專利名稱：雙軸式太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本系統(tǒng)適用于太陽能光伏發(fā)電組件對太陽進行跟蹤，使之始終處于最佳發(fā)電狀態(tài)，充分發(fā)揮 太陽能光伏發(fā)電集成組件的發(fā)電能力，降低發(fā)電成本。是世界光伏發(fā)電前沿技術(shù)課題。
背景技術(shù)：
太陽能的大力開發(fā)利用是必然的發(fā)展趨勢，其勢迅速，但太陽能光伏發(fā)電在我國還處于 發(fā)展初期階段，目前太陽光伏能發(fā)電集成組件多為固定式安裝，這種形式受太陽入射角變化 的影響，發(fā)電效率較低，只有在中午11 13點可達發(fā)電峰值，早晚的發(fā)電量很低，與峰值差 距很大，不能充分發(fā)揮太陽能光伏發(fā)電集成組件的發(fā)電能力。單軸式太陽能跟蹤系統(tǒng)，它白 天跟蹤太陽轉(zhuǎn)動，夜間返回跟蹤起點，日復一閂的無限循環(huán)，其效果比固定式安裝的發(fā)電量 有所提高高。然而不同季節(jié)太陽光照射地面角度的變化對太陽能光伏發(fā)電集成組件發(fā)電能力 的影響依然存在，效率仍然不夠高，由于只有一軸轉(zhuǎn)動冬季效率依然很低。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有太陽能光伏發(fā)電集成組件安裝形式的不足，提高太陽能發(fā)電效率，考慮到
產(chǎn)業(yè)化性能價格比等因素，本適用新形結(jié)構(gòu)解決其技術(shù)問題所采用的方案是
在太陽能光伏發(fā)電集成組件的背面設(shè)置兩套各自都可以使組件角度發(fā)生改變的轉(zhuǎn)動機 構(gòu)，以適應(yīng)太陽入射角的變化和太陽每天東升西落的運行規(guī)律。兩套轉(zhuǎn)動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線相 互垂直，上下交錯，且平行于集成組件的受光面，#12太陽能光伏發(fā)電集成組件的布局既是 軸對稱也是中心對稱,其質(zhì)量中心始終處于#11軸線的中點，具有抗風暴的穩(wěn)定性；參見圖1: 在太陽能光伏發(fā)電集成組件#12背面#11旋轉(zhuǎn)軸線上設(shè)置了多組相同的鉸鏈#10， #12借助于 #10與#9支承梁聯(lián)接鉤成轉(zhuǎn)動副，這樣#12在#7直桿驅(qū)動器的伸縮推拉驅(qū)動下可繞#11旋轉(zhuǎn) 軸線轉(zhuǎn)動，使之跟蹤太陽(參見圖2)。 #7直桿驅(qū)動器安裝在#9支承梁上，#8鉸鏈將#7與#9 聯(lián)結(jié)成一體，同時成為#7的支承力作用點，白天太陽能光伏發(fā)電組件在#7直桿驅(qū)動器的驅(qū)動 下，自東向西轉(zhuǎn)動跟蹤太陽，夜晚返回跟蹤始發(fā)位，等待次日繼續(xù)跟蹤太陽，日復一日，無 限循環(huán)。#7直桿驅(qū)動器采用電機分步驅(qū)動，通過絲杠螺母傳動副推動太陽光伏發(fā)電組件作一 定角旋轉(zhuǎn)，每天根據(jù)日照時間的變化驅(qū)動動一定次數(shù)改變#12太陽光伏發(fā)電組件的陽光入射 角，主動跟蹤太陽，#12每次的轉(zhuǎn)角按當?shù)孛刻斓奶栁恢煤瓦\行軌跡等天文參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)動 量，以此達到太陽對針2光伏電池板能量輸入最大優(yōu)化控制。
#11旋轉(zhuǎn)軸線相對于地平面的夾角a根據(jù)當?shù)厮幘暥仍O(shè)定初值，以后將自動跟蹤太陽 變化，北半球夏至那天a值最小，冬至那天a值最大。南半球反之。^角是由#9支承梁安裝位置確定的。(參見圖l、 2) #9支承梁是太陽能光伏發(fā)電組件的承載構(gòu)件，它安裝在#1立柱 頂部的#511形支承鉸鏈上，可繞#6支承軸轉(zhuǎn)動，由于U形支承鉸鏈足夠的寬(約450mm),強 度能支撐#12抵抗風暴。
