轻型光伏太阳跟踪装置及系统的制作方法

本发明涉及光伏组件系统运营维护领域，特别是涉及一种轻型光伏太阳跟踪装置及系统。

背景技术：

随着清洁能源的发展，光伏组件获得了越来越多的应用，作为将太阳能转换为电能的核心部件，光伏组件的安装摆放十分重要。在光伏发电系统中，为了提升光电转换能力，光伏组件一般都是面向阳光方向放置于固定支架上。由于光伏发电的发电效率受到太阳光照射角度的影响较大，因而使得太阳能电池板的朝向随阳光照射角度移动可以有效的提升太阳能电池板的光电转换效率。

光伏跟踪技术是提高光伏发电量的有效手段之一，现有的太阳跟踪装置一般为绕轴跟踪装置，包括平单轴，斜单轴和双轴跟踪等。现有的绕轴跟踪技术为保证组件最低离地高度的要求，立柱高度往往较高，这种结构对立柱和基础的承载力要求高，增加了立柱和基础的成本及重量，且重心较高、稳定性差；尤其是当绕同一根轴跟踪的组件阵列增多时，立柱的高度要更高、截面要更大，基础的承载力也需相应提高。同时，现有的绕轴跟踪装置由于重心较高，为抵御现场环境的过大风速，只能增加自重及基础的重量，这进一步的限制了跟踪装置在不同场景的适应性。此外，截面较大的立柱生产成本也较高，不利于跟踪装置的推广。

技术实现要素：

本发明提供了一种可降低重心且稳定性高的轻型光伏太阳跟踪装置，该装置包括电池板固定框架、承重机构及至少一组立柱，其中：

所述电池板固定框架的底部与所述至少一组立柱的顶部活动连接，所述至少一组立柱的底部设置于所述承重机构之上并与所述承重机构活动连接；

所述一组立柱包括两个沿所述电池板固定框架纵向排列的立柱，各所述立柱具有两个铰接的支脚及限位驱动机构，所述限位驱动机构与两个所述支脚连接并提供动力，两个所述支脚以铰接点为圆心可相向运动或锁止。

具体实施中，所述立柱的两个所述支脚呈x型，所述铰接点位于两个所述支脚的中部。

具体实施中，所述轻型光伏太阳跟踪装置包括多组所述立柱，多组所述立柱沿所述电池板固定框架横向排列。

具体实施中，所述电池板固定框架底部设置有与各所述立柱匹配的横梁，各所述立柱的两个所述支脚通过与所述支脚顶部相铰接的球面轴承套设于所述横梁上，所述球面轴承可沿所述横梁移动。

具体实施中，所述承重机构包括与各所述立柱匹配的滑轨，各所述立柱的两个所述支脚通过与所述支脚底部相铰接的滑块与所述滑轨活动连接，所述滑块可沿所述滑轨移动。

具体实施中，所述限位驱动机构包括丝杆以及设置于所述滑块的螺孔，其中：

所述丝杆通过所述螺孔横穿所述滑块并与所述滑块组成螺旋副，所述支脚的底部可通过所述螺旋副获取动力，沿所述滑轨移动。

具体实施中，所述螺旋副为滚珠螺旋副。

具体实施中，所述承重机构的底部还设置有固定夹具，所述承重机构通过所述固定夹具连接于彩钢瓦的拼接处。

具体实施中，所述轻型光伏太阳跟踪装置还包括斜撑支架，所述斜撑支架的一端与所述立柱铰接，另一端与所述电池板固定框架活动连接并可沿所述电池板固定框架纵向移动。

本发明还提供了一种驱动结构精妙且能耗低的轻型光伏太阳跟踪系统，该系统包括多个所述轻型光伏太阳跟踪装置、第一驱动装置及第二驱动装置，其中：

各组所述立柱中沿所述电池板固定框架纵向排列的第一个所述立柱与所述第一驱动装置连接并获取动力，沿所述电池板固定框架纵向排列的第二个所述立柱与所述第二驱动装置连接并获取动力。

