CN117013935A - 一种双轴太阳能跟踪支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双轴太阳能跟踪支架，包括：立柱，其底端安装于底面基础上；回转驱动装置，安装于立柱顶端；上支架，包括支撑柱和横杆，支撑柱的一端与回转驱动装置连接，横杆位于支撑柱的另一端，横杆的两端设有吊耳；旋转机构，包括旋转主轴和横梁，横梁用于安装光伏面板，旋转主轴的两端穿过吊耳，旋转主轴上设有偏心板，偏心板通过销轴连接于吊耳上，旋转机构的旋转中心位于销轴的铰接处；回转驱动装置驱动上支架和旋转机构绕立柱的中心轴旋转，实现对太阳方位角的跟踪；推杆，分别与上支架和旋转主轴连接，用于驱动旋转机构绕销轴旋转，实现对太阳高度角的追踪。本发明能够降低旋转机构的偏心距，并降低推杆的能耗和成本。

Description

一种双轴太阳能跟踪支架

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体地，涉及一种双轴太阳能跟踪支架。

背景技术

双轴跟踪支架多用于光热、聚光、光伏等太阳能支架领域。双轴跟踪支架具备两个方向的旋转轴，使组件电池板可以在方位角以及高度角上同时跟踪太阳光，从而达到组件电池板保持垂直于太阳光线。由于双轴跟踪支架沿着两个旋转轴运动，能够同时跟踪太阳的方位角与高度角的变化，理论上可以完全实时跟踪太阳的运行轨迹以实现入射角为零，最大限度的提高发电量，是所有跟踪支架中发电量提高最多的跟踪支架，在光伏跟踪支架领域的应用也十分广泛。

现有技术一些双轴跟踪支架采用双回转一体式跟踪方式，但是这种结构的跟踪支架成本偏高，性价比不高。多数双轴跟踪支架采用双回转一体式和回转加电动推杆方式驱动，由于双轴跟踪支架跟踪角度一般为0到80°左右，跟踪精度要求较高。常见的结构设计为旋转部的旋转轴设置在主梁的中心，而光伏较重，使旋转部的重心上移，导致旋转部的重心和旋转中心距离变大，从而偏心距变大，使旋转部在较大角度时，在运行过程中偏心力矩大，使驱动装置需要克服该力矩做功，此时驱动装置承受很大的负载来抵抗偏心距，导致驱动装置选型功率较大，造成能源浪费，成本高。

经检索，申请公开号为CN114840032A的中国发明专利，公开一种零偏心结构双轴联动太阳能光伏跟踪支架，通过X向支架和Y向支架的设置，使光伏板可绕第一销轴和第二销轴转动，实现了双轴联动，从而实现了光伏板在东西方向和南北方向的角度调整；同一行中各部件以第一销轴所处的竖直平面为中心面对称设置，实现了零偏心结构。该专利仍存在以下问题：采用多排联动双轴跟踪，通过双推杆联动驱动，单台跟踪支架安装面板面积太大，跟踪精度低，应用范围窄，无法应用在对聚焦精度要求高塔式光热项目；无法实时跟踪阳光，跟踪角度小；立柱数量多，安装成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双轴太阳能跟踪支架。

根据本发明的一个方面，提供一种双轴太阳能跟踪支架，包括：

立柱，其底端安装于底面基础上，所述立柱为所述支架提供支撑作用；

回转驱动装置，安装于所述立柱顶端；

上支架，包括相互垂直的支撑柱和横杆，所述支撑柱的一端与所述回转驱动装置连接，所述横杆位于所述支撑柱的另一端，所述横杆的两端设有吊耳；

旋转机构，包括旋转主轴和连接于所述旋转主轴上的横梁，所述横梁用于安装光伏面板，所述旋转主轴的两端穿过所述吊耳，所述旋转主轴上设有偏心板，所述偏心板通过销轴连接于所述吊耳上，所述旋转机构的旋转中心位于所述销轴的铰接处；所述回转驱动装置驱动所述上支架和所述旋转机构绕所述立柱的中心轴旋转，实现对太阳方位角的跟踪；