圖1,安裝在#9支承梁上的#3餃鏈與#2直桿驅(qū)動器聯(lián)接，成為#12組件整體的支承點， #9支承梁通過#511形支承#6支承軸與#1立拄連接,#2安裝在#1立拄上;由#4鉸鏈將#1、 #2聯(lián) 結(jié)成一體，這樣行成由#9,#2，#1為三邊的三角支承，#12組件的重心正好處于MU形支承鉸鏈 支承軸的中部，使組件整體具有較好的穩(wěn)定性和抗風暴的能力。
#9支承梁的轉(zhuǎn)動是由#2直桿驅(qū)動器驅(qū)動的，#2安裝在#1立柱上；由糾鉸鏈將針、#2 聯(lián)結(jié)成一體，它既是聯(lián)結(jié)體又是驅(qū)動器的支承件。#2直桿驅(qū)動器伸縮驅(qū)動#9支承梁繞#6支 承軸轉(zhuǎn)動，根據(jù)安裝當?shù)氐奶栠\行軌跡,#2驅(qū)動#9來改變#11旋轉(zhuǎn)軸線相對于地平面的夾角 a ,即改變太陽能集成組件受光面跟蹤太陽的角度，追蹤最佳太陽光入射角。#7和#2直桿驅(qū)動 器的工作原理和結(jié)構(gòu)是完全一樣的，它由小功率的直流電機通過大速比減速傳動使其絲桿轉(zhuǎn) 動，再通過絲桿螺母傳動副使驅(qū)動器伸縮。所不同的是間隔時間和每次的驅(qū)動量不同，#2驅(qū)動 器每隔特定天文數(shù)驅(qū)動一次，其驅(qū)動量根據(jù)當?shù)靥栠\行軌跡作不同設(shè)置。
本系統(tǒng)電機采用可編程控制器編程控制,運行太陽跟蹤程序驅(qū)動電機使#12跟蹤太陽，以 達到#12最大太陽受光面跟蹤的目的。
本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單易行，雙軸跟蹤功耗低,安裝調(diào)整方便。利于產(chǎn)業(yè)化推廣。


圖l、雙軸式太陽跟蹤系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)布局圖。 圖2、 a角調(diào)整機構(gòu)A向示意圖。 圖3 、東西跟蹤機構(gòu)B-B示意圖。 圖4、太陽能光伏組件的布局。
圖中#1立柱#2直桿驅(qū)動器#3餃鏈#4鉸鏈弁5U形支承鉸鏈#6支承軸#7直桿驅(qū)動 器#8鉸鏈#9支承梁#10鉸鏈#11旋轉(zhuǎn)軸線#12太陽能集成組件。
具體實施方式
如圖l所示在太陽能集成組件#12背面#11旋轉(zhuǎn)軸線上設(shè)置了多組相同的鉸鏈#10, #12借 助于#10與#9支承梁聯(lián)接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，這樣#12在#7直桿驅(qū)動器的伸縮推拉驅(qū)動下可繞#11 旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動，使之跟蹤太陽。
圖2所示#7直桿驅(qū)動器安裝在#9支承梁上，#8鉸鏈將#7與#9聯(lián)結(jié)成一體，同時成為#7的 支承力作用點，白天太陽能發(fā)電組件在#7直桿驅(qū)動器的驅(qū)動下，自東向西轉(zhuǎn)動跟蹤太陽，夜 晚返回跟蹤始發(fā)位，等待次日繼續(xù)跟蹤太陽，日復一日，無限循環(huán)。#7直桿驅(qū)動器采用電機分步驅(qū)動，通過絲杠螺母傳動副推動太陽光伏發(fā)電組件作一定角旋轉(zhuǎn)，每天根據(jù)日照時間的 變化驅(qū)動動一定次數(shù)改變#12太陽光伏發(fā)電組件的陽光入射角，主動跟蹤太陽，#12每次的轉(zhuǎn) 角按當?shù)孛刻斓奶栁恢煤瓦\行軌跡等天文參數(shù)設(shè)置轉(zhuǎn)動量，以此達到太陽對#12光伏電池 板能量輸入最大優(yōu)化控制。
