CN120880301A - 一种偏心补偿装置、光伏跟踪支架及光伏系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种偏心补偿装置、光伏跟踪支架及光伏系统，涉及光伏支架技术领域，偏心补偿装置包括壳体、两个弧形弹簧、连接件；壳体端部设安装点，弧形弹簧第一端通过连接环挂接于安装点，第二端挂接于连接件，连接件通过加强垫片与光伏主梁垂直固定；壳体内设圆弧形安装槽容纳弧形弹簧，且沿径向设弧形贯通孔供连接件活动贯穿。光伏跟踪支架通过驱动机构驱动主梁转动，偏心补偿装置安装于非驱动立柱的轴承座上，可对称设置于轴承座两侧。光伏系统包含该光伏跟踪支架及固定于檩条上的光伏组件。当主梁发生偏心偏移时，连接件带动弧形弹簧形变产生定向补偿力，推动主梁回归预设轨迹，提升光伏组件受光精度及结构稳定性。

Description

一种偏心补偿装置、光伏跟踪支架及光伏系统

技术领域

本发明涉及光伏支架技术领域，具体为一种偏心补偿装置、光伏跟踪支架及光伏系统。

背景技术

光伏跟踪支架是太阳能光伏发电系统的核心装置，其通过光敏元件感知太阳位置，由控制系统驱动驱动机构，带动光伏主梁及光伏组件随太阳运动自动旋转，以确保光伏组件始终精准对准太阳，最大化接收太阳辐射能量。其结构主要由驱动立柱、非驱动立柱、主梁、轴承座、檩条等组成，光伏组件通过檩条固定于主梁上。

对于单排跟踪支架，为降低驱动成本，常采用多根主梁固定连接形成长主梁，并通过单点驱动实现整体旋转。然而，长主梁在运行过程中，受自重分布不均、光伏组件载荷偏差、传动间隙及外界阵风等因素影响，易产生偏心偏移——即主梁实际转动轨迹偏离预设的同心圆弧轨迹，导致端部与驱动点的相对位置偏差增大。这种偏心偏移不仅会降低光伏组件的受光精度，还会加剧主梁局部应力集中，长期运行可能导致结构变形或疲劳损坏。

针对上述问题，现有技术主要存在两类解决方案：一类是采用弹簧提供竖直方向的支撑，但其仅能缓解主梁扭转导致的端部下垂，无法针对水平或转动方向的偏心偏移提供补偿；另一类是采用粘滞阻尼器，其核心作用是通过阻尼力减缓主梁的转动速度，避免运动过冲，但其无法主动提供促使主梁回归预设轨迹的补偿力，无法解决偏心偏移导致的“归位困难”问题。因此，亟需一种能在主梁发生偏心偏移时，主动提供定向补偿力、促使其回归预设轨迹的解决方案。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种偏心补偿装置、光伏跟踪支架及光伏系统，减少主梁扭转及端部与驱动点的角度偏差，提高结构安全性与稳定性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种偏心补偿装置，包括：

壳体，端部设置有安装点；

弧形弹簧，安装在壳体上，第一端与安装点相连接；

连接件，一端设置在壳体上并与弧形弹簧的第二端相连接；连接件的另一端与光伏主梁相连接；

光伏主梁相对于壳体转动时，通过连接件使弧形弹簧发生形变，弧形弹簧为光伏主梁提供扭转方向的反力。

优选地，所述壳体安装在光伏主梁的下方；壳体的内部设置有用于安装弧形弹簧的安装槽；安装槽的截面形状为圆弧形；所述弧形弹簧设置在安装槽内；弧形弹簧配置有两个，对称设置在连接件的两侧。

优选地，壳体上沿安装槽的径向方向设置有贯通孔；贯通孔的截面形状为弧形；贯通孔与安装槽连通；连接件可活动的置于贯通孔中，两端延伸至壳体的外部。

优选地，所述弧形弹簧的第一端、第二端均设置有连接环，第一端的连接环挂接在所述安装点上，第二端的连接环挂接在连接件上。

优选地，所述连接件设置为长螺杆；所述连接件垂直穿过光伏主梁设置。

优选地，连接件上安装有加强垫片；加强垫片配置有两个，用于抵接固定在光伏主梁的上、下端面上。

优选地，所述壳体的一侧设置有与所述安装槽连通的开口，开口上扣合有盖板；盖板固定在壳体上。

一种光伏跟踪支架，包括偏心补偿装置，还包括驱动立柱、非驱动立柱、檩条、驱动机构和轴承座；偏心补偿装置设置在轴承座的侧面；轴承座内安装有主梁轴承；光伏主梁穿设在主梁轴承内；檩条安装在光伏主梁上；轴承座固定在非驱动立柱上；驱动机构安装在驱动立柱上，用于驱动光伏主梁转动。

