專利名稱：太陽跟蹤驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實施例總體涉及包括用于太陽跟蹤的驅(qū)動系統(tǒng)和太陽能收集裝置的太陽能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一些較大型太陽能收集器設備包括太陽跟蹤陣列以及太陽能收集器組件。這些組件可與光伏組件、聚光光伏組件以及聚熱太陽能收集器裝置結(jié)合使用。這種太陽跟蹤收集器包括用于自動調(diào)節(jié)收集器裝置的位置以便隨著太陽跨越天空移動而跟蹤太陽的硬件。該跟蹤移動可以以多種不同的方式來實現(xiàn)。一些系統(tǒng)使用收集器裝置繞單個軸線樞轉(zhuǎn)的單軸線跟蹤系統(tǒng)。這種單軸線型跟蹤系統(tǒng)通常包括限定單個樞轉(zhuǎn)軸線的驅(qū)動軸或“扭矩管”。聚光光伏太陽能系統(tǒng)相對于非聚光光伏系統(tǒng)可以提供顯著的成本降低。這是因為，為了收集大約相同量的太陽光，聚光光伏系統(tǒng)僅使用少量光伏材料。然而，對于聚光式系統(tǒng)，太陽跟蹤精度變得更加重要。例如，公知的是，如果聚光式系統(tǒng)的反射鏡的失準量小0.1°，也會使太陽能收集器的效率下降。因此，如果按照精細的公差制造聚光式系統(tǒng)的構(gòu)件，則更易于實現(xiàn)這種系統(tǒng)的高性能。另外，如果構(gòu)造這種系統(tǒng)所需的硬件和/或勞動減少，則更易于生產(chǎn)這種聚光光伏系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開發(fā)明中的至少一個發(fā)明的方案包括這樣的實現(xiàn)如果可以在諸如制造設施等受控環(huán)境中執(zhí)行一些活動，則能夠更加快速地、精確地和/或用更少成本地執(zhí)行之前已經(jīng)在光伏系統(tǒng)的建造場所執(zhí)行的一些勞動密集型任務。例如，構(gòu)建聚光光伏系統(tǒng)的一個步驟是太陽跟蹤驅(qū)動器的校準。每個電動機均包括傾角傳感器(測斜儀)，傾角傳感器提供用于表示每個收集器組件的旋轉(zhuǎn)位置的輸出。然而，如果測斜儀未適當校準，則對應的收集器將旋轉(zhuǎn)至不正確的位置。如上所述，小至半度或0.1°的誤差會嚴重地影響效率。一種校準這種驅(qū)動器的方法是手動地使收集器旋轉(zhuǎn)至基準位置，諸如“安置”或調(diào)平位置，并且使用精確水平或其它經(jīng)校準的高精度測斜儀在收集器的整個運動范圍內(nèi)確認所附接的測斜儀的輸出的精度。對于太陽能供電場中的每個太陽跟蹤驅(qū)動器均重復該步驟。然而，太陽能設施的安裝場所可以為經(jīng)受炎熱天氣的偏遠位置，并且可以為諸如蛇等野生生命所在的場地。因此，減少在這些地點執(zhí)行的勞動能夠顯著降低勞動成本。因此，依照至少一個實施例，可在受控環(huán)境中對包括執(zhí)行器和傾角傳感器的太陽跟蹤驅(qū)動器進行預校準?？蓪⒗绨▽Ｓ脺y斜儀的這種太陽跟蹤驅(qū)動器放置于諸如制造設施等受控設施中。可使驅(qū)動器的輸出部件旋轉(zhuǎn)至基準位置，可利用高精度的儀器來確認所述基準位置的取向。能夠?qū)Ｓ脺y斜儀的輸出進行記錄和存儲?？蓪⒃摶鶞饰恢幂敵鰹槠屏?。例如，如果所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)至可被視為0°位置的調(diào)平位置，而來自測斜儀的輸出指示O. 5°的傾斜度，則可將O. 5°存儲為來自測斜儀的輸出相對于實際傾斜度的偏移示值?？梢栽谔柛櫰鞯奈磥聿僮髦惺褂迷撈浦狄允固柲苁占鞯淖罱K位置與目標取向匹配。因此，依照本文披露的實施例中的至少一個實施例，可以提供使用太陽跟蹤驅(qū)動器的方法，所述太陽跟蹤驅(qū)動器包括電動機，所述電動機與驅(qū)動部件機械連接并且具有連接器，所述連接器構(gòu)造為與光伏收集器組件的框架接合以使所述電動機能夠通過繞傾斜軸線的樞轉(zhuǎn)運動來驅(qū)動框架跟蹤太陽的移動。所述方法可以包括將測斜儀附接至驅(qū)動部件，使驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)至基準位置，并且在驅(qū)動部件處于基準位置的情況下檢測來自測斜儀的輸出?？梢詫碜詼y斜儀的輸出存儲到存儲裝置中作為如下的偏移值該偏移值表示當驅(qū)動部件處于基準位置時來自測斜儀的輸出。依照另一實施例，光伏供電場(power farm)可以包括多個支撐框架。每個支撐框架均支撐多個光伏組件和多個太陽能集中反射鏡，太陽能集中反射鏡構(gòu)造為將光聚焦到光伏組件上，每個框架安裝為能夠至少繞第一傾斜軸線樞轉(zhuǎn)。