專利名稱：偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置。
背景技術(shù)：
經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，采用固定方向的光伏電池板全天在光照強(qiáng)度為1000W / HI2的工作時(shí)間只有3個(gè)小時(shí)左右，發(fā)電量很低，而采用太陽能光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的太陽能電池板全天在光照強(qiáng)度為1000W / m2以上的工作時(shí)間可達(dá)到6個(gè)小時(shí)以上，發(fā)電功率可增加50%。在現(xiàn)有的光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)中，高度角與方位角相關(guān)聯(lián)或是獨(dú)立的二維跟蹤機(jī)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)組成分析可知，有多種跟蹤機(jī)構(gòu)屬串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。在串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的發(fā)電跟蹤過程中，跟蹤一個(gè)角度方向的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重量必須由跟蹤另一個(gè)角度方向的末端驅(qū)動(dòng)裝置來承擔(dān)，這將會(huì)造成未端驅(qū)動(dòng)裝置功率和體積的增大，從而造成材料和能源的浪費(fèi)。為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種剛度高、重量輕、制造簡單、精度高和能耗低的偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，它包括光伏電池板、用于安裝所述光伏電池板的光伏電池板支撐架、安裝在所述光伏電池板支撐架上的支撐軸承、套裝在所述支撐軸承中的光伏電池板支撐軸、高度角調(diào)整裝置I、高度角調(diào)整裝置II和方位角調(diào)整裝置；其中，所述方位角調(diào)整裝置包括有第一調(diào)整裝置、方位角調(diào)整活動(dòng)支架和地面機(jī)架；所述高度角調(diào)整裝置I包括有固定支架和第二調(diào)整裝置；所述高度角調(diào)整裝置II包括有固定支座和高度角調(diào)整活動(dòng)支架，所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的下端與所述固定支座活連接；所述調(diào)整裝置包括螺桿、帶絲孔的齒輪、套設(shè)于所述螺桿上的齒輪限位裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和安裝在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的傳動(dòng)齒輪，所述齒輪套裝在所述螺桿上，所述傳動(dòng)齒輪與所述齒輪嚙合，所述齒輪設(shè)置在所述齒輪限位裝置內(nèi)；所述第一調(diào)整裝置的螺桿上端與所述光伏電池板支撐架一側(cè)邊活連接，所述第一調(diào)整裝置的齒輪限位裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別固定在所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架上，所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架與所述地面機(jī)架活連接；所述第二調(diào)整裝置的齒輪限位裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別固定在所述固定支架上；所述光伏電池板支撐軸的兩端分別與所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的上端和所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端活連接?；谏鲜?，所述齒輪限位裝置包括兩個(gè)推力軸承，所述齒輪設(shè)置于兩個(gè)所述推力軸承之間。基于上述，所述光伏電池板支撐軸的兩端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的上端和所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端；所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的下端通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述固定支座。、[0009]基于上述，所述第一調(diào)整裝置的螺桿上端通過球形軸承連接所述光伏電池板支撐架一側(cè)邊；所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架通過球形軸承連接所述地面機(jī)架?；谏鲜?，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線與所述螺桿的軸線平行；所述第二調(diào)整裝置的螺桿的軸線與所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線垂直；所述光伏電池板支撐軸的兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線與所述光伏電池板支撐軸的軸線垂直。本實(shí)用新型相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，具體的說，本實(shí)用新型通過高度角調(diào)整裝置I、高度角調(diào)整裝置II和方位角調(diào)整裝置組成一個(gè)二自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)來自動(dòng)跟蹤太陽光的方位角和高度角，從而使光伏電池板的光照強(qiáng)度時(shí)刻處于最大狀態(tài)，在調(diào)整光伏電池板的光照強(qiáng)度處于最大狀態(tài)后，機(jī)電控制系統(tǒng)可進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)，以節(jié)約電能的損耗；該跟蹤裝置具有剛度高、重量輕、制造簡單、精度高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，并且可以在保證跟蹤精度的基礎(chǔ)下，減少跟蹤能耗。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式
