CN114840033A - 一种单轴跟踪式柔性光伏支架及光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单轴跟踪式柔性光伏支架及光伏发电系统。单轴跟踪式柔性光伏支架包括驱动装置和竖向设置的支架本体；所述支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构，所述弧形滑轨机构上设置有转动横梁，所述转动横梁用于锚固支撑光伏板的柔性拉索，所述转动横梁两端支撑于所述弧形滑轨机构，所述驱动装置驱动所述转动横梁沿所述弧形滑轨机构转动。在光伏板跟随太阳转动的过程中，转动横梁的两端始终支撑在弧形滑轨机构上，并传递至竖向设置的支架本体，其能够适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性。

Description

一种单轴跟踪式柔性光伏支架及光伏发电系统

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，特别是一种单轴跟踪式柔性光伏支架及光伏发电系统。

背景技术

与传统的刚性支架系统不同，传统刚性支架系统能够做到单点设置以及小跨设置，如5-6m的跨径，但因为成本问题，难以做到较大跨径的设置，如20m跨径。而柔性光伏支架系统采用柔性拉索而不是刚性纵梁支撑光伏板，因此具有跨越能力强、结构简单、材料用量少、建设周期短、投入更低等优点，而且柔性支架系统对水塘、沟壑等各类地形的适应能力更强，所以近两年在工程领域迅速得到了推广运用。

随着光伏产业的迅速发展，各大光伏厂家也推出了平单轴追踪式光伏支架系统，它通过电机和机械驱动装置带动光伏板随太阳光线的移动而转动，从而保证太阳光线尽量垂直于光伏面板，可获得比固定支架系统高30％左右的发电效率，但是此类追踪技术主要适用于刚性支架系统，尚未见在实际柔性光伏支架工程中应用。由于柔性光伏支架采用缆索系统固定光伏板，缆索系统需要很大的张拉力才能提供刚度，其两端也必须固定在两侧具有抗推力性能的立柱上，因此现有刚性支架的追踪系统和驱动机构很难适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡问题。

在柔性光伏支架系统工作稳定性的基础上，发展可以随太阳光线转动的追踪式柔性光伏支架具有重要的商业价值，也是新能源发电领域发展的重要趋势。现有技术也有试图解决柔性光伏系统的驱动跟踪问题，如公开号CN110492838A公开的一种柔性梁多点驱动光伏跟踪支架以及光伏装置，其仍然沿用了刚性支架系统的单轴跟踪驱动方式，该光伏跟踪支架包括支架主体及驱动总成，支架主体包括多个并排间隔布置的立柱，立柱上通过斜梁安装支架设置有可转动的斜梁，相邻两斜梁间设置有多条并排间隔布置的支撑索，支撑索用于支撑光伏板，支撑索连接于斜梁，斜梁和斜梁安装支架通过单轴实现转动连接，这使得难以保证柔性光伏支架的斜梁在转动过程中的稳定性。所以开发适应柔性拉索端部固定方式的追踪驱动系统并保证柔性支架转动过程的稳定性是亟待解决的工程难题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的柔性光伏支架系统难适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，存在难以保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性的问题，提供一种单轴跟踪式柔性光伏支架及光伏发电系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种单轴跟踪式柔性光伏支架，包括驱动装置和竖向设置的支架本体；

所述支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构，所述弧形滑轨机构上设置有转动横梁，所述转动横梁用于锚固支撑光伏板的柔性拉索，所述转动横梁两端支撑于所述弧形滑轨机构，所述驱动装置驱动所述转动横梁沿所述弧形滑轨机构转动。

本方案中，驱动装置一般包括动力结构、传力结构和太阳追踪器，太阳追踪器为现有技术，能够追踪太阳的动向并向动力结构发出指令，动力结构能够提供动力，传力结构能够传递动力至转动横梁，使转动横梁产生转动。所述单轴跟踪式柔性光伏支架，支架本体固定设置，如固定设置在地上等。支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构，转动横梁两端支撑于弧形滑轨机构上并在驱动装置驱动下沿所述弧形滑轨机构转动，进而带动柔性拉索上的光伏板能够转动，即光伏板跟随太阳转动的过程中，转动横梁的两端始终支撑在弧形滑轨机构上，并传递至竖向设置的支架本体，其能够适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性。