具体实施中，各沿所述电池板固定框架纵向排列的第一个所述立柱连接有第一蜗轮蜗杆减速机，各第一蜗轮蜗杆减速机及所述第一驱动装置通过连接旋转杆依次连接；各沿所述电池板固定框架纵向排列的第二个所述立柱连接有第二蜗轮蜗杆减速机，各第二蜗轮蜗杆减速机及所述第二驱动装置通过连接旋转杆依次连接。

各沿所述电池板固定框架纵向排列的第一个所述立柱通过蜗轮蜗杆减速机及连接旋转杆连接至所述第一驱动装置；各沿所述电池板固定框架纵向排列的第二个所述立柱通过蜗轮蜗杆减速机及连接旋转杆连接至所述第二驱动装置。

具体实施中，所述轻型光伏太阳跟踪系统还包括万向节，所述万向节设置于各所述连接旋转杆中部。

本发明提供的轻型光伏太阳跟踪装置及系统，其中，该装置包括由上至下依次设置的用于固定太阳能电池板的电池板固定框架、至少一组立柱及可固定于屋顶的承重机构，立柱顶部与电池板固定框架活动连接，底部与承重机构活动连接；各组立柱包括两个沿电池板固定框架纵向排列的立柱；各立柱则具有两个相互铰接的支脚及限位驱动机构，两个支脚可从限位驱动机构获取动力以铰接点为圆心相向运动以调节该装置的高度。该装置与现有的绕轴太阳跟踪装置相比，不需设置过高且截面较大的立柱，在降低重心的同时减轻了整体重量；前后双立柱可以分别自由调节高度从而调整该装置的倾斜角度及重心，当现场环境风速超过运行状态的极限风速时，将重心调整至最低，可以大幅度降低电池板风荷载，有效保护光伏组件，具有较高的稳定性和可靠性。同时，由于该装置可以通过调整重心以抵御过大风速，因而可不设置混凝土基础，对屋顶的荷载小，具有较高的场地适应性，可以设置于彩钢瓦等载荷较小的工商业屋顶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述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具体实施方式，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。在附图中：

图1是根据本发明一个具体实施方式中轻型光伏太阳跟踪装置的结构示意图；

图2是根据本发明一个具体实施方式中轻型光伏太阳跟踪装置的侧视图；

图3是根据本发明一个具体实施方式中多组立柱的结构示意图；

图4是根据本发明一个具体实施方式中轻型光伏太阳跟踪系统的结构示意图；

图5是根据本发明一个具体实施方式中第一蜗轮蜗杆减速机、连接旋转杆及万向节的局部结构示意图；

图6是根据本发明一个具体实施方式中第二蜗轮蜗杆减速机、连接旋转杆及万向节的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明具体实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步详细说明。在此，本发明的示意性具体实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、图2所示，本发明提供了一种可降低重心且稳定性高的轻型光伏太阳跟踪装置100，该装置包括电池板固定框架110、承重机构130及至少一组立柱120，其中：

所述电池板固定框架110的底部与所述至少一组立柱120的顶部活动连接，所述至少一组立柱120的底部设置于所述承重机构130之上并与所述承重机构130活动连接；

所述一组立柱120包括两个沿所述电池板固定框架110纵向排列的立柱120，各所述立柱120具有两个铰接的支脚121及限位驱动机构125，所述限位驱动机构125与两个所述支脚121连接并提供动力，两个所述支脚以铰接点122为圆心可相向运动或锁止。

本发明中轻型光伏太阳跟踪装置100的工作原理为：设置于该装置顶部的电池板固定框架110用于固定太阳能电池板，设置于底部的承重机构130用于承接该装置及太阳能电池板的整体重量并将该装置固定于屋顶、楼面等场地，各组中纵向排列的两个立柱120可分别调节高度以调整电池板固定框架110及太阳能电池板的倾斜角度，从而提升光伏组件的光电转换效率。各立柱120中两个铰接的支脚121可以相向运动，以铰接点为圆心，两个支脚121的两端距离越远则立柱120的高度越低，当两个支脚121平行于水平面时，则立柱120达到最低的高度；反之，当两个支脚121垂直于水平面时，则立柱120高度达到最高。