，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。如圖I所示，一種偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，它包括光伏電池板I、用于安裝所述光伏電池板I的光伏電池板支撐架2、兩個(gè)分別安裝在所述光伏電池板支撐架2上的支撐軸承3、套裝在所述支撐軸承3中的光伏電池板支撐軸4、高度角調(diào)整裝置I、高度角調(diào)整裝置II和方位角調(diào)整裝置；所述方位角調(diào)整裝置包括有第一調(diào)整裝置5、方位角調(diào)整活動(dòng)支架6和地面機(jī)架7 ;所述高度角調(diào)整裝置I包括有固定支架8和第二調(diào)整裝置9 ;所述高度角調(diào)整裝置II包括有固定支座10和高度角調(diào)整活動(dòng)支架11。所述調(diào)整裝置包括螺桿12、帶絲孔的齒輪14、套設(shè)于所述螺桿12上的齒輪限位裝置15、驅(qū)動(dòng)電機(jī)13和安裝在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)13轉(zhuǎn)軸上的傳動(dòng)齒輪16，所述齒輪14套裝在所述螺桿12上，所述齒輪限位裝置15包括兩個(gè)推力軸承，所述傳動(dòng)齒輪16與所述齒輪14嚙合，所述齒輪14設(shè)置在兩個(gè)所述推力軸承之間，這樣，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的運(yùn)轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)所述齒輪14的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使所述螺桿12上下移動(dòng)。所述第一調(diào)整裝置5的螺桿上端通過球形軸承連接所述光伏電池板支撐架2 —側(cè)邊，所述第一調(diào)整裝置5的齒輪限位裝置連接所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架6，所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架6通過球形軸承連接所述地面機(jī)架7，用于支撐所述第一調(diào)整裝置5，為了進(jìn)一步優(yōu)化支撐效果，所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架6還連接所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述第二調(diào)整裝置9通過其齒輪限位裝置安裝在所述固定支架8上，所述第二調(diào)整裝置9的驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定于地面；所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架11的下端通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述固定支座10 ；所述光伏電池板支撐軸4的兩端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架11的上端和所述第二調(diào)整裝置9的螺桿上端；所述光伏電池板支撐架2可繞所述光伏電池板支撐軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電驅(qū)動(dòng)所述第一調(diào)整裝置5的齒輪時(shí)，所述第一調(diào)整裝置5的螺桿的移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)所述光伏電池板支撐架2繞所述光伏電池板支撐軸4旋轉(zhuǎn)，從而改變方位角，同時(shí)，所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架6會(huì)保持所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線和所述第一調(diào)整裝置5的螺桿的軸線與所述光伏電池板支撐軸4的軸線垂直。所述光伏板支撐軸4可繞其兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)所述第二調(diào)整裝置9的螺桿上下移動(dòng)時(shí)，會(huì)改變所述光伏電池板支撐軸4的傾斜度，也即改變高度角。具體安裝時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)13的軸線要與所述螺桿12的軸線平行，所述第二調(diào)整裝置9的螺桿的軸線與所述第二調(diào)整裝置9的螺桿上端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線垂直，所述光伏電池板支撐軸4的兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線必須與所述光伏電池板支撐軸4的軸線垂直，從而使得該跟蹤系統(tǒng)只能調(diào)整高度角和方位角兩個(gè)自由度，保證了調(diào)整的精確度。所述高度角調(diào)整裝置I、所述高度角調(diào)整裝置II和所述方位角調(diào)整裝置組成了一個(gè)二自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過控制該二自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)可自動(dòng)跟蹤太陽光的方位角和高度角，控制過程如下所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述第二調(diào)整裝置9的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別連接機(jī)電 控制系統(tǒng)，當(dāng)上午太陽升起，光照強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定值，所述光伏電池板I輸出的電壓達(dá)到所述機(jī)電控制系統(tǒng)的工作電壓時(shí)，所述機(jī)電控制系統(tǒng)的單片機(jī)先控制所述第二調(diào)整裝置9的驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電，這時(shí)，所述第二調(diào)整裝置9的螺桿固定不動(dòng)，高度角保持不變。然后，所述單片機(jī)控制所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)所述第一調(diào)整裝置5的齒輪，繼而在所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架6和所述地面機(jī)架7的共同作用下，所述第一調(diào)整裝置5的螺桿推動(dòng)所述光伏電池板支撐架2帶動(dòng)所述光伏電池板I繞所述光伏電池板支撐軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整方位角。當(dāng)所述光伏電池板I上的光照強(qiáng)度達(dá)到最大值時(shí)，所述單片機(jī)控制所述第一調(diào)整裝置5的驅(qū)動(dòng)電機(jī)斷電，所述第一調(diào)整裝置5的螺桿固定不動(dòng)使方位角保持不變。接著，所述單片機(jī)控制所述第二調(diào)整裝置9的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)所述第二調(diào)整裝置9的齒輪，所述第二調(diào)整裝置9的螺桿的移動(dòng)推動(dòng)所述光伏電池板支撐軸4繞所述光伏電池板支撐軸4兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整高度角，使所述光伏電池板I上的光照強(qiáng)度達(dá)到最大值。