還可以設有均與多個支撐框架中的至少一個支撐框架連接的多個太陽跟蹤驅(qū)動器。多個跟蹤驅(qū)動器中的每個跟蹤驅(qū)動器均可以包括電動機，所述電動機與驅(qū)動部件機械連接，所述驅(qū)動部件包括與多個支撐框架中的一個支撐框架接合的連接器，所述電動機構(gòu)造為使所述支撐框架繞傾斜軸線樞轉(zhuǎn)而跟蹤太陽的移動。測斜儀還能夠安裝到驅(qū)動部件上?？刂破髂軌虬ňW(wǎng)絡通信裝置和存儲裝置，所述控制器連接至測斜儀以接收來自測斜儀的輸出信號?？梢栽诖鎯ρb置中存儲如下的基準值該基準值表示當驅(qū)動部件連接至支撐框架之前驅(qū)動部件位于基準位置時測斜儀的輸出。在另外的實施例中，可以提供使用太陽跟蹤驅(qū)動器的方法。太陽跟蹤驅(qū)動器可以包括電動機，所述電動機與具有連接器的驅(qū)動部件機械連接，所述連接器構(gòu)造為與聚光光伏收集器組件的框架接合，以使電動機能夠通過繞傾斜軸線的樞轉(zhuǎn)運動來驅(qū)動所述框架跟蹤太陽的移動。所述方法可以包括將測斜儀附接至所述驅(qū)動部件；以及利用在將所述驅(qū)動部件附接至室外光伏供電場中的所述支撐框架之前的所述測斜儀的輸出來校準所述驅(qū)動部件的位置。提供該發(fā)明概述是為了以簡化的形式引入構(gòu)思的選擇，下面將在詳細描述中對構(gòu)思進行進一步說明。該發(fā)明概述既不旨在確定本發(fā)明要求的關(guān)鍵特征或主要特征，也不旨在用于輔助確定本發(fā)明要求的范圍。


可以通過在結(jié)合下面的附圖考慮時參考發(fā)明的詳述及權(quán)利要求書來更全面地理解本發(fā)明，其中在所有的附圖中用相似的附圖標記表示相似的元件。圖1是包括根據(jù)實施例的太陽跟蹤驅(qū)動器的非聚光式太陽能收集器系統(tǒng)的示意性俯視平面圖；圖2是圖1所示的系統(tǒng)的示意圖，示出了具有各種電氣構(gòu)件的收集器系統(tǒng)的可選電連接；圖3是圖1的太陽能收集系統(tǒng)的透視圖，示出了安裝到地面上并且對多個扭矩管提供支撐的多個支樁以及根據(jù)實施例的太陽跟蹤驅(qū)動器；圖4是也能夠使用太陽跟蹤驅(qū)動器的聚光光伏組件的示意性側(cè)面正視圖；圖5是能夠用于圖1-圖4所示的任一個實施例中的軸承的實施例的透視圖；圖6是圖4的聚光光伏組件的太陽跟蹤驅(qū)動器的透視圖；圖7是能夠用于圖6的太陽跟蹤驅(qū)動器中的控制器的示意圖；圖8是示出能夠用于校準圖7的驅(qū)動器的方法的流程圖；圖9是示出使用圖1-圖7的太陽跟蹤驅(qū)動器的可選方法的流程圖；圖10是圖6所示的太陽跟蹤驅(qū)動器和安裝硬件的放大透視圖；以及圖11是圖10的太陽跟蹤驅(qū)動器的俯視平面圖。
具體實施例方式下面的詳細描述實質(zhì)上僅為示例性的，并不旨在限制本發(fā)明的實施例或者這些實施例的應用和使用。如本文所使用的，用語“示例性”是指“用作實例、例證或例示”。本文描述為示例性的任何實施方式不一定需要解釋為優(yōu)選于或優(yōu)于其它實施方式。此外，本發(fā)明不受在前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容概述或下面的詳細描述中出現(xiàn)的任何明示或暗示理論的約束?？梢詢H出于參考的目的在下面的說明中使用一些術(shù)語，因此這些術(shù)語不意在限制。例如，諸如“上”、“下”、“上方”和“下方”等術(shù)語指代所參考的附圖中的方向。諸如“前面”、“后面”、“后方”和“側(cè)面”等術(shù)語描述了構(gòu)件的各部分在一致但任意的參考系內(nèi)的取向和/或位置，通過參照本文以及描述所討論的構(gòu)件的相關(guān)附圖可以清楚上述參考系。這些術(shù)語可以包括上面特別提到的用語、其衍生詞以及相似含義的用語。類似地，術(shù)語“第一”、“第二”以及指代結(jié)構(gòu)的其它這樣的數(shù)字術(shù)語不是暗示序列或次序，除非上下文明確指出。本文披露的發(fā)明是在非聚光式和聚光式光伏陣列和組件的背景下描述的。然而，這些發(fā)明可同樣用于其它背景，諸如聚熱式太陽能系統(tǒng)等。在下面闡述的說明中，在由多個太陽能收集組件形成的背景下描述太陽能收集系統(tǒng)10，太陽能收集系統(tǒng)10被支撐為能夠進行可樞轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)以用于太陽跟蹤目的。每個組件可以包括支撐部件，該支撐部件支撐多個太陽能收集裝置以及將各個太陽能收集裝置彼此連接和連接至其它組件的配線。