撑部旋转的阻尼结构；电磁部间歇式通电。
优选的，电磁部与驱动机构互锁通电。
优选的，还包括控制电路，控制电路包括：控制器、第一继电器、第二继电器、电阻、辅助电源和电容器；第一继电器包括第一电磁圈、第一常闭触点和第二常闭触点；第二继电器包括第二电磁圈和第二常开触点；
控制器分别连接第一电磁圈和驱动机构中用于提供动力的驱动电机；第一常闭触点、电阻、电容器和第二常闭触点串联连接在辅助电源的正负极之间，第二常开触点与电阻并联，第二电磁圈和电磁部均与电容器并联；
控制器用于控制第一电磁圈和驱动电机同步通断电，第一电磁圈断电时，第一常闭触点和第二常闭触点闭合，辅助电源所在回路导通，电容器被充电，电容器充电过程中，第二电磁圈和电磁部累积电能并逐渐增强吸附力；当电容器的电压值达到设置的额定值，第二电磁圈吸附第二常开触点使其闭合，电磁部吸附阻尼部。
优选的，电磁部采用电磁铁构成；当电磁部包括多个电磁铁时，多个电磁铁均与电容器并联。
优选的，阻尼部包括固定件，固定件的两端分别设有连接件，固定件通过连接件与转动支撑部连接；转动支撑部处于任意转动角度时，电磁部通电状态下均吸附固定件。
优选的，连接件配合固定件形成以连接件为伸缩端的弹性伸缩结构。
优选的，固定件与转动支撑部相对静止设置，固定件为圆弧形结构，且固定件所在圆与转动支撑部的旋转轨迹所在圆同心；电磁部与固定件吸合状态下，固定件与电磁部之间在转动支撑部的旋转方向上产生摩擦阻力以阻碍转动支撑部旋转。
优选的，转动支撑部包括主动转轴和设置在主动转轴上的横梁，部分横梁作为阻尼横梁，各阻尼横梁上均设有阻尼部。
优选的，立柱与阻尼横梁一一对应，各立柱上均设有电磁部。
优选的，阻尼部的圆心线与转动主轴的中心轴线重合。
驱动机构包括驱动电机和运动转换机构；运动转换机构分别连接各转动支撑部，驱动电机用于驱动转动转换机构，运动转换机构用于将驱动电机的运动输出转换为各转动主轴的转动。
本发明的优点在于：
(1)电磁部通电后产生电磁场吸附阻尼部，此时阻尼部和电磁部相互配合以产生阻碍转动支撑部旋转的反作用力，从而使得转动主轴的旋转缓慢进行，实现抗风能力。电磁部间歇式通电，在大风天气工作时，由于电磁部通电状态下会与阻尼部配合产生抗力避免转动主轴过度旋转，使得风动能难以在转动主轴旋转过程中积累，从而使得该跟踪支架不会因为风共振而损坏；电磁部断电时，转动支撑部正常转动，保证转动支撑部上的光伏组件实时追踪太阳光照。
(2)电磁部与驱动机构互锁通电，使得整个系统的控制更加严谨可靠，有利于提高系统的稳定性和使用寿命。
(3)电磁部于立柱设置，保证了阻尼部的设置数量，从而提高了阻尼部可提供的阻尼力，提升了跟踪支架抗风共振能力。
(4)阻尼部的圆心线与转动主轴的中心轴线重合，使得阻尼部在转动主轴转动过程中在转动主轴的转动方向上提供阻尼力，提高了阻尼效果，且有利于阻尼部的形变复原，从而提高跟踪支架的使用寿命。跟踪支架中的横梁垂直于转动主轴设置，以实现对光伏组件最大的支撑面积，方便光伏组件的设置。
(5)电容器和电阻的设置，使得电磁部的电势能缓缓积累，保证在电磁部通电的瞬间吸力不会过大，降低了阻尼部与电磁部的撞击力度，提高可靠性和使用寿命。同时，电磁部的缓慢吸合为驱动电机和跟踪支架在驱动电机失电后的若干秒惯性旋转提供了缓冲时间，避免吸合过快对跟踪支架造成的惯性冲击力过大的问题。
(6)半圆形阻尼部过载能力强，不会发生塑性变形，过载后仍然可以提供阻尼；该跟踪支架除了可提供动态阻尼，也可提供静态载荷支撑。且本发明中给出了多种阻尼部结构，便于实现。
(7)结构简单，环境适应性好，抗风沙能力强，可靠性高。可在原有跟踪支架系统上新增改造，施工方便。
附图说明
图1为跟踪支架与连杆安装示意图；
图2为跟踪支架示意图；
图3为电磁部和阻尼部的安装示意图；
图4为控制电路示意图；
图5为第一种阻尼部结构示意图；
图6为第二种阻尼部结构示意图；
图7为第二种阻尼部另一种结构示意图。
1：驱动机构；2：连杆；3：跟踪支架；31：立柱；32：转动主轴；33：横梁；34：摇臂；35：电磁部；36：阻尼部；361：固定件；362：连接件；
T1：控制器；M：驱动电机；K1：第一电磁圈；K1-1：第一常闭触点；K1-2：第二常闭触点；B1：辅助电源；R1：电阻；K2：第二电磁圈；K2-1：第二常开触点；C1：电容器；J1,J2…Jn:电磁铁。
具体实施方式