优选地，所述轴承座的两侧各设置一个偏心补偿装置；偏心补偿装置的壳体固定安装在轴承座或所述非驱动立柱上。

一种光伏系统，包括光伏跟踪支架；光伏系统用于安装光伏组件；光伏组件固定安装在所述檩条上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的偏心补偿装置中，弧形弹簧通过连接环分别挂接于壳体端部的安装点和与主梁刚性连接的连接件上，且弧形弹簧安装于壳体的圆弧形安装槽内。当主梁因偏心偏移偏离预设轨迹时，连接件随主梁同步偏移，带动弧形弹簧在安装槽内发生定向形变——若主梁向一侧偏心偏移，对应侧的弧形弹簧被拉伸、另一侧被压缩，弹簧的弹性回复力形成定向补偿力，通过连接件直接作用于主梁偏移方向的反方向。这种补偿力与偏心偏移量正相关，可实时推动主梁回归预设轨迹，解决了现有技术无法主动纠正偏心偏移的缺陷，确保光伏组件始终精准对准太阳。

装置中两个弧形弹簧对称布置于连接件两侧，且轴承座两侧可各设置一个偏心补偿装置。当主梁发生偏心偏移时，两侧弧形弹簧的形变力大小相等、方向相反，形成均衡的补偿力矩，避免单侧补偿力过大导致主梁向另一侧过度偏移。同时，连接件通过加强垫片与主梁垂直固定，确保补偿力沿主梁径向精准传递，进一步提升归位精度。

弧形弹簧的补偿力由其刚度决定，且壳体的安装槽内设有POM耐磨垫圈。实际应用中，可根据主梁长度、光伏组件载荷及当地风荷载等因素，更换不同刚度的弧形弹簧，从而精准匹配不同场景下的偏心补偿需求，确保补偿效果与主梁承载能力适配。

壳体内的POM耐磨垫圈直接与弧形弹簧接触，可减少弹簧在形变过程中与壳体的摩擦损耗，显著延长弹簧使用寿命；连接件采用长螺杆结构，配合加强垫片与主梁固定，避免了连接部位因长期受力产生的变形或松动；整体装置由壳体、弧形弹簧、螺栓等常规金属构件组成，无复杂电控或液压元件，组装时仅需通过螺栓将壳体固定于轴承座或非驱动立柱，后期维护仅需检查弹簧形变状态或更换磨损的POM垫圈，操作简单成本低。

壳体上沿安装槽径向设置弧形贯通孔，连接件可活动贯穿其中。当主梁因极端工况发生超出设计范围的过度偏心偏移时，连接件会与贯通孔的孔壁刚性抵接，强制限制主梁继续偏移，避免弧形弹簧因过度形变断裂或主梁因偏心量过大产生不可逆变形，为结构提供双重保护。

装置的壳体可通过安装点固定于轴承座或非驱动立柱上，且可根据主梁长度在任意非驱动立柱处安装，无需改变原有支架的驱动机构或主梁结构。同时，壳体与轴承座既可分体组合也可一体成型，适应不同安装空间需求，可广泛应用于各类单排跟踪支架。

附图说明

图1为本发明的偏心补偿装置的结构示意图；

图2为本发明的偏心补偿装置的立体结构图；

图3为本发明的偏心补偿装置的结构爆炸图；

图4为本发明中的阻尼器的结构示意图；

图5为本发明的光伏跟踪支架的结构示意图；

图6为本发明中的光伏跟踪支架的立体结构图。

其中：

1、轴承座；11、主梁轴承；12、上盖；13、底座；14、螺栓连接轴；15、连接块；16、连接螺栓；17、第一半圆凹槽；2、偏心补偿装置；21、弧形弹簧；22、盖板；23、加强垫片；24、连接件；25、壳体；26、安装槽；27、贯通孔；28、连接圈；3、光伏主梁；4、非驱动立柱。

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作出创造性劳动的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。

