CN115149893A - 一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法,柔性光伏支架包括T型传动杆以及铰接在所述T型传动杆的横向支臂两端部的斜支撑杆,所述T型传动杆的竖向支臂的自由端连接在驱动结构上,所述斜支撑杆的自由端铰接在固定支座上;所述横向支臂上连接有用于承载光伏板组件的承重索,在所述驱动结构的驱动下,所述光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动。本发明通过将T型传动杆的横向支臂的两端部和竖向支臂的自由端分别与斜支撑杆和驱动结构铰接连接,在竖向支臂移动时会受到斜支撑杆的约束,进而带动光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,能够使得柔性光伏支架兼具柔性和刚性。

Description

一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域,特别是涉及一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法。
背景技术
光伏系统是将太阳能转换成电能的主要手段,其中,光伏支架是光伏系统的重要组成部分,对太阳能利用起到至关重要的作用。
例如,申请公布号为CN 107491102A的中国专利公开了一种具有耦合转动和转角反馈功能的太阳能光伏板支架,包括基座、多个连杆、多个轴、驱动器、减速器、角位移传感器和同步带轮等。该装置根据日照情况的不同,通过调整太阳能光伏板的倾斜角度来提高光伏板发电能力,同时通过机械角度反馈装置,实现太阳能光伏板转动角度的实时反馈。但是从该方案的构成来看,其对于光伏板的支撑采用了刚性的结构形式,具有钢材耗量大、占地面积大、造价高等缺陷。
现有技术中已有采用柔性结构的光伏支架,以能够解决传统形式的支架所面临的上述问题,且对复杂地形有良好适应性,具有灵活可调、占地面积小的特点,柔性光伏支架以其具有广泛的应用范围,应用越来越广泛。但是柔性光伏支架也存在缺点。
例如,申请公布号为CN 114726301 A的中国专利公开了一种光伏支架、光伏阵列及光伏板组件角度调节方法,光伏支架包括:两排支撑立柱,两排支撑立柱并排安装在基础上;第一转盘,可转动安装在两排支撑立柱上,第一转盘上设承重悬索锚固点;承重悬索,设两排支撑立柱间,承重悬索两端穿过承重悬索锚固点锚固连接在第一转盘上;太阳能跟踪控制器,与控制电机连接,控制电机与第一转盘连接,太阳能跟踪控制器感知太阳光并根据太阳光入射角度通过控制电机调节第一转盘的转动角度。该方案利用第一转盘的转动来调节光伏板组件的倾角角度,这种调节方式属于单一的转动方式,具有刚性的特点,与柔性的光伏支架结构不匹配,会造成局部刚性大而整体刚性小的问题。
因此,如何能够提高柔性光伏支架的整体结构刚性,兼具柔性和刚性的优势是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法,以解决上述现有技术存在的问题,通过将T型传动杆的横向支臂的两端部和竖向支臂的自由端分别与斜支撑杆和驱动结构铰接连接,在驱动竖向支臂的自由端移动的同时会受到斜支撑杆的约束,使得横向支臂带动与其连接的承重索和光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,能够使得柔性光伏支架兼具柔性和刚性。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种柔性光伏支架,包括T型传动杆以及铰接在所述T型传动杆的横向支臂两端部的斜支撑杆,所述T型传动杆的竖向支臂的自由端连接在驱动结构上,所述斜支撑杆的自由端铰接在固定支座上;所述横向支臂上连接有用于承载光伏板组件的承重索,在所述驱动结构的驱动下,所述光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动。
优选地,所述竖向支臂的自由端的铰接点与所述斜支撑杆的自由端的铰接点位于同一水平线上。
本发明提供一种应用前文记载的所述的柔性光伏支架的阵列结构,所述承重索平行设置,在所述承重索的长度方向上并排设置有多组所述光伏板组件。
