專利名稱：調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的支架及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的支架及方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著太陽能行業(yè)的發(fā)展，太陽能用于家庭式發(fā)電系統(tǒng)和電站發(fā)電系統(tǒng)將越來越廣泛，目前用于太陽能光伏組件固定方式大部分采用固定在屋頂或固定在特制的太陽能光伏組件支架上，屋頂和特制的太陽能光伏組件支架大部分都不能調(diào)節(jié)安裝角度，在不同地區(qū)、 不同季節(jié)，太陽輻照的角度變化，太陽能光伏組件角度固定化而致使太陽能組件發(fā)電效率達(dá)不到最佳。目前研究的一些能夠調(diào)節(jié)角度的太陽能光伏組件支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴，如 200620084630. 2《便于調(diào)整朝向的太陽能支架》專利中的太陽能支架實現(xiàn)了角度的調(diào)節(jié)， 其角度調(diào)節(jié)通過三軸聯(lián)動的方式實現(xiàn)太陽能電池的各個角度的調(diào)節(jié)，三軸聯(lián)動再加上其自鎖機構(gòu)，總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大，支架總體的可靠度降低，不適合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化以及不利于成本的控制；200910198510. 3《向日葵式太陽能發(fā)電系統(tǒng)》，實現(xiàn)了自動跟蹤太陽的裝置， 其側(cè)重對太陽的智能跟蹤調(diào)節(jié)角度，整個結(jié)構(gòu)采用電機帶動雙軸結(jié)構(gòu)實現(xiàn)太陽能電池板的旋轉(zhuǎn)，整個支架成本高，由于需要安裝旋轉(zhuǎn)電機，支架占用的空間比較大，不適合小型太陽能發(fā)電系統(tǒng)。200920231858. 3《太陽能可調(diào)支架系統(tǒng)》也實現(xiàn)了太陽能支架調(diào)節(jié)角度， 但其只局限于落地安裝的太陽能組件，并且采用地基與滑軌的形式實現(xiàn)太陽組件的角度調(diào)節(jié)，此方案調(diào)節(jié)角度受環(huán)境的制約，實現(xiàn)成本相對比較高，不利于廣泛的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)角度的太陽能光伏組件支架，實現(xiàn)太陽能光伏組件支架標(biāo)準(zhǔn)化，占用空間少，減少其成本等問題。為了實現(xiàn)以上任務(wù)，本發(fā)明提供一種可調(diào)節(jié)用光伏組件支架，包括裝有角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的固定構(gòu)件，所述角度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括三個相互活動連接的構(gòu)件，由移動副連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，轉(zhuǎn)動副連接第三構(gòu)件和第二構(gòu)件，太陽能電池組件安裝在第一構(gòu)件上，移動副帶動第一、第二、第三構(gòu)件運動，調(diào)整太陽能電池組件的角度。第一構(gòu)件是帶凸耳的轉(zhuǎn)動板。第二構(gòu)件是活動連接在凸耳上的螺桿。第三構(gòu)件是帶孔的叉形連桿，固定構(gòu)件是立柱。立柱上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)動副，其中一個轉(zhuǎn)動副與第一構(gòu)件連接，另一個與第三構(gòu)件連接。本發(fā)明還提供一種調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的方法，太陽能電池組件安裝在支架上，所述支架包括固定構(gòu)件和三個相互活動連接的構(gòu)件，
