專利名稱:太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置的制作方法
技術(shù)領域:
本實用新型涉及一種用于太陽能光伏發(fā)電領域的跟蹤控制裝置,具體地說,本實用新型涉及一種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置。
背景技術(shù):
太陽能光伏發(fā)電是利用太陽能的主要形式之一,對太陽進行跟蹤,保證太陽光垂直照射在太陽能電池板上,可以有效提高太陽利用率,從而提高系統(tǒng)發(fā)電效率。如果當?shù)靥栔鄙浞至砍^70%,則發(fā)電量的增益可能超過40%。在太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)中,組件、逆變器、變壓器、控制器等設備的效率提升空間較小,經(jīng)過研究,合理設計太陽能光伏跟蹤系統(tǒng)的支架能在一定程度上提高太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率。目前常用的光伏支架分為兩種固定式太陽能支架系統(tǒng)與跟蹤式支架系統(tǒng)。固定式太陽能支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,但是由于不能調(diào)整組件的傾角,年發(fā)電效率較低; 跟蹤式支架系統(tǒng)基本可以分為單軸跟蹤系統(tǒng)與雙軸跟蹤系統(tǒng)兩種類型,其優(yōu)勢在于雙軸跟蹤系統(tǒng)年發(fā)電效率最高,成本相對高,結(jié)構(gòu)相對復雜,技術(shù)要求較高,單軸跟蹤系統(tǒng)年發(fā)電效率較高,成本低于雙軸跟蹤系統(tǒng)。由于斜單軸跟蹤系統(tǒng)抗風性能差,因此斜單軸跟蹤支架在實際光伏發(fā)電項目中應用較少,該缺陷由支架自身結(jié)構(gòu)造成,而且單機容量越大,該缺陷越明顯。由于大型電站一般地處西北或荒漠地區(qū),風速較大,易對斜單軸跟蹤系統(tǒng)造成損壞。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對前述背景技術(shù)中的缺陷和不足,提供一種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,其可控制斜單軸跟蹤器在風速大于設定值時自動放平,小于風速設計值時能正常跟蹤太陽方位角,有效保護跟蹤器的安全。本實用新型為解決上述技術(shù)問題,所采用的技術(shù)方案是—種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,包括減速電機、轉(zhuǎn)動軸、第一編碼器、 支架、風向標、第二編碼器、風速傳感器、讀寫模塊和控制器;支架固定于地面,減速電機與支架間隔一定距離,也固定于地面;轉(zhuǎn)動軸固定于支架上,且其一端與減速電機連接,在減速電機的驅(qū)動下以自身為軸進行轉(zhuǎn)動;第一編碼器的內(nèi)軸與轉(zhuǎn)動軸固定連接,而其外軸與支架連接;風向標的主桿與轉(zhuǎn)動軸的另一端固定連接,而風向標的轉(zhuǎn)軸與第二編碼器的內(nèi)軸連接,所述第二編碼器的外軸連接支架;讀寫模塊分別連接風速傳感器及第一、二編碼器,分別讀取實時風速信號及第一、 二編碼器的位置值;讀寫模塊還與控制器連接,將所讀取的第一、二編碼器的位置值以及風速傳感器的風速信號送入控制器,并在其控制下驅(qū)動減速電機的運行。[0013]上述風向標與轉(zhuǎn)動軸保持垂直。上述第一編碼器為增量式或絕對式,第二編碼器為絕對式。采用上述方案后,本實用新型針對前述斜單軸跟蹤器抗風性差的問題,提出順風向放平的控制思想,利用風速傳感器獲取當前風速,當風速大于設計值時,借助第二編碼器獲取太陽能板的位置值,結(jié)合當前太陽的實時方位角,調(diào)整轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動方向和角度,使轉(zhuǎn)動軸在風速大于設定值時自動尋找風阻最小的方向放平,有效保護跟蹤器的安全,結(jié)構(gòu)簡單,既可正常跟蹤太陽方位角,又可在極端風速下保護斜單軸跟蹤器。
