陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行跟蹤利用的光伏發(fā)電陣列的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]太陽(yáng)能是一種清潔無(wú)污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不僅可以節(jié)約日益枯竭的常規(guī)能源，緩解嚴(yán)峻的資源短缺問(wèn)題，而且還可以減少污染，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。
[0004]在眾多的太陽(yáng)能利用技術(shù)中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)了直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，是一種最方便的利用方式，它具有運(yùn)行安全可靠、無(wú)需燃料、無(wú)噪聲、無(wú)污染、可就地利用、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、規(guī)?？纱罂尚〉葍?yōu)點(diǎn)，因而受到了世界各國(guó)的重視。
[0005]由于太陽(yáng)能是一種較稀薄的資源，存在不穩(wěn)定性。由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽(yáng)輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。如果要對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集利用，需要采用不同的跟蹤支架裝置。目前，國(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)中常見(jiàn)的支架種類有:固定式支架、單立柱二維跟蹤、軌道式二維跟蹤和斜軸一維跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行。采用單立柱跟蹤形式，其單機(jī)功率小，自身能耗高。最大的缺點(diǎn)是功率稍大時(shí)，結(jié)構(gòu)就會(huì)變得非常復(fù)雜，抗風(fēng)性能很差，不適合大范圍規(guī)模推廣。
[0006]采用軌道式的二維跟蹤機(jī)構(gòu)，與單立柱結(jié)構(gòu)一樣，由于太陽(yáng)光在方位角與高度角兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)的速率是在不斷變化的，不能直接采用常規(guī)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，而必須采用單片機(jī)或PLC等帶有邏輯運(yùn)算功能的電路才可以控制，還要運(yùn)行專門(mén)編寫(xiě)控制程序，可靠性差，維護(hù)量高，整體擁有成本高。如果功率稍大一些，則整體轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)龐大，制造與安裝十分困難。
[0007]目前，也有采用一套跟蹤機(jī)構(gòu)帶動(dòng)一臺(tái)大型聚光器運(yùn)行的跟蹤機(jī)構(gòu)樣機(jī)，但隨著機(jī)型尺寸放大，其成本也成倍增加、穩(wěn)定性較差，幾十噸的大型聚光器對(duì)使用場(chǎng)所的基礎(chǔ)要求也很高，尤其是抗風(fēng)性能差，制造成本與維護(hù)成本高。以上各種太陽(yáng)能光伏跟蹤系統(tǒng)的各種缺點(diǎn)，也在一定程度上限制了光伏跟蹤發(fā)電技術(shù)的推廣。而且，目前采用陣列式跟蹤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般為單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)發(fā)電故障時(shí)，整個(gè)聯(lián)動(dòng)的跟蹤裝置都停止跟蹤，發(fā)電裝置停運(yùn)，造成發(fā)電量下降。又由于太陽(yáng)能光伏電站多建于西部戈壁荒漠地區(qū)，距離遙遠(yuǎn)，維護(hù)成本高，維護(hù)不及時(shí)，會(huì)給光伏電站的發(fā)電運(yùn)營(yíng)造成巨大影響。
[0008]采用單體一維斜軸機(jī)構(gòu)進(jìn)行跟蹤，目前主要也是采用單機(jī)控制策略，也就是每一套斜軸跟蹤機(jī)構(gòu)采用一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，自身耗能多，控制成本上升，維護(hù)量很大。目前已經(jīng)制作出樣機(jī)的例子，或者是進(jìn)行示范建設(shè)的斜軸跟蹤太陽(yáng)能電站，均存在高度尺寸較大的缺點(diǎn)。這勢(shì)必會(huì)使抗風(fēng)性能減弱。如果尺寸做得小一些，因?yàn)榭刂瞥杀镜纳仙?，仍使其喪失了?jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)而難以推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服采用太陽(yáng)能單體一維斜軸跟蹤機(jī)構(gòu)在采用單機(jī)控制策略時(shí)，自身耗能多、控制成本高、維護(hù)量大，陣列式跟蹤方式采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的跟蹤風(fēng)險(xiǎn)大的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供一種雙電機(jī)冗余驅(qū)動(dòng)陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置，利用兩個(gè)可以冗余備份的主跟蹤電機(jī)和副跟蹤電機(jī)，實(shí)現(xiàn)用同一個(gè)減速機(jī)輸出的跟蹤驅(qū)動(dòng)量，驅(qū)動(dòng)多個(gè)太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架陣列的目的，減少了以往單電機(jī)跟蹤情況下的電機(jī)數(shù)量，相應(yīng)地減少故障量和降低跟蹤成本。同時(shí)，主跟蹤電機(jī)發(fā)生故障，由副跟蹤電機(jī)提供跟蹤動(dòng)力，使光伏發(fā)電陣列能夠繼續(xù)正常工作，給維護(hù)人員有充足的時(shí)間對(duì)損壞的主跟蹤電機(jī)進(jìn)行檢修更換，不會(huì)給光伏電站造成較大的發(fā)電量損失。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接的跟蹤輸出軸、與所述跟蹤輸出軸固定連接的主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂、與所述主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂活動(dòng)連接的連桿、與所述連桿活動(dòng)連接的太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架；所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于提供跟蹤動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)所述跟蹤輸出軸；所述跟蹤輸出軸用于將動(dòng)力傳輸?shù)街鞲欜?qū)動(dòng)臂；所述主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂用于帶動(dòng)連桿，所述連桿驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架，進(jìn)而帶動(dòng)設(shè)置在所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架上的太陽(yáng)能光伏板對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行跟蹤。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主跟蹤電機(jī)和副跟蹤電機(jī)，所述副跟蹤電機(jī)，用于在主跟蹤電機(jī)不工作時(shí)提供跟蹤動(dòng)力。
[0012]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括減速機(jī)、主跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸、副跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸；主跟蹤電機(jī)和副跟蹤電機(jī)分別通過(guò)主跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸、副跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸與減速機(jī)連接，將動(dòng)力輸出至跟蹤輸出軸。
[0013]所述陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置還包括傳感器，用于檢測(cè)跟蹤輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。
[0014]主跟蹤電機(jī)發(fā)生故障，由副跟蹤電機(jī)提供跟蹤動(dòng)力，使光伏發(fā)電陣列能夠繼續(xù)正常工作，給維護(hù)人員有充足的時(shí)間對(duì)損壞的主跟蹤電機(jī)進(jìn)行檢修更換，不會(huì)給光伏電站造成較大的發(fā)電量損失。
