一种用于坡面的可调光伏支架装置

技术领域：

本申请公开属于新能源辅助装置领域，具体涉及太阳能光伏组件领域，特别地，是一种用于坡面的光伏支架系统。

背景技术：
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当今，随着新材料和新工艺的进步，光伏组件已经能够适应多种条件下的可靠性工作，产生了渔光互补、农光互补、风光互补等一系列安装方式，安装地不限于山地、水面、沙漠、冰川等非传统安装环境，进一步提高了太阳能资源的有效利用。

斜坡面安装作为一种较为特殊的安装环境，常常出现在坡屋顶，山地、丘陵等地，且多以阵列的形式出现。相较于平面光伏发电，两个关键位置因素制约着坡面光伏发电的效率，一方面，由于斜坡面安装支架与地面呈现一定的倾角，导致所接收到的太阳高度角范围小于平面安装，可通过提升支架高度获取更大的太阳方位角；另一方面，调节光伏组件之间的距离是布置光伏阵列的重要环节，当太阳方位角、太阳高度角、坡面坡度、坡面方位角确定时，光伏阵列前后间距的设计一般以冬至日上午9时至下午15时前后互不遮挡为原则。现有的坡面安装多为固定安装，主要表现在安装地的经纬度、坡度确定后，结合计算满足互不遮挡条件的光伏板长度和倾角，安装后不再调整光伏支架高度和光伏板间距，事实上，当固定支架安装过程中或使用一段时间后，支架位置或角度会发生变化，从而出现光伏板之间遮挡或不能正对太阳的情况，进一步影响发电效率。

技术实现要素：
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(一)解决的问题

针对以上问题，提出了一种坡面光伏板间距及角度可调的光伏支架系统，可调节至最佳安装间距及实时追踪太阳方位。

(二)技术方案

一种用于坡面的可调光伏支架装置，主要包括安装基础、第一移动导轨、滑动底座、支撑杆、转动调节装置、安装框架、角度调节装置、光敏电阻、控制器。

所述安装基础固定安装于斜坡面；所述第一移动导轨通过螺栓铺设在所述安装基础之上，并且各所述第一移动导轨之间相互平行；所述滑动底座滑动连接在所述第一移动导轨两侧；

所述支撑杆一端活动铰接于所述滑动底座上表面，另一端与所述转动装置四个铰接座铰接；

所述转动调节装置内切于所述安装框架，并滚动连接于所述安装框架的四个安装座；

所述安装框架顶部开设第一安装槽，其中嵌入光伏板；所述第一安装槽背面连接角度调节装置输出端；所述角度调节装置输入端底座与所述安装框架固定连接。

优选地，所述安装基础采用混凝土结构，且两侧面四角处设有第一通孔，在所述第一通孔内插入螺栓将所述第一移动导轨铺设于安装基础之上；

优选地，所述第一移动导轨上表面按一定规律设置数量不等且呈一定角度的凸台，具体数量和角度可根据坡面坡度和光伏板间安装距离进行设置，所述第一移动导轨两侧开设平行且长度相等的直线滑槽，用于对所述滑动底座进行限位，并且其长度不小于所述第二移动导轨直径的1.5倍。

优选地，所述滑动底座外形与所述第一移动导轨配合，其内部主要结构包括自锁块和第一弹簧，自锁块一端外型与凸台配合，保证两者实现卡接，另一端与所述滑动底座内部抵持；所述第一弹簧一端固定在所述滑动底座壳体内部，且部分置于成型于所述滑动底座内部的安装孔中，另一端与所述自锁块上表面抵持。

优选地，所述支撑杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，且数量各有两根，分别沿坡面方向上下设置，各自底部分别与对应的滑动底座活动连接，顶部则活动连接于所述第二移动导轨的四个铰接座。

优选地，所述转动调节装置包括：第二移动导轨，所述第二移动导轨为环形结构，其侧面设置为半圆形凸起，并且与滚轮相接触；所述滚轮周向设置为与所述第二移动导轨侧面凸起直径相等的半圆形凹陷，所述转动调节装置还包括第一驱动电机，所述第一驱动电机驱动所述滚轮周向转动，并且所述滚轮安装在所述安装框架开设的安装座中。

