一種抗風太陽能跟蹤器的製作方法

2023-10-25 17:51:42 1

專利名稱：一種抗風太陽能跟蹤器的製作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能發電設備領域特別是太陽能聚光發電設備領域，尤指一種用於
太陽能聚光發電的抗風太陽能跟蹤器。
背景技術：
高倍聚光光伏技術是目前太陽能發電領域的一個主要新方向，現有的太陽能聚光 發電裝置中，包括兩個主要設備聚光太陽能電池組件以及追日跟蹤器，現有追日跟蹤器 中，跟蹤器的形式主要還是集中在"T"型結構，具體可以參見專利號為CN200820144544. 5 的"T型雙軸太陽能跟蹤機構"，如圖1、圖2所示，追日跟蹤支架系統2包括一用於安裝太陽 能聚光發電模組的支架安裝面l，支架安裝面1安裝在一固定立柱3上，支架安裝面1上設 有一太陽光強傳感器6，立柱3上設有用於調整支架安裝面1的調整機構及控制機構，調整 機構是指一垂直調整機構與一水平調整機構，垂直調整機構包括一設置在支架安裝面1上 的齒輪，一設置在立柱3上的垂直調整馬達4，馬達4的螺旋傳動軸與齒輪嚙合；水平調整 機構包括一套設在立柱3上可圍繞立柱3轉動的轉動杆，一安裝在轉動杆一端的水平調整 馬達5，轉動杆的另一端連接在支架安裝面1上。控制機構根據太陽光強傳感器6的信號 控制水平調整機構及垂直調整機構調整支架安裝面1轉動從而保證支架安裝面1始終正對 著太陽。這種"T"型結構由於所有太陽能電池組件(聚光太陽能組件)都安裝在一個平面 上，這種單平面設計的跟蹤器高度隨著最大支撐平面面積增大，系統高度不斷增加，直接導 致抗風性能下降及平面變形增大，最終影響系統整體跟蹤精度，對於聚光發電是非常不利 的。因此常需要增加網架支撐結構的剛度來提高抗風性能，微調平面校正平面度來彌補這 兩個缺陷。這樣一來就造成了跟蹤器成本增加、調試工作繁重等問題。
目前利用太陽能這種綠色能源，提高太陽能的利用效率，降低單位電量的成本是 其能否最終取代不可再生能源的最重要因素，在我國西部地區，太陽能資源豐富，但是當地 的氣候條件比較惡劣，尤其是多有大風沙塵天氣，制約了太陽能發電裝置的推廣與利用，本 領域迫切希望能夠設計出一種能夠在惡劣氣候下工作的太陽能跟蹤器，從而能夠充分利用 高倍聚光太陽能發電，提高太陽能的利用效率。

發明內容
本發明的目的是提供一種集合了 T型與趴地型追蹤器結構的優點，在大風等惡劣 天氣下同樣可以進行高精度跟蹤的太陽能跟蹤器，從而大大提高太陽能利用效率。
本發明提供的技術方案如下 —種抗風太陽能跟蹤器，包括多個用於安裝太陽能電池的支架安裝面，用於固定 所述支架安裝面的轉軸，用於支撐所述轉軸的立柱，以及用於保證支架安裝面始終對準太 陽的控制機構；所述支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設置在所述轉軸的兩側； 所述立柱上設有用於驅動轉軸圍繞轉軸軸心轉動的轉動電機；所述轉軸上設有控制機構以 及用於驅動所述多個支架安裝面進行方位角調整的調整機構，所述控制機構通過控制所述調整機構及所述轉動電機來調整所述支架安裝面轉動使所述支架安裝面始終對著太陽。 進一步地，所述調整機構是指所述轉軸上固定有一可來回移動的線性推桿，所述
線性推桿與一傳動杆連接，所述傳動杆通過一連接杆分別與每個支架安裝面連接。 進一步地，所述線性推桿為一通過驅動電機驅動來回伸縮的電動推桿或其他形式
的直線運動機構，所述轉動電機為一低輸出轉速的旋轉電機或其他形式的轉動裝置。 進一步地，所述控制機構根據精確天文算法來實現控制方位角、高度角方向兩個
主動電動機(或推桿)來保證跟蹤器的支架安裝面實時對準太陽或者在所述支架安裝面設
置太陽光強傳感器，通過所述太陽光強傳感器的信號控制所述調整機構及所述轉動電機來
保證跟蹤器的支架安裝面實時對準太陽或者通過所述精確天文算法和所述太陽光強傳感
器兩種方式，共同控制所述調整機構及所述轉動電機調整所述支架安裝面轉動保證所述支
架安裝面始終對著太陽。具體而言，採用精確天文算法的時間追蹤模式在太陽光照較弱或
多雲的情況下使用，而在光照較強情況下使用採用太陽光強傳感器的時間傳感追蹤模式，
