一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统
本发明涉及追踪光伏领域，尤其涉及一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统。
背景技术：
1、光伏发电是一种基于光伏效应利用太阳光将光能转换为电能的技术，以其清洁、可再生的特点，逐步成为主流电力生产方式之一。为了推动光伏发电技术效率的提高，成本的降低和适应性的增强，如今的光伏支架朝着柔性大跨度和追踪式光伏不断创新。
2、传统刚性固定式追踪光伏无法灵活的部署在各种空间中，如建筑物的屋顶，面积较大的农田、鱼塘等，在有限的空间内无法实现大规模的光伏发电，并具有较高的制造和安装成本。而大跨柔性光伏阵列能有效解决刚性光伏无法在特定空间中安装不便的问题。但是，大跨柔性光伏阵列在太阳光追踪和抗风性能上，不尽如人意，需要进行改进。
技术实现思路
1、针对现有问题，本发明提供了一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，本发明在保证系统跨度和较低成本的前提下，使系统能根据太阳照射角的变化，通过双轴转动调整光伏组件的角度，来提高光伏系统的发电效率，且在面临强风天气时，系统由“追踪阳光”模式切换至“抵抗强风”模式，此模式下系统可根据来流风向调节光伏组件的倾角和朝向，减小光伏组件的迎风面积，有效提高系统抗风性能。
2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，包括光伏阵列支撑单元、光伏单元、双轴转动单元和双模式智能单元，光伏单元的数量为若干个，每个光伏单元均包括组件拉索、光伏组件、一号固定板和二号固定板，组件拉索有两条，平行设置在光伏组件前后两侧，一号固定板和二号固定板分别固定在组件拉索的左右两端，双轴转动单元包括一号电机、二号电机和三号电机，一号电机和二号电机固定在光伏阵列支撑单元上，一号电机和二号电机的动力输出端分别与一号固定板和二号固定板的中心连接，一号电机和二号电机能驱动光伏单元以一号固定板中心和二号固定板中心的连线为轴前后转动，三号电机固定在组件拉索上，三号电机的动力输出端与光伏组件连接，三号电机能驱动光伏组件左右转动，光伏阵列支撑单元固定安装于地面上，双模式智能单元包括控制系统、光敏传感器和风环境传感器，光敏传感器用于实时接收太阳光信号，风环境传感器用于监控大跨柔性光伏阵列双模式智能系统周围风场的风速和风向，控制系统分别与光敏传感器、风环境传感器、一号电机、二号电机和三号电机连接，控制系统具有“追踪阳光”模式和“抵抗强风”模式，当风环境传感器感应到的风速低于限定值时，控制系统处于“追踪阳光”模式，当风环境传感器感应到的风速高于限定值时，控制系统处于“抵抗强风”模式，“追踪阳光”模式下，控制系统接收光敏传感器和风环境传感器信号，并根据光敏传感器的信息控制一号电机、二号电机和三号电机转动，使光伏组件正对太阳，“抵抗强风”模式下，控制系统接收光敏传感器和风环境传感器信号，并根据风环境传感器的信息控制一号电机、二号电机和三号电机转动，调节光伏组件的倾角和朝向，减小光伏组件的迎风面积。
4、为优化技术方案，采取的进一步改进包括：
5、上述的光伏阵列支撑单元包括横向连接结构、立柱和斜索，立柱位于大跨柔性光伏阵列双模式智能系统的左右两侧，立柱底部固定在地面上，一号电机安装在立柱顶部，左右立柱之间设置有多组光伏单元，位于左右立柱之间的光伏单元的端部位置通过横向连接结构进行支撑，二号电机安装在横向连接结构上，斜索倾斜设置，斜索一端与地面固定，另一端与立柱上端固定连接。
6、上述的横向连接结构包括斜撑、横杆和斜杆，横杆水平设置，斜杆安装在横杆下方，使横杆和斜杆形成桁架结构，斜撑上端与横杆连接，下端与地面固定，二号电机安装在横杆上。
7、上述的光伏组件安装在托盘式转轴上，托盘式转轴包括中部转轴、延伸部和垫板，中部转轴、延伸部和垫板相互固定连接，中部转轴与三号电机的动力输出端连接，垫板通过螺钉锚固在光伏组件的背面。
8、上述的二号电机套在一号固定套筒中，一号固定套筒通过螺钉固定在横杆上。
9、上述的三号电机套在二号固定套筒中，二号固定套筒通过螺钉固定在组件拉索上。
10、上述的三号电机带动光伏组件左右转动的角度为-45°到45°之间。
11、上述的相邻光伏单元之间具有间隙，该间隙不小于光伏单元宽度的四分之一。
12、上述的控制系统包括一号控制器和二号控制器，一号控制器和二号控制器均安装在立柱顶端，一号控制器固接光敏传感器，二号控制器固接风环境传感器，一号控制器和二号控制器分别与一号电机、二号电机和三号电机连接。
13、上述的控制系统为单片机。
14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
15、一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，系统日常运行时处于“追踪阳光”模式，光敏传感器实时接收太阳光信号，并由控制器驱动各个电机完成双轴追踪，以使其时刻处于最有利于接受太阳光的形态，使光伏系统发电效率大幅提高；风环境传感器负责监控系统周围风场的风速和风向，当风速超过限定值时，系统切换至“抵抗强风”模式，此模式下风环境传感器将来流风向角信号实时传递至控制系统，系统根据来流风向驱动各个电机调节光伏组件的倾角和朝向，减小光伏组件的迎风面积，有效提高抗风性能。
16、本发明通过“追踪阳光”模式和“抵抗强风”模式的有机结合，可以使大跨柔性光伏阵列在提高发电效率和提高抗风性能之间进行合理取舍。
技术特征：