优选地，所述安装框架外切于所述第二移动导轨，底部为正方形框，且由两个全等的l形架通过沉头螺丝拼接而成。

优选地，所述安装框架顶部设置第一安装槽，其内边框设置挡边及限位装置，光伏板安装于所述挡边及限位装置之间，所述限位装置包括限位块，所述限位块设于所述限位装置开设的安装第一限位槽之中，所述限位块上部分截面为半圆形结构，且部分置于所述第一安装槽内，由于所述第一限位槽开口宽度小于所述限位块上部分截面半圆直径，使得所述限位块不能脱离所述第一限位槽，所述限位块底部穿过第二弹簧插入所述第一限位槽中的盲孔；所述第二弹簧与盲孔的上表面搭接；所述第一安装槽背面通过4个加强筋固定连接第二转动轴，当然，加强筋的数量并不局限于4个，可以为3个或者4个以上，其布设的位置也不局限于所述第二转动轴两端对称设置。所述第二转动轴正中固定设置侧耳，两端接入所述安装框架的第二盲孔之中，且两端设置限位销、并且安装于所述安装框架的第二限位槽内。所述第二限位槽能够限制所述限位销在其中的转动，从而限制所述第二转动轴的转动，进一步限制所述第一安装槽及光伏板的转动角度范围。

优选地，所述角度调节装置包括：第二驱动电机、轴套、丝杆、双”u”形架；所述第二驱动电机机座固定连接于所述安装框架，并且第二驱动电机输出轴端固定连接转接头；所述转接头与所述轴套细杆端配合卡接；所述轴套套筒开设螺纹孔，并且与所述丝杆螺纹端配合连接；所述丝杆另一端与双”u”形架一端转动连接，同样地，所述双”u”形架另一端与所述侧耳转动连接；

优选地，所述第一安装槽四角处分别安装光敏电阻，当光伏板不能够正对太阳时，由于所述光敏电阻之间光照强度不同产生微弱的压差，将所得电压传入所述控制器的电压比较单元，再由电机驱动单元驱动所述第一驱动电机和所述第二驱动电机转动至相应角度，实现最佳角度控制。

(三)有益效果：

1.坡面安装极大提高了土地资源的利用率，降低了安装征地费用；若用于坡面屋顶，还能起到防晒隔热的作用；

2.在安装框架顶部设置光敏电阻，通过输出的压差反应出光伏板偏移的角度，信号经控制器后驱动电机带动光伏板调节至最佳角度，最大化提高了发电效率；

3.滑动底座中具有自锁功能，可保证整个支架装置在重力的作用下固定在斜坡面，提高了系统的稳定性；

4.光伏支架主体在滑动底座与第一移动轨道的作用下可沿导轨上下移动，安装框架在第二移动导轨的作用下带动安装框架旋转，这样，经光电测控系统控制器自动控制调整后，可在一定程度上克服传统斜坡面光伏支架固定安装导致光伏板间间距改变时造成遮挡的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

图1为本发明一种用于坡面的可调光伏支架装置的侧面结构示意图；

图2为滑动底座连接示意图；

图3为滑动底座剖面结构示意图；

图4为安装框架等轴侧结构示意图；

图5为图4中b处的剖面结构示意图(含转动调节装置5)；

图6为图4中a处的放大结构示意图；

图7为角度调节装置7的爆炸结构示意图；

图8为安装槽8的等轴侧结构示意图；

图9为限位装置81的剖面结构示意图；

图10为本发明一种用于坡面的可调光伏支架装置另一种实施例的侧面结构示意图；

图11为另一种实施例角度调节装置的剖面爆炸图(图中隐去部分安装框架)；

图12为本发明一种用于坡面的可调光伏支架装置的光电检测系统结构框图。

图中：1滑动底座、11自锁块、12安装孔、13第一弹簧、14第一转动轴、15滑槽边、16连接杆、2第一移动导轨、21第一通孔、22直线滑槽、23凸台、3安装基础、4支撑杆、41第一支撑杆、42第二支撑杆、5转动调节装置、51滚轮、52第二移动导轨、53第一驱动电机、6安装框架、61安装基座、62第二盲孔、63第二通孔、64支撑架、65第二限位槽、66安装座、7角度调节装置、71第二驱动电机、72轴套、73丝杆、74双”u”形架、75蜗杆、76轴承、77蜗轮、78第二安装槽、79转接头、8第一安装槽、81限位装置、811限位块、812第一限位槽、813第二弹簧、82挡边、83限位销、84侧耳、85第二转动轴、91光敏电阻、92控制器。

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，但是应该理解，这些实施例只是示例性的，而并非全部的实施例。此外，本领域的技术人员在没有做出其他创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图12为例：