兩種模式可以互相補充、交替使用，實現共同控制。 本專利的效果在於 —直以來，太陽能追日跟蹤器裝置主要採用"T"型結構，業界雖然已經覺察到這種 結構在抗風性、支架安裝面平面度方面存在的缺點，但是一直無法找到改進的辦法，而"趴 地"追日跟蹤器雖然有良好的抗風性能、支架安裝面平面度獨立處理效果好，但是其佔地面 積大，成本高，因此很難大規模推廣。本專利巧妙的將"T"型跟蹤器與"趴地"跟蹤器優點 集於一身，從而為太陽能追日跟蹤器特別是高倍聚光太陽能發電提供了一種抗風、高精度、 成本更優的太陽能追日跟蹤器。 具體而言，本專利裝置中支架安裝面兩兩一組，每組的兩個支架安裝面呈"一"字 排開結構設置在轉軸上，兩個支架安裝面的重心落在轉軸上，這樣每個安裝在支架安裝面 上的聚光太陽能電池組件不在一個平面上而在多個平行平面上，在方位角方向上是獨立轉 動，而在高度角方向則通過轉軸統一轉動。本裝置對於傳統的T型結構跟蹤器而言，單個支 架安裝面面積更小，從而不但使得支架安裝面平整度相對更好，而且使本裝置的抗風能力 更強；本裝置對於完全趴地型跟蹤器而言，採用立柱支撐，從而節約了土地資源。


圖1為"T"型太陽能追日跟蹤器的後視示意圖； 圖2為"T"型太陽能追日跟蹤器的側視示意圖； 圖3為本發明裝置的正視結構示意圖； 圖4為本發明裝置的俯視結構示意圖； 圖5為本發明裝置的側視結構示意圖； 圖6為本發明裝置中的一個支架安裝面的結構示意圖； 圖7為本發明裝置中的控制機構的系統流程圖； 圖8為本發明裝置中的控制機構採用精確天文算法的時間追蹤流程圖； 附圖標號說明 1-支架安裝面 2-追日跟蹤支架系統3-立柱 4-垂直調整馬達 5-水平調整馬達6-太陽光強傳感器 7-轉軸 71-線性推桿
72-傳動杆 73-連接杆 74-轉動電機75-驅動電機
具體實施例方式
下面結合實施例進一步說明本發明的技術方案。 如圖3-圖5所示，一種抗風太陽能跟蹤器，包括多個用於安裝太陽能電池的支架 安裝面l，用於固定支架安裝面1的轉軸7，以及用於支撐轉軸7的立柱3 ;支架安裝面1兩 兩一組，每組的支架安裝面1分別設置在轉軸7的兩邊；立柱3上設有用於驅動轉軸7圍繞 轉軸7軸心轉動的轉動電機74 ;轉軸7上設有用於驅動多個支架安裝面1進行方位角調整 的調整機構，如圖6所示，調整機構是指轉軸7上固定有一可來回移動的線性推桿71，線性 推桿71 —端與一傳動杆72連接，線性推桿71另一端與驅動電機75連接，驅動電機75固 定在轉軸上，傳動杆72分別通過一連接杆73與每個支架安裝面1連接。
本專利裝置通過控制機構的控制來保證跟蹤器的支架安裝面1實時對準太陽，控 制機構的系統流程圖參見附圖7，控制機構有兩種模式-工作模式與調試模式可供選擇，在 工作模式下運行軌跡追蹤程序來進行控制，軌跡追蹤又分為時間追蹤與時間傳感追蹤，這 兩種追蹤方式的具體實施方式
如下 —、控制機構根據精確天文算法(根據不同地點的經緯度，依據地球自轉與公轉 的變化規律，利用天文算法自動精確計算當地的太陽光線角度)來實現控制方位角、高度 角方向的兩個主動電機(即轉動電機74、驅動電機75)來保證跟蹤器的支架安裝面1實時 對準太陽。 具體而言，採用天文算法的時間追蹤流程圖參見附圖8，控制機構按照時間段實現
不同的動作，在日落與日出之間，通過運行天文算法來驅動電機調整位置 天文算法中根據時間計算太陽高度角方位角程序計算步驟 1 :讀取系統時間 2:計算儒略日數JD 3 :計算儒略世紀數 4 :太陽幾何平黃經 5 :太陽平近點角 6:太陽中間方程 7:太陽的真黃經 8 :計算視黃經 9 :計算赤諱，赤經，時角 10 :計算地平經度，地平諱度 11 :獲取溫度，壓強對地平緯度和地平經度進行大氣折射修正(暫時用標準大氣
壓和25度進行修正) 12 :更新計算的理論位置。 二、支架安裝面1上設有太陽光強傳感器6，控制機構根據太陽光強傳感器6的信 號控制調整機構及轉動電機74、線性推桿71調整支架安裝面1轉動從而保證支架安裝面 1始終對著太陽，這就是時間傳感跟蹤具體而言，每隔2秒鐘，控制機構檢測一次傳感器信 號值，判斷太陽光是否偏離；若偏離，則驅動電機，若沒有偏離，則停止電機，等待下一個2秒。 所述一和所述二兩種追蹤方式任選其中一種方式，也可以兩種方式同時使用。
本專利中對於控制機構的設計及功能要求為