优选的，所述驱动装置包括扇形齿轮盘和水平齿条，所述水平齿条位于所述扇形齿轮盘的下方，所述扇形齿轮盘的弧形面朝下设置，所述弧形面与所述水平齿条的上表面啮合，所述扇形齿轮盘的上部连接所述转动横梁，所述水平齿条能够沿其长度方向移动并带动所述扇形齿轮盘沿其轴向转动，所述扇形齿轮盘的转动方向和所述转动横梁转动方向一致，所述扇形齿轮盘的转动角度与所述转动横梁转动角度一致。

本方案中，当扇形齿轮盘直接固定连接转动横梁，扇形齿轮盘的转动方向和所述转动横梁转动方向能够一致，扇形齿轮盘的转动角度与所述转动横梁转动角度也能够一致。即水平齿条沿其长度方向移动时，能够带动所述扇形齿轮盘沿其轴向发生对应的转动，进而带动转动横梁产生与扇形齿轮盘相同的转动，通过齿轮啮合实现直线和弧形转动的转换并控制转动横梁与扇形齿轮盘的转动相同，其精度高，且便于控制，有利于适应太阳方位进行变化，且能够提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性。

优选的，所述驱动装置还包括连杆机构，所述连杆机构包括两个竖向连杆、一个交叉连杆和两个水平连杆，所述交叉连杆包括交叉设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆刚性连接，两个所述竖向连杆的上端分别铰接所述转动横梁的两端、下端分别铰接所述第一连杆的两端，所述第二连杆的两端分别铰接两个所述水平连杆的对应端，两个所述水平连杆的另一端均铰接连接所述扇形齿轮盘，所述第一连杆和所述转动横梁平行设置，所述第二连杆和所述扇形齿轮盘平行设置。

上述方案中，两个竖向连杆、所述第一连杆和所述转动横梁形成一个平行四连杆结构，第二连杆、所述扇形齿轮盘和两个所述水平连杆形成一个平行四连杆结构。扇形齿轮盘转动能够带动第二连杆做相同的转动，第二连杆转动带动第一连杆做相同的转动，第一连杆转动带动所述转动横梁做相同的转动。两个平行四连杆结构平行设置，能够实现转动横梁与扇形齿轮盘的转动相同，且两个平行四连杆结构形成内外结构和上下结构，能够合理利用竖向空间和侧向空间，避免扇形齿轮盘的转动与转动横梁在弧形滑轨机构上的转动存在冲突，进而能够将弧形滑轨机构、扇形齿轮盘、水平齿条等体积做小，也能够保证转动横梁与扇形齿轮盘之间的稳定传动。

优选的，所述交叉连杆为十字形结构，使得传动角度的范围能够更大。

优选的，所述水平齿条连接有横向传动连杆，所述横向传动连杆连接电机驱动系统，所述电机驱动系统能够控制所述横向传动连杆带动所述水平齿条沿所述横向传动连杆的长度方向移动，能够较为精准的控制水平齿条做直线运动，使得能够提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性和准确性。

优选的，所述水平齿条的下方设有支撑架，所述支撑架上方设置直线滑轨，所述水平齿条的下方具有滑块，所述直线滑轨支撑所述滑块，所述滑块能够沿所述直线滑轨滑动。

通过滑块和直线滑轨能够进一步控制水平齿条做直线运动，使得能够提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性和准确性。且所述支撑架能够支撑横向传动连杆，避免横向传动连杆产生下挠，能够避免对水平齿条的直线运动造成影响。且支撑架能够区别于支架本体设置在地上等，即支撑架、滑轨、滑块、水平齿条、扇形齿轮盘、连杆机构能够形成对转动横梁的支撑。上述方案，不仅实现了直线移动转弧形转动的稳定传动，还能够对转动横梁进行更加稳定的转动支撑，能够进一步提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性和准确性。

优选的，所述弧形滑轨机构为两个相对设置的弧形滑轨，两个所述弧形滑轨的相对侧设置有滑槽，所述转动横梁的两端位于两个所述弧形滑轨的滑槽内，所述转动横梁的端部设置于滑槽内，在滑槽内进行滑动，进而实现转动横梁的转动，其对转动横梁的径向限制效果好，支撑性好，有利于转动横梁的稳定转动。且转动横梁能够从两个弧形滑轨之间的缺口取出，便于更换。