由移動副連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，該第二構(gòu)件平行于第一構(gòu)件做直線運動； 由轉(zhuǎn)動副連接第三構(gòu)件與第二構(gòu)件，第三構(gòu)件圍繞第一、第二構(gòu)件旋轉(zhuǎn)運動；將太陽能電池組件安裝在第一構(gòu)件上，移動副帶動第一、第二、第三構(gòu)件運動，調(diào)整太陽能電池組件的角度。固定構(gòu)件上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)動副，其中一個轉(zhuǎn)動副與第一構(gòu)件連接，另一個與第三構(gòu)件連接，第一、第三構(gòu)件圍繞固定構(gòu)件做旋轉(zhuǎn)運動。第二構(gòu)件沿著移動副向內(nèi)運動時，太陽能電池組件的角度增大；當(dāng)?shù)诙?gòu)件沿著移動副向外運動時，太陽能電池組件的角度減小。本發(fā)明的積極效果是采用了一種太陽能光伏組件調(diào)節(jié)角度的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)螺桿，使螺桿的直線運動轉(zhuǎn)化為第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的圓弧運動，達(dá)到調(diào)節(jié)太陽能組件角度的目的，使太陽能光伏組件可適應(yīng)于不同緯度地區(qū)，不同季節(jié)安裝調(diào)節(jié)，使設(shè)計加工標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，從而降低加工及運作成本，本方案提供的角度可調(diào)的太陽能支架適合組件數(shù)量比較少的電站，也非常適合利用太陽能發(fā)電的離網(wǎng)系統(tǒng)或太陽能家庭發(fā)電系統(tǒng)。成本低廉，操作方便，形式靈活，能更有效地促進(jìn)太陽能的應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2中部件1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖2中部件3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖2中部件4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是實施例3示意圖。圖7是實施例4示意圖。圖1至圖4中，1為第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件，2為直線移動構(gòu)件，3為第二轉(zhuǎn)動構(gòu)件、4為立柱， 5為連接螺栓，6為固定螺栓，7為固定條，8為調(diào)節(jié)螺母，9為太陽能電池組件，a為第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1與直線移動構(gòu)件2的角度。
具體實施例方式實施例1
根據(jù)連桿機構(gòu)原理實現(xiàn)在太陽能電池組件支架調(diào)節(jié)角度的應(yīng)用，第一構(gòu)件Yl采用第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件ι的結(jié)構(gòu)，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件ι是焊有兩個凸耳1-2和1-3并開有螺栓孔1-1的可轉(zhuǎn)動的平板，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件還可以采用其它可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，同時又可以在其上面固定太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)。太陽能電池組件9通過固定條7固定在第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1上，固定條7 可以是方鋼也可以是鋁型材，多個固定螺栓6通過第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1上的螺栓孔1-1將固定條7固定在第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1表面，從而將整個太陽能光伏組件固定在第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1的表面。立柱4采用標(biāo)準(zhǔn)等邊槽鋼，立柱還可以采用其它的形狀和材料，具有支撐作用。第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1的凸耳1-2開有螺栓孔通過連接螺栓5鏈接在立柱4上形成轉(zhuǎn)動副A，使第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1連帶太陽能電池組件9可以圍繞連接螺栓5轉(zhuǎn)動。螺桿2通過連接螺栓5與螺栓孔 3-2鏈接在連桿3上，連桿3為一叉形桿，可繞連接螺栓5轉(zhuǎn)動，螺桿2插入第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件 1上凸耳1-3上的孔內(nèi)形成移動副B，可以沿著的1-3平行于第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1運動。