系統(tǒng)10還可以包括用于減少與安裝這樣的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的勞動成本、硬件成本或其它成本的裝置。例如，可利用太陽跟蹤驅(qū)動器使收集系統(tǒng)10或這種系統(tǒng)中所包括的組件樞轉(zhuǎn)，該太陽跟蹤驅(qū)動器包括一個或多個特征，或者依照下面所述的各個步驟中的一個或多個步驟已經(jīng)準備好進行操作，這些步驟被設計為用于降低光伏供電場的安裝成本。圖1示出了可被視為供電場的太陽能收集系統(tǒng)10。太陽能收集系統(tǒng)10包括太陽能收集器陣列11，太陽能收集器陣列11包括多個太陽能收集組件12。每個太陽能收集組件12可以包括被驅(qū)動軸或扭矩管16支撐的多個太陽能收集裝置14。每個扭矩管16被支撐組件18支撐在地面上。每個支撐組件18均可包括支樁和軸承組件20。繼續(xù)參考圖1，系統(tǒng)10還可以包括跟蹤驅(qū)動器30，跟蹤驅(qū)動器30連接至扭矩管16并且構(gòu)造為使扭矩管16樞轉(zhuǎn)以使收集裝置14跟蹤太陽的移動。在圖示的實施例中，扭矩管16大致水平地布置，并且組件12彼此連接，如同2011年7月5日提交的美國專利申請13/176，276更加地全面描述的，該申請的全部內(nèi)容明確地通過引用并入本文。然而，本文披露的發(fā)明可用于其它類型的布置方式的背景下。例如，系統(tǒng)10可以包括布置為使得扭矩管16相對于水平方向傾斜的多個組件12，其中扭矩管16不以首尾相接的方式連接，諸如美國專利公開No. 2008/0245360中圖示和披露的布置方式。專利公開No. 2008/0245360的全部內(nèi)容明確地通過引用并入本文，包括軸承40和72的圖示和描述。此外，盡管本文未圖示，但本文所披露的發(fā)明可與提供繞兩個軸線的受控傾斜的系統(tǒng)結(jié)合使用。另外，太陽能收集裝置14可以為光伏板、太陽熱收集裝置、聚光光伏裝置或聚熱式太陽能收集裝置的形式。在圖示的實施例中，太陽能收集裝置14為非聚光光伏組件的形式。參考圖2，太陽能收集系統(tǒng)10還可以包括連接至陣列11的電氣系統(tǒng)40。例如，電氣系統(tǒng)40可以包括作為通過電力線44與遠程連接裝置42連接的電源的陣列11。電氣系統(tǒng)40還可以包括公用電源、計量儀、具有主斷路器的配電盤、接頭、電負載、和/或具有公用電源監(jiān)控器的逆變器。電氣系統(tǒng)40可依照美國專利公開No. 2010/0071744中闡述的說明來構(gòu)造和操作，該專利的全部內(nèi)容明確地通過引用并入本文。圖3示出了這樣的陣列11:其中，除了一個太陽能收集裝置外其余太陽能收集裝置14均被移除。如圖3所示，每個支撐組件18包括被支撐在支樁22的上端處的軸承20。扭矩管16可以采用任何長度并且可以由一件或多件形成。可基于支撐結(jié)構(gòu)18之間的扭矩管16的期望偏轉(zhuǎn)限制、風力負載和其它因素來確定支樁22彼此之間的間距。傾斜驅(qū)動器30可以包括驅(qū)動支柱32，驅(qū)動支柱32以這樣的方式與扭矩管16連接在驅(qū)動支柱32沿自身長度做軸向移動時，驅(qū)動支柱32使扭矩管16樞轉(zhuǎn)。驅(qū)動支柱32可借助扭矩臂組件34與扭矩管16連接。在圖示的實施例中，扭矩臂組件34布置在每個扭矩管16的端部處。另外，陣列11可以包括被一個或多個支樁22或其它裝置支撐的電線托架60。如上所述，參考圖4，陣列11可以為多個太陽跟蹤聚光光伏組件的形式。例如，如圖4所不,聚光光伏太陽能陣列100可以包括支樁102,支樁102支撐一個或多個橫梁104和扭矩管106。橫梁104進而支撐被橫梁104支撐的第一組集中元件120和第二組集中元件 140。在圖示的實施例中，一組集中元件120面向一個方向，并且第二組集中元件140設置為面向相反的方向，兩組集中元件之間的轉(zhuǎn)換部出現(xiàn)在扭矩管106處。支樁102可以為支撐太陽能集中器組件100的單個柱或多個柱中的一個柱。連接器150相對于橫梁104支撐集中元件120、140。另外，光伏收集器132、134、152、154可以安裝到集中元件120、140的背面上。在該構(gòu)造中，每個集中元件120、140均構(gòu)造為將集中的光帶聚焦到光伏單元132、134、152、154上。太陽跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)200可以驅(qū)動扭矩管16繞樞轉(zhuǎn)軸線A樞轉(zhuǎn)。在2010年12月22日提交的美國專利申請No. 12/977, 006中闡述了關(guān)于聚光光伏使用環(huán)境的可選構(gòu)造的更多細節(jié)，該申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。