本实施方式提出的一种电磁阻尼光伏跟踪系统，包括：跟踪支架3、驱动机构1和控制电路。跟踪支架3包括立柱31和转动支撑部，转动支撑部转动设置在立柱31上，转动支撑部用于支撑光伏组件。驱动机构1用于驱动转动支撑部转动使得光伏组件跟踪太阳光，控制电路用于控制系统的工作状态。
跟踪支架
本实施方式中，跟踪支架3还包括阻尼部36和电磁部35。
立柱31作为支撑件，其固定设置。具体实施时，立柱31可竖直设置在地面上，也可设置在其他固定支撑结构上。
阻尼部36设置在转动支撑部上，电磁部35设置在立柱31上。电磁部35可在通电状态下吸附阻尼部36。此时，阻尼部36连接在转动支撑部和电磁部35之间，阻尼部36与电磁部35接触，且两者配合以阻碍转动支撑部的旋转。
即电磁部35断电状态下，电磁部35和阻尼部36相互分离，阻尼部36跟随转动支撑部转动，转动支撑部相对于立柱31自由旋转，使得光伏组件跟踪太阳。
具体的，本实施方式中阻尼部36可沿着转轴支撑部的转动轴所在直线滑动或者摆动，从而方便阻尼部36与电磁部35接触或者分离。
本实施方式中，给出了阻尼部36的三种实现方式。
第一种阻尼部：参照图5，阻尼部36包含固定件361，固定件361的端部通过连接件连接转动支撑部，连接件作为辅助结构。转动支撑部处于任意转动角度时，电磁部35通电状态下均吸附固定件361，即电磁铁35始终位于固定件361沿着转动支撑轴方向滑动所形成的圆弧面上。该实施例中，电磁部35通电吸附固定件361后，两者之间在固定件361随着转动支撑部旋转的方向上产生摩擦，从而通过运动摩擦阻碍转动支撑部的旋转，形成阻尼。具体实施时，还可设置固定件361与电磁部35糙面配合，比如沿着固定件361与电磁部35相对运动方向在固定件361上设置多个凹部，电磁部35上设置与凹部配合的凸起，从而增加固定件361和电磁部35之间的运动摩擦。
第二种阻尼部：参照图6、图7，阻尼部36由固定件361和两个连接件362组成，两个连接件362均设置在转动支撑部上，固定件361连接在两个连接件362之间。连接件362配合固定件361形成以连接件362为伸缩端的弹性伸缩结构。转动支撑部处于任意转动角度时，电磁部35通电状态下均吸附固定件361，即电磁铁35始终位于固定件361沿着转动支撑轴方向滑动所形成的圆弧面上。本实施例中，可设置电磁部35吸附固定件361的状态下，电磁铁和固定件361相对静止，完全通过连接件362相对于固定件361的伸缩提供阻碍转动支撑部转动的反作用力；也可设置电磁部35吸附固定件361的状态下，固定件361可随着转动支撑部的旋转可相对于电磁部35产生运动趋势，此时提供阻碍转动支撑部转动的反作用力有两个来源，一是电磁铁和固定件361之间产生运动摩擦，二是连接件362相对于固定件361的伸缩。
第二种阻尼部实施方式中，连接件362配合固定件361形成的弹性伸缩结构可具体实现为弹簧伸缩杆、液压杆或者气压杆等。
本实施方式中，阻尼部36与电磁部35吸合时产生反作用力阻止转动支撑部旋转，从而消耗推动转动支撑部转动的外部势能例如风能，从而起到防风作用。
具体的，本实施方式中，转动支撑部包括转动主轴32和多个横梁33。转动主轴32转动设置在立柱31上，多个横梁33相互平行的设置在转动主轴32上，驱动机构1用于驱动转动主轴32转动，转动主轴32带动横梁33转动。多个横梁33相互配合用于支撑光伏组件，横梁33与转动主轴32固定连接，从而实现了通过转动主轴32的转动带动安装在横梁33上的光伏组件转动，以便实现光伏组件对太阳光的跟踪。
阻尼部36设置在横梁33上，电磁部35设置在立柱31上，常态下，阻尼部36和电磁部35相互分离，阻尼部36随着横梁33转动。
本实施方式中，电磁部35间歇式通电，具体可采用电磁部35与驱动机构互锁通电的方式实现。如此，在大风天气工作时，由于电磁部35通电状态下会与阻尼部36配合产生抗力避免转动主轴32过度旋转，使得风动能难以在转动主轴32旋转过程中积累，从而使得该跟踪支架3不会因为风共振而损坏。
本实施方式中，电磁部35和阻尼部36一一对应，阻尼部36和部分横梁33一一对应，电磁部35安装在立柱31上，阻尼部36安装在靠近其对应的电磁部35的横梁33上，以便电磁部35上电后吸附对应的阻尼部36。
