CN201515331U - 一种自动跟踪太阳能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种自动跟踪太阳能发电装置，包括基座、支架、横梁、电池平台、太阳能光伏组件、升降机和控制系统；所述支架呈W形，包括主支架和2个副支架，所述主支架由2根支撑柱呈倒V形设置，其上端汇聚与所述电池平台的中部铰接，下端设于基座上，所述主支架是一体结构，所述副支架对称设于主支架的两侧，其上端与所述电池平台铰接，下端设于基座上；所述横梁设于支架的上端，并分别与主支架和副支架固定连接。本实用新型改进了支架的整体结构及支架与电池平台的连接结构，在水平方向可承受的最大风速为180Km/h，在60度方向可承受的最大风速为80Km/h，因而可适用于一些环境恶劣的户外使用场合。

Description

一种自动跟踪太阳能发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能发电装置，具体涉及一种能自动跟踪的太阳能发电装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
太阳能光伏发电技术凭借在解决边远无电地区和缓解城市能源紧张方面的突出作用，已经成为世界范围内的研究热点。太阳能发电装置作为整个光伏发电技术的重要环节对于发电效率有很大影响，目前主要有固定式发电装置和跟踪式发电装置，前者由于不能随着太阳的运动而做出调整，其发电效率较低，而后者可以通过调整装置角度跟踪太阳运动从而提高系统发电效率，因此成为目前太阳能发电装置的主要研究方向。
现有的自动跟踪太阳能发电装置参见附图5～6所示，主要包括基座1、支架、横梁2、电池平台3、太阳能光伏组件、升降机5和控制系统，所述太阳能光伏组件固定设于电池平台3上，电池平台3通过转轴6安装于支架的上端，支架的下端设于基座1上；所述支架由左右分叉设置的2个主支撑臂13组成，主支撑臂13的上端与电池板平台3铰接、下端与基座1连接，呈“V”字结构，张开角度δ为110°～130°；在主支撑臂13的外侧还设有辅助支撑臂14，以进一步增加强度；在左、右主支撑臂之间设置有横梁2，横梁上固定有所述升降机5，升降机上的升降杆的端部与电池板平台的一侧铰接，主支撑臂铰接点位于基座正上方且升降杆的铰接点与主支撑臂铰接点非一直线；所述控制系统控制所述升降机。实际使用时，利用控制系统给出控制信号驱动升降机工作，通过升降机的升降杆驱动电池平台绕转轴转动，从而实现在仰角方向上对太阳光的自动跟踪，使太阳光始终垂直照射在电池平台上的太阳能光伏组件上。
然而，对于一些环境恶劣的户外使用场合，如沙漠、戈壁、山区等地区，就要求上述自动跟踪太阳能发电装置具有良好的抗风性能，而上述太阳能发电装置的V形支架与电池平台只有左、右2个铰接点，且支架整体结构的抗风性能也不好，因此，虽然报道上称其可承受最大风速为135Km/h，超过该设计值则很难安全使用。因此，开发一种具有高抗风性能的自动跟踪太阳能发电装置具有现实的积极意义。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有高抗风性能的自动跟踪太阳能发电装置，以适用于苛刻的环境。
为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种自动跟踪太阳能发电装置，包括基座、支架、横梁、电池平台、太阳能光伏组件、升降机和控制系统，所述太阳能光伏组件固定设于电池平台上，电池平台通过转轴安装于支架的上端，支架的下端设于基座上；所述升降机固定于支架上，升降机的升降杆与电池平台的一侧铰接；所述控制系统控制所述升降机；所述支架呈W形，包括主支架和2个副支架，所述主支架由2根支撑柱呈倒V形设置，其上端汇聚与所述电池平台的中部铰接，下端设于基座上，所述主支架是一体结构，所述副支架对称设于主支架的两侧，其上端与所述电池平台铰接，下端设于基座上；所述横梁设于支架的上端，并分别与主支架和副支架固定连接。
上文中，所述升降机和控制系统均是现有技术，通过升降机的升降杆驱动电池平台绕转轴转动，实现在仰角方向上对太阳光的自动跟踪。所述主支架、副支架和电池平台的铰接点可以在同一直线上。所述支架的下端设于基座上，可以是支架与基座固定连接，也可以在两者之间设置周向旋转的部件，以进一步增加电池平台的周向旋转自由度。
进一步的技术方案，还设有转盘轴承和轴承盖，所述转盘轴承的内圈与所述基座固定连接，其外圈与轴承盖固定连接，所述支架固定设于轴承盖上；所述转盘轴承的内圈还设有齿轮；还设有安装于轴承盖上行星减速器，该行星减速器的输出齿轮与所述转盘轴承内圈的齿轮啮合。因而可以利用行星减速器的输出齿轮驱动转盘轴承内圈的齿轮转动，进一步带动轴承盖和其上的支架转动，从而带动电池平台及太阳能光伏组件周向转动，实现在东西方位角的跟踪，从而最大限度的吸收太阳光。
上述技术方案中，所述主支架的2根支撑柱和副支架均由2个支撑臂呈倒V形安装，张开角度为15°～25°。
进一步的技术方案，所述支架与电池平台的铰接处还设有气弹簧。以用于缓冲。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是：
1、本实用新型改进了支架的整体结构，设计成由主支架和2个副支架组成的呈W形支架，并进一步改进了支架与电池平台的连接结构，形成以中央主支架为主、两侧副支架为辅的支撑结构，取得了显著的效果，模拟试验证明：该装置在水平方向可承受的最大风速为180Km/h，在60度方向可承受的最大风速为80Km/h，因而可适用于一些环境恶劣的户外使用场合。
2、由于本实用新型的主支架是一体结构，因而便于生产和安装，同时也降低了支架的整体重量，成本较低。
3、本实用新型结构简单，便于安装维护，适于推广应用。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的主视图；
图2是本实用新型实施例一的俯视图；
图3是本实用新型实施例一的左视图；
图4是图1的A部放大图；
图5是本实用新型实施例一的受力分析图；
图6是背景技术中自动跟踪太阳能发电装置的主视图；
图7是背景技术中自动跟踪太阳能发电装置的俯视图。
其中：1、基座；2、横梁；3、电池平台；4、气弹簧；5、升降机；6、转轴；7、主支架；8、副支架；9、支撑柱；10、转盘轴承；11、轴承盖；12、行星减速器；13、主支撑臂；14、辅助支撑臂。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例一
参见图1～4所示，一种自动跟踪太阳能发电装置，包括基座1、支架、横梁2、电池平台3、太阳能光伏组件、升降机5和控制系统，所述太阳能光伏组件固定设于电池平台3上，电池平台3通过转轴6安装于支架的上端，支架的下端设于基座1上；所述升降机5固定于支架上，升降机的升降杆与电池平台的一侧铰接；所述控制系统控制所述升降机；所述支架呈W形，包括主支架7和2个副支架8，所述主支架7由2根支撑柱9呈倒V形设置，其上端汇聚与所述电池平台3的中部铰接，下端设于基座上，所述主支架是一体结构，所述副支架8对称设于主支架的两侧，其上端与所述电池平台铰接，下端设于基座上；所述横梁2设于支架的上端，并分别与主支架7和副支架8固定连接。所述主支架的2根支撑柱9和副支架8均由2个支撑臂呈倒V形安装，张开角度为15°～25°；所述支架与电池平台的铰接处还设有气弹簧4。
上述技术方案中，还设有转盘轴承10和轴承盖11，所述转盘轴承的内圈与所述基座1固定连接，其外圈与轴承盖11固定连接，所述支架固定设于轴承盖上；所述转盘轴承的内圈还设有齿轮；还设有安装于轴承盖上行星减速器12，该行星减速器的输出齿轮与所述转盘轴承内圈的齿轮啮合。
本实施例一的支架结构分析是基于有限单元法理论，采用ANSYS软件对整个结构进行模拟分析，得出满足材料强度要求的最大工况载荷。其中，载荷包括永久载荷(重力载荷)和可变载荷(风载荷和雪载荷)。分别模拟了两个极限位置的受力情况：
1、电池平台处于水平方向
载荷组合：重力载荷+风载荷+雪载荷
其中：风速为180Km/h，作用在组件上的风载荷为：1.96KN/m2，雪载荷为0.49KN/m2；
2、电池平台与水平面成60度方向
载荷组合：重力载荷+风载荷
其中：风速为80Km/h，作用在组件上半部分的风载荷为：0.38KN/m2，作用在组件下半部分的风载荷为：0.88KN/m2。
根据模拟仿真结果可见，整个装置在电池平台处于水平方向下可以承受的最大风速为180Km/h，在电池平台与水平面成60度方向时可以承受的最大风速为80Km/h，因而可适用于一些环境恶劣的户外使用场合。
本实施例的受力情况参见图5所示，采用三点支撑的结构，载荷作用于电池平台后通过三个支承座向下传递，这样受力更加均匀，横梁两端的弯矩相对较小，由于中间支承座承受较大的力，从而减少了由于升降机受力较大而引起的对主支架的应力集中，因此本结构各个连接点的受力更加平均，大大减少了因局部受力不均而引起的材料破坏。
而现有的V形支架太阳能发电装置是是采用左右两点式支撑，这种结构两端支承座受力比较集中，横梁两端受到的弯矩较大，同时由于中间没有支撑，升降机承受的力比较大，进而传递到主支架，致使整个结构有多处受力比较集中，容易发生破坏。