參照圖5，軸承20能夠被直接支撐在上文參考圖1-圖4所述的支樁102上?？蛇x地，軸承20能夠被支撐在可選的軸承支撐件202上。如圖5所示，軸承支撐件104可以包括如下的下端，該下端可構(gòu)造為提供與諸如圖3和圖4所示的支樁102等柱形支樁的牢固連接。圖示的軸承支撐件104僅為能夠用于本文披露的發(fā)明中的一個可選軸承。在2011年12月21日提交的美國專利申請No. 13/333，964中闡述了關(guān)于圖5所示的軸承的更多細節(jié)，該申請的全部內(nèi)容明確地通過引用并入本文。也能夠使用其它軸承。圖6是包括圖4所示的光伏收集器組件的實施例的透視圖，該光伏收集器組件具有整體由附圖標記30A表示的另一實施例的太陽跟蹤驅(qū)動器30。以上參考驅(qū)動器30的使用環(huán)境和連接的全部描述也適用于下面關(guān)于太陽跟蹤驅(qū)動器30A的描述。圖6所示的光伏收集器組件100的位置為能夠更方便接觸并維護太陽跟蹤驅(qū)動器30A的位置，而不是發(fā)電期間通常使用的位置。參考圖7，太陽跟蹤驅(qū)動器30A可以包括驅(qū)動組件210和驅(qū)動控制器212。如圖7所示，驅(qū)動組件可以包括電動機220、齒輪箱222和驅(qū)動部件224。電動機220可以為任何類型的驅(qū)動電動機，包括例如但不限于DC電動機、AC電動機、伺服電動機、并勵電動機、感應電動機、步進電動機等。也可以使用其它電動機。電動機的輸出軸230與齒輪箱222的輸入端連接。齒輪箱可以為任何類型的齒輪箱，并且構(gòu)造為提供任何期望的輸出傳動比。在圖示的實施例中，齒輪箱222的齒輪減速比為大約36000:1。在一些實施例中，如下面所述，齒輪箱222構(gòu)造為使得其輸出軸232相對于輸出軸230成90°角。這種類型的電動機和齒輪箱的組合可通過商業(yè)方式獲得，并且通常稱為“齒輪電動機”。驅(qū)動部件224包括連接至齒輪箱222的輸入端234和構(gòu)造為連接至太陽能收集器的輸出端236。例如，輸出端236可以包括諸如用于螺紋緊固件的孔眼等緊固點的圖案，緊固點的圖案布置為提供與太陽能收集器的緊固附接。在一些實施例中，驅(qū)動部件224可以包括基準面238。基準面238可以具有任何形狀或取向。在一些實施例中，基準面238構(gòu)造為方便接近的表面，該方便接近的表面可以用于與如下工具接合該工具用于諸如但不限于以高精度確認驅(qū)動部件224的取向。驅(qū)動器30A還可以包括安裝到驅(qū)動部件的任何部分上的傾角傳感器(“測斜儀”)240。測斜儀240的靈敏度會受其與驅(qū)動部件的傾斜軸線237相距的距離影響。因此，可以選擇測斜儀240和傾斜軸線237之間的間距以提供期望的靈敏度。控制器212可構(gòu)造成，為任何目的對電動機220提供適當控制。在圖示的實施例中，控制器212構(gòu)造為對電動機220提供反饋控制以將驅(qū)動部件224驅(qū)動至且保持在期望的目標取向，諸如期望的傾斜度?？刂破?12能夠通過傳感器的任何布置方式來執(zhí)行這種反饋控制功能。在圖示的實施例中，控制器212利用來自測斜儀240的輸出控制電動機220的運轉(zhuǎn)。在一些實施例中，控制器212可以包括中央處理單元(CPU) 260、一個或多個存儲裝置262和264以及電動機控制組件266?？蛇x地，控制器212可以包括網(wǎng)絡通信裝置268。CPU 260可以為任何已知的構(gòu)造。例如，CPU 260可以為專門構(gòu)建的計算機處理器，其設計為提供下面描述的與控制驅(qū)動部件224的取向有關(guān)的功能?？蛇x地，CPU 260可以為通用處理器的形式，采用的軟件提供用于執(zhí)行上面所述和下面要描述的功能的操作系統(tǒng)。在其它實施例中，控制器212可以采用構(gòu)造為提供上面所述和下面要描述的功能的硬接線控制系統(tǒng)的形式，其中CPU 260代表邏輯電路。電動機控制器266可構(gòu)造為接收來自CPU 260的信號并且控制向電動機220的電力輸送，從而控制電動機220的輸出軸230的方向和速度。這種電動機控制器是本領(lǐng)域中的公知技術(shù)，因此不對電動機控制器266的內(nèi)部構(gòu)件進行詳細說明。可以使用存儲裝置262、264以及其它存儲裝置來存儲用于執(zhí)行下面要描述的功能(諸如圖8和圖9所示的方法)以及其它功能和方法的指令。這些存儲的指令可被視為非臨時性的計算機可讀介質(zhì)。另外，可以將存儲裝置262、264中的一個用于存儲基準信息，諸如來自測斜儀240的輸出值，下面將參照圖8對此進行更加詳細的說明。