1.功能要求 a :跟蹤太陽角度誤差在-0. 1 0. 1度； b:每天太陽升起時開始跟蹤，傍晚太陽到地平線時開始迴轉到水平位置，太陽升 起前回到太陽位置(早上和傍晚光照較弱，根據機械設計適當調整)
C :具備極限位置保護； d:能夠實時輸出控制關鍵參數，如經緯度、運行模式、方位角、高度角、時間、電
機轉動圈數、電機轉動方向、太陽角度偏差；數據每1分鐘存儲一次，掉電後數據不丟失； e :具備調試、時間追蹤、時間傳感追蹤三種模式；在調試模式下，可以現場調整時
間(精確到秒)、經緯度、電機轉動；時間追蹤模式在太陽光照較弱(或多雲)的情況下使
用，在光照較強情況下採用時間傳感追蹤模式。 2.電氣要求 a :控制器電壓輸入12V ; b :電機驅動電壓12V，電流3A ; 3.環境要求 a :工作溫度_55°C 50°C (工業等級_45°C 80°C );
b :能夠在沙塵、雨、雷、靜電等情況下正常工作。 本領域技術人員應該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的 使本領域技術人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護範圍的限制，只要是根據 本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護的範圍。
權利要求
一種抗風太陽能跟蹤器，包括多個用於安裝太陽能電池的支架安裝面，用於固定所述支架安裝面的轉軸，以及用於支撐所述轉軸的立柱；其特徵在於所述支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設置在所述轉軸的兩側；所述立柱上設有用於驅動轉軸圍繞轉軸軸心轉動的轉動電機；所述轉軸上設有控制機構以及用於驅動所述多個支架安裝面進行方位角調整的調整機構，所述控制機構通過控制所述調整機構及所述轉動電機來調整所述支架安裝面轉動使所述支架安裝面始終對著太陽。
2. 根據權利要求1所述的抗風太陽能跟蹤器，其特徵在於所述調整機構是指所述轉 軸上固定有一可以伸縮的線性推桿，所述線性推桿與一傳動杆連接，所述傳動杆通過一連 接杆分別與每個支架安裝面連接。
3. 根據權利要求2所述的抗風太陽能跟蹤器，其特徵在於所述線性推桿為一通過驅 動電機驅動來回伸縮的推桿，所述轉動電機為一低輸出轉速的旋轉電機。
4. 根據權利要求1所述的抗風太陽能跟蹤器，其特徵在於所述控制機構根據設置在 所述支架安裝面上的太陽能光強傳感器的信號控制所述調整機構及所述轉動電機來調整 所述支架安裝面轉動從而使所述支架安裝面始終對準太陽。
5. 根據權利要求1所述的抗風太陽能跟蹤器，其特徵在於所述控制機構根據精確天 文算法控制所述調整機構及所述轉動電機來調整所述支架安裝面轉動從而使所述支架安 裝面始終對準太陽。
6. 根據權利要求1所述的抗風太陽能跟蹤器，其特徵在於所述控制機構根據設置在 所述支架安裝面上的太陽能光強傳感器的信號以及精確天文算法共同控制所述調整機構 及所述轉動電機來調整所述支架安裝面轉動從而使所述支架安裝面始終對準太陽。
全文摘要
本發明公開了一種抗風太陽能跟蹤器，包括多個用於安裝太陽能電池的支架安裝面，用於固定支架安裝面的轉軸，以及用於支撐轉軸的立柱；支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設置在所述轉軸的兩側；所述立柱上設有用於驅動轉軸圍繞轉軸軸心轉動的轉動電機；所述轉軸上設有控制機構以及用於驅動所述多個支架安裝面進行方位角調整的調整機構，所述控制機構通過控制所述調整機構及所述轉動電機來調整所述支架安裝面轉動使所述支架安裝面始終對著太陽。本發明集合了T型結構跟蹤器與趴地型結構跟蹤器的優點於一身，既減少了佔地面積，又可以滿足在大風等惡劣天氣下同樣可以進行高精度跟蹤的太陽能跟蹤器，從而大大提高太陽能利用效率。
文檔編號H02N6/00GK101764540SQ20101010684
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月8日 優先權日2010年2月8日
發明者王士濤 申請人:上海聚恆太陽能有限公司;王士濤