專利名稱：光伏組件跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種跟蹤系統(tǒng)，尤其是一種在太陽(yáng)能發(fā)電中使用的光伏組件跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)光伏組件光生電伏效應(yīng)影響最基本的因素為光伏組件接收到的太陽(yáng)輻射能，而在既定天氣條件下對(duì)輻射能影響最大的因素為光伏組件的方向角，光伏組件的傾角，及其對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。光伏組件方陣的方向角是方陣的垂直面與正南方向的夾角，向東偏設(shè)定為負(fù)角度，向西偏設(shè)定為正角度。一般在北半球，太陽(yáng)電池組件朝向正南，即方陣垂直面與正南的夾角為0°時(shí)，太陽(yáng)電池組件的發(fā)電量是最大的。太陽(yáng)電池組件的傾角是太陽(yáng)電池組件平面與水平地面的夾角。傾角不同，各個(gè)月份方陣面接收到的太陽(yáng)輻射量差別很大。目前就傾角大小有如下幾種觀點(diǎn)1、方陣傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥葹樽罴选＿@樣做的結(jié)果，夏天太陽(yáng)電池組件發(fā)電量往往過(guò)盈而造成浪費(fèi)，冬天時(shí)發(fā)電量又往往不足而使蓄電池處于欠充電狀態(tài)，所以這不一定是最好的選擇。2、方陣傾角應(yīng)使全年輻射量最弱的月份能得到最大的太陽(yáng)輻射量為好，推薦方陣傾角在當(dāng)?shù)鼐暥鹊幕A(chǔ)上再增加15度到20度。國(guó)外有的設(shè)計(jì)手冊(cè)也提出，設(shè)計(jì)月份應(yīng)以輻射量最小的12月(在北半球)或6月(在南半球)作為依據(jù)。其實(shí)，這種觀點(diǎn)也不一定妥當(dāng)，這樣往往會(huì)使夏季獲得的輻射量過(guò)少，從而導(dǎo)致方陣全年得到的太陽(yáng)輻射量偏小?；谏鲜龇治隹梢钥闯?，要想保持最大的發(fā)電效率，方向角可以保持不變，傾角需根據(jù)實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并且光伏組件可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而跟蹤天陽(yáng)的變化。目前常采用下列三種跟蹤系統(tǒng)1、水平單軸跟蹤系統(tǒng)，其方向角固定，傾斜角固定并與水平面平行，一定范圍可跟蹤太陽(yáng)。2、傾斜單軸跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)方向角固定，傾斜角固定并與水平面有一定角度，一定范圍可跟蹤太陽(yáng)。3、雙軸跟蹤系統(tǒng)，其采用一根支撐柱支撐，光伏組件可在支撐柱上可旋轉(zhuǎn)；該系統(tǒng)水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方向角；改變陣列與水平面的夾角，可調(diào)節(jié)傾角；對(duì)于該系統(tǒng)，既能調(diào)節(jié)方向角、也能調(diào)節(jié)傾角和跟蹤太陽(yáng)，但不能同時(shí)調(diào)節(jié)傾角和跟蹤太陽(yáng)。從上述三種系統(tǒng)可以看出，水平單軸跟蹤系統(tǒng)與傾斜單軸跟蹤系統(tǒng)的傾角均不可調(diào)，不能適應(yīng)季節(jié)性變化時(shí)對(duì)傾角角度調(diào)整的要求。雙軸跟蹤系統(tǒng)比平單軸跟蹤系統(tǒng)和傾斜單軸跟蹤系統(tǒng)有所改善，但該雙軸系統(tǒng)不能同時(shí)調(diào)傾角和跟蹤太陽(yáng)，成本較前者大，但功能改進(jìn)不多?，F(xiàn)有跟蹤系統(tǒng)的特點(diǎn)如下1、從機(jī)構(gòu)形式上講，現(xiàn)有的雙軸跟蹤系統(tǒng)基于串聯(lián)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。2、從自由度上講，現(xiàn)有雙軸跟蹤系統(tǒng)只有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，只能同時(shí)變動(dòng)方向角與傾角，而跟蹤太陽(yáng)只是附帶的。如果要以跟蹤太陽(yáng)為主，則方向角不可調(diào)。3、從力學(xué)上講，組件陣列本身及其它載荷全部由一根空心圓柱承擔(dān)，其受力情況復(fù)雜且存在比較大的不足，由一根立柱承受全部負(fù)荷，由于陣列的重心可能不在立柱中心，甚至超出立柱外圓，始終有偏心載荷存在，而且在自然力(如風(fēng))等的多重作用下，極大地惡化立柱的受力狀況，造成事故。在此立柱的設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)重要的參數(shù)須設(shè)計(jì)和校核，即壓應(yīng)力和失穩(wěn)。4、由于立柱比較粗大，運(yùn)輸裝卸不方便，安裝不方便，上下車、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝均需要吊車，對(duì)于施工進(jìn)度、成本都有很大的不利影響。5、獨(dú)立基礎(chǔ)龐大，基坑深，成本高、施工難度大。特別是對(duì)于在地質(zhì)條件差的地方更是如此。