本实施方式中，将与阻尼部36对应的横梁33记作阻尼横梁33，立柱31与阻尼横梁一一对应，阻尼部36设置在对应的阻尼横梁上，电磁部35设置在所述阻尼横梁33对应的立柱31上。如此，基于立柱31保证了阻尼部的设置数量，提升了跟踪支架3抗风共振能力。
本实施方式中，参照图6，所述阻尼部36采用半圆环形结构，即连接件362和固定件361位于同一个圆上，以方便阻尼部36形变或者转动。阻尼部36的圆心线与转动主轴32的中心轴线重合，使得阻尼部在转动主轴32转动过程中在转动主轴32的转动方向上提供阻尼力，提高了阻尼效果，且有利于阻尼部36的形变复原，从而提高跟踪支架3的使用寿命。
本实施方式中，跟踪支架3中的横梁33垂直于转动主轴32设置，以实现对光伏组件最大的支撑面积，方便光伏组件的设置。
驱动机构1
本实施方式中，驱动机构1包括驱动电机M和运动转换机构；运动转换机构分别连接各转动支撑部，驱动电机M用于驱动转动转换机构，运动转换机构用于将驱动电机M的运动输出转换为各转动主轴32的转动。
进一步的，运动转换机构包括连杆2和摇臂34。各转动主轴32上均设有摇臂34，连杆2与各摇臂34铰接，以便通过连杆2的运动带动各摇臂34绕对应的转动主轴32的中心轴线转动，从而驱动转动主轴32旋转。
本实施方式中，驱动电机M可驱动任意转动主轴32旋转，从而通过连杆2带动其他转动主轴32旋转；也可通过驱动电机M带动连杆2运动，从而通过连杆2所有转动主轴32转动。
本实施方式中的驱动机构1可采用现有的任一种方式，在此不做赘述。
控制电路
控制电路包括：控制器T1、第一继电器、第二继电器、电阻R1、辅助电源B1和电容器C1。第一继电器包括第一电磁圈K1、第一常闭触点K1-1和第二常闭触点K1-2；第二继电器包括第二电磁圈K2和第二常开触点K2-1。
控制器T1分别连接第一电磁圈K1和驱动电机M。第一电磁圈K1和驱动电机M并联连接以从控制器T1获取供电。
第一常闭触点K1-1、电阻R1、电容器C1和第二常闭触点K1-2串联连接在辅助电源B1的正负极之间以形成闭合回路。第二常开触点K2-1与电阻R1并联，第二电磁圈K2和电磁部35均与电容器C1并联。
控制器T1用于控制第一电磁圈K1和驱动电机M同步通断电，第一电磁圈K1断电时，第一常闭触点K1-1和第二常闭触点K1-2闭合，辅助电源B1、电阻R1和电容器C1所构成的回路导通，电容器C1被充电，电容器C1充电过程中，第二电磁圈K2和电磁部35累积电能并逐渐增强吸附力；当电容器C1的电压值达到设置的额定值，第二电磁圈K2累积到足够的电势能从而吸附第二常开触点K2-1使其闭合，电磁部35也累积到足够的电势能从而吸附阻尼部36。
第一电磁圈K1断电时，驱动电机M也断电，此时跟踪支架仅仅受到风力推动，而阻尼部的形成可对风力进行抵抗，实现对光伏组件的减震，避免风力动能在跟踪支架上积累。
电容器C1和电阻R1的设置，使得电磁部35的电势能缓缓积累，保证在电磁部35通电的瞬间吸力不会过大，降低了阻尼部36与电磁部35的撞击力度，提高可靠性和使用寿命。同时，电磁部35的缓慢吸合为驱动电机M和跟踪支架3在驱动电机M失电后的若干秒惯性旋转提供了缓冲时间，避免吸合过快对跟踪支架3造成的惯性冲击力过大的问题。
控制器T1控制第一电磁圈K1和驱动电机M通电后，第一常闭触点K1-1和第二常闭触点K1-2均断开，使得辅助电源B1所在电路断路，第二电磁圈K2和电磁部35与辅助电源B1断路，但是由于电容器C1的存在，第二电磁圈K2和电磁部35的电磁消退有延时，使得电磁部35和阻尼部36随着电磁场的减弱而缓缓分离，避免两者分离过快造成惯性伤害。
本实施方式中，电磁部35采用电磁铁构成；当电磁部35包括多个电磁铁J1,J2…Jn时，多个电磁铁J1,J2…Jn均与电容器C1并联。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，包括：跟踪支架(3)和驱动机构(1)；
跟踪支架(3)包括立柱(31)、转动支撑部、阻尼部(36)和电磁部(35)；立柱(31)固定设置，转动支撑部转动设置在立柱(31)上，驱动机构(1)用于驱动转动支撑部转动；
阻尼部(36)设置在转动支撑部上，电磁部(35)设置在立柱(31)上，电磁部(35)通电状态下吸附阻尼部(36)以形成用于阻碍转动支撑部旋转的阻尼结构；电磁部(35)间歇式通电。
2.如权利要求1所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，电磁部(35)与驱动机构互锁通电。