具体实施中，各立柱120的两个支脚121铰接点122位置的设置可以有多种实施方案。例如，如图1所示，为了使得各立柱120与承重机构130及电池板固定框架110的连接更为稳固，因而铰接点122可以位于两个所述支脚121的中部。即当两个所述支脚121分开时，所述立柱120呈x型，进一步提升该装置的整体稳定性及可靠性。

具体实施中，立柱120组数的设置可以有多种实施方案。例如，如图3所示，当电池板固定框架110固定有数量较多的太阳能电池板时，其重量也相应增大，此时可以适当增加立柱120的组数，因而所述轻型光伏太阳跟踪装置100可以包括多组立柱120，进一步的，为了保证多组立柱120可以协调工作，共同调整太阳能电池板的倾斜角度，多组立柱120可以沿所述电池板固定框架110横向排列。工作时，电池板固定框架110下方设置有前后两排立柱120(沿所述电池板固定框架110纵向)，每排立柱120动作一致。

具体实施中，电池板固定框架110与立柱120连接的设置可以有多种实施方案。例如，如图1、图2所示，所述电池板固定框架110底部可以设置有与各所述立柱120匹配的横梁111，各所述立柱120的两个所述支脚121通过所述支脚121顶部相铰接的球面轴承123套设于所述横梁111上，所述球面轴承123可沿所述横梁111移动。进一步的，电池板固定框架110底部可以设置有两根横梁111，当该装置具有多组立柱120时，多组立柱120的前后两排立柱120的支脚121各活动连接于一根横梁111。

具体实施中，承重机构130与立柱120连接的设置可以有多种实施方案。例如，如图1、图2所示，所述承重机构130可以包括与各所述立柱120匹配的滑轨131，各所述立柱120的两个所述支脚121可以通过所述支脚121底部相铰接的滑块124与所述滑轨131活动连接，所述滑块124可沿所述滑轨131移动。进一步的，承重机构130可以设置有两根滑轨131，当该装置具有多组立柱120时，前后两排立柱120的支脚121可以通过滑块124各活动连接于一个支脚121。

具体实施中，限位驱动机构125的设置可以有多种实施方案。例如，如图1、图2所示，所述限位驱动机构125包括丝杆以及设置于所述滑块124的螺孔，其中：所述丝杆通过所述螺孔横穿所述滑块124并与所述滑块124组成螺旋副，所述支脚121的底部可通过所述螺旋副获取动力，沿所述滑轨131移动。实施中，丝杆向滑块124提供扭转力，滑块124则可以将丝杆提供的扭转力转化为直线动力并沿滑轨131移动，因而带动立柱120的两个支脚121相对运动。当该装置具有多组立柱120时，两个丝杆可以同时横穿一排立柱120的滑块124，此时仍是只需两根丝杆便可以驱动该装置。此外，由于螺旋副还具备自锁保护和减速功能，该装置通过螺旋副传导动力还可以有效提升可靠性。

具体实施中，螺旋副的选用可以有多种实施方案。例如，由于滚珠螺旋副同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点，因而所述螺旋副可以为滚珠螺旋副。此外，由于滚珠螺旋副只具有很小的摩擦阻力，因而还可有效降低该装置的能耗。

具体实施中，承重机构130与屋面的固定可以有多种实施方案。例如，如图1、图2所示，所述承重机构130的底部还可以设置有固定夹具140，所述承重机构130可以通过所述固定夹具140连接于彩钢瓦的拼接处。此时该装置不必破坏原有的屋顶结构、不设置混凝土基础，便可以进行有效固定。

具体实施中，如图2所示，为了进一步的加强电池板固定框架110与立柱120的连接稳定性，轻型光伏太阳跟踪装置100还可以包括斜撑支架150，所述斜撑支架150的两端分别与所述立柱120及所述电池板固定框架110铰接。进一步的，斜撑支架150的一端可以与立柱120的中部相连接，另一端则可以与电池板固定框架110纵向的中心点相连接。

