專利名稱：一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，屬于太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源和資源的消耗量越來(lái)越大。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展的必要條件。人們加強(qiáng)對(duì)可再生能源的開發(fā)和利用，太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)成為目前全球最熱門的技術(shù)之一。眾所周知，由于太陽(yáng)能電池板對(duì)太陽(yáng)光的利用具有余弦效應(yīng)，即太陽(yáng)能電池板接收到的有效光通量等于光照度乘以電池板面積再乘以太陽(yáng)光與電池板法線夾角的余弦值。 電池板只有正對(duì)太陽(yáng)，即余弦值等于1，才能接收到最大的光通量。因此，具有有自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)能力的太陽(yáng)能發(fā)電裝置能夠顯著提高發(fā)電效率。目前，人們提出了各種各樣的太陽(yáng)跟蹤技術(shù)，主要可以分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩類。太陽(yáng)相對(duì)地平面的運(yùn)動(dòng)軌跡主要可以分為高度角和方位角兩個(gè)參量，單軸跟蹤技術(shù)僅能夠跟蹤其中一個(gè)參量，雙軸跟蹤技術(shù)兩個(gè)參量都能跟蹤。目前，從技術(shù)的成熟度、可靠性、成本的角度出發(fā)，單軸跟蹤技術(shù)相對(duì)雙軸跟蹤技術(shù)還具有明顯的優(yōu)勢(shì)。某一地區(qū)太陽(yáng)在某一時(shí)刻的高度角力和方位角1可以由如下方式計(jì)算得到，太陽(yáng)的高度角力滿足SinA = sm (Sxsm^ + cosJxcos夢(mèng)Xcos AJ ；太陽(yáng)的方位角 / 滿足sml = cos Jxsm < /cosA ；其中(1) #為當(dāng)?shù)鼐暥龋?2) 5為赤尾角(單位度)計(jì)算近似公式為5= 23.45xSm(360x(2^+ )/365),其中 Λ 為一年中的第 Λ 天；(3) 為時(shí)角(單
位度)計(jì)算公式為 = (12-,其中Γ為當(dāng)?shù)貢r(shí)間。因此，可以計(jì)算出當(dāng)?shù)厝我粫r(shí)刻的太陽(yáng)高度角和方位角，在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步計(jì)算出當(dāng)?shù)厝甑奶?yáng)平均高度角。中國(guó)專利(CN201590780U)公開了一種單軸自動(dòng)跟蹤支架，該支架圍繞一根水平放置的軸旋轉(zhuǎn)，跟蹤太陽(yáng)的高度角或者方位角。但是，這種技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)軸采用的是水平放置方式，無(wú)論是跟蹤太陽(yáng)的高度角還是方位角，另一個(gè)參量引起的余弦效應(yīng)都無(wú)法忽略。因此，在不同地域或者不同時(shí)間使用，太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率差異很大。中國(guó)專利(CN201608673U)公開了一種單軸跟蹤支架，該支架能夠跟蹤太陽(yáng)的高度角。同樣，這種技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)軸采用的也是水平放置方式，不能忽略太陽(yáng)方位角引起的余弦效應(yīng)。因此，在不同時(shí)間使用，太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率差異很大。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，可以提高太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率，增強(qiáng)地域的適應(yīng)性，并且更加安全可靠。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供的一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，包括太陽(yáng)能電池板、龍骨及肋骨，所述肋骨對(duì)稱固定在龍骨上構(gòu)成支架平面，所述太陽(yáng)能電池板安裝在所述支架平面內(nèi)，所述龍骨傾斜設(shè)置且龍骨與地平面所成夾角等于安裝地域的太陽(yáng)平均高度角的余角；所述龍骨的高端通過(guò)軸承座支撐在人字撐上，所述龍骨的低端與蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置的輸出軸固定連接并通過(guò)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置支撐在立柱上。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型取得了以下有益效果龍骨傾斜設(shè)置且龍骨與地平面所成夾角等于安裝地域的太陽(yáng)平均高度角的余角，相對(duì)于龍骨水平設(shè)置，能夠使太陽(yáng)能電池板更加正對(duì)太陽(yáng)；控制箱控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)龍骨旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)支架平面繞著龍骨旋轉(zhuǎn)，使太陽(yáng)能電池板更好地跟蹤太陽(yáng)的方位角，從而提高太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率。當(dāng)支架滿載太陽(yáng)能電池板后，整體質(zhì)心在龍骨上，并且偏向人字撐，因此具有很好的穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力。作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述軸承座上方安裝有風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)速傳感器的信號(hào)線接入控制箱。風(fēng)速傳感器輸出脈沖信號(hào)給控制箱，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)一定閾值時(shí)，控制箱立即控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)將支架平面轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于豎直平面，可以提高支架的抗風(fēng)能力，保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。作為本實(shí)用新型的另一項(xiàng)優(yōu)選方案，所述支架平面內(nèi)位于龍骨及最上端肋骨的交點(diǎn)處安裝有光電傳感器，所述光電傳感器的信號(hào)線接入控制箱。光電傳感器可以向控制箱提供實(shí)時(shí)的太陽(yáng)方位角信號(hào)，以便控制箱準(zhǔn)確控制支架平面跟蹤陽(yáng)光的偏移。作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述光電傳感器具有一個(gè)圓臺(tái)底座，在所述圓臺(tái)底座的側(cè)面對(duì)稱安裝有一對(duì)硅光電池，兩所述硅光電池的電壓信號(hào)分別接入位于所述圓臺(tái)底座內(nèi)部的信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路的所述信號(hào)線接入所述控制箱。當(dāng)太陽(yáng)正對(duì)支架平面時(shí)，兩個(gè)硅光電池輸出相同幅度的信號(hào)；當(dāng)太陽(yáng)偏移支架平面時(shí)，兩個(gè)硅光電池輸出的信號(hào)有偏差，控制箱根據(jù)信號(hào)的偏差值，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)使支架旋轉(zhuǎn)，使得偏差值減小至零，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。