优选的，所述支架本体包括横梁和两个立柱，所述横梁连接于两个所述立柱之间，所述立柱远离所述光伏板的一侧设有斜撑，结构稳定，能够更好的抵抗柔性拉索的作用力。

一种光伏发电系统，包括两列相对设置的如上述的单轴跟踪式柔性光伏支架，相对的转动横梁之间锚固有柔性拉索，所述柔性拉索上设置有若干光伏板。

通过采用上述单轴跟踪式柔性光伏支架来锚固有柔性拉索，进而支撑若干光伏板，其能够适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性，使得能够设置光伏板在柔性拉索带动下跟随太阳转动，由于单轴跟踪功能保证了太阳光的直射状态，有效提高了单位光伏面板的发电量，根据现有研究数据会比柔性固定支架提高发电量25-40％，且有效利用了柔性光伏支架体系安装结构简单、地形适应能力强的优势，并基于柔性光伏体系实现了跟踪太阳单轴转动，有效降低了支架系统的材料用量和单位造价。

优选的，同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的所述水平齿条连接同一个横向传动连杆，每个所述横向传动连杆连接一个电机驱动系统，因为本方案采用水平齿条直线移动带动扇形齿轮盘转动，再通过连杆机构、所述转动横梁和所述扇形齿轮盘形成的两个平行四连杆结构，使得能够通过一个横向传动连杆和一个电机驱动系统来同时控制同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的转动横梁的转动，其结构简单，且控制方便、控制精度高，更够更精准的保证太阳光的直射状态，提高发电量。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所述单轴跟踪式柔性光伏支架，光伏板跟随太阳转动的过程中，转动横梁的两端始终支撑在弧形滑轨机构上，并传递至竖向设置的支架本体，其能够适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性。

2、采用水平齿条和所述扇形齿轮盘的齿轮啮合实现直线和弧形转动的转换并控制转动横梁与扇形齿轮盘的转动相同，其精度高，且便于控制，有利于适应太阳方位进行变化，且能够提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性。

3、通过连杆机构、所述转动横梁和所述扇形齿轮盘形成两个平行四连杆结构平行设置，能够实现转动横梁与扇形齿轮盘的转动相同，且两个平行四连杆结构形成内外结构和上下结构，能够合理利用竖向空间和侧向空间，避免扇形齿轮盘的转动与转动横梁在弧形滑轨机构上的转动存在冲突，进而能够将弧形滑轨机构、扇形齿轮盘、水平齿条等体积做小，也能够保证转动横梁与扇形齿轮盘之间的稳定传动。

4、通过设置横向传动连杆、滑块和直线滑轨能够控制水平齿条做直线运动，且所述支撑架能够支撑横向传动连杆，避免横向传动连杆产生下挠，使得能够提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性和准确性，还能够对转动横梁进行更加稳定的转动支撑，能够进一步提高柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性和准确性。

5、本发明所述光伏发电系统，通过采用上述单轴跟踪式柔性光伏支架来锚固有柔性拉索，进而支撑若干光伏板，其能够适应柔性拉索和立柱之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索在转动过程中的稳定性，使得能够设置光伏板在柔性拉索带动下跟随太阳转动，由于单轴跟踪功能保证了太阳光的直射状态，有效提高了单位光伏面板的发电量，并降低了支架系统的材料用量和单位造价。

6、本发明所述光伏发电系统，能够通过一个横向传动连杆和一个电机驱动系统来同时控制同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的转动横梁的转动，其结构简单，且控制方便、控制精度高，更够更精准的保证太阳光的直射状态，提高发电量。

附图说明

图1是实施例1中单轴跟踪式柔性光伏支架的结构示意图；

图2是实施例1中单轴跟踪式柔性光伏支架的主视图；

图3是实施例1中单轴跟踪式柔性光伏支架的侧视图；

图4是实施例1中连杆机构的结构示意图；

图5是光伏发电系统一侧的单轴跟踪式柔性光伏支架的布置示意图。

图标：1-立柱；2-斜撑；3-横梁；4-弧形滑轨机构；41-弧形滑轨；5-转动横梁；6-柔性拉索；7-光伏板；81-竖向连杆；82-交叉连杆；821-第一连杆；822-第二连杆；83-水平连杆；84-扇形齿轮盘；85-水平齿条；9-滑块；10-直线滑轨；11-支撑架；12-齿轮盘转动架；13-横向传动连杆；14-电机驱动系统。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种单轴跟踪式柔性光伏支架，参见图1，包括驱动装置和竖向设置的支架本体；