螺桿2 移動時，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1與立柱4的夾角也發(fā)生相應(yīng)的變化，通過螺桿2的移動，實現(xiàn)第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)動構(gòu)件1調(diào)整到太陽能光伏組件與太陽光最佳角度時，螺桿2 通過兩個調(diào)節(jié)螺母8固定，將整個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)鎖緊，其中，第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件1帶孔凸耳1-2和1-3 的孔間距構(gòu)成圖1中的第一構(gòu)件Y1，立柱4上的螺栓孔4-1和4-2的孔間距形成圖1中第四構(gòu)件Y4，連桿3上的螺栓孔3-1和3-2的孔間距形成圖1中第三構(gòu)件Y3，螺桿2調(diào)節(jié)長度形成圖1中第二構(gòu)件Y2，這樣實現(xiàn)機構(gòu)即實現(xiàn)角度的調(diào)節(jié)又可以固定旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的功能， 使太陽能光伏組件能夠在不同地區(qū)不同季節(jié)可以調(diào)整到與太陽能光最佳的角度，同時又可以固定太陽能電池組件。本發(fā)明提供的太陽能光伏組件固定支架，通過一根螺桿的直線移動，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)化第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的圓弧運動，實現(xiàn)支架調(diào)大范圍角度調(diào)節(jié)，角度調(diào)節(jié)到最佳后，將通過螺桿固定支架，支架結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)角度可操作性強，成本低廉，可使支架設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，又能適應(yīng)于太陽光照射角度不同的地區(qū)安裝，支架適合在屋頂或戶外離網(wǎng)小型發(fā)電系統(tǒng)。實施例2
本發(fā)明具體實現(xiàn)的方法是將直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為圓弧運動的，以作圓弧運動的零件實現(xiàn)太陽能組件角度大范圍的調(diào)節(jié)。本方案實現(xiàn)調(diào)節(jié)角度的具體方法是第四構(gòu)件料固定， 第一構(gòu)件Yl與第四構(gòu)件W通過轉(zhuǎn)動副A鏈接，第一構(gòu)件Yl可以圍繞第四構(gòu)件W某一點轉(zhuǎn)動，第三構(gòu)件Y3與第四構(gòu)件W通過轉(zhuǎn)動副A鏈接，第三構(gòu)件TO可以圍繞第一構(gòu)件Yl某一點轉(zhuǎn)動，第二構(gòu)件Y2和第三構(gòu)件TO通過轉(zhuǎn)動副A鏈接，第三構(gòu)件TO可以圍繞第二構(gòu)件 Y2某一點轉(zhuǎn)動，第一構(gòu)件Yl與第二構(gòu)件Y2通過一個移動副B鏈接，使第二構(gòu)件Y2可以平行于第一構(gòu)件Yl做直線運動。當(dāng)?shù)诙?gòu)件Y2在移動副B中做往復(fù)的直線運動時，由于第二構(gòu)件Y2上的運動副A和B之間的距離變化，從而帶動帶動第三構(gòu)件TO圍繞第四構(gòu)件W 和第二構(gòu)件Y2轉(zhuǎn)動，從而帶動第一構(gòu)件Yl圍繞第四構(gòu)件W轉(zhuǎn)動。實現(xiàn)將第二構(gòu)件Y2的直線運動轉(zhuǎn)化為第一構(gòu)件Yl的旋轉(zhuǎn)運動。第一構(gòu)件Y1、第二構(gòu)件Y2、第三構(gòu)件TO、和第四構(gòu)件W之間的有效長度比例決定了機構(gòu)能否實現(xiàn)直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動以及第一構(gòu)件 Yl旋轉(zhuǎn)角度a的大小。當(dāng)?shù)诙?gòu)件Y2沿著移動副B向內(nèi)運動時，角度a增大；當(dāng)?shù)诙?gòu)件 Y2沿著移動副B向外運動時，角度a減小。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)各零件的尺寸關(guān)系到機構(gòu)能否將直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，同時也影響到調(diào)節(jié)角度的大小，機構(gòu)要實現(xiàn)調(diào)節(jié)大角度，則機構(gòu)原理圖中各機構(gòu)各零件運動有效尺寸 Y1、Y3J4、需要一定的協(xié)調(diào)比例。