#11旋轉(zhuǎn)軸線相對于地平面的夾角a根據(jù)當?shù)厮幘暥仍O(shè)定初值，以后將自動跟蹤太陽 變化，北半球夏至那天a值最小，冬至那天a值最大。南半球反之。a角是由約支承梁安裝 位置確定的。約支承梁是太陽能光伏發(fā)電組件的承載構(gòu)件，它安裝在#1立柱頂部的#511形支 承鉸鏈上，可繞#6支承軸轉(zhuǎn)動，由于U形支承鉸鏈足夠的寬(約450mm),強度能支撐針2抵抗 風暴。
圖1,安裝在#9支承梁上的#3餃鏈與#2直桿驅(qū)動器聯(lián)接，成為#12組件整體的支承點， #9支承梁通過弁5U形支承#6支承軸與#1立拄連接,#2安裝在#1立拄上;由#4鉸鏈將#1、 #2聯(lián) 結(jié)成一體，這樣行成由#9,#2,#1為三邊的三角支承，#12組件的重心正好處于#511形支承鉸鏈 支承軸的中部，使組件整體具有較好的穩(wěn)定性和抗風暴的能力。
#9支承梁的轉(zhuǎn)動是由#2直桿驅(qū)動器驅(qū)動的，#2安裝在#1立柱上；由斜鉸鏈將射、#2 聯(lián)結(jié)成一體，它既是聯(lián)結(jié)體又是驅(qū)動器的支承件。#2直桿驅(qū)動器伸縮驅(qū)動#9支承梁繞#6支 承軸轉(zhuǎn)動，根據(jù)系統(tǒng)所處地太陽的運行軌跡,#2驅(qū)動#9改變#11旋轉(zhuǎn)軸線相對于地平面的夾角 a，即改變太陽能集成組件受光面跟蹤太陽的角度,追蹤最佳太陽光入射角。#7和#2的工作原 理和結(jié)構(gòu)是完全一樣的，它由小功率的直流電機通過大速比減速傳動使其絲桿轉(zhuǎn)動，再通過 絲桿螺母傳動副使驅(qū)動器伸縮。所不同的是間隔時間和每次的驅(qū)動量不同，#2驅(qū)動器每隔特 定天文數(shù)驅(qū)動一次，其驅(qū)動量根據(jù)當?shù)靥栠\行軌跡作不同設(shè)置。
權(quán)利要求1. 一種雙軸式太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)，其特征是在太陽能光伏發(fā)電組件(12)的背面設(shè)置兩套各自都可以使太陽能光伏發(fā)電組件(12)角度發(fā)生改變的轉(zhuǎn)動機構(gòu)，一套轉(zhuǎn)動機構(gòu)的第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)與另一套轉(zhuǎn)動機構(gòu)的第二旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直，上下交錯，且平行于太陽能光伏發(fā)電組件(12)的受光面；太陽能光伏發(fā)電組件(12)的布局既是軸對稱也是中心對稱，其質(zhì)量中心始終處于第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)的中點；在太陽能光伏發(fā)電組件(12)背面的第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)上設(shè)置有多組相同的第一鉸鏈(10)，太陽能光伏發(fā)電組件(12)借助于第一鉸鏈(10)與支承梁(9)聯(lián)接構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，太陽能光伏發(fā)電組件(12)在第一直桿驅(qū)動器(7)的伸縮推拉驅(qū)動下繞第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)轉(zhuǎn)動；第一直桿驅(qū)動器(7)安裝在支承梁(9)上，第二鉸鏈(8)將第一直桿驅(qū)動器(7)與支承梁(9)聯(lián)結(jié)成一體，同時成為第一直桿驅(qū)動器(7)的支承力作用點；第一直桿驅(qū)動器(7)采用電機分步驅(qū)動，通過絲杠螺母傳動副推動太陽能光伏發(fā)電組件(12)作一定角旋轉(zhuǎn)，第一直桿驅(qū)動器(7)能夠每天根據(jù)日照時間的變化驅(qū)動一定次數(shù)改變太陽能光伏發(fā)電組件(12)的陽光入射角，太陽能光伏發(fā)電組件(12)每次的轉(zhuǎn)角取決于按當?shù)孛刻斓奶栁恢煤瓦\行軌跡。