所述支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构4，所述弧形滑轨机构4上设置有转动横梁5，所述转动横梁5用于锚固支撑光伏板7的柔性拉索6，所述转动横梁5两端支撑于所述弧形滑轨机构4，所述驱动装置驱动所述转动横梁5沿所述弧形滑轨机构4转动。

本方案中，所述单轴跟踪式柔性光伏支架，支架本体固定设置，如固定设置在地上等。现有的支架本体有单根竖向立柱1并在远离设置光伏板7的一侧设置斜拉的，但结构稳定性较差。本实施例中，如图1所示，所述支架本体包括横梁3和两个立柱1，所述横梁3连接于两个所述立柱1之间，所述立柱1远离所述光伏板7的一侧设有斜撑2，这种结构比较稳定，能够更好的布设和支撑弧形滑轨机构4。所述横梁3连接的位置了可以选择，如固定连接在顶部之间或在顶部或底部之间均连接有横梁3。所述转动横梁5用于锚固支撑光伏板7的柔性拉索6，每个所述转动横梁5上设置的柔性拉索6的数量一般为两个，但可以大于两个，两个柔性拉索6设置位置位于转动横梁5的两端，但不应该干涉转动横梁5在弧形滑轨机构4的转动，如设置在转动横梁5两端的四分点上，且转动横梁5和柔性拉索6连接部位设置有拉索锚具，用于将所述柔性拉索6预紧和固定。光伏板7组件通过固定扣件横跨安装于柔性拉索6上。

本方案中，驱动装置一般包括动力结构、传力结构和太阳追踪器，太阳追踪器为现有技术，能够追踪太阳的动向并向动力结构发出指令，使得动力结构提供动力，传力结构能够传递动力至转动横梁5，使转动横梁5产生转动，动力结构和传力结构均可以采用现有结构。

本方案通过支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构4，转动横梁5两端支撑于弧形滑轨机构4上并在驱动装置驱动下沿所述弧形滑轨机构4并跟随太阳转动，进而带动柔性拉索6上的光伏板7能够跟随太阳转动，即在现有支架本体、现有驱动装置的前提下，本实施例的光伏板7跟随太阳转动的过程中，因转动横梁5的两端始终支撑在弧形滑轨机构4上，并传递至竖向设置的支架本体，其能够适应柔性拉索6和立柱1之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性。而配合图1中的横梁3、两个立柱1和斜撑2组成的支架本体，能够使得柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性更好。

本方案中，所述弧形滑轨机构4可以采用整个圆形滑轨，转动横梁5的两端需要提前设置在圆形滑轨内或圆形滑轨上，可形成导轨副或者类似的滑轨与滑块的配合形式，如图1所示，转动横梁5的两端在弧形滑轨机构4内移动。所述弧形滑轨机构4还可以采用其它形式，如图1-2所示，所述弧形滑轨机构4为两个相对设置的弧形滑轨41，两个所述弧形滑轨41的相对侧设置有滑槽，所述转动横梁5的两端位于两个所述弧形滑轨41的滑槽内，当然也可以替换成导轨副形式，相比于采用整个圆形滑轨，图1这种两个相对设置的弧形滑轨41，使得转动横梁5能够从两个弧形滑轨41之间的缺口取出，便于更换。当然，弧形滑轨机构4既能够实现转动横梁5的转动导向，其对转动横梁5的径向限制效果好，且形成的支撑性好，有利于转动横梁5的稳定转动；弧形滑轨机构4还能够用于加强横梁3和两个立柱1之间的连接，如图2可以看出，每个弧形滑轨41与一个立柱1和横梁3连接，能够加强支架本体的强度和稳定，弧形滑轨机构4与支架本体能够协同作用，进一步提高柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性和准确性。