具体地，本实施例提供一种用于坡面的可调光伏支架装置，包括安装基础3、第一移动导轨2、滑动底座1、支撑杆4、转动调节装置5、安装框架6、角度调节装置7、光敏电阻91、控制器92。

安装基础3采用混凝土结构固定于斜坡面，且两侧面四角处开设第一通孔21，在所述第一通孔21内插入螺栓将所述第一移动2导轨铺设于安装基础3之上；具体地，如图2所示：第一移动导轨2上表面按一定规律设置数量不等且呈一定角度的凸台23，具体数量和角度可根据坡面坡度和光伏板间安装距离进行设置，导轨两侧开设平行且长度相等的直线滑槽22，用于对滑动底座1进行限位，并且其长度不小于第二移动导轨52直径的1.5倍。

滑动底座1外形与第一移动导轨2相配合，其底部设置两条滑槽边15，并分别插入两条直线滑槽22，实现滑槽边15在直线滑槽22内的运动，从而带动滑动底座1沿着第一移动导轨2两侧滑动；具体地，如图3所示：其内部主要结构包括自锁块11和第一弹簧13，自锁块11一端外型与凸台23配合，保证两者实现卡接，另一端与滑动底座1内部抵持，且该端一角与第一转动轴14固定连接，第一转动轴14可转动的连接在滑动底座1的壳体内；第一弹簧13一端固定在滑动底座1壳体内部，且一部分置于成型于滑动底座1内部的安装孔12中，该安装孔能够对弹簧位置进行限制，另一端与自锁块11上表面抵持，保证自锁块11在转动后恢复到原位，当滑动基座1沿第一移动导轨2方向向上滑动时，自锁块11与凸台23表面接触，从而使其在第一转动轴14的作用下沿图1所示平面逆时针方向小角度转动，滑动停止时，自锁块11越过凸台23顶部后在重力的作用下实现自锁。另外，在两个滑动底座1之间通过连接杆16连接，并且连接杆两端穿过滑动底座1侧面的孔道与第一转动轴14固定连接，当连接杆16沿图1所示平面逆时针方向小角度旋转时，即可解除凸台23与自锁块11的锁定状态，从而实现滑动底座1沿坡面向下移动。

支撑杆4用于支撑光伏支架装置的主体部分，包括第一支撑杆41和第二支撑杆42，数量各有两根，分别沿坡面方向上下设置，各自底部分别与对应的滑动底座1活动连接，顶部则活动连接于第二移动导轨52的四个铰接座。

转动调节装置5内切于安装框架6，并滚动连接于安装框架6的四个安装座66，具体如图4、图5所示，转动调节装置5包括：第二移动导轨52，第二移动导轨52为环形结构，并且侧面设置为半圆形凸起，且与滚轮51相接触；滚轮51周向设置为与第二移动导轨52侧面凸起直径相等的半圆形凹陷，因此滚轮与第二移动导轨得以接触，转动调节装置5还包括第一驱动电机53，用于驱动滚轮51周向转动，并且滚轮51安装在安装座66中。当第一驱动电机53接收到来自控制器92的驱动信号时，电机输出转动力矩并带动滚轮51转动，进一步带动安装框架6沿第二移动导轨52周向转动。

所述所述安装框架6底部为正方形框，且由两个全等的l形架于c处通过沉头螺丝拼接而成，顶部开设第一安装槽8，用于嵌入光伏板，并且第一安装槽8背面连接角度调节装置7输出端；角度调节装置7输入端底座与安装框架6固定连接。具体地，如图8、图9所示：第一安装槽8共有4个，需要说明的是，安装槽的数量并不局限于4个，可以为2个或者4个以上，其布设方式也不局限于图示阵列形式。内边框设置挡边82，上表面设置限位装置81，该装置嵌入第一安装槽8四周侧壁中央，外部主要由两部分构成，并通过沉头螺丝连接。其内部包括限位块811，设于限位装置81开设的安装第一限位槽812之中，其上部分截面为半圆形结构，且部分置于所述第一安装槽8内，由于第一限位槽812开口宽度小于限位块上部分截面半圆直径，使得限位块811不能脱离所述第一限位槽8，限位块811尾部穿过第二弹簧813插入第一限位槽812中的盲孔；第二弹簧813与盲孔的上表面搭接；在本实施例中，安装光伏板时，只需将限位块811压入第一限位槽812中(此时第二弹簧813处于压缩状态)，即可将光伏板装入第一安装槽8之中，当外力撤销以后，在第二弹簧813的作用下限位块811上部分重新置于第一安装槽8中，将光伏板限制在挡边82与限位块811之间。