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸式太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)，其特征是 第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)相對于地平面的夾角a取決于支承梁(9)的安裝位置； 支承梁(9)是太陽能光伏發(fā)電組件(12)的承載構(gòu)件，它安裝在立柱(1)頂部的U形 支承鉸鏈(5)上，繞支承軸(6)轉(zhuǎn)動，所述U形支承鉸鏈(5)的寬度為450mm。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸式太陽能發(fā)電跟蹤系統(tǒng)，其特征是支承梁(9)的轉(zhuǎn)動是由第二直桿驅(qū)動器(2)驅(qū)動的，第二直桿驅(qū)動器(2)安裝在立 柱(1)上；由第三鉸鏈(4)將立柱(1)、第二直桿驅(qū)動器(2)聯(lián)結(jié)成一體，第三鉸鏈(4) 既是聯(lián)結(jié)體又是第二直桿驅(qū)動器(2)的支承件；第二直桿驅(qū)動器(2)伸縮驅(qū)動支承梁(9)繞支承軸(6)轉(zhuǎn)動，第二直桿驅(qū)動器(2) 驅(qū)動支承梁(9)來改變第一旋轉(zhuǎn)軸線(11)相對于地平面的夾角a;第一直桿驅(qū)動器(7)和第二直桿驅(qū)動器(2)均由小功率的直流電機通過大速比減速傳 動使其絲桿轉(zhuǎn)動，再通過絲桿螺母傳動副使驅(qū)動器伸縮，所不同的是間隔時間和每次的驅(qū)動 量不同，第二直桿驅(qū)動器(2)能夠每隔特定天文數(shù)驅(qū)動一次，其驅(qū)動量取決于當?shù)靥栠\行 軌跡。
專利摘要本實用新型涉及一種低功耗的雙軸式跟蹤太陽的整體結(jié)構(gòu)，其特點是在太陽能光伏發(fā)電集成組件的支承部位設(shè)置兩套各自都可以使組件角度發(fā)生改變的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，兩套旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直，上下交錯，相互獨立，在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的作用下，使太陽能光伏發(fā)電組件始終跟蹤太陽，處于最佳發(fā)電狀態(tài)。系統(tǒng)采用電動直桿驅(qū)動器驅(qū)動太陽能光伏發(fā)電組件改變受光方位的驅(qū)動方式，直桿既是驅(qū)動器又是支撐架，集成結(jié)構(gòu)簡可靠。系統(tǒng)通過可編程控制器控制，主動跟蹤太陽，實現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電集成組件發(fā)電最大化尋優(yōu)控制。本系統(tǒng)易于產(chǎn)業(yè)化，適合規(guī)模推廣，對大型發(fā)電陣列尤其適用，能提高效率，節(jié)約投資。
文檔編號G05D3/00GK201234218SQ20082000550
公開日2009年5月6日 申請日期2008年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日
發(fā)明者鄒興洪 申請人:鄒興洪