如图1-4所示，本实施例采用了一种新型的驱动装置，所述驱动装置包括扇形齿轮盘84和水平齿条85，所述水平齿条85位于所述扇形齿轮盘84的下方，所述扇形齿轮盘84的弧形面朝下设置，所述弧形面与所述水平齿条85的上表面啮合，如图2和图3所示。所述扇形齿轮盘84的上部连接所述转动横梁5，所述水平齿条85能够沿其长度方向移动并带动所述扇形齿轮盘84沿其轴向转动，所述扇形齿轮盘84的转动方向和所述转动横梁5转动方向一致，所述扇形齿轮盘84的转动角度与所述转动横梁5转动角度一致。如：当扇形齿轮盘84直接固定连接转动横梁5，扇形齿轮盘84的转动方向和所述转动横梁5转动方向能够一致，扇形齿轮盘84的转动角度与所述转动横梁5转动角度也能够一致。即水平齿条85沿其长度方向移动时，能够带动所述扇形齿轮盘84沿其轴向发生对应的转动，进而带动转动横梁5产生与扇形齿轮盘84相同的转动，通过齿轮啮合实现直线和弧形转动的转换并控制转动横梁5与扇形齿轮盘84的转动相同，其精度高，且便于控制，有利于适应太阳方位进行变化，且能够提高柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性。

当然，除了将扇形齿轮盘84直接固定连接转动横梁5实现以外，也能够通过中间传动机构实现。比如图2-4中提供的一种较优的中间传动机构，即所述驱动装置还包括连杆机构，所述连杆机构包括两个竖向连杆81、一个交叉连杆82和两个水平连杆83，所述交叉连杆82包括交叉设置的第一连杆821和第二连杆822，所述第一连杆821和所述第二连杆822刚性连接，两个所述竖向连杆81的上端分别铰接所述转动横梁5的两端、下端分别铰接所述第一连杆821的两端，所述第二连杆822的两端分别铰接两个所述水平连杆83的对应端，两个所述水平连杆83的另一端均铰接连接所述扇形齿轮盘84，所述第一连杆821和所述转动横梁5平行设置，所述第二连杆822和所述扇形齿轮盘84平行设置。

上述方案中，两个竖向连杆81、所述第一连杆821和所述转动横梁5形成一个平行四连杆结构，第二连杆822、所述扇形齿轮盘84和两个所述水平连杆83形成一个平行四连杆结构。扇形齿轮盘84转动能够带动第二连杆822做相同的转动，第二连杆822转动带动第一连杆821做相同的转动，第一连杆821转动带动所述转动横梁5做相同的转动。即可以通过设置交叉连杆82的结构形式来设置转动横梁5和扇形齿轮盘84的初始状态，如第一连杆821的初始状态为水平的，即转动横梁5的初始状态也是水平的，这能够根据不同地区的太阳情况进行适应性的设置。如：所述交叉连杆82为十字形结构，能够使得传动角度的范围能够更大。本实施例中，将交叉连杆82设置为一体成型构件，稳定性更高。但将交叉连杆82设置为可调整第一连杆821和第二连杆822之间的角度并能够实现角度固定，适应性更好。

两个平行四连杆结构平行设置，能够实现转动横梁5与扇形齿轮盘84的转动相同，且两个平行四连杆结构形成内外结构和上下结构，能够合理利用竖向空间和侧向空间，避免扇形齿轮盘84的转动与转动横梁5在弧形滑轨机构4上的转动存在冲突，进而能够将弧形滑轨机构4、扇形齿轮盘84、水平齿条85等体积做小，也能够保证转动横梁5与扇形齿轮盘84之间的稳定传动。即常规的平行四连杆结构是解决一个平面内运动的驱动问题，本发明采用的双平行四连杆机构不但有效利用了平行四连杆机构的在旋转传动方面的优点，还通过两个平行四连杆机构的合理组合实现了扇形齿轮盘84与转动横梁5在空间上的平面错位，从而避免了采用常规平行四连杆机构引起的水平传动杆与端部立柱1在同一平面内产生的位置干扰问题，如图3所示。