所述機(jī)電控制系統(tǒng)重復(fù)上述調(diào)整過程兩個(gè)周期后進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)，每5至10分鐘工作3個(gè)周期，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光方位角和高度角的自動(dòng)跟蹤，保持所述光伏電池板I的光照強(qiáng)度處于最大狀態(tài)。當(dāng)下午太陽下山，光照強(qiáng)度小于規(guī)定值，所述光伏電池板I輸出的電壓不能達(dá)到所述機(jī)電控制系統(tǒng)的工作電壓時(shí)，則所述機(jī)電控制系統(tǒng)停止工作，進(jìn)入休眠狀態(tài)，以節(jié)約電能。由以上可見，該跟蹤裝置具有剛度高、重量輕、制造簡單、精度高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)，在保證跟蹤精度的情況下，減少了跟蹤能耗。該自動(dòng)跟蹤裝置的跟蹤過程具有偏微分方程的特性與求解特征，故而稱為偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置。在進(jìn)行偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置不同結(jié)構(gòu)尺寸和不同控制電路的跟蹤精度與跟蹤能耗比較研究后，再具體設(shè)計(jì)偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置的機(jī)械部分和電路，進(jìn)而編制所述單片機(jī)的電路控制程序，從而研制出偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置樣機(jī)。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù)方案 范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于它包括光伏電池板、用于安裝所述光伏電池板的光伏電池板支撐架、安裝在所述光伏電池板支撐架上的支撐軸承、套裝在所述支撐軸承中的光伏電池板支撐軸、高度角調(diào)整裝置I、高度角調(diào)整裝置II和方位角調(diào)整裝置；其中，所述方位角調(diào)整裝置包括有第一調(diào)整裝置、方位角調(diào)整活動(dòng)支架和地面機(jī)架；所述高度角調(diào)整裝置I包括有固定支架和第二調(diào)整裝置；所述高度角調(diào)整裝置II包括有固定支座和高度角調(diào)整活動(dòng)支架，所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的下端與所述固定支座活連接；所述調(diào)整裝置包括螺桿、帶絲孔的齒輪、套設(shè)于所述螺桿上的齒輪限位裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和安裝在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的傳動(dòng)齒輪，所述齒輪套裝在所述螺桿上，所述傳動(dòng)齒輪與所述齒輪嚙合，所述齒輪設(shè)置在所述齒輪限位裝置內(nèi)；所述第一調(diào)整裝置的螺桿上端與所述光伏電池板支撐架一側(cè)邊活連接，所述第一調(diào)整裝置的齒輪限位裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別固定在所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架上，所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架與所述地面機(jī)架活連接；所述第二調(diào)整裝置的齒輪限位裝置和驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別固定在所述固定支架上；所述光伏電池板支撐軸的兩端分別與所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的上端和所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端活連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于所述齒輪限位裝置包括兩個(gè)推力軸承，所述齒輪設(shè)置于兩個(gè)所述推力軸承之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于所述光伏電池板支撐軸的兩端分別通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的上端和所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端；所述高度角調(diào)整活動(dòng)支架的下端通過轉(zhuǎn)動(dòng)組件連接所述固定支座。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于所述第一調(diào)整裝置的螺桿上端通過球形軸承連接所述光伏電池板支撐架一側(cè)邊；所述方位角調(diào)整活動(dòng)支架通過球形軸承連接所述地面機(jī)架。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸線與所述螺桿的軸線平行；所述第二調(diào)整裝置的螺桿的軸線與所述第二調(diào)整裝置的螺桿上端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線垂直；所述光伏電池板支撐軸的兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)組件的軸線與所述光伏電池板支撐軸的軸線垂直。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種偏微分型光伏發(fā)電自動(dòng)跟蹤裝置，它包括光伏電池板、用于安裝所述光伏電池板的光伏電池板支撐架、安裝在所述光伏電池板支撐架上的支撐軸承、套裝在所述支撐軸承中的光伏電池板支撐軸、高度角調(diào)整裝置Ⅰ、高度角調(diào)整裝置Ⅱ和方位角調(diào)整裝置。本實(shí)用新型通過高度角調(diào)整裝置Ⅰ、高度角調(diào)整裝置Ⅱ和方位角調(diào)整裝置組成一個(gè)二自由度空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)來自動(dòng)跟蹤太陽光的方位角和高度角，從而使光伏電池板的光照強(qiáng)度時(shí)刻處于最大狀態(tài)，在調(diào)整光伏電池板的光照強(qiáng)度處于最大狀態(tài)后，機(jī)電控制系統(tǒng)可進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)，以節(jié)約電能的損耗，該跟蹤裝置具有剛度高、重量輕、制造簡單、精度高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D3/00GK202512440SQ20122005081
公開日2012年10月31日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者李應(yīng)生 申請人:黃淮學(xué)院