具体实施中，电池板固定框架110的尺寸的设置可以有多种实施方案。例如，所述电池板固定框沿横向可固定至少一块太阳能电池板，电池板固定框架110的尺寸长度可以与太阳能电池板的长度相同，宽度则根据太阳能电池板的数量确定。

如图4所示，本发明还提供了一种驱动结构精妙且能耗低的轻型光伏太阳跟踪系统，包括多个所述轻型光伏太阳跟踪装置100、第一驱动装置510及第二驱动装置520，其中：

各组所述立柱120中沿所述电池板固定框架110纵向排列的第一个所述立柱120与所述第一驱动装置510连接并获取动力，沿所述电池板固定框架110纵向排列的第二个所述立柱120与所述第二驱动装置520连接并获取动力。

本发明中轻型光伏太阳跟踪系统的工作原理为：当在楼面设置多个所述轻型光伏太阳跟踪装置100时，各所述轻型光伏太阳跟踪装置100的倾斜角度可以一致，因而各所述轻型光伏太阳跟踪装置100的前立柱120(即沿电池板固定框架110纵向排列的第一个立柱120)可以共用第一驱动装置510，后立柱120(即沿电池板固定框架110纵向排列的第二个立柱120)则可以共用第二驱动装置520，因而该系统只需两个驱动装置便可以对多个轻型光伏太阳跟踪装置100的倾斜角度进行调整，两个分别用于控制前后立柱120的驱动装置有效降低了该系统的整体重量，实现了系统的轻量化，且结构精妙、能耗较低。

具体实施中，立柱120与驱动装置连接并获取动力可以有多种实施方案。例如，如图4所示，各沿所述电池板固定框架110纵向排列的第一个所述立柱120可以连接有第一蜗轮蜗杆减速机210，各第一蜗轮蜗杆减速机210及所述第一驱动装置510则可以通过连接旋转杆300依次连接；各沿所述电池板固定框架110纵向排列的第二个所述立柱120可以连接有第二蜗轮蜗杆减速机220，各第二蜗轮蜗杆减速机220及所述第二驱动装置520则可以通过连接旋转杆300依次连接。进一步的，第一驱动装置510和第二驱动装置520可以设置于各蜗轮蜗杆减速机之间或是一端。设置于各蜗轮蜗杆减速机之间，可以均匀的为两端的装置提供动力。

具体实施中，如图4、图5及图6所示，由于屋面环境复杂，多个轻型光伏太阳跟踪装置100的排布可能并不整齐，为了使得该系统适应现场环境，所述轻型光伏太阳跟踪系统还可以包括万向节400，所述万向节400设置于各所述连接旋转杆300中部。万向节400的设置可以有效提升该系统的环境适应性。

综上所述，本发明提供的轻型光伏太阳跟踪装置及系统，其中，该装置包括由上至下依次设置的用于固定太阳能电池板的电池板固定框架、至少一组立柱及可固定于屋顶的承重机构，立柱顶部与电池板固定框架活动连接，底部与承重机构活动连接；各组立柱包括两个沿电池板固定框架纵向排列的立柱；各立柱则具有两个相互铰接的支脚及限位驱动机构，两个支脚可从限位驱动机构获取动力以铰接点为圆心相向运动以调节该装置的高度。该装置与现有的绕轴太阳跟踪装置相比，不需设置过高且截面较大的立柱，在降低重心的同时减轻了整体重量；前后双立柱可以分别自由调节高度从而调整该装置的倾斜角度及重心，当现场环境风速超过运行状态的极限风速时，将重心调整至最低，可以大幅度降低电池板风荷载，有效保护光伏组件，具有较高的稳定性和可靠性。同时，由于该装置可以通过调整重心以抵御过大风速，因而可不设置混凝土基础，对屋顶的荷载小，具有较高的场地适应性，可以设置于彩钢瓦等载荷较小的工商业屋顶。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。