用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置的製作方法
2023-05-09 05:53:26
專利名稱：用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能利用技術領域，特別是一種用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置。
背景技術：
太陽能儲量很大，分布廣泛，清潔安全。光伏水泵技術正是這樣的一個可以充分利 用太陽能並且不消耗燃料和其他有機能源的技術，無汙染有利於環境保護和節約能源，並且太陽能光伏電池壽命長、維修費用低，這一技術在生活供水和乾旱地區灌溉方面有廣闊的應用前景。光伏水泵具有無噪聲、全自動、高可靠性、供水量與蒸發量適配性好等許多優點。各種形式水泵都是耗能產品，世界上泵產品所消耗的電能約佔總發電量的20%，要想節約能源，大力推廣光伏水泵系統是可持續發展、節能降耗的需要和重要途徑。國內各類熱水循環泵、家用系列水泵、高樓供水泵、深井泵和震動泵等雖然科技含量較高，但生產企業已經較多，同質化競爭造成的最直接後果就是相互壓價，利潤空間被不斷擠壓。太陽能光伏水泵，近年來它日漸得到人們的認可和青睞，是當今世界上陽光豐富地區，尤其是缺電無電的邊遠地區最具吸引力的供水手段，利用隨處可取、取之不竭的太陽能實現高經濟性和高可靠性的供水。水泵全自動地日出而作，日落而歇，無需人員看管，維護工作量可降至最低，是理想的集經濟性、可靠性和環保效益為一體的綠色能源高技術產品。目前，市場上的太陽能光伏水泵一般採用蓄電和逆變技術，把太陽能電池板發的電儲存在蓄電池內，再通過逆變器把直流電轉變成交流電，帶動水泵工作。該款產品蓄電成本高，而且太陽能利用效率低。市場上雖也有免蓄電的直流光伏水泵，但由於太陽光斜照，光伏電池組件發電量不穩定，使得水泵的供水壓力波動大，影響免蓄電的直流光伏水泵的出水量。
發明內容
本發明的目的在於提供一種易於製造、成本低廉、性價比高、具有較高效率的用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置。為實現上述目的，本發明的技術解決方案是
本發明是一種用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置，它包括擺動式高度角跟蹤機構、第一鉸支、傾斜軸太陽方位角跟蹤機構、第二鉸支、垂直固定式高度角跟蹤機構；
所述的擺動式高度角跟蹤機構包括兩個鉸支、等腰三角形平面框架式立柱、可升降絲杆螺母機構；所述的等腰三角形平面框架式立柱通過等腰三角形底邊的兩個鉸支與地面預埋鐵件相連接，等腰三角形平面框架的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構；
所述的垂直固定式高度角跟蹤機構包括立柱、一套可升降絲杆螺母機構；所述的立柱底部與地面固定，立柱的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構；
所述的傾斜軸太陽方位角跟蹤機構包括傾斜軸和驅動裝置；驅動裝置安裝在垂直固定式高度角跟蹤機構或擺動式高度角跟蹤機構的頂端且與傾斜軸連接；所述的傾斜軸兩端分別通過第一鉸支和第二鉸支與擺動式高度角跟蹤機構和垂直固定式高度角跟蹤機構的頂端相連接。所述的驅動裝置中的驅動電機的輸出軸與傾斜軸一端連接。採用上述方案後，本發明具有以下優點
(I)本發明採用擺動式高度角跟蹤機構和垂直固定式高度角跟蹤機構，可大角度調整太陽高度角的跟蹤範圍，且結構簡單。(2)本發明通過太陽能發電直接帶動水泵工作，屬於綠色能源利用。(3)本發明無需免蓄電池，可節省30%左右成本。(4)本發明採用二維追日裝置，避免早晚太陽光斜照到光伏電池組件發電量低，通過跟蹤可使得太陽能光伏電池組件一天的發電量趨於平穩，水泵一天的出水量達到最·大。綜上所述，本發明與普通太陽能光伏水泵相比，免去蓄電池，成本更低，通過設計適於地面安裝的二維追日裝置，可使光伏電池組件的發電量提高40%，避免季節變化和早晚時段太陽傾斜照射到光伏電池組件發電量小而無法帶動水泵工作，從而實現延長光伏水泵工作時間和大大提高水泵出水量。下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。
圖I是使用本發明所設計的發電系統的結構示意 圖2是本發明的結構示意 圖3是本發明太陽高度角最小跟蹤角度 圖4是本發明太陽高度角最大跟蹤角度 圖5是本發明太陽高度角最大跟蹤角度的數學模型圖。