本實例中Yl=185mm、Y3=70mm、Y4=60mm，Y2長度的變化實現(xiàn)角度a的調(diào)節(jié)，太陽能組件為1640 X 707mm的無邊框組件，固定組件的方鋼為707mm或者1500mm，組件根據(jù)結(jié)構(gòu)能調(diào)整的角度為0度 95度，此案例可以用于地面離網(wǎng)充電系統(tǒng)， 則立柱4長度為1200mm，在立柱上旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的固定孔位垂直距離為W=60mm，立柱4采用水泥基礎(chǔ)固定，調(diào)節(jié)螺桿2實現(xiàn)太陽能組件的受光角度。同理，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的運動有效尺寸比例為Yl :Y3: Y4=185 :70 :60，且各連桿保證其強度要求Ll=185mm、L3=70mm、L4=60mm, L2長度的變化實現(xiàn)角度a的調(diào)節(jié)，太陽能組件為 1645 X 712mm的有邊框組件，固定組件的方鋼為850mm或者1750mm，組件根據(jù)結(jié)構(gòu)能調(diào)整的角度為0度 95度。支架可以實現(xiàn)任何尺寸規(guī)格的太陽能組件的固定和調(diào)節(jié)最佳的受光角度，此案例可以用于地面離網(wǎng)充電系統(tǒng)，則立柱4長度為1200mm,立柱4采用水泥基礎(chǔ)固定， 調(diào)節(jié)螺桿2實現(xiàn)太陽能組件的受光角度。屋頂充電系統(tǒng)受屋頂斜面的限制，調(diào)節(jié)角度要求較小，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)運動有效尺寸為L1=92. 5mm、L3=35mm、L4=30mm, L2長度的變化實現(xiàn)角度a的調(diào)節(jié)，太陽能組件為 1640 X 707mm的無邊框組件，固定組件的方鋼為707mm或者1500mm，組件根據(jù)結(jié)構(gòu)能調(diào)整的角度為0度 95度，此案例可以用于屋頂離網(wǎng)充電系統(tǒng)，則立柱4長度為70mm，立柱4可以焊接在屋頂支架上，調(diào)節(jié)螺桿2實現(xiàn)太陽能組件的受光角度。實施例3
在廣東省深圳市安裝一個6000W的地面離網(wǎng)系統(tǒng)，組件為100塊1640X707X6. 5mm的非晶硅雙玻無邊框組件，標(biāo)準(zhǔn)條件下每塊峰值功率為60Wp，支架均為碳鋼材料，尺寸如下 Yl=185mm、Y3=70mm，立柱4為50 X 80 X 5mm的槽鋼，長度為1200mm，在立柱上旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的固定孔位垂直距離為W=60mm，立柱4采用水泥基礎(chǔ)固定，組件根據(jù)結(jié)構(gòu)能調(diào)整的角度為0度 95度，由于深圳地處北回歸線附件，因此采用在立夏和冬至調(diào)整角度，在立夏將a角度調(diào)整為10°，在冬至將a角度調(diào)整為25°，日均發(fā)電量為15度，每天可供100盞50W的燈照明3小時，全年發(fā)電量比固定安裝角度發(fā)電量高出12%。實施例4
在廣東省深圳市安裝一 1800W的屋頂并網(wǎng)系統(tǒng)，組件為30塊1645 X 712 X ^mm的非晶硅有邊框組件，支架均為碳鋼材料，尺寸如下L1=92. 5mm、L3=35mm，立柱4為50 X 80 X 5mm 的槽鋼，長度為700mm，在立柱上旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的固定孔位垂直距離L4=30mm，立柱4焊接在屋頂支架上，組件根據(jù)結(jié)構(gòu)能調(diào)整的角度為0度 95度，采用在立春、立夏、秋分、冬至調(diào)整角度， 在立春將a角度調(diào)整為20°，在立夏將a角度調(diào)整為5°，在秋分將a角度調(diào)整為20°，在冬至將a角度調(diào)整為35°，年平均發(fā)電量為2217度，比固定角度安裝高出15%。