第一安装槽8背面通过4个加强筋固定连接第二转动轴85，当然，加强筋的数量并不局限于4个，可以为3个或者4个以上，其布设的位置也不局限于第二转动轴85两端对称设置。第二转动轴85正中固定有侧耳84，两端接入安装框架6的第二盲孔62之中，且两端设置限位销83、并且安装于安装框架6的第二限位槽65内。第二限位槽65能够限制限位销83在其中的转动，从而限制第二转动轴85的转动，进一步限制第一安装槽8及光伏板的转动角度范围。

第一安装槽8四角处分别安装光敏电阻91，当光伏板不能够正对太阳时，由于光敏电阻91之间光照强度不同产生微弱的压差，将所得电压传入控制器92中，并控制太阳最佳正对角度驱动第一驱动电机53和第二驱动电机71转动，实现最佳角度控制。

在本实施例中，角度调节装置7包括：第二驱动电机71、轴套72、丝杆73、双”u”形架74；如图7所示：第二驱动电机71底部基座固定连接于支撑架64上，并且其输出轴固定连接圆柱形转接头79一端，通过转接头79实现输出轴与轴套72的配合连接，轴套72细杆端截面为正三角形结构，同样，转接头79另一端中心挖去与轴套72细杆端外形一致的部分，使轴套72细杆端能顾完全嵌入转接头79内部，实现配合卡接。轴套72套筒内部开设螺纹，安装基座61上端设置第二通孔63，轴套72穿过第二通孔63与丝杆73一端螺纹连接，第二通孔63起到了限制轴套72的作用，保证其在第二通孔63内轴向移动并不发生偏移；丝杆73另一端与双”u”形架74一端通过各自开孔转动连接，同样地，双”u”形架74另一端与侧耳84转动连接；在本实施例中，当第二驱动电机71接收到控制器92的调节信号时，电机带动转接头79转动，随后带动轴套72转动，进一步地，在丝杆73螺纹端和轴套72套筒的螺纹配合下，实现了丝杆73沿轴向前或向后移动，丝杆73另一端与双”u”形架74一端通过各自开孔转动连接，进一步地带动双“u”形74架转动，最后，通过与双”u”形架74转动连接的侧耳84，使得第一安装槽8沿着图1所示平面方向旋转，并实现了光伏板的正对角度控制。

请参考图10、11，本申请还包括另一实施例，本实施例和上述实施例的区别在于：角度调节装置7采用蜗轮蜗杆结构作为输入端，且蜗杆部分连接第二驱动电机71作为动力输入端。具体地，上一实施例中的支撑架64和第二驱动电机71转移至图10所示位置，并保持安装高度不变，第二驱动电机71由上一实施例位置变换到图示位置，且轴向与原电机轴向垂直，底部支撑架64位置相应调整，使第二驱动电机71底座固定在支撑架64表面，其输出轴固定连接转接头79一端，另一端与蜗杆75非螺纹端通过键实现固定连接。安装基座61中设置第二安装槽78，分别用于安装蜗杆75和蜗轮77，第二安装槽78开口处固定设置轴承76，蜗杆75穿过轴承76进入第二安装槽78中，轴承76保证了蜗杆75沿自身轴向移动且不发生偏移。第二安装槽78上部分用于安装蜗轮77，且蜗轮77与蜗杆75之间通过螺纹配合传递力矩，其中，蜗轮孔内设置螺纹，其螺距与丝杆73螺纹螺距相等，丝杆73螺纹部分穿过安装基座61开口(位置与原第二通孔63一致，但未完全贯穿安装基座61)与蜗轮孔实现螺纹配合。在本实施例中，当第二驱动电机71接收到控制器92的调节信号时，第二驱动电机71发生转动并带动转接头79转动，将力矩传递至蜗杆75，实现蜗杆75在轴承76中的转动，在经过螺纹配合以后带动蜗轮77沿其轴向旋转，由于蜗轮孔与丝杆73螺纹配合，蜗轮77的转动会带动丝杆73沿着轴向向前或向后移动，丝杆73另一端与双”u”形架74一端通过各自开孔转动连接，进一步地带动双”u”形架74转动，最后，通过与双”u”形架74转动连接的侧耳84，使得第一安装槽8沿着图1所示平面方向旋转，并实现了太阳光入射角度控制。

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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。