推杆，分别与所述上支架和所述旋转主轴连接，用于驱动所述旋转机构绕所述销轴旋转，实现对太阳高度角的追踪。

可选的，所述旋转主轴上设有两处对称设置的连接点，每处连接点处设有两块偏心板。

可选的，所述吊耳位于每处连接点处的两块偏心板之间，所述吊耳上设有第一连接孔，所述偏心板上设有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述销轴穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔。

可选的，所述上支架上设有斜撑法兰板，所述横梁与所述斜撑法兰板之间设有斜撑，所述斜撑与所述横梁之间形成三角支撑。

可选的，所述斜撑有多个，多个所述斜撑在所述立柱的两侧对称布置。

可选的，所述支撑柱与所述横杆之间设有斜杆，所述斜杆起连接支撑作用，所述斜杆与所述横杆之间形成三角支撑。

可选的，所述上支架和所述旋转机构均为钢结构焊接件。

可选的，所述支架具有以下一种或多种选择：

- 所述支撑柱上设有推杆安装座，所述推杆安装座用于连接所述推杆；

- 所述旋转主轴上设有推杆臂，所述推杆臂用于连接所述推杆。

可选的，所述旋转主轴上设有横梁连接板，所述横梁连接板用于连接所述横梁，所述横梁连接板在所述旋转主轴上均匀间隔布置。

可选的，所述回转驱动装置通过法兰盘安装于所述立柱和所述上支架之间。

与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：

本发明提供的双轴太阳能跟踪支架，通过在旋转主轴上设置偏心板，偏心板通过销轴连接于上支架的吊耳上，使得旋转机构的旋转中心位于销轴的铰接处，可以将旋转机构的旋转中心和重心靠近，从而降低旋转机构的偏心距，并降低推杆的能耗和成本，进而提高跟踪支架的性价比。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架的结构示意图一；

图2为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架的结构示意图二；

图3为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架的局部结构示意图；

图4为本发明一实施例中上支架的结构示意图；

图5为本发明一实施例中旋转机构的结构示意图；

图6为本发明一实施例中旋转主轴的结构示意图；

图7为本发明一实施例中旋转主轴上偏心板的结构示意图；

图8为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架减少偏心距的示意图；

图9为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架降重心的原理示意图；

图10为本发明一实施例中双轴太阳能跟踪支架在大角度状态的结构示意图；

图中：1为立柱，2为上支架，21为支撑柱，22为横杆，23为吊耳，24为斜杆，25为推杆安装座，3为旋转主轴，31为推杆臂，32为横梁连接板，33为偏心板，4为横梁，41为斜撑，5为回转驱动装置，6为推杆，7为光伏面板，8为檩条，9为销轴，10为法兰盘。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1-7，本发明一实施例提供的双轴太阳能跟踪支架，包括立柱1、回转驱动装置5、上支架2、旋转机构和推杆6，其中：立柱1的底端通过螺栓安装于底面基础上，立柱1为整套支架结构提供支撑作用；回转驱动装置5安装于立柱1顶端；上支架2包括相互垂直的支撑柱21和横杆22，支撑柱21的一端与回转驱动装置5连接，横杆22位于支撑柱21的另一端，横杆22的两端设有吊耳23；旋转机构包括旋转主轴3和连接于旋转主轴3上的横梁4，如图1所示，横梁4架设于旋转主轴3上，横梁4用于安装光伏面板7，旋转主轴3的两端穿过吊耳23，通过吊耳23支撑旋转主轴3，旋转主轴3上设有偏心板33，偏心板33通过销轴9连接于吊耳23上，旋转机构的旋转中心位于销轴9的铰接处；回转驱动装置5驱动上支架2和旋转机构绕立柱1的中心轴旋转，实现对太阳方位角的跟踪；推杆6的伸缩端分别与上支架2和旋转主轴3连接，用于驱动旋转机构绕销轴9旋转，实现对太阳高度角的追踪。

