一种可同步调节光伏面板角度的光伏发电悬浮支撑系统

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种可同步调节光伏面板角度的光伏发电悬浮支撑系统。

背景技术

光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程，通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成，同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统，目前在架设光发电板时一般通过支撑架对其进行支撑固定。

现有的海上光伏平台调节光伏面板的倾斜角度一般都是独立进行调节，并且大量应用电子元件，使用成本高，且在恶劣的海上环境容易发生故障，使用寿命短。

发明内容

本发明提供一种可同步调节光伏面板角度的光伏发电悬浮支撑系统，可以同时同步调节数量较多的光伏支撑单体的光伏面板的倾角，从而能够根据太阳的角度变化实时作出相应的调节，有效的提高了光伏面板的发电效率，并且该调节结构十分简单，且耗能少，效率高，精度高；同时利用分段式的横杆、纵杆以及系统框架的主杆实现光伏支撑单体在竖向方向具有一定程度的位移以及系统框架本身在竖直方向的可错位形变，从而在保障框架系统及其内的光伏支撑单体的位置和整体结构稳定的情况下，在海况恶劣时能够随着海浪起伏相应的作出起伏缓冲，避开海浪起伏变化对悬浮支撑系统的冲击力，以及系统自身姿态在海浪作用下变化使自身重力本身对自身造成的载荷；从而降低系统整体的结构强度要求，延长使用寿命，降低成本，并能提高系统整体的抗风浪能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可同步调节光伏面板角度的光伏发电悬浮支撑系统，包括光伏支撑单体；所述光伏支撑单体包括辅助固定板与可漂浮的固定支撑板；所述光伏面板安装在辅助固定板上；所述所述辅助固定板与固定支撑板铰接连接；还包括漂浮于水面上的矩形系统框架；多个光伏支撑单体成矩阵间距排列在系统框架围合的空间内；所述辅助固定板与固定支撑板铰接连接且辅助固定板铰接一端设置有凸出的止挡条；所述辅助固定板背面左右两侧设置有弯折限位杆；所述弯折限位杆长边平行辅助固定板，两端弯折后与辅助固定板固定连接，与辅助固定板围合出长度方向沿辅助固定板前后方向的限位导引道；一粗细略小于导引道的横杆横向穿过位于同一横列的光伏支撑单体的左右两限位导引道至系统框架上的左右两主杆；所述横杆两端分别固定有滑块；所述系统框架的左右两主杆上分别沿其长度方向开设有滑轨；所述滑块与滑块卡合使其只可沿滑轨滑动；系统框架的左右两主杆上分别对应每个滑块固定设置有伸缩驱动杆；同一横杆对应的左右两伸缩驱动杆同步调节横杆使其可平移；相邻固定支撑板的前后方向分别连接有纵杆，并最终与系统框架的前后两主杆连接。

其中，所述固定支撑板两侧设置有轨道；一移动块夹持轨道可沿轨道移动；所述移动块内设置有多个第一滚轮；多个第一滚轮上下夹持轨道滚动；所述轨道的一面还沿长度方向设置有锯齿结构；所述移动块内对应锯齿结构至少开设有一槽孔；一止销滑动套设在槽孔内；所述止销头部朝向锯齿结构且端部为可与锯齿结构的相邻齿间部位插配的锯齿尖部；所述止销尾部设置有扩径台；所述扩径台上固定有第一永磁铁；所述槽孔底部对应第一永磁铁固定设置有第一电磁铁；所述扩径台与槽孔底部之间连接有推力弹簧；静力状态下，推力弹簧使止销与锯齿结构插配止挡；第一电磁铁通电状态下与第一永磁铁相对面相吸，使止销头部锯齿尖部与锯齿结构分离；一连杆一端与移动块铰接；另一端与一转动环固定连接；所述转动环转动套设在横杆外。