优选地,所述驱动结构包括水平传动杆和位于所述水平传动杆底部且驱动所述水平传动杆往复移动的驱动齿轮,所述竖向支臂的自由端铰接在所述水平传动杆上。
优选地,所述驱动齿轮安装在弹性支座上,所述弹性支座包括铰接连接的两斜杆以及连接在两所述斜杆之间的复位弹簧,两所述斜杆以及所述复位弹簧组成A字型结构,所述A字型结构的顶端用于支撑所述驱动齿轮,所述A字型结构的底端两支腿滑动连接在滑槽内。
优选地,所述柔性光伏支架沿所述水平传动杆的长度方向设置有多组,多组所述柔性光伏支架的竖向支臂的自由端铰接在同一所述水平传动杆上。
优选地,所述竖向支臂的中部连接有稳定索,所述稳定索与所述承重索之间连接有多组斜向连杆,所述斜向连杆与所述稳定索铰接连接。
优选地,一组所述斜向连杆形成一个四棱锥结构,所述四棱锥结构的底面位于所述光伏板组件底部,所述四棱锥结构的顶点与所述稳定索铰接连接。
优选地,不同所述柔性光伏支架的所述稳定索通过横向连接杆连接。
本发明还提供一种应用前文记载的所述的柔性光伏支架的角度调节方法,驱动结构动作带动T型传动杆移动,T型传动杆在移动的同时受斜支撑杆的约束而进行转动,T型传动杆所连接的承重索带动光伏板组件进行角度偏转。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
(1)本发明通过将T型传动杆的横向支臂的两端部和竖向支臂的自由端分别与斜支撑杆和驱动结构铰接连接,在驱动竖向支臂的自由端移动的同时会受到斜支撑杆的约束,使得横向支臂带动与其连接的承重索和光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,能够使得柔性光伏支架兼具柔性和刚性;
(2)本发明水平传动杆的长度方向设置有多组柔性光伏支架,承重索的长度方向上并排设置有多组光伏板组件,即光伏板组件在横向和纵向呈阵列式布置,在水平传动杆的驱动下,能够实现阵列结构整体式倾转角度,整体跟踪,提高太阳能利用率;
(3)本发明驱动水平传动杆移动的驱动齿轮安装在弹性支座上,能够抵消水平传动杆在水平运动的同时所产生的极小的竖直方向的偏移,提高驱动结构运行的精确性和稳定性;
(4)本发明稳定索、承重索以及与二者连接的斜向连杆形成四棱锥结构,能够形成局部的管桁架结构,提高了每一光伏板组件的局部稳定性;
(5)本发明不同柔性光伏支架的稳定索通过横向连接杆连接,实现了排与排之间的连接,从而将横向连接杆和稳定索形成横纵交错的网状结构,网状结构的形成极大地增强了柔性光伏阵列结构的整体性与稳定性,使其具有更好地抗风性能。
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为本发明整体结构示意图;
图2为本发明水平传动杆和T型传动杆连接结构示意图;
图3为本发明弹性支座结构示意图;
其中,1、光伏板组件;2、承重索;3、斜向连杆;4、稳定索;5、横向连接杆;6、斜支撑杆;7、T型传动杆;8、驱动结构;81、水平传动杆;82、驱动齿轮;83、斜杆;84、复位弹簧;85、滑槽;86、螺栓杆;87、螺栓导轨。
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。
本发明的目的是提供一种柔性光伏支架及其阵列结构和角度调节方法,以解决现有技术存在的问题,通过将T型传动杆的横向支臂的两端部和竖向支臂的自由端分别铰接连接,在驱动竖向支臂的自由端移动的同时会受到斜支撑杆的约束,使得横向支臂带动与其连接的承重索和光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,能够使得柔性光伏支架兼具柔性和刚性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1~3所示,本发明提供一种柔性光伏支架,包括T型传动杆7以及铰接在T型传动杆7的横向支臂两端部的斜支撑杆6,横向支臂的长度可以根据所要安装的光伏板组件1的幅面大小进行设置,斜支撑杆6与T型传动杆7位于同一平面内。T型传动杆7的竖向支臂的自由端连接在驱动结构8上,斜支撑杆6的自由端铰接在固定支座上,并且竖向支臂和斜支撑杆6均位于横向支臂的同一侧,斜支撑杆6的长度一般要大于竖向支臂的长度,使得横向支臂与两斜支撑杆6形成梯形结构,在利用驱动结构8驱动T型传动杆7移动时,由于受到两斜支撑杆6的约束,横向支臂在平动的同时会发生转动。