一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置的制作方法

1.本实用新型属于太阳能光伏支架技术领域，具体涉及的是一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置。


背景技术：

2.太阳能转换成电能的光伏发电技术随着新能源产业的应用、普及而飞速发展，太阳能板能实现能量的转换，为了更好的接收太阳能，通常需要光伏支架将太阳能板进行立体支撑，可以通过调整使太阳能板的表面适应光线的不同的角度，提高太阳能的转换效率。
3.目前光伏支架大致分为固定式光伏支架和跟踪式光伏支架，固定式光伏支架通常需要在光伏板的底部固定两根以上的立柱进行支撑，以达到光伏支架的稳定性；跟踪式光伏支架上的光伏组件能够随着太阳照射角度的变化而进行转动，以移动的方式接收太阳辐射，跟踪式光伏支架为了方便转动，采用双主轴、单立柱光伏支架结构跟踪为主；或者多立柱结构，如专利号cn2022219533879,一种分组调节式跟踪光伏支架；由于双主轴、多立柱跟踪结构复杂，在调整角度时，为了多个排列的光伏板统一调节角度保持一致，对主轴的强度要求非常高，统一调节角度难度系数大。
4.另外，传统的单立柱光伏结构，其立柱顶部结构多为无法调节，无法满足随季度调节最佳角度，不能接收更多的光线，太阳能板的发电量受到了局限性。传统结构顶部支撑太阳能板的结构多为框架结构，其结构设计复制，用钢量高，成本高也随之增加。有鉴于此，本案由此而生。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种单立柱且在立顶部可实现调节，同时提供东西方向跟踪太阳光线轨迹，可接收更多太阳能的带倾角的单立柱光伏跟踪装置。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，是由单根立柱支撑而成，所述的立柱顶部通过减速机驱动装置安装有主轴，主轴上对称分布有数组导轨，导轨上分别安装有光伏板；主轴的一端头处通过支架固定有风速传感器。
7.所述立柱顶部通过可调节法兰与减速机驱动装置利用螺栓固定连接起来，立柱的顶部固定设置有法兰，该法兰与调节法兰的安装位移可实现调节。
8.所述的可调法兰为有级可调法兰，法兰为有级法兰，有级可调法兰与有级法兰相配合安装。
9.所述的可调法兰为无级可调法兰，法兰为无级法兰，无级可调法兰与无级法兰相配合安装。
10.所述的主轴安装于减速机驱动装置的两侧，由减速机驱动装置带动主轴一起转动。
11.所述的主轴上安装有控制器，控制器内设置有gps和倾角传感器，风速传感器的信
号线与控制器相连接，减速机驱动装置的电源线与控制器相连接，外接电源线与控制器相连。
12.控制器通过gps定位，并通过内部软件算法，计算出白天某一时刻太阳光东西方向所处的角度。通过倾角传感器感应系统太阳能板当前的角度与计算出来的角度差异，来驱动减速机驱动装置，使得太阳能板能够跟踪太阳光线的轨迹。
13.所述的风速传感器，当控制器接收到风速传感器大风的信号，控制器驱动减速机驱动装置，使太阳能板进入水平状态，来提高系统的在大风状态下的安全性能。
14.所述的风速传感器通过支架固定，支架避让了太阳能板，设置在系统结构的最高位置，保证风速传感器处于最高位置，确保风速信号的准确性。
15.所述主轴与减速驱动装置相连接的端部上设置有法兰安装孔，另一端部上设置有端盖。
16.所述的减速机驱动装置包括外壳体、安装于外壳体内的旋转体及在旋转体的外侧设置数个安装孔。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用单立柱支撑光伏组件，采用倾角单立柱单轴跟踪驱动，主轴和减速机通过法兰连接，通过减速机驱动主轴旋转，及在立柱的顶部上通过调节法兰进行倾角调节，从而使得光伏组件能够有一定的可调角度，并增强了西方向和南北方向的弯曲强度，并使得光伏组件能够随着太阳东西方向跟踪太阳轨迹，大大提高了光伏板垂直接收太阳能，提高发电量。同时通过风速传感器提供准确的的大风速信号，控制器控制驱动装置，让光伏板放平，保护整套系统在大风状态下提供系统安全性。
附图说明
18.图1为本实用新型示意图。
19.图2为本实用新型中的立柱与减速机驱动装置有级可调示意图。
20.图3为本实用新型中的立柱与减速机驱动装置无级可调示意图。
21.图4为图2中的a处放大示意图(有级可调安装示意图)。
22.图5为本实用新型中的减速机驱动装置示意图。
23.图6为带有有级可调的立柱示意图。
24.图7为图6中的b处放大示意图。
25.图8为可调法兰示意图。
26.图9为主轴示意图。
27.图10为无级可调安装示图。
28.图11为无级可调法兰示意图。
29.图中：1、光伏板；2、减速机驱动装置；3、主轴；4、导轨；5、立柱；6、控制器；7、支架；8、有级法兰；9a、有级可调法兰；9b、无级可调法兰；10、风速传感器；11、无级法兰；11a、长条孔；11b、限位支撑；201、外壳体；202、旋转体；801、固定孔；802、可调安装孔。301、法兰安装孔
实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
