一种智能升降式光伏发电站及其升降方法与流程

一种智能升降式光伏发电站及其升降方法
1.技术领域：本发明属于光伏发电领域，具体涉及一种智能升降式光伏发电站及其升降方法。
2.

背景技术：
光伏发电站，是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏发电站的发电量是由太阳的辐射强度决定（太阳辐射量与发电量呈正相关关系），光伏系统对太阳辐射量的利用率只有10%左右，直接导致了光伏发电量的多少，而光伏板安装的角度对光伏发电量的影响是巨大的，由于各个地区的经纬度不同，安装的角度也会不同，否则会影响光伏发电量。
3.现有的光伏发电站通过占地面积较大的支撑架实现对光伏板的倾斜支撑固定，在占地面积较大的支撑架上设置升降组（可通过气缸、齿轮、电机等结构）来对光伏板进行上下升降，可保证光伏发电站的使用稳定性，但是这种光伏发电站的占地面积较大，使用场景局限，设备安装后移动性差，因此将光伏板安装在支撑立柱上的结构形式，可有效解决了占地面积大的技术问题，但是由于光伏板的横截面积大，因此光伏板在支撑立柱上端受到的风阻较大，而针对于这种光伏发电站，如果调节光伏板的安装角度便具有极大的难度，在调节过程中，支撑立柱受到光伏板的重力以及轴向拉扯力，容易发生晃动，影响支撑立柱的结构稳定性，同时调节光伏板角度时也容易出现光伏板的损坏甚至掉落现象，尤其是当光伏板角度调节完成后，支撑立柱无法保证对多个撑开的光伏板进行高稳定支撑，一旦遇到大风，会使光伏板以及支撑立柱发生倾倒，具有较大的安全隐患。
4.

技术实现要素：
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种智能升降式光伏发电站，占地面积小，使用场景广泛，同时有效保证支撑立柱、光伏板的连接稳定性及升降稳定性。
5.发明的目的通过以下技术方案来实现：一种智能升降式光伏发电站，包括支撑立柱，支撑立柱的横向两侧具有第一光伏板，支撑立柱的纵向两侧具有第二光伏板，两第一光伏板与两第二光伏板水平分布，对应的两第一光伏板以及两第二光伏板均通过拉动结构实现上下摆动，支撑立柱的外侧端向着第一光伏板、第二光伏板的方向均延伸有连接架，连接架的外侧端与对应的第一光伏板、第二光伏板的侧端中心活动铰接，第一光伏板的下端面、第二光伏板的下端面与支撑立柱之间均具有悬挂支撑结构，连接架靠近第一光伏板、第二光伏板的位置具有红外线行程感应开关，还包括与红外线行程感应开关、拉动结构电性连接的控制单元；拉动结构包括置于支撑立柱侧端上的伺服电机以及置于支撑立柱上端两侧的延伸杆，延伸杆的一端朝着对应的第一光伏板、第二光伏板的方向延伸，支撑立柱上端内侧具有第一定滑轮，延伸杆的两端均具有第二定滑轮，第一光伏板、第二光伏板的中心具有固定扣，对应的所述固定扣、第二定滑轮以及第一定滑轮上连接有钢丝绳，钢丝绳的一端与固定扣固定连接，所述钢丝绳的另一端与伺服电机的驱动端固定连接，伺服电机的驱动端转动对钢丝绳的一端进行正反卷绕，从而实现对第一光伏板、第二光伏板的角度调节；
悬挂支撑结构包括置于第一光伏板的下端面与支撑立柱之间、第二光伏板的下端面与支撑立柱之间的悬挂伸缩臂，悬挂伸缩臂上具有气体流通孔，悬挂伸缩臂的外侧置于气体流通孔的位置具有固定外壳，固定外壳内具有将气体流通孔进行堵塞或导通的活塞总成，活塞总成包括活动块以及活塞杆，活动块置于活塞杆的下方位置，活塞杆上由下至上依次套设有第一含油套、复位垫片、磁线圈以及第二含油套，第一含油套、磁线圈以及第二含油套固定嵌设在固定外壳内，第一含油套与复位垫片之间具有弹簧，活塞杆置于复位垫片下端的位置嵌设有限位卡簧，活塞杆置于复位垫片上端的位置嵌设有多个钢珠，多个钢珠等圆周分布，每个钢珠均嵌设在复位垫片的内壁以及活塞杆的外壁，当磁线圈内通入电流后产生的磁通量与活塞杆相互作用，把电能转换成机械能从而向外驱动活塞杆使活动块与气体流通孔分离，使气体通入悬挂伸缩臂内使悬挂伸缩臂随着钢丝绳对第一光伏板、第二光伏板的拉力而伸缩，当磁线圈内阻断电流通入后，活塞杆在弹簧的弹力作用下使活动块与气体流通孔密封接触，从而实现悬挂伸缩臂的锁止同时实现对第一光伏板、第二光伏板的支撑。