驱动结构8可以采用伸缩缸、丝杠螺母组件或者直线驱动电机等,能够驱动竖向支臂的自由端移动。横向支臂上连接有用于承载光伏板组件1的承重索2,承重索2的另一端连接有另一柔性光伏支架,并同样安装在T型传动杆7的横向支臂上。在驱动结构8的驱动下,光伏板组件1作转动与平动耦合的倾转运动。为了实现更稳定的支撑,可以在承重索2的中部安装同样的柔性光伏支架,需要注意的是,连接同一承重索2的不同柔性光伏支架在进行倾转动作时需要同步动作,以能够对所有的光伏板组件1整体进行控制。本发明通过将T型传动杆7的横向支臂的两端部和竖向支臂的自由端分别与斜支撑杆6和驱动结构8铰接连接,在驱动竖向支臂的自由端移动的同时会受到斜支撑杆6的约束,使得横向支臂带动与其连接的承重索2和光伏板组件1作转动与平动耦合的倾转运动,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,能够使得柔性光伏支架兼具柔性和刚性。
为便于控制太阳能光伏组件1的倾转角度,即实现跟踪,可以设置有太阳能跟踪控制器,太阳能跟踪控制器与驱动结构8相连接,太阳能跟踪控制器能够感知太阳光并根据太阳光入射角度通过控制驱动结构8调节T型传动杆7的移动位置,进而调节光伏板组件1的倾转角度。
进一步的,竖向支臂的自由端的铰接点与斜支撑杆6的自由端的铰接点可以位于同一水平线上,此时竖向支臂成为横向支臂与斜支撑杆6所组成的梯形结构的中垂线段。T型传动杆7及其横向支臂的运行轨迹更清晰,角度调节范围更大。
参考图1~3所示,本发明提供一种应用前文记载的柔性光伏支架的阵列结构,光伏板组件1固定在承重索2上,同一光伏板组件1至少连接有两根承重索2,承重索2之间相互平行设置,能够限定和稳固光伏板组件1的朝向角度,在横向支臂倾转时能够通过承重索2带动光伏板组件1顺利倾转。在承重索2的长度方向上并排设置有多组光伏板组件1,从而使得承重索2在横向支臂的带动下动作时,多组光伏板组件1同步动作,进而实现柔性光伏支架的阵列跟踪。
结合图2所示,驱动结构8可以包括水平传动杆81和位于水平传动杆81底部且驱动水平传动杆81往复移动的驱动齿轮82,水平传动杆81与驱动齿轮82啮合的部位可以设置有齿条,齿条的长度根据水平传动杆81的运行位移大小进行确定,能够保证水平传动杆81运行间距内往复移动即可。竖向支臂的自由端铰接在水平传动杆81上,在水平传动杆81移动时能够驱动T型传动杆7进行平动和转动的耦合运动。
结合图3所示,驱动齿轮82可以安装在弹性支座上,随着水平传动杆81的移动,由于柔性光伏支架本身的T型传动杆7和斜支撑杆6之间的铰接关系的约束,水平传动杆81可能会在竖向方向有所偏移,通过弹性支座的设置,能够弥补这一偏移状况,提高驱动结构8运行的精确性和稳定性。弹性支座可以包括铰接连接的两斜杆83以及连接在两斜杆83之间的复位弹簧84,两斜杆83以及复位弹簧84组成A字型结构,A字型结构的开口张大或缩小后,能够依靠复位弹簧84的弹力进行恢复。A字型结构的顶端用于支撑驱动齿轮82,驱动齿轮82转动连接在A字型结构上并连接有控制驱动齿轮82转动的动力结构。A字型结构的底端两支腿滑动连接在滑槽85内,两支腿的端部可以设置有螺栓杆86,滑槽85还设置有横向的螺栓导轨87,通过螺栓杆86和螺栓导轨87的配合,能够约束两支腿只能在滑槽85内滑动,避免了A字型结构脱离滑槽85,提高了驱动结构8的稳定性。
柔性光伏支架可以沿水平传动杆81的长度方向设置有多组,多组柔性光伏支架的竖向支臂的自由端铰接在同一水平传动杆81上,也就是说,利用同一水平传动杆81可以同时驱动多组柔性光伏支架动作,而每一柔性光伏支架的承重索2的长度方向上并排设置有多组光伏板组件1,即光伏板组件1在横向和纵向呈阵列式布置,在水平传动杆81的驱动下,能够实现阵列结构整体式倾转角度,整体跟踪,提高太阳能利用率。
在T型传动杆7的竖向支臂的中部可以连接有稳定索4,稳定索4与承重索2之间连接有多组斜向连杆3,斜向连杆3与稳定索4铰接连接,同时,稳定索4与竖向支臂也铰接连接,即斜向连杆3能够绕稳定索4转动,T型传动杆7也能绕稳定索4转动。斜向连杆3将稳定索4和承重索2连接为一个相对稳定的整体,在此基础上不会造成对光伏板组件1倾转的干涉影响。