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠同時(shí)跟蹤太陽(yáng)和變動(dòng)傾角的光伏組件跟蹤系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，包括光伏組件、固定柱、伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱，所述固定柱和所述伸縮柱固定安裝在地面，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱通過(guò)球鉸安裝在地面，所述伸縮柱和所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱均可沿軸向伸縮，所述光伏組件通過(guò)球鉸安裝在所述固定柱與所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱上，所述光伏組件上設(shè)置有包括滑槽和滑塊的滑槽機(jī) 構(gòu)，所述滑塊與所述伸縮柱通過(guò)球鉸相互連接，所述滑槽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡以及固定柱與光伏組件的連接點(diǎn)均在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱與所述光伏組件的連接點(diǎn)相距跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線一定距離。進(jìn)一步的是，所述固定柱、伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱自由度為0的部位采用丁字形的鋼結(jié)構(gòu)相互連接固定。進(jìn)一步的是，所述伸縮柱和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱均通過(guò)電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸縮。進(jìn)一步的是，所述電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、與所述電機(jī)連接的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)以及與所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)連接的齒條。進(jìn)一步的是，所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪、換向輪以及相互對(duì)稱的左齒輪和右齒輪，所述電機(jī)與所述主動(dòng)齒輪相連，所述主動(dòng)齒輪與換向輪和左齒輪嚙合，所述換向輪與所述右齒輪嚙合，所述左齒輪和右齒輪分別與齒條的左右齒嚙合。進(jìn)一步的是，所述左齒輪與所述齒條之間、所述右齒輪與所述齒條之間均設(shè)置有減速齒輪過(guò)渡。進(jìn)一步的是，所述跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線為正南北朝向。本實(shí)用新型的有益效果是在采用本系統(tǒng)后，同時(shí)伸長(zhǎng)或者縮短伸縮柱和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱時(shí)，即可既使光伏組件繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)，也可是光伏組件的傾角改變，這樣就能實(shí)現(xiàn)同時(shí)改變傾角和追蹤太陽(yáng)。光伏組件同時(shí)受到固定柱、伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱三點(diǎn)的支撐，其穩(wěn)定性極大的提高，并且載荷分散到三個(gè)支撐柱上，提高了系統(tǒng)的受力強(qiáng)度。所述固定柱、伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱自由度為0的部位可以相互連接固定，從而增加了三者之間的穩(wěn)定性。伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱可以采用電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸縮。

圖I是本實(shí)用新型的原理圖；圖中零部件、部位及編號(hào)光伏組件I、固定柱2、轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3、伸縮柱4、滑槽機(jī)構(gòu)5、電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)6、齒條61、右齒輪62、左齒輪63、換向輪64、主動(dòng)齒輪65、球鉸7。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括光伏組件I、固定柱2、伸縮柱4以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3，所述固定柱2和所述伸縮柱4固定安裝在地面，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3通過(guò)球鉸7安裝在地面，所述伸縮柱4和所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3均可沿軸向伸縮，所述光伏組件I通過(guò)球鉸7安裝在所述固定柱2與所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3上，所述光伏組件I上設(shè)置有包括滑槽和滑塊的滑槽機(jī)構(gòu)5，所述滑塊與所述伸縮柱4通過(guò)球鉸7相互連接，所述滑槽機(jī)構(gòu)5的運(yùn)動(dòng)軌跡以及固定柱2與光伏組件I的連接點(diǎn)均在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3與所述光伏組件I的連接點(diǎn)相距跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線一定距離。