1.一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：包括光伏阵列支撑单元、光伏单元、双轴转动单元和双模式智能单元，所述的光伏单元的数量为若干个，每个光伏单元均包括组件拉索(1)、光伏组件(12)、一号固定板(5)和二号固定板(6)，所述的组件拉索(1)有两条，平行设置在光伏组件(12)前后两侧，所述的一号固定板(5)和二号固定板(6)分别固定在组件拉索(1)的左右两端，所述的双轴转动单元包括一号电机(2)、二号电机(3)和三号电机(4)，所述的一号电机(2)和二号电机(3)固定在光伏阵列支撑单元上，一号电机(2)和二号电机(3)的动力输出端分别与一号固定板(5)和二号固定板(6)的中心连接，所述的一号电机(2)和二号电机(3)能驱动光伏单元以一号固定板(5)中心和二号固定板(6)中心的连线为轴前后转动，所述的三号电机(4)固定在组件拉索(1)上，三号电机(4)的动力输出端与光伏组件(12)连接，所述的三号电机(4)能驱动光伏组件(12)左右转动，所述的光伏阵列支撑单元固定安装于地面上，所述的双模式智能单元包括控制系统、光敏传感器(101)和风环境传感器(102)，光敏传感器(101)用于实时接收太阳光信号，风环境传感器(102)用于监控大跨柔性光伏阵列双模式智能系统周围风场的风速和风向，所述的控制系统分别与光敏传感器(101)、风环境传感器(102)、一号电机(2)、二号电机(3)和三号电机(4)连接，控制系统具有“追踪阳光”模式和“抵抗强风”模式，当风环境传感器(102)感应到的风速低于限定值时，控制系统处于“追踪阳光”模式，当风环境传感器(102)感应到的风速高于限定值时，控制系统处于“抵抗强风”模式，“追踪阳光”模式下，控制系统接收光敏传感器(101)和风环境传感器(102)信号，并根据光敏传感器(101)的信息控制一号电机(2)、二号电机(3)和三号电机(4)转动，使光伏组件(12)正对太阳，“抵抗强风”模式下，控制系统接收光敏传感器(101)和风环境传感器(102)信号，并根据风环境传感器(102)的信息控制一号电机(2)、二号电机(3)和三号电机(4)转动，调节光伏组件(12)的倾角和朝向，减小光伏组件(12)的迎风面积。
2.根据权利要求1所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的光伏阵列支撑单元包括横向连接结构(13)、立柱(14)和斜索(15)，所述的立柱(14)位于大跨柔性光伏阵列双模式智能系统的左右两侧，立柱(14)底部固定在地面上，所述的一号电机(2)安装在立柱(14)顶部，左右立柱(14)之间设置有多组光伏单元，位于左右立柱(14)之间的光伏单元的端部位置通过横向连接结构(13)进行支撑，所述的二号电机(3)安装在横向连接结构(13)上，所述的斜索(15)倾斜设置，斜索(15)一端与地面固定，另一端与立柱(14)上端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的横向连接结构(13)包括斜撑(131)、横杆(132)和斜杆(133)，所述的横杆(132)水平设置，斜杆(133)安装在横杆(132)下方，使横杆(132)和斜杆(133)形成桁架结构，所述的斜撑(131)上端与横杆(132)连接，下端与地面固定，所述的二号电机(3)安装在横杆(132)上。
4.根据权利要求3所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的光伏组件(12)安装在托盘式转轴(9)上，所述的托盘式转轴(9)包括中部转轴(91)、延伸部(92)和垫板(93)，所述的中部转轴(91)、延伸部(92)和垫板(93)相互固定连接，中部转轴(91)与三号电机(4)的动力输出端连接，垫板(93)通过螺钉锚固在光伏组件(12)的背面。
5.根据权利要求4所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的二号电机(3)套在一号固定套筒(7)中，一号固定套筒(7)通过螺钉固定在横杆(132)上。
6.根据权利要求5所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的三号电机(4)套在二号固定套筒(8)中，二号固定套筒(8)通过螺钉固定在组件拉索(1)上。
7.根据权利要求6所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的三号电机(4)带动光伏组件(12)左右转动的角度为-45°到45°之间。
8.根据权利要求1所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：相邻光伏单元之间具有间隙，该间隙不小于光伏单元宽度的四分之一。
9.根据权利要求1所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的控制系统包括一号控制器(111)和二号控制器(112)，一号控制器(111)和二号控制器(112)均安装在立柱(14)顶端，一号控制器(111)固接光敏传感器(101)，二号控制器(112)固接风环境传感器(102)，所述的一号控制器(111)和二号控制器(112)分别与一号电机(2)、二号电机(3)和三号电机(4)连接。
10.根据权利要求9所述的一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，其特征是：所述的控制系统为单片机。
技术总结
本发明公开了一种双轴可转动型大跨柔性光伏阵列双模式智能系统，包括光伏阵列支撑单元、光伏单元、双轴转动单元和双模式智能单元，光伏单元包括组件拉索、光伏组件、一号固定板和二号固定板，双轴转动单元包括一号电机、二号电机和三号电机，双模式智能单元包括控制系统、光敏传感器和风环境传感器，控制系统具有“追踪阳光”模式和“抵抗强风”模式，当风环境传感器感应到的风速低于限定值时，控制系统处于“追踪阳光”模式，当风环境传感器感应到的风速高于限定值时，控制系统处于“抵抗强风”模式。本发明通过“追踪阳光”模式和“抵抗强风”模式的有机结合，可以使大跨柔性光伏阵列在提高发电效率和提高抗风性能之间进行合理取舍。
技术研发人员：柯世堂,赵宏博,张春伟,王立山,张勤,任贺贺,赵坤坤,田文鑫
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23