进一步的,一组斜向连杆3可以形成一个四棱锥结构,四棱锥结构的底面位于光伏板组件1的底部,四棱锥结构的顶点与稳定索4铰接连接。四棱锥结构的形成,能够使得稳定索4、承重索2和斜向连杆3之间具有局部的管桁架结构,从而提高了每一光伏板组件1的局部稳定性。
进一步的,不同柔性光伏支架的稳定索4还可以通过横向连接杆5连接,横向连接杆5在稳定索4的长度方向并行设置有多根,与稳定索4组成横竖交错的网状结构,极大地增强了柔性光伏阵列结构的整体性与稳定性,使其具有更好地抗风性能。
本发明局部的四棱锥结构提高了局部的稳定性,而网状结构又提高了整体的稳定性,因此,本发明既能从局部结构上进行稳定性提高,又能在整体上进行稳定性提高,使得柔性光伏阵列的整体性与局部稳定性大幅提高。通过T型传动杆7、斜支撑杆6组成可变形驱动的梯形结构以及承重索2的连接,不仅可实现柔性光伏阵列跟踪,而且还改变了传统跟踪式光伏支架的跟踪形式,将单一的转动变为转动与平动相结合的方式,优化了柔性光伏支架的空气动力学性能,使其兼具柔性与刚性,同时实现了抑制振动(极大的提高了光伏支架的整体与局部刚度)、提高太阳能利用率(可实现柔性光伏阵列的跟踪)等多重目标。
本发明还提供一种应用前文记载的柔性光伏支架的角度调节方法,驱动结构8动作带动T型传动杆7移动,T型传动杆7在移动的同时受斜支撑杆6约束而进行转动,即同时进行转动和平动,T型传动杆7所连接的承重索2带动光伏板组件1进行角度偏转。具体的,可以通过电机驱动驱动齿轮82转动,驱动齿轮82转动带动水平传动杆81移动,水平传动杆81移动带动T型传动杆7使得斜支撑杆6与地面的夹角发生变化,从而实现光伏板组件1的转动与平动相耦合的运动状态,实现光伏板组件1的角度变化并达到跟踪的目的。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种柔性光伏支架,其特征在于:包括T型传动杆以及铰接在所述T型传动杆的横向支臂两端部的斜支撑杆,所述T型传动杆的竖向支臂的自由端连接在驱动结构上,所述斜支撑杆的自由端铰接在固定支座上;所述横向支臂上连接有用于承载光伏板组件的承重索,在所述驱动结构的驱动下,所述光伏板组件作转动与平动耦合的倾转运动。
2.根据权利要求1所述的柔性光伏支架,其特征在于:所述竖向支臂的自由端的铰接点与所述斜支撑杆的自由端的铰接点位于同一水平线上。
3.一种应用如权利要求1或2所述的柔性光伏支架的阵列结构,其特征在于:所述承重索平行设置,在所述承重索的长度方向上并排设置有多组所述光伏板组件。
4.根据权利要求3所述的阵列结构,其特征在于:所述驱动结构包括水平传动杆和位于所述水平传动杆底部且驱动所述水平传动杆往复移动的驱动齿轮,所述竖向支臂的自由端铰接在所述水平传动杆上。
5.根据权利要求4所述的阵列结构,其特征在于:所述驱动齿轮安装在弹性支座上,所述弹性支座包括铰接连接的两斜杆以及连接在两所述斜杆之间的复位弹簧,两所述斜杆以及所述复位弹簧组成A字型结构,所述A字型结构的顶端用于支撑所述驱动齿轮,所述A字型结构的底端两支腿滑动连接在滑槽内。
6.根据权利要求4所述的阵列结构,其特征在于:所述柔性光伏支架沿所述水平传动杆的长度方向设置有多组,多组所述柔性光伏支架的竖向支臂的自由端铰接在同一所述水平传动杆上。
7.根据权利要求6所述的阵列结构,其特征在于:所述竖向支臂的中部连接有稳定索,所述稳定索与所述承重索之间连接有多组斜向连杆,所述斜向连杆与所述稳定索铰接连接。
8.根据权利要求7所述的阵列结构,其特征在于:一组所述斜向连杆形成一个四棱锥结构,所述四棱锥结构的底面位于所述光伏板组件底部,所述四棱锥结构的顶点与所述稳定索铰接连接。
9.根据权利要求7所述的阵列结构,其特征在于:不同所述柔性光伏支架的所述稳定索通过横向连接杆连接。
10.一种应用如权利要求1或2所述的柔性光伏支架的角度调节方法,其特征在于:驱动结构动作带动T型传动杆移动,T型传动杆在移动的同时受斜支撑杆的约束而进行转动,T型传动杆所连接的承重索带动光伏板组件进行角度偏转。
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