具體實施例方式如圖I、圖2所示，是一種使用本發明用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置所設計的發電系統，它包括平板光伏組件I、二維追日裝置2、控制器3、水泵4、直流電機5。所述的二維追日裝置2由接收太陽光線的光電傳感器21和驅動平板光伏組件轉動的跟蹤機構22和處理電路23組成。所述的光電傳感器21通過導線連接處理電路23，處理電路23通過導線連接跟蹤機構22。通過接收太陽光線的光電傳感器21感應太陽的位置，並通過處理電路23帶動跟蹤機構22跟蹤太陽。所述的跟蹤機構22主要由擺動式高度角跟蹤機構221、第一鉸支222、傾斜軸太陽方位角跟蹤機構223、第二鉸支224、垂直固定式高度角跟蹤機構225組成。所述的擺動式高度角跟蹤機構221包括兩個鉸支2211、等腰三角形平面框架式立柱2212、可升降絲杆螺母機構2213。所述的等腰三角形平面框架式立柱2212正南北放置，通過等腰三角形底邊的兩個鉸支2211與地面預埋鐵件相連接，等腰三角形平面框架2212的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構2213，等腰三角形底邊的兩個鉸支2211可防止二維追日裝置2沿著東西方向傾倒。所述的垂直固定式高度角跟蹤機構225包括立柱2251、一套可升降絲杆螺母機構2252。所述的立柱2251底部與地面固定，立柱2251的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構2252，該垂直固定式高度角跟蹤機構225可防止二維追日裝置2沿著南北方向傾倒。所述的傾斜軸太陽方位角跟蹤機構223由傾斜軸2231和驅動裝置2232組成。所述的驅動裝置2232安裝在垂直固定式高度角跟蹤機構225 (也可安裝在擺動式高度角跟蹤機構221)的頂端，驅動裝置2232上的驅動電機的輸出軸與傾斜軸2231的一端連接。所述的傾斜軸2231兩端分別通過第一鉸支222和第二鉸支224與擺動式高度角跟蹤機構221和垂直固定式高度角跟蹤機構225的頂端相連接。通過調節擺動式高度角跟蹤機構221的可升降絲杆螺母機構2213和垂直固定式高度角跟蹤機構225的可升降絲杆螺母機構2252，可使得傾斜軸2231得到不同的傾角，該傾斜軸2231正南北放 置，從而實現太陽高度角的跟
I 示。所述的平板光伏組件I固定在傾斜軸2231上，通過傾斜軸太陽方位角跟蹤機構223的驅動裝置2232帶動傾斜軸2231東西方向轉動，從而帶動平板光伏組件I東西跟蹤太陽的方位角。所述的直流電機5輸出軸與水泵4連接，平板光伏組件I所發的電由導線經過控制器3驅動直流電機5轉動，直流電機5再帶動水泵4抽水。圖3是本發明二維追日裝置太陽高度角最小跟蹤角度，把擺動式高度角跟蹤機構221的可升降絲杆螺母機構2213降到最低，把垂直固定式高度角跟蹤機構225的升降絲杆螺母機構2252升到最高，可使得傾斜軸2231處於最小傾角。圖4是本發明二維追日裝置太陽高度角最大跟蹤角度，把擺動式高度角跟蹤機構221的可升降絲杆螺母機構2213升到最高，把垂直固定式高度角跟蹤機構225的升降絲杆螺母機構2252降到最低，可使得傾斜軸2231處於最大傾角。圖5本發明二維追日裝置太陽高度角最大跟蹤角度的數學模型，通過擺動式高度角跟蹤機構221的最大長度Hl+A H，垂直固定式高度角跟蹤機構225最低高度H2，以及兩立柱的地面距離B、傾斜軸2231的長度L，可求得傾斜軸2231的最大傾角a。本發明的重點就在於所述的用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置採用擺動式高度角跟蹤機構和垂直固定式高度角跟蹤機構，可大角度調整太陽高度角的跟蹤範圍，且結構簡單，製造成本非常低。故，凡在採用擺動式高度角跟蹤機構或垂直固定式高度角跟蹤機構追蹤太陽高度角變化的裝置，皆屬本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種用於免蓄電光伏水泵的ニ維追日裝置，其特徵在於它包括擺動式高度角跟蹤機構、第一鉸支、傾斜軸太陽方位角跟蹤機構、第二鉸支、垂直固定式高度角跟蹤機構； 所述的擺動式高度角跟蹤機構包括兩個鉸支、等腰三角形平面框架式立柱、可升降絲杆螺母機構；所述的等腰三角形平面框架式立柱通過等腰三角形底邊的兩個鉸支與地面預埋鐵件相連接，等腰三角形平面框架的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構； 所述的垂直固定式高度角跟蹤機構包括立柱、一套可升降絲杆螺母機構；所述的立柱底部與地面固定，立柱的頂部安裝一套可升降絲杆螺母機構； 所述的傾斜軸太陽方位角跟蹤機構包括傾斜軸和驅動裝置；驅動裝置安裝在垂直固定式高度角跟蹤機構或擺動式高度角跟蹤機構的頂端且與傾斜軸連接；所述的傾斜軸兩端分別通過第一鉸支和第二鉸支與擺動式高度角跟蹤機構和垂直固定式高度角跟蹤機構的頂端相連接。
2.根據權利要求I所述的用於免蓄電光伏水泵的ニ維追日裝置，其特徵在於所述的驅動裝置中的驅動電機的輸出軸與傾斜軸一端連接。
全文摘要
本發明公開了一種用於免蓄電光伏水泵的二維追日裝置，它包括擺動式高度角跟蹤機構、第一鉸支、傾斜軸太陽方位角跟蹤機構、第二鉸支、垂直固定式高度角跟蹤機構。所述的傾斜軸太陽方位角跟蹤機構包括傾斜軸和驅動裝置；驅動裝置安裝在垂直固定式高度角跟蹤機構的頂端且與傾斜軸連接。所述的傾斜軸兩端分別通過第一鉸支和第二鉸支與擺動式高度角跟蹤機構和垂直固定式高度角跟蹤機構的頂端相連接。由於本發明採用擺動式可升降立柱和垂直固定式高度角跟蹤機構組成的雙升降立柱式太陽高度角跟蹤機構，可大角度調整太陽高度角的跟蹤範圍，且結構簡單，製造成本非常低。
文檔編號G05D3/00GK102681552SQ20121016594
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者任永臻, 侯達盤, 劉偉欽, 劉菊東, 楊小璠, 林忠華, 許志龍, 黃種明 申請人:集美大學