網(wǎng)絡通信裝置268可用于通過網(wǎng)絡(未示出)接收來自CPU 260的數(shù)據(jù)和/或信號以及將數(shù)據(jù)和/或信號發(fā)送至CPU 260。例如，網(wǎng)絡通信裝置268可構(gòu)造為接收來自中央控制系統(tǒng)(未示出)的目標取向指令并且將這些值發(fā)送至CPU 260以用于控制電動機220，下面將參考圖8和圖9對此進行更加詳細的說明。圖8是示出使用太陽跟蹤驅(qū)動器30A的可選方法的流程圖。控制例程300可以為計算機指令的形式并且能夠存儲在諸如存儲裝置262、264之一等計算機可讀介質(zhì)中。這些計算機指令可利用本領(lǐng)域公知的任何技術(shù)以能夠由CPU 260執(zhí)行的方式來進行寫入?？蛇x地，如上所述，CPU 260可以為硬接線控制系統(tǒng)的形式。因此，在這種使用環(huán)境中，方法300應當被視為描述了下面要描述的功能、步驟等。方法300可以以操作302開始，在操作302中，可以將整個太陽跟蹤驅(qū)動器30A放置在諸如制造設施的室內(nèi)等受保護環(huán)境中。這樣，能夠在受控環(huán)境中進行下面提到的校準處理。然而，也可以使用其它位置。在操作302之后,方法300可以轉(zhuǎn)入操作304。在操作304中，將驅(qū)動部件224移動至基準位置。例如，可以將驅(qū)動部件224旋轉(zhuǎn)到驅(qū)動部件224的基準面238處于水平位置為止。在一些實施例中，基準面238可以采用驅(qū)動部件上的平坦表面的形式，該平坦表面在“安置”位置處相對于重力方向呈水平的。然而，也可以使用其它基準位置?？蛇x地，在操作304中，可以采用其它的測斜儀確認基準面238的取向。例如，可以使用諸如由FowI er-Wy I er出售的聲稱精度小于5弧度秒的CI inotroni c2000數(shù)字測斜儀等高精度測斜儀或其它測斜儀來確認基準面238實際上處于基準位置。在操作304之后，方法300可以轉(zhuǎn)入操作306。在操作306中，可以讀取來自測斜儀240的輸出。例如，CPU 260可以對來自測斜儀240的輸出進行采樣。測斜儀240可以構(gòu)造為輸出表示驅(qū)動部件的角位置的諸如電壓等信號。也可以使用其它類型的傳感器。CPU 260構(gòu)造為接收來自測斜儀240的輸出并且對來自測斜儀的輸出執(zhí)行數(shù)學和/或其它功能。在操作306之后，方法300可以轉(zhuǎn)入操作308。在操作308中，可以將來自測斜儀240的輸出保存為基準輸出。例如，可以將來自測斜儀240的輸出值保存在存儲裝置262、264或任何其它存儲裝置中。利用這樣保存的基準輸出，控制器212具有確定驅(qū)動部件224的取向的基礎。例如，如果來自測斜儀240的基準輸出具有O. 10伏的值，則控制器212可以構(gòu)造為，當命令控制器212將驅(qū)動部件224旋轉(zhuǎn)至基準位置時，控制器212驅(qū)動電動機220直到測斜儀240的輸出為O. 10伏為止。對于其它取向，可以將基準輸出與發(fā)送至控制器212的目標角度相加或相減，從而補償驅(qū)動部件224位于基準位置時測斜儀240的輸出。在操作308之后，可以結(jié)束方法300。
圖9是示出使用太陽跟蹤驅(qū)動器200的方法的實施例的流程圖。方法320可以以操作322開始。在操作322中，可以獲得目標位置。例如，如上所述，控制器212可以接收來自中央控制器(未示出)的通信信號，中央控制器構(gòu)造為對供電場中的每個太陽能收集器裝置生成目標位置。因此，例如，在操作322中，可以將-10°的目標位置發(fā)送至控制器212。例如，可以將負10°視為這樣的位置太陽能收集器組件100相對于基準水平位置繞傾斜軸線237朝東向傾斜10°。在操作322之后，方法320可以轉(zhuǎn)入操作324。在操作324中，可以將得自操作322的目標位置發(fā)送至控制器212。例如，如上所述，控制器212可以包括構(gòu)造為通過網(wǎng)絡(未示出)接收目標位置的網(wǎng)絡通信裝置268。也可以使用其它通信技術(shù)來將目標位置發(fā)送至控制器212。在操作324之后，方法320可以轉(zhuǎn)入操作326。在操作326中，可以確定來自測斜儀240的輸出的目標值。例如，利用保存的基準輸出值，如方法300的操作308中所提到的，控制器212可以計算來自測斜儀240的要求輸出以實現(xiàn)對應于目標位置的位置。例如，如果在方法300的操作308中保存的基準輸出對應于+0.5°，則可以獲知測斜儀240輸出水平位置偏西O. 5°的值。因此，為了將驅(qū)動部件224移動至對應于-10°的位置，必須驅(qū)動電動機220，直到來自測斜儀240的輸出為-10. 