6.本发明的进一步改进在于：活动块的下端面具有环形u型槽，活动块的侧端面具有多个环形槽，环形u型槽内嵌设有第一密封圈，环形槽内嵌设有第二密封圈，悬挂伸缩臂位于气体流通孔的位置具有容活动块嵌入的凹陷台阶，活动块的侧端面以及第二密封圈的侧端面与凹陷台阶的内壁接触，第一密封圈与气体流通孔的边缘相接触；安装第一密封圈至环形u型槽内后，通过挤压活动块的外壁将环形槽的外侧端向内倾斜，从而挤压第一密封圈来减小第一密封圈与环形槽的间隙。
7.本发明的进一步改进在于：支撑立柱的上端具有第一防雨罩，第一防雨罩上具有风向标，风向标通过连接轴与第一防雨罩固定连接，且连接轴贯穿第一防雨罩并置于第一防雨罩内的一端具有水银感应开关。
8.本发明的进一步改进在于：伺服电机上具有还具有防松动保险结构，防松动保险结构包括与支撑立柱的侧端固定的支撑板以及置于支撑板下端的电磁阀外壳，伺服电机置于支撑板的上方，伺服电机的外部具有第二防雨罩，电磁阀外壳内具有正向电磁圈以及与正向电磁圈吸合或排斥的限位齿条，伺服电机的驱动轴的一端伸入支撑立柱的内部并与钢丝绳连接，伺服电机的驱动轴的另一端具有大齿轮，大齿轮与限位齿条相互限位配合从而避免伺服电机停机状态下的松动，电磁阀外壳的底部与限位齿条之间具有复位弹簧，支撑板上具有便于限位齿条上下位移的通孔，正向电磁圈通电后，正向电磁圈与限位齿条吸合使限位齿条与大齿轮脱离，从而便于伺服电机的正常运转，正向电磁圈断电后，正向电磁圈与限位齿条排斥分离使限位齿条在复位弹簧的作用下与大齿轮啮合，从而避免伺服电机停机状态下的松动。
9.本发明的进一步改进在于：支撑立柱的外壁具有缓冲支架，缓冲支架置于悬挂伸缩臂的下方位置，缓冲支架的外侧端具有缓冲块。
10.一种智能升降式光伏发电站的升降方法，具体步骤包括，s1、控制单元根据当地经纬度位置存储光伏板预定角度数据，向伺服电机发出启动的信号指令，此时伺服电机转动卷绕钢丝绳，对应的第一光伏板与第二光伏板在钢丝绳的作用下调整角度，与此同时向正向电磁圈发出通电的信号指令，限位齿条与大齿轮分离使伺服电机转动，向磁线圈发出通电的信号指令，悬挂伸缩臂内通入气体使悬挂伸缩臂随
着第一光伏板、第二光伏板角度调节而伸缩；s2、红外线行程感应开关实时监测第一光伏板与第二光伏板的调节角度，并将该角度数据传输至控制单元，当监测到的角度数据与光伏板预定角度数据一致时，控制单元向伺服电机、正向电磁圈以及磁线圈发出停止的信号指令，此时限位齿条与大齿轮啮合使伺服电机停止转动，悬挂伸缩臂内阻断气体通入从而实现对第一光伏板、第二光伏板的锁止支撑；本发明的进一步改进在于：水银感应开关实时监测支撑立柱的水平度，当支撑立柱发生抖动时，水银感应开关将水平度信号值发送给控制单元，控制单元根据该水平度信号值与系统内设定的预定值进行比较，如果水平度信号值大于预定值时，控制单元向伺服电机、正向电磁圈、磁线圈同时发出开启的信号指令，使第一光伏板、第二光伏板下降至与支撑立柱平行且与连接架垂直的位置。
11.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明光伏发电站采用支撑立柱以及设置在支撑立柱上的多个光伏板的结构形式，大大减小光伏发电站的占地面积，第一光伏板与第二光伏板通过拉动结构实现上下升降从而实现上下方向角度的调节，拉动结构通过伺服电机卷绕钢丝绳来实现对光伏板的升降，而拉动结构的伺服电机以及钢丝绳的起始端均设置在支撑立柱内，保证两对应光伏板在升降过程中的平稳性，而且钢丝绳通过第一定滑轮、第二定滑轮至对应光伏板的固定扣上，钢丝绳对光伏板具有一定平衡拉力。
12.2、本发明中采用结构特殊的悬挂支撑结构，悬挂伸缩臂内通入气体使悬挂伸缩臂随着第一光伏板、第二光伏板角度调节而伸缩，悬挂伸缩臂内阻断气体通入从而实现对第一光伏板、第二光伏板的锁止支撑，当悬挂伸缩臂内阻断气体后悬挂伸缩臂内具有一定气压，从而对光伏板具有较好的支撑性，与钢丝绳对光伏板的拉力相互作用，有效保证支撑立柱、光伏板的连接稳定性及升降稳定性。
13.附图说明：图1为本发明中一种智能升降式光伏发电站的结构示意图。
14.图2为本发明中一种智能升降式光伏发电站的拉动结构的示意图。
15.图3为本发明中一种智能升降式光伏发电站的伺服电机与防松动保险结构的连接示意图。
16.图4为本发明中一种智能式光伏发电站的伺服电机与防松动保险结构的连接剖视图。
17.图5为本发明中一种智能式光伏发电站的大齿轮与限位齿条的啮合示意图。
18.图6为本发明中一种智能式光伏发电站的风向标与水银感应开关的连接示意图。
19.图7为本发明中一种智能式光伏发电站的悬挂支撑结构的结构示意图。