公开号CN110492838A的专利申请的每排支架的两端都需要电机驱动推拉杆运动，因此需要更多的驱动电机及其配套的控制系统；本发明的多排光伏板7采用具有上述驱动装置的支架，可以通过两端的一组驱动电机带动，节省了驱动动力和运动控制系统的投入；公开号CN110492838A的专利申请的驱动杆位于光伏板7的一侧，带动光伏板7运动过程中会在立柱1顶端横梁3转动中心处产生不平衡力，对柔性光伏支架的受力不利；本发明则通过连杆带动转动横梁5在弧形滑轨41内运动，可以把荷载均匀传递到柔性拉索6的端部支架，不会产生显著的不平衡推力作用，支架更加稳定。

如图1-4所示可知，所述水平齿条85连接有横向传动连杆13，所述横向传动连杆13连接电机驱动系统14，所述电机驱动系统14能够控制所述横向传动连杆13带动所述水平齿条85沿所述横向传动连杆13的长度方向移动，能够较为精准的控制水平齿条85做直线运动，使得能够提高柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性和准确性。所述电机驱动系统14采用旋转电机或直线电机，其驱动系统配备必要的减速机、偏心轮机构、单向运动形成机构等，并通过配置太阳追踪器和自动控制系统，自动控制系统可以协调每排光伏板7两头的电机或一个电厂多列支架串需要的多电机之间的运动步调。

所述水平齿条85的下方设有支撑架11，所述支撑架11上方设置直线滑轨10，所述水平齿条85的下方具有滑块9，所述直线滑轨10支撑所述滑块9，所述滑块9够沿所述直线滑轨10滑动。直线滑轨10和滑块9可以采用导轨副形式，也可以是直接将滑块9在直线滑轨10内滑动。通过滑块9和直线滑轨10能够进一步控制水平齿条85做直线运动，使得能够提高柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性和准确性。且所述支撑架11能够支撑横向传动连杆13，避免横向传动连杆13产生下挠，能够避免对水平齿条85的直线运动造成影响。且支撑架11能够区别于支架本体设置在地上等，即支撑架11、直线滑轨10、滑块9、水平齿条85、扇形齿轮盘84、连杆机构能够形成对转动横梁5的支撑。上述方案，不仅实现了直线移动转弧形转动的稳定传动，还能够对转动横梁5进行更加稳定的转动支撑，能够进一步提高柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性和准确性。

本实施例提出了一种单轴跟踪式柔性光伏支架，不但具有柔性光伏支架结构简单、地形适应性强的优点，还具有光伏跟踪支架可以根据太阳光线调整光伏板7倾角以提高发电量的优势。本实施例提出了一套带弧形滑轨41的端部支架体系，可以在引导光伏板7发生旋转运动的过程中保证柔性拉索6系统的受力平衡和稳定性。本实施例提出了一套通过特定连杆机构带动转动横梁5转动的机械机构，它包括竖向连杆81、水平连杆83、交叉连杆82、扇形齿轮盘84和水平齿条85等部件。本实施例提出了一套通过电机驱动系统14、横向传动连杆13、直线滑轨10和滑块9系统带动多排光伏板7联动以追踪太阳提高发电量的功能。本实施例提出的柔性拉索6支撑系统固定在转动横梁5上，将光伏板7荷载有效传递到弧形滑轨41上，而弧形滑轨41固定在由立柱1、斜撑2、横梁3组成的稳固体系上，具有更高的可靠性与可实施性。本实施例还提出了一套以连杆传动为主的新型机械驱动装置，以引导转动横梁5带动其上的柔性拉索6与光伏发电系统发生单轴转动。本实施例还提出了一套通过单电机驱动带动多排光伏板7产生追踪太阳运动的新型驱动方式。

实施例2

本实施例提供一种单轴跟踪式柔性光伏支架，与实施例相比，本实施例更加具体，参见图1-4。

如图1所示，本实施例提供一种单轴跟踪式柔性光伏支架，布置在每排光伏板7支撑柔性拉索6的两端，具体包括支架本体，支架本体具有两根立柱1、两个斜撑2、横梁3和两个相对设置的弧形滑轨41，每个斜撑2设置于对应立柱1的外侧，横梁3连接于两个立柱1的顶部之间，两个相对设置的弧形滑轨41设置于两根立柱1的内侧，且弧形滑轨41同时连接立柱1和横梁3，两个相对设置的弧形滑轨41相对侧设置有弧形的滑槽，弧形的滑槽布置有可沿弧形滑轨41转动的转动横梁5，具体安装过程可以先固定立柱1及斜撑2，然后固定横梁3和弧形滑轨41，转动横梁5由两个弧形滑轨41端部之间滑入弧形的滑槽内，也可以先安装一侧弧形滑轨41后放入转动横梁5，并固定另外一侧弧形滑轨41即可，转动横梁5到位后在弧形滑轨41端部焊接或可拆卸连接挡块避免转动横梁5异常脱落。