5°或者表示-10. 5°的位置。這樣，將從方法300的操作308獲得的保存的基準輸出值用于例如補償測斜儀240的校準，如下面要描述的。在操作326之后，方法320可以轉(zhuǎn)入操作328。在操作328中，讀取測斜儀240的輸出值。例如，如上所述，如果驅(qū)動部件取向在例如+5°的位置處，則測斜儀240的輸出值將為+5. 5°。在操作328之后，方法320可以轉(zhuǎn)入判定330。在判定330中，判斷來自測斜儀的輸出是否等于目標值。例如，可以將在操作328中讀取的來自測斜儀240的當前輸出與在操作324中接收到的目標值進行比較。如果在操作328中讀取的測斜儀的輸出與目標值相同(或在目標值的可接受范圍內(nèi)，諸如O. 05度)，則方法返回至操作322并且重復操作。然而，如果在判定330中測斜儀240的輸出與目標值不相同(或在目標值的可接受范圍內(nèi)，諸如O. 05度)，則方法320可以轉(zhuǎn)入操作322。在操作322中，啟動電動機220而使電動機旋轉(zhuǎn)。例如，電動機控制器266可以用于朝任何方向以任意量驅(qū)動電動機220。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過選擇電動機220運轉(zhuǎn)的方向和量來獲得期望的性能。例如，電動機控制器266可以構(gòu)造為以脈沖方式運轉(zhuǎn)，從而按足以使驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)O. 01°的量來驅(qū)動電動機220。也可以使用其它電動機驅(qū)動參數(shù)。在操作332之后，方法320返回至操作328并重復操作。例如，在方法320返回至操作328時，再次讀取來自測斜儀240的輸出。然后，在判定330中，再次將測斜儀240的輸出和目標值進行比較。如果這些值不相等，則方法320重復操作328、判定330和操作332，直到測斜儀240的輸出和目標值相等(或者相對于彼此處于期望范圍內(nèi))為止。圖10示出了太陽跟蹤驅(qū)動器30A的可選構(gòu)造。在圖示的實施例中，太陽跟蹤驅(qū)動器30A包括下部300，下部300構(gòu)造成為圖1-圖4所示的諸如支樁102等支樁提供緊固安裝。在圖示的實施例中，下部300包括夾緊部302，夾緊部302用于調(diào)節(jié)下部300和支樁102之間的連接的緊密性。在圖示的實施例中，驅(qū)動器30A包括從下部300延伸到支撐部306的沙漏形中間部304。在圖示的實施例中，中間部304是由多個金屬板焊接到一起而制成的。然而，也可以使用其它構(gòu)造。上部306構(gòu)造成為驅(qū)動器30A的硬件提供穩(wěn)定安裝。如圖10所示，安裝板308將上部306連接至齒輪箱222的安裝面310。驅(qū)動部件224的輸入端234 (圖7)連接至齒輪箱222的輸出軸232?？蛇x地，在一些實施例中，可將附加的驅(qū)動部件(未示出)安裝到齒輪箱222的相反側(cè)。驅(qū)動部件224包括驅(qū)動板320，驅(qū)動板320緊固地安裝到驅(qū)動部件224的輸出端236。驅(qū)動板320包括用于接納緊固件的一個或多個孔322，緊固件用于提供與諸如扭矩管16 (圖4和圖6)等扭矩管的緊固連接?？蛇x地，板320還可以包括一個或多個可選的對準銷324。這種對準銷可成形和布置為提供與扭矩管16的高精度連接。例如但不限于，使得銷324和形成在扭矩管106上的配合驅(qū)動板上的對應凹槽可構(gòu)造為將驅(qū)動部件224和扭矩管之間的對準度保持為1/2度、1/10度、5/100度或更小的容差。另外，在一些實施例中，基準面238可以形成在驅(qū)動板320的下表面上。如上文所提到的，在一些實施例中，可以將基準面238加工平坦并且使基準面238取向為使得在對應的收集器組件處于水平取向時基準面238相對于重力方向呈水平。如上所述的該取向可被視為在方法300的操作304中使用的基準位置(圖8)。如上所述的該位置也對應于太陽能收集器組件100的基準位置。因此，當基準位置238相對于重力方向呈水平時，則所連接的對應的太陽能收集器組件100也處于相同的基準位置，例如0°或“安置”。此外，如圖10所示，測斜儀240可安裝到驅(qū)動板320上。如上所述，測斜儀240和軸線237之間的間距影響測斜儀240的靈敏度。因此，可選擇測斜儀240和軸線237之間的間距以實現(xiàn)期望性能。圖10的圖示實施例還包括可選的線路護套340，線路護套340構(gòu)造為保護在控制器212和驅(qū)動硬件210之間延伸的各條線路。也可以使用其它連接和線路護套。