其中，所述主杆、横杆以及纵杆均为多段结构，每一段分别对应光伏支撑单体；所述多段结构包括多根依次衔接的分段杆；所述分段杆一端竖向开设有内扩槽，另一端设置有可与相邻分段杆的内扩槽竖向卡合的外扩头以及第二滚轮；所述第二滚轮的轮体抵靠相邻分段杆的端部以方便相邻两分段杆相对竖向移动并限制相邻分段杆扭转；所述內扩槽为部分圆柱面；所述内扩槽底端为封闭端，上端为开放端以方便相邻分段杆的外扩头嵌入；所述内扩槽靠近上端内壁设置有内螺纹；一与内螺纹螺纹配合的堵头可拆卸的封闭内扩槽上端开放端；所述内扩槽的深度大于外扩头的高度，使外扩头在内扩槽具有竖向平移空间；所述外扩头竖向开设有活塞孔；所述活塞孔上下两端分别密封滑动套设有活塞体；一管路通入活塞孔中部，通过加压水泵向活塞孔加压泵入水以推动活塞体向外移动挤压内扩槽)下端面以及堵头。

其中，所述滑块上端向上延伸一箍环；所述横杆端部通过轴承与箍环转动套设；一伺服电机通过减速机增加扭矩后驱动横杆转动；所述横杆位于箍环内的外圆周面上设置有轮齿结构；所述箍环上开设有至少一个径向通孔；所述箍环外对应径向通孔设置有外延套；一插销与通孔滑动配合；所述插销头部可伸入箍环内与轮齿结构的齿间插配，尾部伸入外延套且其尾部固定有第二永磁铁；所述外延套内底部对应第二永磁铁设置有第二电磁铁；所述第二电磁铁通电状态下与第二永磁铁相对面相斥；所述插销尾部与外延套之间还设置有复位弹簧，静力状态下，所述复位弹簧使插销头部缩入通孔内；所述横杆的分段杆中部为管状。

其中，所述伸缩驱动杆为液压伸缩杆或采用防水结构的电伸缩杆。

其中，所述固定支撑板一侧安装有发声组件，所述发声组件包括等距安装在所述固定支撑板顶端一侧的若干个固定放置块，所述固定放置块一端开设有进出口，所述固定放置块顶端一侧固定连接有L型支撑板，所述L型支撑板底端通过螺钉连接有若干个风动簧片，所述固定支撑板底端等距固定连接有若干个漂浮板，所述漂浮板一端开设有进水口，所述固定支撑板一端转动贯穿有传动杆，所述传动杆底端嵌入安装于进水口内侧，所述传动杆底端固定连接有传动风扇，所述传动风扇前后两侧的进水口内分别设置有导流片，导引水流冲击传动风扇的一侧；所述传动杆顶端固定安装有撞击簧片，所述固定支撑板顶端靠近撞击簧片位置处固定连接有固定支撑架，所述固定支撑架顶端卡接有被动簧片。

其中，所述进出口横截面为梯形，所述风动簧片与固定放置块的夹角为六十度。

其中，所述固定支撑架一端开设有卡接口，所述卡接口内侧嵌入卡接有固定卡接柱。

其中，所述辅助固定板与固定支撑板铰接连接且辅助固定板铰接一端设置有凸出的止挡条，所述辅助固定板两端等距开设有若干个伸缩槽，所述伸缩槽内侧对称固定连接有限制弹簧，所述限制弹簧一端点焊安装于L型防护板一端。

其中，所述L型防护板滑动嵌入于伸缩槽内侧，所述L型防护板长度和宽度分别与伸缩槽长度和宽度相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1、本发明利用伸缩驱动杆可以同时同步调节数量较多的光伏支撑单体的光伏面板的倾角，从而能够根据太阳的角度变化实时作出相应的调节，有效的提高了光伏面板的发电效率，并且该调节结构十分简单，且耗能少，效率高，精度高；同时利用分段式的横杆、纵杆以及系统框架的主杆实现光伏支撑单体在竖向方向具有一定程度的位移以及系统框架本身在竖直方向的可错位形变，从而在保障框架系统及其内的光伏支撑单体的位置和整体结构稳定的情况下，在海况恶劣时能够随着海浪起伏相应的作出起伏缓冲，避开海浪起伏变化对悬浮支撑系统的冲击力，以及系统自身姿态在海浪作用下变化使自身重力本身对自身造成的载荷；从而降低系统整体的结构强度要求，延长使用寿命，降低成本，并能提高系统整体的抗风浪能力。本发明的结构设计使其在保留简单、可靠、精确、节能的同步调整大量光伏面板的倾角的同时，还能使各个光伏支撑单体在恶劣海况下拥有可控制相对移动方向、角度以及行程的自动缓冲变化能力。