20.图8为本发明中一种智能式光伏发电站的悬挂支撑结构的局部剖视图。
21.图9为本发明中一种智能式光伏发电站的悬挂支撑结构中活塞总成与复位垫片、磁线圈、第一含油套、第二含油套的连接示意图。
22.图中标号：1
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支撑立柱、2
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第一光伏板、3
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第二光伏板、4
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拉动结构、5
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连接架、7
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第一防雨罩、8
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风向标、9
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缓冲支架、10
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缓冲块、11
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红外线行程感应开关、12
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连接轴、13
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水银感应
开关、14
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悬挂支撑结构；41
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伺服电机、42
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延伸杆、43
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第一定滑轮、44
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第二定滑轮、45
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固定扣、46
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钢丝绳、47
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防松动保险结构；471
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支撑板、472
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电磁阀外壳、473
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正向电磁圈、474
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限位齿条、475
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大齿轮、476
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复位弹簧、477
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通孔、478
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第二防雨罩；141
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悬挂伸缩臂、142
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气体流通孔、143
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固定外壳、144
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活塞总成、145
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第一含油套、146
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复位垫片、147
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磁线圈、148
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第二含有套、149
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弹簧、1410
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限位卡簧、1411
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钢珠、1441
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活动块、1442
‑
活塞杆、1443
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环形u型槽、1444
‑
环形槽、1445
‑
第一密封圈、1446
‑
第二密封圈、1447
‑
凹陷台阶。
23.具体实施方式：为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语指示方位或位置关系，如为基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构或单元必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明中，除另有明确规定和限定，如有
ꢀ“
连接”“设有”“具有”等术语应作广义去理解，例如可以是固定连接，可以是拆卸式连接，或一体式连接，可以说机械连接，也可以是直接相连，可以通过中间媒介相连，对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的基本含义。
26.如图1示出了本发明一种智能升降式光伏发电站的一种实施方式，包括支撑立柱1，支撑立柱1的横向两侧具有第一光伏板2，支撑立柱1的纵向两侧具有第二光伏板3，两第一光伏板2与两第二光伏板3水平分布，对应的两第一光伏板2以及两第二光伏板3均通过拉动结构4实现上下摆动，支撑立柱1的外侧端向着第一光伏板2、第二光伏板3的方向均延伸有连接架5，连接架5的外侧端与对应的第一光伏板2、第二光伏板3的侧端中心活动铰接，第一光伏板2的下端面、第二光伏板3的下端面与支撑立柱1之间均具有悬挂支撑结构14，连接架5靠近第一光伏板2、第二光伏板3的位置具有红外线行程感应开关11，还包括与红外线行程感应开关11、拉动结构4电性连接的控制单元；如图2所示，拉动结构4包括置于支撑立柱1侧端上的伺服电机41以及置于支撑立柱1上端两侧的延伸杆42，延伸杆42的一端朝着对应的第一光伏板2、第二光伏板3的方向延伸，支撑立柱1上端内侧具有第一定滑轮43，延伸杆42的两端均具有第二定滑轮44，第一光伏板2、第二光伏板3的中心具有固定扣45，对应的固定扣45、第二定滑轮44以及第一定滑轮43上连接有钢丝绳46，钢丝绳46的一端与固定扣45固定连接，钢丝绳46的另一端与伺服电机41的驱动端固定连接，伺服电机41的驱动端转动对钢丝绳46的一端进行正反卷绕，从而实现对第一光伏板2、第二光伏板3的角度调节；如图7至图9所示，悬挂支撑结构14包括置于第一光伏板2的下端面与支撑立柱1之间、第二光伏板3的下端面与支撑立柱1之间的悬挂伸缩臂141，悬挂伸缩臂141上具有气体流通孔142，悬挂伸缩臂141的外侧置于气体流通孔142的位置具有固定外壳143，固定外壳143内具有将气体流通孔142进行堵塞或导通的活塞总成144，活塞总成144包括活动块1441以及活塞杆1442，活动块1441置于活塞杆1442的下方位置，活塞杆1442上由下至上依次套设有第一含油套145、复位垫片146、磁线圈147以及第二含油套148，第一含油套145、磁线圈