圖1是本實用新型的工作流程示意圖;圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明。首先參考圖2所示,本實用新型提供一種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置, 包括減速電機1、轉(zhuǎn)動軸2、第一編碼器3、支架4、風向標6、第二編碼器7、風速傳感器8、讀寫模塊和控制器,本實施例中分別采用51單片機讀寫模塊9和PLC可編程控制器5,下面分別介紹。支架4固定于地面,用以支撐若干太陽能板10,將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。減速電機1與支架4間隔一定距離,也固定于地面。轉(zhuǎn)動軸2固定于支架4上,且其一端與減速電機1連接,在減速電機1的驅(qū)動下以自身為軸進行轉(zhuǎn)動。第一編碼器3的內(nèi)軸與轉(zhuǎn)動軸2固定連接,并可隨轉(zhuǎn)動軸2同步轉(zhuǎn)動,而其外軸與支架4連接;所述第一編碼器3為增量式或絕對式,其還連接51單片機讀寫模塊,供51單片機讀寫模塊9讀取其位置值。風向標6的主桿61與轉(zhuǎn)動軸2的另一端固定連接,并使風向標6與轉(zhuǎn)動軸2保持垂直,因此風向標6與地面的夾角即為90度減去轉(zhuǎn)動軸2的傾角,當大風來臨時,風向標6 的指向即為其受力最小的方向,與太陽能板10正面順風向放平的位置一致;而風向標6的轉(zhuǎn)軸與第二編碼器7的內(nèi)軸連接,所述第二編碼器7為絕對式,其外軸與支架4相連接,第二編碼器7還連接51單片機讀寫模塊9,供其讀取實時位置值。風速傳感器8與51單片機讀寫模塊9連接,將獲取的實時風速信號發(fā)送給51單片機讀寫模塊9。51單片機讀寫模塊9與PLC可編程控制器5連接,將所讀取的第一、二編碼器3、 7的位置值以及風速傳感器8的風速信號送入PLC可編程控制器5,并在其控制下驅(qū)動減速電機1的運行。PLC可編程控制器5用來計算處理51單片機讀寫模塊9發(fā)送的相關(guān)數(shù)據(jù),并將轉(zhuǎn)動軸2需轉(zhuǎn)動的方向和角度發(fā)送給51單片機讀寫模塊9。以下將配合圖1說明本實用新型的工作過程和原理(1)風速判斷
4[0030]風速傳感器8將當前風速傳送給51單片機讀寫模塊9,51單片機讀寫模塊9判斷風速是否大于設計值(如16m/s);(2)51單片機讀寫模塊9讀取第一、二編碼器3、7的當前位置值,并發(fā)送至PLC可編程控制器5當風速大于設計值時,51單片機讀寫模塊9讀取第一、二編碼器3、7的位置值;當風速小于設計值時,51單片機讀寫模塊9僅讀取第一編碼器3的位置值;并將前述位置值發(fā)送至PLC可編程控制器5。(3) PLC可編程控制器5處理由51單片機讀寫模塊9發(fā)送的位置值當風速小于設計值時,PLC可編程控制器5將第一編碼器3的位置值和太陽實時方位角比較,將二者相減,得到二者的角度差以及第一編碼器3需轉(zhuǎn)動的方向;其中太陽實時方位角於是由PLC可編程控制器5采用下述公式所得
權(quán)利要求1.一種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,其特征在于包括減速電機、轉(zhuǎn)動軸、第一編碼器、支架、風向標、第二編碼器、風速傳感器、讀寫模塊和控制器;支架固定于地面,減速電機與支架間隔一定距離,也固定于地面;轉(zhuǎn)動軸固定于支架上,且其一端與減速電機連接,在減速電機的驅(qū)動下以自身為軸進行轉(zhuǎn)動;第一編碼器的內(nèi)軸與轉(zhuǎn)動軸固定連接,而其外軸與支架連接;風向標的主桿與轉(zhuǎn)動軸的另一端固定連接,而風向標的轉(zhuǎn)軸與第二編碼器的內(nèi)軸連接,所述第二編碼器的外軸連接支架;讀寫模塊分別連接風速傳感器及第一、二編碼器,分別讀取實時風速信號及第一、二編碼器的位置值;讀寫模塊還與控制器連接,將所讀取的第一、二編碼器的位置值以及風速傳感器的風速信號送入控制器,并在其控制下驅(qū)動減速電機的運行。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,其特征在于所述風向標與轉(zhuǎn)動軸保持垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,其特征在于所述第一編碼器為增量式或絕對式,第二編碼器為絕對式。
專利摘要本實用新型公開一種太陽能斜單軸跟蹤器順風向放平裝置,包括減速電機、轉(zhuǎn)動軸、第一編碼器、支架、風向標、第二編碼器、風速傳感器、讀寫模塊和控制器;轉(zhuǎn)動軸固定于支架上,其一端與減速電機連接,在減速電機的驅(qū)動下以自身為軸轉(zhuǎn)動;第一編碼器的內(nèi)軸與轉(zhuǎn)動軸固定連接,外軸與支架連接;風向標的主桿與轉(zhuǎn)動軸的另一端固定連接,轉(zhuǎn)軸與第二編碼器的內(nèi)軸連接,所述第二編碼器的外軸連接支架;讀寫模塊將第一、二編碼器的位置值及風速傳感器的風速信號送入控制器,并在其控制下驅(qū)動減速電機的運行。此裝置可控制跟蹤器在風速大于設定值時自動放平,小于風速設計值時能正常跟蹤太陽方位角,確保跟蹤器的安全。
文檔編號G05D3/00GK201984347SQ20102068947
公開日2011年9月21日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者徐永邦, 王婳, 王峰, 王慶, 王芳, 鄒新 申請人:中環(huán)光伏系統(tǒng)有限公司