本发明实施例中的双轴太阳能跟踪支架，通过在旋转主轴3上设置偏心板33，偏心板33通过销轴9连接于上支架2的吊耳23上，使得旋转机构的旋转中心位于销轴9的铰接处，将旋转机构的旋转中心和重心尽量靠近，减少了运行过程中旋转机构的偏心距，减少推杆的驱动负载，降低了推杆的能耗，使驱动装置成本降低，提高了系统的性价比。

在一些实施方式中，旋转主轴3上设有两处对称设置的连接点，每处连接点处设有两块偏心板33，偏心板33通过焊接方式连接于旋转主轴3上。吊耳23位于每处连接点处的两块偏心板33之间，吊耳23上设有第一连接孔，偏心板33上设有与第一连接孔对应的第二连接孔，销轴9穿过第一连接孔和第二连接孔，将偏心板33与吊耳23连接。设置偏心板33后旋转机构的重心和旋转中心的距离减小，偏心距减小，降低了推杆6的负载，旋转机构重心的降低还能够提高支架的稳定性。

在一些实施方式中，上支架2上设有斜撑法兰板，斜撑法兰板通过螺栓连接方式固定于上支架2，横梁4与斜撑法兰板之间设有斜撑41，斜撑41与横梁4之间形成三角支撑。斜撑41有多个，多个斜撑41在立柱1的两侧对称布置。具体地，横梁4采用C型钢加角钢斜撑组成，旋转主轴3上设有横梁连接板32，横梁连接板32用于连接横梁4，横梁连接板32在旋转主轴3上均匀间隔布置，C型钢横梁安装在横梁连接板32上，优选地，横梁连接板32采用法兰板。每个斜撑41的一端用螺栓连接在斜撑法兰板上，另一端用螺栓连接在横梁4上。斜撑41和横梁4形成三角支撑，结构稳定，受力清晰，安装方便。在横梁4上方安装有若干檩条8，檩条8长度方向与横梁4垂直，光伏面板7用螺栓固定安装于檩条8上。

现有技术中的支架在旋转部的横梁部分采用钢结构焊接，不可拆卸，包装和运输很不方便。本发明实施例中的横梁4采用多斜撑结构，能够降低支架整体的焊接量，极大地方便了包装和运输，现场组装便捷，可以提高安装效率，降低施工成本，明显提高支架的性价比。上述实施例中的双轴太阳能跟踪支架，采用较少的立柱就可以保证结构的稳固性，在方便安装的同时还有利于降低成本。

在一些实施方式中，支撑柱21与横杆22之间设有斜杆24，斜杆24起连接支撑作用，斜杆24与横杆22之间形成三角支撑，从而提高结构稳定性。

在一些实施方式中，上支架2和旋转机构均为钢结构焊接件，结构稳固可靠，安装方便。

在一些实施方式中，支撑柱21上设有推杆安装座25，推杆安装座25用于连接推杆6；旋转主轴3上设有推杆臂31，推杆臂31用于连接推杆6。优选地，采用电动推杆驱动旋转部和水平面角度的调整。

在一些实施方式中，回转驱动装置5通过法兰盘10安装于立柱1和上支架2之间，用于驱动上支架2和旋转机构在垂直水平面上的旋转跟踪。优选地，回转驱动装置5采用回转减速机。

上述实施例中，旋转机构可以在推杆6的伸缩下整体绕吊耳23处的销轴9旋转，用于跟踪阳光的高度角。旋转机构、上支架2、推杆6可以在回转驱动装置5的驱动下绕回转中心轴旋转，用于跟踪阳光的方位角。参照图8和图9，上述双轴太阳能跟踪支架减少偏心距以及降重心的原理如下：

现有技术中，C点作为旋转主轴的轴线中心，同时作为旋转机构的旋转中心，即图中B点和C点重合，A点为旋转机构的重心，则旋转机构的重力偏心距为点C到点A的距离AC（即偏心距E2），当旋转机构与水平面角度为α时，重力G偏心力矩为：M1=G×CD，其中CD=AC×cosα。