147以及第二含油套148固定嵌设在固定外壳143内，第一含油套145与复位垫片146之间具有弹簧149，活塞杆1442置于复位垫片146下端的位置嵌设有限位卡簧1410，活塞杆1442置于复位垫片146上端的位置嵌设有多个钢珠1411，多个钢珠1411等圆周分布，每个钢珠1411均嵌设在复位垫片146的内壁以及活塞杆1442的外壁，当磁线圈147内通入电流后产生的磁通量与活塞杆1442相互作用，把电能转换成机械能从而向外驱动活塞杆1442使活动块1441与气体流通孔142分离，使气体通入悬挂伸缩臂141内使悬挂伸缩臂141随着钢丝绳46对第一光伏板2、第二光伏板3的拉力而伸缩，当磁线圈147内阻断电流通入后，活塞杆1442在弹簧149的弹力作用下使活动块1441与气体流通孔142密封接触，从而实现悬挂伸缩臂141的锁止同时实现对第一光伏板2、第二光伏板3的支撑。
27.本发明光伏发电站采用支撑立柱1以及设置在支撑立柱1上的多个光伏板的结构形式，大大减小光伏发电站的占地面积，第一光伏板2与第二光伏板3通过拉动结构4实现上下升降从而实现上下方向角度的调节，拉动结构4通过伺服电机41卷绕钢丝绳46来实现对光伏板的升降，而拉动结构4的伺服电机41以及钢丝绳46的起始端均设置在支撑立柱1内，保证两对应光伏板在升降过程中的平稳性，而且钢丝绳46通过第一定滑轮43、第二定滑轮44至对应光伏板的固定扣45上，钢丝绳46对光伏板具有一定平衡拉力。
28.其次，本发明中采用结构特殊的悬挂支撑结构14，悬挂伸缩臂141内通入气体使悬挂伸缩臂141随着第一光伏板2、第二光伏板3角度调节而伸缩，悬挂伸缩臂141内阻断气体通入从而实现对第一光伏板2、第二光伏板3的锁止支撑，当悬挂伸缩臂141内阻断气体后悬挂伸缩臂141内具有一定气压，从而对光伏板具有较好的支撑性，与钢丝绳46对光伏板的拉力相互作用，有效保证支撑立柱1、光伏板的连接稳定性及升降稳定性。
29.进一步的，活动块1441的下端面具有环形u型槽1443，活动块1441的侧端面具有多个环形槽1444，环形u型槽1443内嵌设有第一密封圈1445，环形槽1444内嵌设有第二密封圈1446，悬挂伸缩臂141位于气体流通孔142的位置具有容活动块1441嵌入的凹陷台阶1447，活动块1441的侧端面以及第二密封圈1446的侧端面与凹陷台阶1447的内壁接触，第一密封圈1445与气体流通孔142的边缘相接触；安装第一密封圈1445至环形u型槽1443内后，通过挤压活动块1441的外壁将环形槽1444的外侧端向内倾斜，从而挤压第一密封圈1445来减小第一密封圈1445与环形槽1444的间隙。
30.由于第一密封圈1445与第二密封圈1446的材质为柔性橡胶材质，而活塞总成144的活动块1441为硬性金属材质，因此两者收缩率不同，会使得密封圈与活动块1441之间具有一定间隙，当活塞总成144反复移动一段时间后，悬挂伸缩臂内的气压会吹动活动块而出现泄漏，如果悬挂伸缩臂内的气压产生泄漏，那么必然影响悬挂伸缩臂对光伏板的支撑力，因此本技术中在将第二密封圈1446嵌设在活动块1441底部的环形槽1444内后，通过外力挤压活动块1441下端边缘处，同时活动块1441挤压时进行匀速圆周运动，使活动块1441收缩变形进而使第二密封圈1446产生部分塑形变形并形成更大的弹性，使活动块1441与第二密封圈1446紧密结合，此时活动块1441与第二密封圈1446之间存在的挤压应力有效阻止了活动块1441与第二密封圈1446之间的间隙，避免悬挂伸缩臂141内部具有一定气压时发生泄漏而影响对光伏板的支撑力，同时第二密封圈1446与气体流通孔142的边缘接触，进一步提高在一定气压下的密封性能。
31.进一步的，如图6所示，支撑立柱1的上端具有第一防雨罩7，第一防雨罩7上具有风
向标8，风向标8通过连接轴12与第一防雨罩7固定连接，且连接轴12贯穿第一防雨罩7并置于第一防雨罩7内的一端具有水银感应开关13。