如图1、图2所示，一种偏心补偿装置，用于对光伏主梁的转动提供偏心补偿力，包括：

壳体25，端部设置有安装点；安装点配置有两个，分布在壳体25的两端；

弧形弹簧21，安装在壳体25上，第一端与安装点相连接；

连接件24，一端设置在壳体25上并与弧形弹簧21的第二端相连接；连接件24的另一端与光伏主梁3相连接；

光伏主梁3相对于壳体25转动时，通过连接件24使弧形弹簧21发生形变，弧形弹簧21为光伏主梁3提供扭转方向的反力。

进一步的，壳体25安装在光伏主梁3的下方；壳体25的内部设置有用于安装弧形弹簧21的安装槽26；安装槽26的截面形状为圆弧形；弧形弹簧21设置在安装槽26内；弧形弹簧21配置有两个，对称设置在连接件24的两侧。

进一步的，壳体25上沿安装槽26的径向方向设置有贯通孔27；贯通孔27的截面形状为弧形；贯通孔27与安装槽26连通；连接件24可活动的置于贯通孔27中，两端延伸至壳体25的外部。当光伏主梁3因强风转动至极限位置时，连接件24与贯通孔27的孔壁抵接，阻止光伏主梁3继续转动，避免结构过载损坏。

进一步的，弧形弹簧21的第一端、第二端均设置有连接环，第一端的连接环挂接在安装点上，第二端的连接环挂接在连接件24上。

进一步的，如图3、图4所示，连接件24设置为长螺杆；连接件24垂直穿过光伏主梁3设置；连接件24上安装有加强垫片23；加强垫片23配置有两个，用于抵接固定在光伏主梁3的上、下端面上。光伏主梁3上设置有与长螺杆相适配的圆孔，长螺杆贯穿光伏主梁3的圆孔，长螺杆上设置有螺母，螺母配置有两个，布置在光伏主梁3的上、下两端，旋转螺母将加强垫片23挤压固定在光伏主梁3上，实现连接件24和光伏主梁3的固定连接；加强垫片23设置有贴合光伏主梁3外部轮廓的曲线面。

进一步的，安装槽26的内部安装有POM耐磨垫圈，用于保护弧形弹簧21。

进一步的，壳体25的一侧设置有与安装槽26连通的开口，开口上扣合有盖板22；盖板22固定在壳体25上。

如图5、图6所示，一种光伏跟踪支架，包括偏心补偿装置2，还包括驱动立柱、非驱动立柱4、檩条、驱动机构和轴承座1；偏心补偿装置2设置在轴承座1的侧面；轴承座1内安装有主梁轴承11；光伏主梁3穿设在主梁轴承11内；檩条安装在光伏主梁3上；轴承座1固定在非驱动立柱4上；驱动机构安装在驱动立柱上，用于驱动光伏主梁3转动。

进一步的，轴承座1的两侧各设置一个偏心补偿装置2，使轴承座1两侧的光伏主梁3上的受力平衡；偏心补偿装置2的壳体25固定安装在轴承座1或焊接固定在非驱动立柱4上设置的安装座上。

进一步的，轴承座1包括底座13和上盖12；底座13的内部设置有第一半圆凹槽17；上盖12的内部设置有与第一半圆凹槽17适配的第二半圆凹槽；底座13的上端安装有连接螺栓16；连接螺栓16配置有两个，对称设置在第一半圆凹槽17的两侧；上盖12扣合在底座13上，主梁轴承11的下部安装在第一半圆凹槽17内，主梁轴承11的上部安装在第二半圆凹槽内，通过连接螺栓16将上盖12固定在底座13上，连接螺栓16的轴线、第一半圆凹槽17的轴线相平行，第一半圆凹槽17的轴线、第二半圆凹槽的轴线相重合。

具体的，底座13的上端、上盖12上均设置有用于安装连接螺栓16的圆孔，连接螺栓16贯穿该圆孔从而将上盖12固定安装在底座13上。

具体的，连接螺栓16的两端各安装有一个连接块15；两个连接块15在壳体25的两侧呈对称布置；连接块15上设置有螺栓连接轴14；螺栓连接轴14的轴线和连接螺栓16的轴线相平行；连接块15、壳体25、盖板22上均设置有容纳螺栓连接轴14穿过的圆孔，通过该圆孔，螺栓连接轴14贯穿连接块15，端部延伸至连接块15的外侧并穿过壳体25和盖板22，螺栓连接轴14的端部安装有螺母，通过螺母将盖板22、壳体25、连接块15及轴承座1固定连接，螺栓连接轴14即为壳体25的安装点；弧形弹簧21第二端的连接环挂接在螺栓连接轴14上。