如图2-图4所示，本发明实施例的驱动装置的传力机构包括两个竖向连杆81、一个十字形连杆、两个水平连杆83、扇形齿轮盘84和水平齿条85等，其中两根竖向连杆81的一端与转动横梁5的两个四等分点侧面铰接、另一端位于转动横梁5的侧下方且与十字形连杆的水平设置的第一连杆821的两个梁端点铰接，十字形连杆为一个刚性的整体部件。两根水平连杆83分别一端与扇形齿轮盘84的两个设定点铰接、另一端与十字形连杆的竖直设置的第二连杆822的上下端点的对应端点铰接。扇形齿轮盘84下端为弧形面，通过齿形咬合支撑于水平齿条85之上，并通过齿轮盘转动架12上端与设定的转动中心销轴连接。水平齿条85通过滑块9安装在直线滑轨10上，直线滑轨10安装在滑轨支撑架11上。滑轨支撑架11和齿轮盘转动架12下端直接采用合适的方式固定在地面上。这样，当水平齿条85产生滑动时，扇形齿轮盘84绕齿轮盘转动架12上端的销轴转动，从而带动水平连杆83产生转角，带动十字形连杆做相同的转动，进一步带动两根竖向连杆81发生错动，由此带动转动横梁5沿弧形滑轨41产生与扇形齿轮盘84相同的转动。

在转动横梁5的两端专门设置了拉索锚固点，两根柔性拉索6通过该锚固点固定在转动横梁5上，光伏板7通过专门扣件与两根柔性拉索6连接。柔性拉索6两端分别固定于两侧立柱1上的转动横梁5上，实施过程中可以采用钢绞线拉索，便于使用现有工程界普遍使用的拉索张紧装置与锚固件对柔性拉索6进行张拉到位后固定，然后在柔性拉索6上按照设定间距安装发电需要的系列光伏板7。

如图5所示，同一侧的单轴跟踪式柔性光伏支架的水平齿条85可通过同一个横向传动连杆13串接，然后连接到同一个电机驱动系统14上，电机驱动系统14包括了运动协调机构、太阳追踪器和自动控制系统，运动协调机构即包括动力结构和传力结构，传力结构包括扇形齿轮盘84、水平齿条85和连杆机构，从而可以根据太阳的相对光伏板7的移动来控制电机产生需要的转动，这样横向传动连杆13和传力结构即可带动每一列柔性光伏支架的转动横梁5产生所需要的转角，实现由一套电机驱动系统14带动多排柔性光伏支架的一端产生太阳追踪运动，大大提高柔性光伏支架所使用的光伏发电系统的发电效率。

实施例3

本实施例提供一种光伏发电系统，采用两列如实施例1或2中的所述单轴跟踪式柔性光伏支架，如图5所示为其中一列所述单轴跟踪式柔性光伏支架，相对的转动横梁5之间锚固有柔性拉索6，所述柔性拉索6上设置有若干光伏板7。

通过采用上述单轴跟踪式柔性光伏支架来锚固有柔性拉索6，进而支撑若干光伏板7，其能够适应柔性拉索6和立柱1之间的固定与平衡，保证柔性光伏支架的柔性拉索6在转动过程中的稳定性，使得能够设置光伏板7在柔性拉索6带动下跟随太阳转动，由于单轴跟踪功能保证了太阳光的直射状态，有效提高了单位光伏面板的发电量，根据现有研究数据会比柔性固定支架提高发电量25-40％，且有效利用了柔性光伏支架体系安装结构简单、地形适应能力强的优势，并基于柔性光伏体系实现了跟踪太阳单轴转动，有效降低了支架系统的材料用量和单位造价。