Claims (4)

1.一种自动跟踪太阳能发电装置，包括基座(1)、支架、横梁(2)、电池平台(3)、太阳能光伏组件、升降机(5)和控制系统，所述太阳能光伏组件固定设于电池平台(3)上，电池平台(3)通过转轴(6)安装于支架的上端，支架的下端设于基座(1)上；所述升降机(5)固定于支架上，升降机的升降杆与电池平台的一侧铰接；所述控制系统控制所述升降机；其特征在于：所述支架呈W形，包括主支架(7)和2个副支架(8)，所述主支架(7)由2根支撑柱(9)呈倒V形设置，其上端汇聚与所述电池平台(3)的中部铰接，下端设于基座上，所述主支架是一体结构，所述副支架(8)对称设于主支架的两侧，其上端与所述电池平台铰接，下端设于基座上；所述横梁(2)设于支架的上端，并分别与主支架(7)和副支架(8)固定连接。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳能发电装置，其特征在于：还设有转盘轴承(10)和轴承盖(11)，所述转盘轴承的内圈与所述基座(1)固定连接，其外圈与轴承盖(11)固定连接，所述支架固定设于轴承盖上；所述转盘轴承的内圈还设有齿轮；还设有安装于轴承盖上行星减速器(12)，该行星减速器的输出齿轮与所述转盘轴承内圈的齿轮啮合。
3.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳能发电装置，其特征在于：所述主支架的2根支撑柱(9)和副支架(8)均由2个支撑臂呈倒V形安装，张开角度为15°～25°。
4.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳能发电装置，其特征在于：所述支架与电池平台的铰接处还设有气弹簧(4)。
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