一种光伏系统，包括光伏跟踪支架；光伏系统用于安装光伏组件；光伏组件固定安装在檩条上。

工作过程

初始状态：光伏主梁3处于预设转动轨迹的初始位置(如清晨初始角度)，连接件24位于壳体25弧形贯通孔27的中点，两个弧形弹簧21均处于自由状态(无拉伸或压缩)，补偿力为零。

偏心偏移发生：当光伏主梁3受阵风、自重不均或传动间隙影响，向一侧发生偏心偏移(偏离预设轨迹)时，与主梁固定的连接件24随主梁同步偏移，沿壳体25的弧形贯通孔27向同一侧滑动。

补偿力产生：连接件24滑动过程中，带动一侧的弧形弹簧21被拉伸(形变增大)、另一侧的弧形弹簧21被压缩(形变增大)。弧形弹簧21因形变产生弹性回复力，形成定向偏心补偿力——拉伸侧弹簧的拉力与压缩侧弹簧的推力共同作用于连接件24，方向与主梁偏心偏移方向相反。

主梁归位：补偿力通过连接件24传递至光伏主梁3，推动主梁向预设轨迹方向移动。随着主梁回归，连接件24在贯通孔27内反向滑动，弧形弹簧21形变逐渐减小，补偿力同步降低，直至主梁完全回归预设轨迹，补偿力为零，装置恢复初始状态。

极限保护：若主梁因极端工况(如强风)发生超范围偏移，连接件24会与弧形贯通孔27的孔壁抵接，限制主梁继续移动，避免弧形弹簧21过度形变或主梁结构损坏，实现安全保护。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种偏心补偿装置，其特征在于，包括：

壳体(25)，端部设置有安装点；

弧形弹簧(21)，安装在壳体(25)上，第一端与安装点相连接；

连接件(24)，一端设置在壳体(25)上并与弧形弹簧(21)的第二端相连接；连接件(24)的另一端与光伏主梁(3)相连接；

光伏主梁(3)相对于壳体(25)转动时，通过连接件(24)使弧形弹簧(21)发生形变，弧形弹簧(21)为光伏主梁(3)提供扭转方向的反力。

2.如权利要求1所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，所述壳体(25)安装在光伏主梁(3)的下方；壳体(25)的内部设置有用于安装弧形弹簧(21)的安装槽(26)；安装槽(26)的截面形状为圆弧形；所述弧形弹簧(21)设置在安装槽(26)内；弧形弹簧(21)配置有两个，对称设置在连接件(24)的两侧。

3.如权利要求2所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，壳体(25)上沿安装槽(26)的径向方向设置有贯通孔(27)；贯通孔(27)的截面形状为弧形；贯通孔(27)与安装槽(26)连通；连接件(24)可活动的置于贯通孔(27)中，两端延伸至壳体(25)的外部。

4.如权利要求1所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，所述弧形弹簧(21)的第一端、第二端均设置有连接环，第一端的连接环挂接在所述安装点上，第二端的连接环挂接在连接件(24)上。

5.如权利要求3所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，所述连接件(24)设置为长螺杆；所述连接件(24)垂直穿过光伏主梁(3)设置。

6.如权利要求1所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，所述连接件(24)上安装有加强垫片(23)；加强垫片(23)配置有两个，用于抵接固定在光伏主梁(3)的上、下端面上。

7.如权利要求2所述的一种偏心补偿装置，其特征在于，所述壳体(25)的一侧设置有与所述安装槽(26)连通的开口，开口上扣合有盖板(22)；盖板(22)固定在壳体(25)上。

8.一种光伏跟踪支架，包括权利要求1至8中任一所述的偏心补偿装置，其特征在于，还包括驱动立柱、非驱动立柱(4)、檩条、驱动机构和轴承座(1)；偏心补偿装置(2)设置在轴承座(1)的侧面；轴承座(1)内安装有主梁轴承(11)；光伏主梁(3)穿设在主梁轴承(11)内；檩条安装在光伏主梁(3)上；轴承座(1)固定在非驱动立柱(4)上；驱动机构安装在驱动立柱上，用于驱动光伏主梁(3)转动。

9.如权利要求8所述的一种光伏跟踪支架，其特征在于，所述轴承座(1)的两侧各设置一个偏心补偿装置(2)；偏心补偿装置(2)的壳体(25)固定安装在轴承座(1)或所述非驱动立柱(4)上。

10.一种光伏系统，包括权利要求8所述的光伏跟踪支架，其特征在于，光伏系统用于安装光伏组件；光伏组件固定安装在所述檩条上。