如图5所示，本实施例中，同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的所述水平齿条85可以连接同一个横向传动连杆13，每个所述横向传动连杆13连接一个电机驱动系统14，因为本方案采用水平齿条85直线移动带动扇形齿轮盘84转动，再通过连杆机构、所述转动横梁5和所述扇形齿轮盘84形成的两个平行四连杆结构，使得能够通过一个横向传动连杆13和一个电机驱动系统14来同时控制同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的转动横梁5的转动，其结构简单，且控制方便、控制精度高，更够更精准的保证太阳光的直射状态，提高发电量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，包括驱动装置和竖向设置的支架本体；

所述支架本体一侧固定连接有弧形滑轨机构(4)，所述弧形滑轨机构(4)上设置有转动横梁(5)，所述转动横梁(5)用于锚固支撑光伏板(7)的柔性拉索(6)，所述转动横梁(5)两端支撑于所述弧形滑轨机构(4)，所述驱动装置驱动所述转动横梁(5)沿所述弧形滑轨机构(4)转动。

2.根据权利要求1所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述驱动装置包括扇形齿轮盘(84)和水平齿条(85)，所述水平齿条(85)位于所述扇形齿轮盘(84)的下方，所述扇形齿轮盘(84)的弧形面朝下设置，所述弧形面与所述水平齿条(85)的上表面啮合，所述扇形齿轮盘(84)的上部连接所述转动横梁(5)，所述水平齿条(85)能够沿其长度方向移动并带动所述扇形齿轮盘(84)沿其轴向转动，所述扇形齿轮盘(84)的转动方向和所述转动横梁(5)转动方向一致，所述扇形齿轮盘(84)的转动角度与所述转动横梁(5)转动角度一致。

3.根据权利要求2所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述驱动装置还包括连杆机构，所述连杆机构包括两个竖向连杆(81)、一个交叉连杆(82)和两个水平连杆(83)，所述交叉连杆(82)包括交叉设置的第一连杆(821)和第二连杆(822)，所述第一连杆(821)和所述第二连杆(822)刚性连接，两个所述竖向连杆(81)的上端分别铰接所述转动横梁(5)的两端、下端分别铰接所述第一连杆(821)的两端，所述第二连杆(822)的两端分别铰接两个所述水平连杆(83)的对应端，两个所述水平连杆(83)的另一端均铰接连接所述扇形齿轮盘(84)，所述第一连杆(821)和所述转动横梁(5)平行设置，所述第二连杆(822)和所述扇形齿轮盘(84)平行设置。

4.根据权利要求3所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述交叉连杆(82)为十字形结构。

5.根据权利要求2-4任一所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述水平齿条(85)连接有横向传动连杆(13)，所述横向传动连杆(13)连接电机驱动系统(14)，所述电机驱动系统(14)能够控制所述横向传动连杆(13)带动所述水平齿条(85)沿所述横向传动连杆(13)的长度方向移动。

6.根据权利要求5所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述水平齿条(85)的下方设有支撑架(11)，所述支撑架(11)上方设置直线滑轨(10)，所述水平齿条(85)的下方具有滑块(9)，所述直线滑轨(10)支撑所述滑块(9)，所述滑块(9)能够沿所述直线滑轨(10)滑动。

7.根据权利要求5所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述弧形滑轨机构(4)为两个相对设置的弧形滑轨(41)，两个所述弧形滑轨(41)的相对侧设置有滑槽，所述转动横梁(5)的两端位于两个所述弧形滑轨(41)的滑槽内。

8.根据权利要求7所述的单轴跟踪式柔性光伏支架，其特征在于，所述支架本体包括横梁(3)和两个立柱(1)，所述横梁(3)连接于两个所述立柱(1)之间，所述立柱(1)远离所述光伏板(7)的一侧设有斜撑(2)。

9.一种光伏发电系统，其特征在于，包括两列相对设置的如权利要求5-8任一所述单轴跟踪式柔性光伏支架，相对的转动横梁(5)之间锚固有柔性拉索(6)，所述柔性拉索(6)上设置有若干光伏板(7)。

10.根据权利要求9所述的光伏发电系统，其特征在于，同一列的所述单轴跟踪式柔性光伏支架的所述水平齿条(85)连接同一个横向传动连杆(13)，每个所述横向传动连杆(13)连接一个电机驱动系统(14)。

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