2、本发明利用移动块和轨道，利用电磁铁通电后产生的磁性实现止销的移动进给，从而控制器与锯齿结构的插配止挡，从而实现对移动块的可移动性和固定性的切换；既能够实现横杆的灵活移动以调节光伏面板的倾角，又能够实现横杆在任何位置时都能使连杆、固定支撑板以及轨道构成稳定三角形，从而实现辅助固定板与可漂浮的固定支撑板的连接和支撑；从而保障辅助固定板和光伏面板的稳定性，并减少对横杆的压力。

3、本发明的横杆设计使其在可控方向和角度上具有多节错位缓冲能力，并且能够通过活塞体进行主动回正和将横杆转化为长直杆，从而能够利用其实现至少包括调节光伏面板角度以及缓冲恶劣海况冲击等多种功能。

4、本发明设置有发声组件，气流通过进出口加速后流动到风动簧片位置处，并吹动风动簧片，使得风动簧片发声，再由水流通过进水口时推动传动风扇，由传动风扇带动撞击簧片撞击被动簧片，从而再次产生声音，通过多种产生声音的方式保证了驱鸟的持续性，从而避免鸟类在光伏板及支撑架上栖息，避免鸟屎对光伏板和支撑架的腐蚀，保证了发电效率的同时延长了装置的使用寿命。

5、本发明设置有安装组件，通过辅助支撑板和支撑弹簧对辅助固定板进行支撑，并通过L型防护板和限制弹簧对光伏板的位置进行限制，使得在安装光伏板时可以快速稳定进行安装，同时通过调节光伏板的角度，保证了光伏板最佳的受光角度，从而保证了光伏板的发电效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的发声组件的结构示意图；

图3是本发明的漂浮板的安装结构示意图；

图4是本发明实施例一中的安装组件的结构示意图；

图5是本发明实施例一中的固定盒的安装结构示意图；

图6是本发明的L型防护板的安装结构示意图；

图7是本发明的系统框架及其中的光伏支撑单体的分布示意图；

图8是图7中圆圈处的放大示意图；

图9是本发明实施例二中横杆与辅助固定板配合的示意图；

图10是本发明实施例二中保留发声组件时的光伏支撑单体的示意图；

图11是本发明相邻分段体的连接俯视示意图；

图12是本发明相邻分段体的连接侧视剖视示意图；

图13是本发明相邻分段体在活塞体外移后的剖视示意图；

图14是本发明横杆与滑块连接处的示意图；

图15是图14中虚线圆圈处的放大图；

图16是本发明移动块和轨道的结构示意图；

图17是图16中圆圈处的放大图。

图中标号：1、固定支撑板；

2、发声组件；201、固定放置块；202、进出口；203、L型支撑板；204、风动簧片；205、漂浮板；206、进水口；207、传动杆；208、传动风扇；209、撞击簧片；210、固定支撑架；211、被动簧片；212、导流片；

3、安装组件；301、固定盒；302、支撑弹簧；303、辅助支撑板；304、辅助固定板；305、卡接槽；306、限位柱；307、伸缩槽；308、限制弹簧；309、L型防护板；