利用這樣校準的太陽跟蹤驅(qū)動器30A，可將驅(qū)動器攜帶至安裝場所，并且能夠大幅減少太陽能收集系統(tǒng)10的組裝和啟動操作的整個步驟。例如，在諸如系統(tǒng)10等系統(tǒng)的建造過程中，利用支樁驅(qū)動、水泥地基等分別將支樁102緊固到地面中。然而，難以實現(xiàn)每個支樁102的高度和取向的極高精度的一致性。因此，一些支樁102不是精確地豎直取向的。然而，使用本文所述的驅(qū)動器，可以在系統(tǒng)10的安裝場所處將諸如圖10所示的驅(qū)動器30A等驅(qū)動器安裝到支樁上，并且驅(qū)動器30A可被快速地驅(qū)動至任何期望位置。例如，如果啟動驅(qū)動器30A以使基準面238轉(zhuǎn)動至水平位置，則控制器212可利用來自測斜儀240的輸出來適當?shù)仳?qū)動電動機220。不需要進一步的校準。因此，通過使用這種技術(shù)和硬件，不需要在將驅(qū)動器200安裝到支樁102上之后對各個驅(qū)動器200進行重新校準。這大幅節(jié)約了建造諸如系統(tǒng)10等系統(tǒng)的勞動和成本。盡管在前面的詳細描述中已經(jīng)給出了至少一個示例性實施例，應當理解的是，存在大量的變型例。還應當理解的是，本文所述的示例性的一個或多個實施例不意在以任何方式限制本發(fā)明要求的范圍、應用性或構(gòu)造。相反，前面的詳細描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實現(xiàn)所述的一個或多個實施例的便捷路徑。應當理解的是，可以在不偏離由權(quán)利要求書限定的范圍的情況下對元件的功能和布置方式進行各種修改，包括在提交該專利申請時已知的等同內(nèi)容以及可預見的等同內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種使用太陽跟蹤驅(qū)動器的方法，所述太陽跟蹤驅(qū)動器包括電動機，所述電動機與具有連接器的驅(qū)動部件機械地連接，所述連接器構(gòu)造為與光伏收集器組件的框架接合以使所述電動機能夠通過繞傾斜軸線的樞轉(zhuǎn)運動來驅(qū)動所述框架跟蹤太陽的移動，所述方法包括將測斜儀附接至所述驅(qū)動部件；使所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)至基準位置；在所述驅(qū)動部件位于所述基準位置的情況下檢測來自所述測斜儀的輸出；在存儲裝置中存儲如下的偏移值該偏移值表示當所述驅(qū)動部件處于所述基準位置時來自所述測斜儀的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)的步驟包括使所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)，直到所述驅(qū)動部件的基準面到達預定位置為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括使所述基準面與固定基準部件對準。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括利用第二測斜儀來檢測所述基準面的傾斜度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將控制器連接至所述電動機并且將所述測斜儀連接至所述控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在存儲裝置中進行存儲的步驟包括將所述偏移值存儲在容納于所述控制器中的所述存儲裝置中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測輸出的步驟包括在所述驅(qū)動部件不連接至聚光光伏收集器組件的框架的情況下，檢測所述測斜儀的輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述電動機安裝到支樁上，將所述驅(qū)動部件連接至所述光伏收集器組件的框架，使所述電動機運轉(zhuǎn)以使所述驅(qū)動部件旋轉(zhuǎn)至所述基準位置，以及確定所述框架的基準面的傾斜度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，使所述電動機運轉(zhuǎn)的步驟包括向所述電動機提供能量，直到所述測斜儀的輸出表示所述驅(qū)動部件處于水平位置為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，確定傾斜度的步驟包括判斷所述框架的基準面的傾斜度是否為水平的，并且所述驅(qū)動部件的基準位置對應于所述框架的水平位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括利用如下連接器將所述驅(qū)動部件連接至所述框架，所述連接器構(gòu)造為使得所述驅(qū)動部件與所述框架部件的對準在1/2度或更小的公差內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，將所述驅(qū)動部件連接至所述框架的步驟包括 