31.本实用新型光伏跟踪装置是针对传统的多根立柱或者单根立柱以固定不可转动结构进行的改进的单立柱跟踪结构。
32.如图1至图8所示，一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，是由单根立柱5支撑而成，非常适合家用、公共场、大坡度山地场景的使用。所述的立柱5顶部通过减速机驱动装置2安装有主轴3，主轴3上对称分布有数组导轨4，导轨4上分别安装有光伏板1；主轴3的一端头处通过支架7固定有风速传感器10；采用减速机驱动其传动链单一，因此提高了系统的稳定性。
33.如图4所示，所述立柱5顶部通过可调节法兰与减速机驱动装置2利用螺栓固定连接起来，可调法兰为有级可调法兰9a，立柱5的顶部固定设置有带斜面的法兰，该法兰为有级法兰8，有级可调法兰9a与有级法兰8相配合，有级法兰8设计为带有一定可调角度范围的可调节角，有级法兰8上设置有无数个可调安装孔802与有级可调法兰9a相互配合构成有级可调，由于有多个可调安装孔802与有级可调法兰9a对应安装，因此这种安装方式可以大大提高调节的级数（比如有级可调法兰9a上有三个孔，有级法兰8上有五个可调安装孔，两者配合在一起就有多达15级可调）。减速机驱动装置2的外壳体201安装于有级可调法兰9a上，主轴3安装于减速机驱动装置2旋转体202两侧，若干个导轨4安装于主轴3上方，光伏板1安装于导轨4上方，控制器6安装于主轴3下侧，支架7安装于主轴3端部，风速传感器10安装于支架7上，风速传感器10与控制器6相连接，减速机驱动装置2的电源线与控制器6连接，组成带倾角的单立柱跟踪装置。通过有级调节法兰9a与有级法兰8的配合安装，及减速机驱动装置2的驱动主轴3的旋转，从而保证跟踪装置的主轴3可以朝低纬度有个一定的可调角度范围，使得跟踪装置在较高纬度时，可根据不同纬度调整到最佳倾角或者根据四季调节角度和跟踪装置的东西跟踪，来实现光伏板接收最多的太阳能。
34.如图1-4所示，所述的主轴3安装于减速机驱动装置2的两侧，由减速机驱动装置2带动主轴3一起转动。
35.所述的主轴3上安装有控制器6，控制器6内设置有gps和倾角传感器；具体跟踪方式为：gps定位到跟踪装置所在的经纬度，控制器6内的芯片根据经纬度（软件算法）计算所在位置一年四季每天的太阳的高度角，比如每年阳历7月8日上午10点，太阳和地面的夹角是固定的，比如算出来是东50
°
，控制器6内部的倾角传感器，感应到当前跟踪装置角度是东49
°
，则控制器6发出指令给减速机驱动装置2往西转1
°
，保证控制器感应角度与计算出来的50
°
是对应的。以此类推，比如过了5分钟后，控制器软件算出来的角度是东51
°
，此时再驱动减速机驱动装置使光伏板朝向东51
°
。风速传感器10的信号线与控制器6相连接，减速机驱动装置2的电源线与控制器6相连接，本实用新型跟踪装置为东西方向跟踪，控制器6内的gps定位功能定位当地的经纬度，通过当地经纬度信息，控制器智能计算跟踪装置需要朝向东西方向的目标角度，根据控制器内置的倾角传感器感应当前角度与目标角度的差异，来驱动减速机驱动装置2驱动主轴3东西旋转到目标角度，主轴3旋转带动导轨4和光伏板1，旋
转到与光线垂直的位置，保障光伏板1接收最大光线。
36.如图5所示，所述的减速机驱动装置2包括外壳体201、安装于外壳体201内的旋转体202及在旋转体202的外侧设置数个安装孔。
37.如图9所示，所述主轴3与减速驱动装置2相连接的端部上设置有法兰安装孔301，另一端部上设置有端盖，具体的说，主轴3一端部设置的法兰安装301通过螺栓连接在减速机驱动装置2的旋转体202上，旋转体202的转动带动主轴3一起转动。所述主轴3上的法兰采用焊接结构或铸造结构，可有效避让紧固件的安装，同时保证主轴单侧悬臂的抗弯强度。
38.当风速达到一定值时（比如大于阈值18m/s），控制器6内的芯片收到信号后，发出指令驱动减速机驱动装置2转动，使光伏板1转到一个小角度（比如放水平）来保护光伏组件，避免被大风吹坏。
39.整个跟踪装置工作过程中，控制器6都时时刻刻在计算目标角度，都时时刻刻在检测当前风速。
40.如图10及图11所示，当然，法兰上设置为长条孔11a和限位支撑11b，构成无级法兰11，与无级可调法兰9b相互配合，组成无级可调。长条孔11a与无级可调法兰9b上的孔位配合紧固，同时限位支撑11b与无级可调法兰9b上的限位法兰紧固保证装置在大荷载作用下避免长条孔处的紧固产生滑移，提高无级调节的可靠性；有级调节和无级调节可以根据需要与立柱进行连接应用。
41.所述的支架7设置为z字结构，安装于主轴3的部下方，避开了光伏板的干涉，风速传感器10安装于支架7上方，风速传感器10处于跟踪装置的最高处，减少了周围环境的干扰，也保证风速传感器读取风速信号的准确性。
42.主轴3的端部设置端盖，设计为外包裹的结构形式，不受不同壁厚的影响，都能很好的和主轴配合，同时主轴3带有倾角，外包裹的结构保证雨水以及灰尘不会进入主轴的内部，防止主轴被腐蚀。
43.本实用新型传动链单一，大大提供的系统的稳定性，同时，成本低，对比于双轴可下降50%以上的成本，度电成本也接近平单轴，单立柱带倾角跟踪的发电量介于平单轴和双轴之间，弥补了单立柱可调节角度平单轴的市场空白。