4、系统框架；401、弯折限位杆；402、限位导引道；403、主杆；404、滑块；405、滑轨；406、伸缩驱动杆；407、横杆；408、纵杆；409、分段杆；410、内扩槽；411、外扩头；412、第二滚轮；413、堵头；414、箍环；415、轮齿结构；416、通孔；417、插销；418、第二永磁铁；419、外延套；420、第二电磁铁；421、复位弹簧；422、活塞孔；423、活塞体；424、管路；425、轨道；426、移动块；427、第一滚轮；428、锯齿结构；429、槽孔；430、止销；431、扩径台；432、第一永磁铁；433、第一电磁铁；434、推力弹簧；435、连杆；436、转动环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：如图1-6所示，本发明提供一种技术方案，一种可同步调节光伏面板角度的光伏发电悬浮支撑系统，包括光伏支撑单体；所述光伏支撑单体包括固定支撑板1，固定支撑板1一侧安装有发声组件2，发声组件2包括固定放置块201、进出口202、L型支撑板203、风动簧片204、漂浮板205、进水口206、传动杆207、传动风扇208、撞击簧片209、固定支撑架210和被动簧片211；

固定支撑板1顶端一侧等距安装有若干个固定放置块201，固定放置块201一端开设有进出口202，进出口202横截面为梯形，从而可以增大气流速度，固定放置块201顶端一侧固定连接有L型支撑板203，L型支撑板203底端通过螺钉连接有若干个风动簧片204，风动簧片204与固定放置块201的夹角为60度，增大与气流的接触面积，同时不影响气流的流动，固定支撑板1底端等距固定连接有若干个漂浮板205，漂浮板205一端开设有进水口206，固定支撑板1一端转动贯穿有传动杆207，传动杆207底端嵌入安装于进水口206内侧，传动杆207底端固定连接有传动风扇208，传动风扇208前后两侧的进水口206内分别设置有导流片212，导引水流冲击传动风扇208的一侧；传动杆207顶端固定安装有撞击簧片209，固定支撑板1顶端靠近撞击簧片209位置处固定连接有固定支撑架210，固定支撑架210顶端卡接有被动簧片211，固定支撑架210一端开设有卡接口，卡接口内侧嵌入卡接有固定卡接柱，便于对被动簧片211进行更换。

固定支撑板1一侧安装有安装组件3，安装组件3包括固定盒301、支撑弹簧302、辅助支撑板303、辅助固定板304、卡接槽305、限位柱306、伸缩槽307、限制弹簧308和L型防护板309；

固定支撑板1顶端两侧对称固定连接有固定盒301，固定盒301内侧对称固定连接有支撑弹簧302，支撑弹簧302顶端固定连接有辅助支撑板303，辅助支撑板303滑动安装于固定盒301内侧，便于进行升降调节，辅助支撑板303顶端安装有辅助固定板304，辅助固定板304的最大旋转角度为60度，保证最佳的受光角度辅助固定板304与固定支撑板1铰接连接且辅助固定板304铰接一端设置有凸出的止挡条，辅助支撑板303和固定盒301一端开设有卡接槽305，卡接槽305内侧嵌入卡接有限位柱306，辅助固定板304两端等距开设有若干个伸缩槽307，伸缩槽307内侧对称固定连接有限制弹簧308，限制弹簧308一端点焊安装于L型防护板309一端，L型防护板309滑动嵌入于伸缩槽307内侧，L型防护板309长度和宽度分别与伸缩槽307长度和宽度相等，便于对光伏板进行限制和固定。

实施例一的工作原理及使用流程：在需要对光伏板安装时，工作人员将光伏板放置到辅助固定板304上，在放置时拉动L型防护板309，在L型防护板309被拉动时，限制弹簧308被同步拉伸，在光伏板固定完成后，松开L型防护板309，在限制弹簧308的复位作用下，L型防护板309沿伸缩槽307滑动复位，从而对光伏板进行限制，避免其在使用过程中偏移或滑动，再将限位柱306从卡接槽305内取出，同时拉动辅助支撑板303，使得辅助支撑板303沿固定盒301移动，在其移动时支撑弹簧302对其进行支撑，避免其因支撑力不足而产生意外，在将辅助固定板304转动到所需角度后，再次将限位柱306嵌入到卡接槽305内，从而完成对光伏板的安装和角度调节，从而便于快速的对光伏板进行维修更换和受光角度调节；