本发明实施例中，B点为旋转中心，A点还是为旋转机构的重心。当旋转机构与水平面角度为α时，重力G偏心力矩为：M2=G×BE，其中BE=AB×cosα，AB为点B到点A的距离（即偏心距E1）。由几何关系可知，线段BE是小于线段CD的，故M2＜M1，所以上述实施例中的支架能够降低重力偏心距，从而降低驱动装置克服重力偏心距做的功，降低支架驱动的能耗，同时相对重心的降低，也提高了支架的稳定性。

本发明上述实施例提供的双轴跟踪支架，旋转机构的旋转中心和重心接近，在任何角度下的偏心距都较小，双轴太阳能跟踪支架在大角度状态的结构示意图如图10所示，所以用于实现对太阳高度角追踪的驱动装置（即推杆6）采用较小的功率即可驱动旋转机构运行。该跟踪支架的工作原理如下：

双轴跟踪支架的立柱1底端安装在底面基础上，回转驱动装置5安装在立柱1和上支架2之间。上支架2和旋转机构通过销轴9和推杆6形成三角结构。回转驱动装置5的旋转可以带动上支架2和旋转机构绕立柱1的中心旋转，实现了支架对太阳方位角上的追踪，推杆6的伸缩带动旋转机构绕销轴9处旋转，实现了旋转机构对太阳高度角上的追踪；通过回转驱动装置5和推杆6的实时运行，实现了旋转机构对太阳跟踪，提高了系统的发电量。旋转机构的旋转中心设置在销轴9铰接处，可以降低偏心距，降低推杆的能耗。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (10)

1.一种双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，包括：

立柱，其底端安装于底面基础上，所述立柱为所述支架提供支撑作用；

回转驱动装置，安装于所述立柱顶端；

上支架，包括相互垂直的支撑柱和横杆，所述支撑柱的一端与所述回转驱动装置连接，所述横杆位于所述支撑柱的另一端，所述横杆的两端设有吊耳；

旋转机构，包括旋转主轴和连接于所述旋转主轴上的横梁，所述横梁用于安装光伏面板，所述旋转主轴的两端穿过所述吊耳，所述旋转主轴上设有偏心板，所述偏心板通过销轴连接于所述吊耳上，所述旋转机构的旋转中心位于所述销轴的铰接处；所述回转驱动装置驱动所述上支架和所述旋转机构绕所述立柱的中心轴旋转，实现对太阳方位角的跟踪；

推杆，分别与所述上支架和所述旋转主轴连接，用于驱动所述旋转机构绕所述销轴旋转，实现对太阳高度角的追踪。

2.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述旋转主轴上设有两处对称设置的连接点，每处连接点处设有两块偏心板。

3.根据权利要求2所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述吊耳位于每处连接点处的两块偏心板之间，所述吊耳上设有第一连接孔，所述偏心板上设有与所述第一连接孔对应的第二连接孔，所述销轴穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔。

4.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述上支架上设有斜撑法兰板，所述横梁与所述斜撑法兰板之间设有斜撑，所述斜撑与所述横梁之间形成三角支撑。

5.根据权利要求4所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述斜撑有多个，多个所述斜撑在所述立柱的两侧对称布置。

6.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述支撑柱与所述横杆之间设有斜杆，所述斜杆起连接支撑作用，所述斜杆与所述横杆之间形成三角支撑。

7.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述上支架和所述旋转机构均为钢结构焊接件。

8.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，具有以下一种或多种选择：

- 所述支撑柱上设有推杆安装座，所述推杆安装座用于连接所述推杆；

- 所述旋转主轴上设有推杆臂，所述推杆臂用于连接所述推杆。

9.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述旋转主轴上设有横梁连接板，所述横梁连接板用于连接所述横梁，所述横梁连接板在所述旋转主轴上均匀间隔布置。

10.根据权利要求1所述的双轴太阳能跟踪支架，其特征在于，所述回转驱动装置通过法兰盘安装于所述立柱和所述上支架之间。