技术特征：
1.一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，是由单根立柱支撑而成，立柱顶部通过减速机驱动装置安装有主轴，主轴上对称分布有数组导轨，导轨上分别安装有光伏板；主轴的一端头处通过支架固定有风速传感器。2.根据权利要求1所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，立柱顶部通过可调节法兰与减速机驱动装置利用螺栓固定连接起来，立柱的顶部固定设置有法兰，法兰与调节法兰的安装位移可实现调节。3.根据权利要求2所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，所述的可调节法兰为有级可调法兰，法兰为有级法兰，有级可调法兰与有级法兰相配合安装。4.根据权利要求2所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，可调法兰为无级可调法兰，法兰为无级法兰，无级可调法兰与无级法兰相配合安装。5.根据权利要求1所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，主轴安装于减速机驱动装置的两侧，由减速机驱动装置带动主轴一起转动。6.根据权利要求1所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，主轴上安装有控制器，控制器内设置有gps和倾角传感器，风速传感器的信号线与控制器相连接，减速机驱动装置的电源线与控制器相连接。7.根据权利要求3所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，主轴与减速驱动装置相连接的端部上设置有法兰安装孔，另一端部上设置有端盖。8.根据权利要求1所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，减速机驱动装置包括外壳体、安装于外壳体内的旋转体及在旋转体的外侧设置数个安装孔。9.根据权利要求1所述的一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，其特征在于，主轴的一端头处通过支架固定有风速传感器，支架避让了太阳能板，设置在系统结构的最高位置，保证风速传感器处于最高位置，确保风速信号的准确性。

技术总结
一种带倾角的单立柱光伏跟踪装置，是由单根立柱支撑而成，所述的立柱顶部通过减速机驱动装置安装有主轴，主轴上对称分布有数组导轨，导轨上分别安装有光伏板；主轴的一端头处通过支架固定有风速传感器；本实用新型采用单立柱支撑光伏组件，采用倾角单立柱单轴跟踪驱动，主轴和减速机通过法兰连接，通过减速机驱动主轴旋转，及在立柱的顶部上通过调节法兰进行倾角调节，从而使得光伏组件能够有一定的可调角度，并增强了西方向和南北方向的弯曲强度，并使得光伏组件能够随着太阳东西方向跟踪太阳轨迹，大大提高了光伏板垂直接收太阳能，提高发电量。同时通过风速传感器提供的风速信号，控制器控制驱动装置，让光伏板放平，保护整套系统在大风状态下提供系统安全性。套系统在大风状态下提供系统安全性。套系统在大风状态下提供系统安全性。


技术研发人员：余斌 刘顺华 林明坚
受保护的技术使用者：厦门科惟智能制造有限公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/28