在光伏板使用过程中，由水浪经过漂浮板205，并通过进水口206进入后排出，在水浪经过进水口206时，水浪推动传动风扇208，传动风扇208带动传动杆207转动，从而带动撞击簧片209撞击被动簧片211，产生声音，通过声音驱赶鸟类，当环境内起风时，气流通过固定放置块201位置处的进出口202，在进出口202位置处，因进口大出口小导致了气流会进一步加速，气流在固定放置块201内加速后到达风动簧片204位置处，风动簧片204在气流的作用下振动产生声音，从而进一步实现驱赶鸟类的作用，通过多种不同驱动方式驱动簧片，从而保证了光伏板及支撑架的安全。

实施例二：如图7-17所示，在实施例一中的发声组件的基础上，悬浮支撑系统还包括漂浮于水面上的矩形系统框架4；多个光伏支撑单体成矩阵间距排列在系统框架4围合的空间内；辅助固定板304与固定支撑板1铰接连接且辅助固定板304铰接一端设置有凸出的止挡条；辅助固定板304背面左右两侧设置有弯折限位杆401；弯折限位杆401长边平行辅助固定板304，两端弯折后与辅助固定板304固定连接，与辅助固定板304围合出长度方向沿辅助固定板304前后方向的限位导引道402；一粗细略小于导引道402的横杆407横向穿过位于同一横列的光伏支撑单体的左右两限位导引道402至系统框架4上的左右两主杆403；横杆407两端分别固定有滑块404；系统框架4的左右两主杆403上分别沿其长度方向开设有滑轨405；滑块404与滑块405卡合使其只可沿滑轨405滑动；系统框架4的左右两主杆403上分别对应每个滑块404固定设置有伸缩驱动杆406；同一横杆407对应的左右两伸缩驱动杆406同步调节横杆407使其可平移；相邻固定支撑板1的前后方向分别连接有纵杆408，并最终与系统框架4的前后两主杆403连接。

固定支撑板1两侧设置有轨道425；一移动块426夹持轨道425可沿轨道425移动；移动块426内设置有多个第一滚轮427；多个第一滚轮427上下夹持轨道425滚动；轨道425的一面还沿长度方向设置有锯齿结构428；移动块426内对应锯齿结构428至少开设有一槽孔429；一止销430滑动套设在槽孔429内；止销430头部朝向锯齿结构428且端部为可与锯齿结构428的相邻齿间部位插配的锯齿尖部；止销430尾部设置有扩径台431；扩径台431上固定有第一永磁铁432；槽孔429底部对应第一永磁铁432固定设置有第一电磁铁433；扩径台431与槽孔429底部之间连接有推力弹簧434；静力状态下，推力弹簧434使止销430与锯齿结构428插配止挡；第一电磁铁433通电状态下与第一永磁铁432相对面相吸，使止销430头部锯齿尖部与锯齿结构428分离；一连杆435一端与移动块426铰接；另一端与一转动环436固定连接；所述转动环436转动套设在横杆407外。

主杆403、横杆407以及纵杆408均为多段结构，每一段分别对应光伏支撑单体；多段结构包括多根依次衔接的分段杆409；分段杆409一端竖向开设有内扩槽410，另一端设置有可与相邻分段杆409的内扩槽410竖向卡合的外扩头411以及第二滚轮412；第二滚轮412的轮体抵靠相邻分段杆409的端部以方便相邻两分段杆409相对竖向移动并限制相邻分段杆409扭转；內扩槽410为部分圆柱面；内扩槽410底端为封闭端，上端为开放端以方便相邻分段杆409的外扩头411嵌入；内扩槽410靠近上端内壁设置有内螺纹；一与内螺纹螺纹配合的堵头413可拆卸的封闭内扩槽410上端开放端；内扩槽410的深度大于外扩头411的高度，使外扩头411在内扩槽410具有竖向平移空间；外扩头411竖向开设有活塞孔422；活塞孔422上下两端分别密封滑动套设有活塞体423；一管路424通入活塞孔422中部，通过加压水泵向活塞孔422加压泵入水以推动活塞体423向外移动挤压内扩槽410下端面以及堵头413。