[0015]所述連桿包括主連桿和副連桿，主連桿用于連接主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂和從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂，副連桿用于連接從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂和從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架包括:斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸、后支撐桿、前轉(zhuǎn)動(dòng)支撐、從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂、太陽(yáng)能光伏板；斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)后支撐桿和前轉(zhuǎn)動(dòng)支撐活動(dòng)支撐，從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂的一端固定安裝在斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，其另一端活動(dòng)連接所述連桿，所述太陽(yáng)能光伏板固定設(shè)置在所述斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。
[0017]進(jìn)一步地，所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架還包括從動(dòng)關(guān)節(jié)軸承，從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂通過(guò)從動(dòng)關(guān)節(jié)軸承與主連桿或副連桿連接。
[0018]所述陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置還包括主動(dòng)關(guān)節(jié)軸承，所述主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂通過(guò)主動(dòng)關(guān)節(jié)軸承與主連桿連接。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置還包括:活動(dòng)支撐所述跟蹤輸出軸的縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)支架。
[0020]所述跟蹤輸出軸包括若干節(jié)，節(jié)與節(jié)之間通過(guò)法蘭連接。
[0021]所述跟蹤輸出軸安裝布置為南北方向。
[0022]所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架有四組以上。
[0023]由同一個(gè)主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂連接的太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架按東西向進(jìn)行安裝布置。
[0024]本發(fā)明的工作方式是，跟蹤輸出軸被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與所述跟蹤輸出軸固定連接的主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂進(jìn)行擺動(dòng)，主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂帶動(dòng)連桿擺動(dòng)，連桿帶動(dòng)與其活動(dòng)連接的從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂擺動(dòng)，從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂帶動(dòng)與其固定連接的斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸在活動(dòng)支架上轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)能光伏板設(shè)置在斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)致使太陽(yáng)能光伏板變換角度跟蹤太陽(yáng)能。
[0025]本發(fā)明的有益效益是:利用兩個(gè)可以冗余備份的主跟蹤電機(jī)和副跟蹤電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)用同一個(gè)減速機(jī)輸出的跟蹤驅(qū)動(dòng)量，驅(qū)動(dòng)多個(gè)太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架陣列的目的，減少了以往單電機(jī)跟蹤情況下的電機(jī)數(shù)量，相應(yīng)地減少故障量和降低跟蹤成本。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下:
10-減速機(jī)、11-主跟蹤電機(jī)、12-主跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸、13-副跟蹤電機(jī)、14-副跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸、15-跟蹤輸出軸、16-傳感器、17-法蘭、18-縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)支架、19-主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂、20-主動(dòng)關(guān)節(jié)軸承、21-主連桿、22-副連桿、3-太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架、30-斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸、31-后支撐桿、32-前轉(zhuǎn)動(dòng)支撐、34-從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂、35-從動(dòng)關(guān)節(jié)軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]一種陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、與所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連接的跟蹤輸出軸15、與所述跟蹤輸出軸15固定連接的主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂19、與所述主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂19活動(dòng)連接的連桿、與所述連桿活動(dòng)連接的太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架3 ;所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于提供跟蹤動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)所述跟蹤輸出軸15 ;所述跟蹤輸出軸15用于將動(dòng)力傳輸?shù)街鞲欜?qū)動(dòng)臂19 ;所述主跟蹤驅(qū)動(dòng)臂19用于帶動(dòng)連桿，所述連桿驅(qū)動(dòng)所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架3，進(jìn)而帶動(dòng)設(shè)置在所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架3上的太陽(yáng)能光伏板對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行跟蹤。
[0030]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主跟蹤電機(jī)11和副跟蹤電機(jī)13，所述副跟蹤電機(jī)13，用于在主跟蹤電機(jī)11不工作時(shí)提供跟蹤動(dòng)力。
[0031]所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括減速機(jī)10、主跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸12、副跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸14 ;主跟蹤電機(jī)11和副跟蹤電機(jī)13分別通過(guò)主跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸12、副跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)軸14與減速機(jī)10連接，將動(dòng)力輸出至跟蹤輸出軸15。
[0032]所述陣列式太陽(yáng)能斜軸跟蹤裝置還包括傳感器16，用于檢測(cè)跟蹤輸出軸15的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。
[0033]所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架3包括:斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸30、后支撐桿31、前轉(zhuǎn)動(dòng)支撐32、從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂34、太陽(yáng)能光伏板；斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸30通過(guò)后支撐桿31和前轉(zhuǎn)動(dòng)支撐32活動(dòng)支撐，從跟蹤驅(qū)動(dòng)臂34的一端固定安裝在斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸30上，其另一端活動(dòng)連接所述連桿，所述太陽(yáng)能光伏板固定設(shè)置在所述斜單轉(zhuǎn)動(dòng)軸30上。
[0034]所述太陽(yáng)能斜單軸跟蹤支架3還包括從動(dòng)關(guān)節(jié)軸承35，從跟蹤