圖1為本實(shí)用新型太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為人字撐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為立柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中101.人字撐；102.立柱；103.龍骨；104.肋骨；105.蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置； 106.驅(qū)動(dòng)電機(jī)；107.軸承座；108.風(fēng)速傳感器；109.光電傳感器；110.控制箱；111.太陽(yáng)能電池板；21.圓臺(tái)底座；22.硅光電池；22’ .硅光電池；23.信號(hào)處理電路；31.主支撐； 32.加強(qiáng)筋；41.柱體；42.頂座；43.底座。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，包括太陽(yáng)能電池板111、龍骨103及肋骨104，肋骨104對(duì)稱固定在龍骨103上構(gòu)成支架平面，太陽(yáng)能電池板111安裝在支架平面內(nèi)，龍骨103傾斜設(shè)置且龍骨103與地平面所成夾角等于安裝地域的太陽(yáng)平均高度角的余角；龍骨103的高端通過(guò)軸承座107支撐在人字撐101上，龍骨103的低端與蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置105的輸出軸固定連接并通過(guò)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置105支撐在立柱102上，蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置105由驅(qū)動(dòng)電機(jī)106驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)106由控制箱110 控制。軸承座107上方安裝有風(fēng)速傳感器108，支架平面內(nèi)位于龍骨103及最上端肋骨104 的交點(diǎn)處安裝有光電傳感器109，風(fēng)速傳感器108及光電傳感器109的信號(hào)線接入控制箱 110。如圖2所示，光電傳感器109具有一個(gè)圓臺(tái)底座21，在圓臺(tái)底座21的側(cè)面對(duì)稱安裝有一對(duì)硅光電池22、22’，兩硅光電池的電壓信號(hào)分別接入位于圓臺(tái)底座內(nèi)部的信號(hào)處理電路23，信號(hào)處理電路23的信號(hào)線接入控制箱110。如圖3所示，人字撐101包括兩根主支撐31，兩根主支撐31之間還設(shè)有加強(qiáng)筋32， 以提高人字撐的強(qiáng)度及穩(wěn)定性。如圖4所示，立柱102包括柱體41及連接在柱體41兩端的頂座42和底座43，底座43通過(guò)螺栓固定在地基上，頂座42上固定安裝蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置105。工作中，當(dāng)太陽(yáng)正對(duì)支架平面時(shí)，兩個(gè)硅光電池輸出相同幅度的信號(hào)；當(dāng)太陽(yáng)偏移支架平面時(shí)，兩個(gè)硅光電池輸出的信號(hào)有偏差，控制箱110根據(jù)信號(hào)的偏差值，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)106運(yùn)轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)106驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)龍骨103旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)支架平面繞著龍骨103旋轉(zhuǎn)，使得兩個(gè)硅光電池輸出信號(hào)的偏差值減小至零，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)的跟蹤， 從而提高太陽(yáng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率。風(fēng)速傳感器108輸出脈沖信號(hào)給控制箱110，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)一定閾值時(shí)，控制箱110立即控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)106將支架平面轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直于豎直平面，可以提高支架的抗風(fēng)能力，保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，包括太陽(yáng)能電池板、龍骨及肋骨，所述肋骨對(duì)稱固定在龍骨上構(gòu)成支架平面，所述太陽(yáng)能電池板安裝在所述支架平面內(nèi)，其特征在于所述龍骨傾斜設(shè)置且龍骨與地平面所成夾角等于安裝地域的太陽(yáng)平均高度角的余角； 所述龍骨的高端通過(guò)軸承座支撐在人字撐上，所述龍骨的低端與蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置的輸出軸固定連接并通過(guò)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置支撐在立柱上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，其特征在于所述軸承座上方安裝有風(fēng)速傳感器，所述風(fēng)速傳感器的信號(hào)線接入控制箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，其特征在于所述支架平面內(nèi)位于龍骨及最上端肋骨的交點(diǎn)處安裝有光電傳感器，所述光電傳感器的信號(hào)線接入控制箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，其特征在于所述光電傳感器具有一個(gè)圓臺(tái)底座，在所述圓臺(tái)底座的側(cè)面對(duì)稱安裝有一對(duì)硅光電池，兩所述硅光電池的電壓信號(hào)分別接入位于所述圓臺(tái)底座內(nèi)部的信號(hào)處理電路，所述信號(hào)處理電路的所述信號(hào)線接入所述控制箱。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電裝置的單軸自動(dòng)跟蹤支架，屬于太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域。該單軸自動(dòng)跟蹤支架包括太陽(yáng)能電池板、龍骨及肋骨，肋骨對(duì)稱固定在龍骨上構(gòu)成支架平面，太陽(yáng)能電池板安裝在支架平面內(nèi)，龍骨傾斜設(shè)置且龍骨與地平面所成夾角等于安裝地域的太陽(yáng)平均高度角的余角；龍骨的高端通過(guò)軸承座支撐在人字撐上，龍骨的低端與蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置的輸出軸固定連接并通過(guò)蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)裝置支撐在立柱上。軸承座上方安裝有風(fēng)速傳感器，支架平面內(nèi)位于龍骨及最上端肋骨的交點(diǎn)處安裝有光電傳感器，風(fēng)速傳感器及光電傳感器的信號(hào)線均接入控制箱。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202205100SQ20112028916
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者吳躍平, 周金龍, 戴君, 朱冬宏, 田群 申請(qǐng)人:金海新源電氣江蘇有限公司