滑块404上端向上延伸一箍环414；横杆407端部通过轴承与箍环414转动套设；一伺服电机通过减速机增加扭矩后驱动横杆407转动；横杆407位于箍环414内的外圆周面上设置有轮齿结构415；箍环414上开设有至少一个径向通孔416；箍环414外对应径向通孔416设置有外延套419；一插销417与通孔416滑动配合；插销417头部可伸入箍环414内与轮齿结构415的齿间插配，尾部伸入外延套419且其尾部固定有第二永磁铁418；外延套419内底部对应第二永磁铁418设置有第二电磁铁420；第二电磁铁420通电状态下与第二永磁铁418相对面相斥；插销417尾部与外延套419之间还设置有复位弹簧421，静力状态下，复位弹簧421使插销417头部缩入通孔416内；横杆407的分段杆409中部为管状。

伸缩驱动杆406为液压伸缩杆或采用防水结构的电伸缩杆。

实施例二的工作原理及使用流程：其中发声组件的工作原理与实施例一的相同；

当需要调整光伏面板的倾角时，通过加压水泵向活塞孔422加压泵入水以推动活塞体423向外移动挤压内扩槽410下端面以及堵头413，在这一过程中，由于上下两活塞体413的挤压力作用，外扩头411自动移动到内扩槽410中部，整根横杆407自动调整成直线状并保持，相邻分段杆409之间不再能够相对移动；与此同时，系统控制器控制第一电磁铁433通电，通电后的第一电磁铁433对第一永磁铁432相吸，拉动止销430与锯齿结构428分离，解除止挡，从而使移动块426能够沿轨道425移动；然后通过控制器控制伸缩驱动杆406驱动滑块404沿滑轨405移动，从而带动左右相对滑块404之间的横杆407纵向平移，由于限位导引道402的限制，光伏面板及辅助固定板304在自身重力以及横杆407平移过程中在竖直方向上的分力共同作用下，发生角度变化，从而根据太阳角度的变化实现迎角的变化，提高光伏面板的发电效率；在这一过程中，移动块426自适应移动，当调节完成后，断开第一电磁铁433的电路，止销430在推力弹簧434的推力作用下向锯齿结构428方向移动并与锯齿结构428重新插配止挡，使移动块426位置固定，连杆435、固定支撑板1以及轨道425构成稳定三角形，从而对固定支撑板1及其上的光伏面板形成稳定的支撑。

可根据海上风浪大小，通过控制向活塞孔422中泵入的水的量控制活塞体423向外移动的程度，从而调节外扩头411上下两端与内扩槽410底部以及堵头的间距，从而调节外扩头411的可移动范围，进而控制相邻光伏支撑单体可相对移动的程度；通过伺服电机驱动横杆407转动一定的角度，从而控制外扩头411与内扩槽410的朝向角度，从而可以控制相邻光伏支撑单体可相对移动的角度和方向，从而适应复杂变化的海况环境，适应不同的角度和方向的水面起伏和横向波浪；并且利用不同角度和朝向情况下与外力形成的夹角，可将外力进行分解，从而控制外扩头411和内扩槽410之间摩擦力的大小，从而实现外扩头411和内扩槽410之间相对移动的阻尼的一定程度上的可控。

当风浪较大时，活塞体423不外移，横杆407、纵杆408以及系统框架4的主杆403的相邻分段杆409根据海浪起伏变化自动发生相对运动，其中，横杆407可根据海况情况单独控制可移动角度和方向以及可移动行程，从而使各光伏支撑单体能够自由的随着海浪起伏变化，缓冲海浪对系统整体的冲击以及系统自身姿态在海浪作用下变化使自身重力本身对自身造成的载荷；从而降低系统整体的结构强度要求，延长使用寿命，降低成本，并能提高系统整体的抗风浪能力；横杆407的相关较优的控制参数可在实验室模拟获得或者通过实时海况警报通过远程设置控制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。