一种光伏发电的应对积雪的抗压结构的制作方法

1.本发明涉及光伏发电技术领域，具体为一种光伏发电的应对积雪的抗压结构。


背景技术：

2.光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，但不涉及机械部件。光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。
3.其中，光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的薄身固体光伏电池组成。目前，光伏板主要是通过安装支架固定在露天位置，这种支架支撑构件强度低，稳定性较差，且局部应力集中，抗压防护能力弱，特别是在冬日光伏板表面积雪时，安装支架所受荷载大幅增加后，易发生支架局部断裂，造成支撑结构失效，光伏板倒塌，从而造成不必要的经济损失。
4.因此我们提出了一种光伏发电的应对积雪的抗压结构来解决上述问题。


技术实现要素：

5.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种光伏发电的应对积雪的抗压结构，解决了现有的光伏板主要是通过安装支架固定在露天位置，这种支架支撑构件强度低，稳定性较差，且局部应力集中，抗压防护能力弱，特别是在冬日光伏板表面积雪时，安装支架所受荷载大幅增加后，易发生支架局部断裂，造成支撑结构失效，光伏板倒塌，从而造成不必要的经济损失问题。
6.（二）技术方案本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种光伏发电的应对积雪的抗压结构，所述光伏发电的应对积雪的抗压结构包括：底座；曲面载板结构，用于固定支撑光伏板，所述曲面载板结构的底端设有竖向支撑柱；应力承重装置，固定安装于底座顶部，用于对竖向支撑柱进行支撑，承受曲面载板结构、光伏板及竖向支撑柱结构自重以及积雪的单向垂直荷载，使应力均匀分布于底座上。
7.进一步地，所述曲面载板结构包括具有上曲面和下曲面的拱形主体板架以及设置于该拱形主体板架上的支撑板面，所述支撑板面用于光伏板固定，所述支撑板面包括第一板面、第二板面和第三板面，所述第一板面设置于拱形主体板架的顶部中间位置，所述第二板面和第三板面对称设置于第一板面的左右两侧，且第二板面和第三板面的底部中间位置与上曲面相切。
8.进一步地，所述拱形主体板架的厚度自中间位置向两端递增，所述拱形主体板架
的左右两端底部一体连接有下垂部，所述竖向支撑柱连接于下垂部的底部，所述下垂部和竖向支撑柱与底座水平表面垂直。
9.进一步地，所述应力承重装置包括梯台承重座，所述梯台承重座的底部设有安装座，所述安装座通过螺栓固定于底座上，所述梯台承重座的内部设有截面为梯形的承载腔，所述梯台承重座的内部对应承载腔的腔底中部位置下方设有安装槽，所述安装槽内固定安装有支撑弹簧，所述支撑弹簧的顶端延伸至承载腔的内部，所述支撑弹簧的顶部设有应力分担结构，所述应力分担结构的中部位置设有用于嵌装竖向支撑柱的连接筒，所述应力分担结构的外缘端与承载腔的腔壁接触。
10.进一步地，所述应力分担结构包括底板，所述底板的顶部边沿周向均布有弹性板，所述弹性板自下而上向外侧展开，且各弹性板的外缘均与承载腔的腔壁接触，相邻的两个弹性板之间形成有v型开槽，所述底板与承载腔的腔底接触时相邻的两个弹性板的侧缘呈贴合状态，同时弹性的外壁与承载腔的腔壁贴合。
11.进一步地，所述底板与承载腔腔底之间的距离长度小于支撑弹簧的最大形变量。
12.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种光伏发电的应对积雪的抗压结构，具备以下有益效果：1、本发明，通过设计具有双曲率线型结构的曲面载板结构支撑固定光伏板，利于降低应力集中系数，防止在承受较小的来自积雪光伏板的载荷时主体板架发生断裂，造成结构失效，光伏板倒塌，从而造成不必要的经济损失。
13.2、本发明，通过增设应力承重装置承受曲面载板结构、光伏板及竖向支撑柱结构自重以及积雪的单向垂直荷载，在承重时能够均匀分担载荷，同时能够起到缓冲支撑的作用，整体梯台型结构设计具有高稳定性以及高结构强度特性，抗压性强，使用寿命长。
附图说明
14.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明中曲面载板结构的正视图；图3为本发明中应力承重装置的结构示意图；图4为本发明中应力承重装置的剖视图；图5为本发明中应力分担结构的结构示意图。
15.图中：1、底座；2、曲面载板结构；201、拱形主体板架；2011、上曲面；2012、下曲面；202、支撑板面；203、下垂部；3、竖向支撑柱；4、应力承重装置；401、梯台承重座；402、安装座；403、承载腔；404、安装槽；405、支撑弹簧；406、应力分担结构；4061、底板；4062、弹性板；407、连接筒；5、光伏板。
具体实施方式
16.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
17.如图1-5所示，本发明一个实施例提出的一种光伏发电的应对积雪的抗压结构，光伏发电的应对积雪的抗压结构包括：底座1，具有水平安装面；曲面载板结构2，用于固定支撑光伏板5，曲面载板结构2的底端设有竖向支撑柱3；应力承重装置4，固定安装于底座1顶部，用于对竖向支撑柱3进行支撑，承受曲面载板结构2、光伏板5及竖向支撑柱3结构自重以及积雪的单向垂直荷载，使应力均匀分布于底座1上。