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，包括裝有角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的固定構(gòu)件(Y4)，其特征在于所述角度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括三個相互活動連接的構(gòu)件，由移動副(B)連接第一構(gòu)件(Yl) 和第二構(gòu)件(Y2)，轉(zhuǎn)動副(A)連接第三構(gòu)件(Y3)和第二構(gòu)件(Y2)，太陽能電池組件安裝在第一構(gòu)件(Yl)上，移動副(B)帶動第一、第二、第三構(gòu)件(Y1，Y2，Y3)運動，調(diào)整太陽能電池組件的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，其特征在于所述第一構(gòu)件 (Yl)是帶凸耳的轉(zhuǎn)動板(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，其特征在于所述第二構(gòu)件 (Υ2 )是活動連接在凸耳上的螺桿(2 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，其特征在于所述第三構(gòu)件 (Υ3)是帶孔的連桿(3)，固定構(gòu)件(Υ4)是立柱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，其特征在于所述立柱上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)動副(Α)，其中一個轉(zhuǎn)動副與第一構(gòu)件(Yl)連接，另一個與第三構(gòu)件(Υ3)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，其特征在于所述的連桿(3) 為叉形桿。
7.一種調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的方法，太陽能電池組件安裝在支架上，其特征在于所述支架包括固定構(gòu)件(Υ4)和三個相互活動連接的構(gòu)件，由移動副(B)連接第一構(gòu)件(Yl)和第二構(gòu)件(Υ2)，該第二構(gòu)件(Υ2)平行于第一構(gòu)件做直線運動；由轉(zhuǎn)動副(A)連接第三構(gòu)件(Υ3)與第二構(gòu)件(Υ2)，第三構(gòu)件(Υ3)圍繞第一、第二構(gòu)件 (Yl，Υ2)旋轉(zhuǎn)運動；將太陽能電池組件安裝在第一構(gòu)件(Yl)上，移動副(B)帶動第一、第二、第三構(gòu)件(Υ1， Υ2，Υ3 )運動，調(diào)整太陽能電池組件的角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的方法，其特征在于所述固定構(gòu)件(Υ4)上設(shè)有兩個轉(zhuǎn)動副(Α)，其中一個轉(zhuǎn)動副與第一構(gòu)件(Yl)連接，另一個與第三構(gòu)件 (Υ3)連接，第一、第三構(gòu)件(Yl，TO)圍繞固定構(gòu)件(Υ4)做旋轉(zhuǎn)運動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的方法，其特征在于所述第一構(gòu)件 (Yl)是設(shè)有帶孔凸耳的轉(zhuǎn)動板，所述第二構(gòu)件(Y2)是活動連接在凸耳上的螺桿(2)，第三構(gòu)件(Y3)是帶孔的連桿(3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的方法，其特征在于所述第二構(gòu)件(Y2)沿著移動副(B)向內(nèi)運動時，太陽能電池組件的角度增大；當(dāng)?shù)诙?gòu)件(Y2)沿著移動副(B)向外運動時，太陽能電池組件的角度減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)太陽能光伏組件角度的支架及方法，屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。可調(diào)節(jié)用太陽能光伏組件支架，包括裝有角度調(diào)節(jié)機構(gòu)的固定構(gòu)件，其特征在于所述角度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括三個相互活動連接的構(gòu)件，由移動副連接第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，轉(zhuǎn)動副連接第三構(gòu)件和第二構(gòu)件，太陽能電池組件安裝在第一構(gòu)件上，移動副帶動第一、第二、第三構(gòu)件運動，調(diào)整太陽能電池組件的角度。本發(fā)明采用了一種太陽能光伏組件調(diào)節(jié)角度的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)螺桿，使螺桿的直線運動轉(zhuǎn)化為第一轉(zhuǎn)動構(gòu)件的圓弧運動，調(diào)節(jié)太陽能組件角度，不僅成本低廉，操作方便，形式靈活，還能更有效地促進(jìn)太陽能的應(yīng)用。
文檔編號G05D3/00GK102194907SQ20111011412
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者吳志武, 李毅, 歐陽田, 郭權(quán)發(fā) 申請人:深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司