32.进一步的，如图3至图5所示，伺服电机41上具有还具有防松动保险结构47，防松动保险结构47包括与支撑立柱1的侧端固定的支撑板471以及置于支撑板471下端的电磁阀外壳472，伺服电机41置于支撑板471的上方，伺服电机41的外部具有第二防雨罩478，电磁阀外壳472内具有正向电磁圈473以及与正向电磁圈473吸合或排斥的限位齿条474，伺服电机41的驱动轴的一端伸入支撑立柱1的内部并与钢丝绳46连接，伺服电机41的驱动轴的另一端具有大齿轮475，大齿轮475与限位齿条474相互限位配合从而避免伺服电机41停机状态下的松动，电磁阀外壳472的底部与限位齿条474之间具有复位弹簧476，支撑板471上具有便于限位齿条474上下位移的通孔477，正向电磁圈473通电后，正向电磁圈473与限位齿条474吸合使限位齿条474与大齿轮475脱离，从而便于伺服电机41的正常运转，正向电磁圈473断电后，正向电磁圈473与限位齿条474排斥分离使限位齿条474在复位弹簧476的作用下与大齿轮475啮合，从而避免伺服电机41停机状态下的松动。
33.在本技术中，当伺服电机41停止启动，第一光伏板2、第二光伏板3虽然在伸缩支撑件6的支撑作用下，但是对钢丝绳46具有一定的拉力作用，而钢丝绳46受到的拉力作用会反作用于伺服电机41，会对伺服电机41内部发生磨损，而且第一光伏板2与第二光伏板3的重力较大，对后期光伏板的支撑平衡稳定具有较大的挑战，因此本技术中对伺服电机41的驱动轴通过限位齿条474进行限位，当伺服电机41的驱动轴转动从而驱动钢丝绳46升降时，正向电磁圈473通电，将限位齿条474吸入正向电磁圈473内并脱离伺服电机41的大齿轮475，当光伏板的角度调节完成后，正向电磁圈473断电，限位齿条474与正向电磁圈473不通电并在复位弹簧476的弹力作用向穿过支撑板471上的通孔477，并与伺服电机41的大齿轮475啮合，从而实现对伺服电机41驱动轴的限位卡止，避免伺服电机41在受到光伏板的自重而发生转动磨损，同时也保证了钢丝绳46对光伏板的支撑稳定性。
34.因此本发明中，通过设置防松动保险结构47来保证钢丝绳46牵引光伏板的稳固性，又通过设置悬挂支撑结构14来保证对光伏板的支撑力，因此针对于这种占用面积小的光伏发电站，保证良好的支撑稳定性以及升降稳定性。
35.进一步的，支撑立柱1的外壁具有缓冲支架9，缓冲支架9置于悬挂伸缩臂141的下方位置，缓冲支架9的外侧端具有缓冲块10。
36.一种智能升降式光伏发电站的升降方法，具体步骤包括，s1、控制单元根据当地经纬度位置存储光伏板预定角度数据，向伺服电机41发出启动的信号指令，此时伺服电机41转动卷绕钢丝绳46，对应的第一光伏板2与第二光伏板3在钢丝绳46的作用下调整角度，与此同时向正向电磁圈473发出通电的信号指令，限位齿条474与大齿轮475分离使伺服电机41转动，向磁线圈147发出通电的信号指令，悬挂伸缩臂141内通入气体使悬挂伸缩臂141随着第一光伏板2、第二光伏板3角度调节而伸缩；s2、红外线行程感应开关实时监测第一光伏板2与第二光伏板3的调节角度，并将该角度数据传输至控制单元，当监测到的角度数据与光伏板预定角度数据一致时，控制单元向伺服电机41、正向电磁圈473以及磁线圈147发出停止的信号指令，此时限位齿条474与大齿轮475啮合使伺服电机41停止转动，悬挂伸缩臂141内阻断气体通入从而实现对第一光伏板2、第二光伏板3的锁止支撑；
进一步的，水银感应开关13实时监测支撑立柱1的水平度，当支撑立柱1发生抖动时，水银感应开关13将水平度信号值发送给控制单元，控制单元根据该水平度信号值与系统内设定的预定值进行比较，如果水平度信号值大于预定值时，控制单元向伺服电机41、正向电磁圈473、磁线圈147同时发出开启的信号指令，使第一光伏板2、第二光伏板3下降至与支撑立柱1平行且与连接架5垂直的位置。
37.在本技术中，对支撑立柱1的抖动处于实时监测的状态，如果光伏板的撑开在大风环境下风阻较大而影响支撑立柱1的稳定性时，通过降低光伏板来避免支撑立柱1的抖动，进一步保证整个光伏发电站的稳定性。
38.本发明中未全部公开的内容为本领域技术人员公知的现有常识，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。