利用滑動配合式連接器和干涉配合式連接器中的至少一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，將所述驅(qū)動部件連接至所述框架的步驟包括 將所述驅(qū)動部件連接至支撐多個曲面反射鏡的框架，各個所述反射鏡分別限定有孔徑并且成形為將光聚焦到光伏組件上，所述光伏組件的寬度小于所述孔徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將第二驅(qū)動器附接至支撐框架，所述第二驅(qū)動器構(gòu)造為使所述支撐框架繞第二軸線樞轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括多次重復權(quán)利要求1中的步驟以將多個偏移值存儲在多個存儲裝置中，將多個驅(qū)動器連接至中央控制器，將表示傾角的控制信號從所述中央控制器發(fā)送至所述多個驅(qū)動器，使所述電動機運轉(zhuǎn)直到所述驅(qū)動部件的傾斜度與由中央控制器發(fā)送的對應的傾角相同為止，對所述偏移值的補償存儲在所述存儲裝置中。
16.—種光伏供電場,包括多個支撐框架，每個支撐框架支撐多個光伏組件和多個太陽能集中反射鏡，所述太陽能集中反射鏡構(gòu)造為將光聚焦到所述光伏組件上，每個支撐框架安裝為能夠至少繞第一傾斜軸線樞轉(zhuǎn)；多個太陽跟蹤驅(qū)動器，每個太陽跟蹤驅(qū)動器連接至所述多個支撐框架中的至少一個， 所述多個太陽跟蹤驅(qū)動器中的每個太陽跟蹤驅(qū)動器包括電動機，其與驅(qū)動部件機械地連接，所述驅(qū)動部件包括與所述多個支撐框架中的一個支撐框架接合的連接器，所述電動機構(gòu)造為使所述支撐框架繞傾斜軸線樞轉(zhuǎn)而跟蹤太陽的移動；測斜儀，其安裝到所述驅(qū)動部件上；控制器，其包括網(wǎng)絡通信裝置和存儲裝置，所述控制器連接至所述測斜儀以接收來自所述測斜儀的輸出信號；其中，在所述存儲裝置中存儲基準值，所述基準值表示在所述驅(qū)動部件連接至所述支撐框架之前所述驅(qū)動部件位于基準位置時所述測斜儀的輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光伏供電場，其中，所述驅(qū)動部件包括基準面，當所述驅(qū)動部件位于所述基準位置時，所述基準面為水平的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光伏供電場，其中，每個所述太陽跟蹤驅(qū)動器均包括容納網(wǎng)絡通信裝置和所述存儲裝置的控制器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光伏供電場，還包括多個第二太陽跟蹤驅(qū)動器，所述多個第二太陽跟蹤驅(qū)動器構(gòu)造為使所述多個支撐框架繞第二軸線樞轉(zhuǎn)。
20.一種使用太陽跟蹤驅(qū)動器的方法，所述太陽跟蹤驅(qū)動器包括電動機，所述電動機與具有連接器的驅(qū)動部件機械地連接，所述連接器構(gòu)造為與聚光光伏收集器組件的框架接合以使所述電動機能夠通過繞傾斜軸線的樞轉(zhuǎn)運動來驅(qū)動所述框架跟蹤太陽的移動，所述方法包括將測斜儀附接至所述驅(qū)動部件；以及利用在將所述驅(qū)動部件附接至室外光伏供電場中的所述支撐框架之前所述測斜儀的輸出來校準所述驅(qū)動部件的位置。
全文摘要
一種太陽能收集系統(tǒng)可以包括驅(qū)動器，所述驅(qū)動器構(gòu)造為調(diào)節(jié)太陽能收集器組件的傾斜位置以跟蹤太陽。驅(qū)動器可以包括如下的硬件該硬件用于提供太陽能收集器組件的取向的反饋控制。用于校準驅(qū)動器的方法可以包括將驅(qū)動器移動至基準位置；以及保存來自傳感器的輸出值，傳感器構(gòu)造為檢測驅(qū)動器的取向。來自傳感器的基準值輸出隨后可用于確定實現(xiàn)期望取向所需的來自傳感器的目標輸出值。
文檔編號F24J2/38GK103026145SQ201280001052
公開日2013年4月3日 申請日期2012年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月22日
發(fā)明者查爾斯·阿爾米, 尼古拉斯·巴頓 申請人:太陽能公司