18.本实施方案中，将光伏板5安装在曲面载板结构2上，曲面载板结构2通过应力承重装置4安装在底座1的水平安装面上，本发明设计具有上下双曲面的曲面载板结构2用以支撑固定光伏板5，该优化结构能够在光伏板5发生积雪时，将集中的应力分散，减小载板结构的应力集中，抗压效果更佳；利用竖向支撑柱3与应力承重装置4连接，应力承重装置4竖向支撑曲面载板结构2及光伏板5，应力承重装置4始终保持垂直荷载状态，通过设计应力承重装置4，承受曲面载板结构2、光伏板5及竖向支撑柱3结构自重以及积雪的单向垂直荷载，同时均匀分担应力，能够对积雪光伏板5进行稳定支撑，进一步提升了抗压结构的抗压性能。
19.如图1和图2所示，在一些实施例中，曲面载板结构2包括具有上曲面2011和下曲面2012的拱形主体板架201以及设置于该拱形主体板架201上的支撑板面202，设置包括上曲面2011和下曲面2012的无棱角结构的拱形主体板架201，其双曲率线型结构设计利于降低应力集中系数，防止在承受较小的来自积雪光伏板5的载荷时主体板架发生断裂，从而造成结构失效；支撑板面202用于光伏板5固定，支撑板面202包括第一板面、第二板面和第三板面，第一板面设置于拱形主体板架201的顶部中间位置，第二板面和第三板面对称设置于第一板面的左右两侧，且第二板面和第三板面的底部中间位置与上曲面2011相切；由第一板面、第二板面和第三板面构成安装光伏板5的支撑板面202，该支撑板面202在拱形主体板架201上中心对称设计，能够使拱形主体板架201能够均匀分担光伏板5或积雪光伏板5的载荷，使拱形主体板架201上曲界面各点应力均匀。
20.如图2所示，在一些实施例中，拱形主体板架201的厚度自中间位置向两端递增，该结构设计能够提高拱形主体板架201的结构强度和结构稳定性，防止拱形主体板架201在承受积雪光伏板5荷载作用下发生变形；拱形主体板架201的左右两端底部一体连接有下垂部203，竖向支撑柱3连接于下垂部203的底部，下垂部203和竖向支撑柱3与底座1水平表面垂直，组装时，拱形主体板架201通过下垂部203与竖向支撑柱3连接，应力承重装置4通过竖向支撑柱3进行拱形主体板架201及光伏板5承压。
21.如图3和图4所示，在一些实施例中，应力承重装置4包括梯台承重座401，梯台承重座401的底部设有安装座402，安装座402通过螺栓固定于底座1上，梯台承重座401的内部设有截面为梯形的承载腔403，梯台承重座401的内部对应承载腔403的腔底中部位置下方设有安装槽404，安装槽404内固定安装有支撑弹簧405，支撑弹簧405的顶端延伸至承载腔403的内部，支撑弹簧405的顶部设有应力分担结构406，应力分担结构406的中部位置设有用于嵌装竖向支撑柱3的连接筒407，应力分担结构406的外缘端与承载腔403的腔壁接触；梯台型结构设计的承重座具有高稳定性以及高结构强度的特性，抗压效果更佳；在具体应用时，竖向支撑柱3垂直装设于连接筒407上，由连接筒407的筒底面作用承压面水平支撑竖向支
撑柱3，且连接筒407位于应力分担结构406的中部位置，能够避免应力分担结构406进行偏心应力；另一方面，应力分担结构406在承压过程中，在积雪的积压下，使应力分担结构406承受的载荷不断增加，由于其外缘端与承载腔403的腔壁接触，因此部分应力传导至梯台承重座401的承载腔403腔壁上，从而起到分担载荷的作用，使梯台承重座401内部应力分担均匀。
22.如图5所示，在一些实施例中，应力分担结构406包括底板4061，底板4061的顶部边沿周向均布有弹性板4062，弹性板4062自下而上向外侧展开，且各弹性板4062的外缘均与承载腔403的腔壁接触，相邻的两个弹性板4062之间形成有v型开槽，底板4061与承载腔403的腔底接触时相邻的两个弹性板4062的侧缘呈贴合状态，同时弹性板4062的外壁与承载腔403的腔壁贴合；应力分担结构406在承受积雪垂直载荷时，随着积雪的增加，底板4061水平支撑端面应力，使应力分担结构406整体不断向下压缩支撑弹簧405，至底板4061与承载腔403腔底接触，在上述过程中，支撑弹簧405起到缓冲与支撑作用，在应力分担结构406受力下压过程中，弹性板4062不断向内侧挤压，弹性板4062与承载腔403腔壁之间产生摩擦力，将竖向压力的一部分转化为侧向压力，使梯台承重座401均匀受力，当底板4061与承载腔403腔底接触后，v型开槽间隙消除，此时，相邻的两个弹性板4062的侧缘贴合，同时弹性板4062的外壁与承载腔403的腔壁贴合，各弹性板4062组合成中空梯台结构，底板4061受到的力向下传递，使梯台承重座401受力均匀，当积雪不断融化后，应力分担结构406在支撑弹簧405及弹性板4062的作用下不断抬升，至恢复原位。
23.如图4所示，在一些实施例中，底板4061与承载腔403腔底之间的距离长度小于支撑弹簧405的最大形变量；设计支撑弹簧405的形变量大于底板4061与承载腔403腔底之间的距离长度，该支撑弹簧405的不会在底板4061与承载腔403腔底接触后发生变形，保证抗压结构的稳定性及可靠性。
24.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。