3.如权利要求1所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，还包括控制电路，控制电路包括：控制器(T1)、第一继电器、第二继电器、电阻(R1)、辅助电源(B1)和电容器(C1)；第一继电器包括第一电磁圈(K1)、第一常闭触点(K1-1)和第二常闭触点(K1-2)；第二继电器包括第二电磁圈(K2)和第二常开触点(K2-1)；
控制器(T1)分别连接第一电磁圈(K1)和驱动机构(1)中用于提供动力的驱动电机(M)；第一常闭触点(K1-1)、电阻(R1)、电容器(C1)和第二常闭触点(K1-2)串联连接在辅助电源(B1)的正负极之间，第二常开触点(K2-1)与电阻(R1)并联，第二电磁圈(K2)和电磁部(35)均与电容器(C1)并联；
控制器(T1)用于控制第一电磁圈(K1)和驱动电机(M)同步通断电，第一电磁圈(K1)断电时，第一常闭触点(K1-1)和第二常闭触点(K1-2)闭合，辅助电源(B1)所在回路导通，电容器(C1)被充电，电容器(C1)充电过程中，第二电磁圈(K2)和电磁部(35)累积电能并逐渐增强吸附力；当电容器(C1)的电压值达到设置的额定值，第二电磁圈(K2)吸附第二常开触点(K2-1)使其闭合，电磁部(35)吸附阻尼部(36)。
4.如权利要求3所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，电磁部(35)采用电磁铁构成；当电磁部(35)包括多个电磁铁时，多个电磁铁均与电容器(C1)并联。
5.如权利要求1所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，阻尼部(36)包括固定件(361)，固定件(361)的两端分别设有连接件(362)，固定件(361)通过连接件(362)与转动支撑部连接；转动支撑部处于任意转动角度时，电磁部(35)通电状态下均吸附固定件(361)。
6.如权利要求6所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，连接件(362)配合固定件(361)形成以连接件(362)为伸缩端的弹性伸缩结构。
7.如权利要求5或6所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，固定件(361)与转动支撑部相对静止设置，固定件(361)为圆弧形结构，且固定件(361)所在圆与转动支撑部的旋转轨迹所在圆同心；电磁部(35)与固定件(361)吸合状态下，固定件(361)与电磁部(35)之间在转动支撑部的旋转方向上产生摩擦阻力以阻碍转动支撑部旋转。
8.如权利要求1所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，转动支撑部包括主动转轴(32)和设置在主动转轴(32)上的横梁(33)，部分横梁(33)作为阻尼横梁，各阻尼横梁(33)上均设有阻尼部(36)。
9.如权利要求8所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，立柱(31)与阻尼横梁一一对应，各立柱(31)上均设有电磁部(35)。
10.如权利要求1所述的电磁阻尼光伏跟踪系统，其特征在于，驱动机构(1)包括驱动电机(M)和运动转换机构；运动转换机构分别连接各转动支撑部，驱动电机(M)用于驱动转动转换机构，运动转换机构用于将驱动电机(M)的运动输出转换为各转动主轴(32)的转动。
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| CN116111925A (zh) * | 2023-02-11 | 2023-05-12 | 中煤科工重庆工程技术有限公司 | 一种光伏柔性支架 |
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- 2022-03-11 CN CN202210235665.5A patent/CN114625178A/zh active Pending
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