一定距離表示連接點(diǎn)不在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上。上述結(jié)構(gòu)在安裝完畢后方向角即固定不變，通常情況下方向角與正南的夾角為0即可。跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線即光伏組件I東西方向旋轉(zhuǎn)的軸向，光伏組件I沿跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)即可時(shí)刻正對(duì)太陽(yáng)，達(dá)到最大的發(fā)電效率。傾角即光伏組件I平面與水平地面的夾角。伸 縮柱4和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3可以采用液壓缸、電機(jī)和氣缸等動(dòng)力機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)伸縮。在安裝時(shí)逐漸搭建上述組件即可。本系統(tǒng)通過(guò)下列方式來(lái)調(diào)節(jié)傾角和跟蹤太陽(yáng)I、單獨(dú)伸縮轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3，由于轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3不在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，而固定柱2和伸縮柱4位于跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3必然會(huì)對(duì)光伏組件I產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，而固定柱2與伸縮柱4與光伏組件I連接的球鉸7就會(huì)形成轉(zhuǎn)軸，這樣光伏組件I就可以以跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線為軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由此便可以跟蹤太陽(yáng)，獲得最大的陽(yáng)光輻射。2、使伸縮柱4伸縮，此時(shí)滑塊也作相應(yīng)的直線移動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮桿3也作相應(yīng)比例的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮桿3到轉(zhuǎn)軸的距離與伸縮桿4到轉(zhuǎn)軸的距離比即為相應(yīng)的比例，就可使光伏組件I以固定柱2為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)傾角的目的。3、同時(shí)式伸縮柱4和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3伸縮，并且兩者的伸縮量不成比例，則參加第一種和第二種方式，光伏組件就可以同時(shí)調(diào)節(jié)傾角和追蹤太陽(yáng)。本系統(tǒng)分散了載荷，提高了平穩(wěn)性，因此在材料上有所節(jié)約，無(wú)需像雙軸跟蹤系統(tǒng)需要較大的支撐柱，特別在安裝基礎(chǔ)制作、部件運(yùn)輸、安裝上大為簡(jiǎn)捷，為施工提供了方便。該系統(tǒng)能滿足并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的基于較大發(fā)電量的要求，也能滿足獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)基于季節(jié)性、發(fā)電量平衡等綜合性要求。為了增加穩(wěn)定性，如圖I所示，所述固定柱2、伸縮柱4以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3自由度為0的部位采用丁字形的鋼結(jié)構(gòu)相互連接固定。自由度為0的部位即與地面固定連接的一段，利用丁字形的鋼結(jié)構(gòu)，例如鋼管將三者連接固定，即可增加三者的穩(wěn)定性。具體的，參見(jiàn)圖I，所述伸縮柱4和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3均通過(guò)電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)伸縮。所述電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)6包括電機(jī)、與所述電機(jī)連接的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)以及與所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)連接的齒條61。利用齒輪齒條將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)伸縮。為了增加傳動(dòng)的穩(wěn)定性，如圖I所示，所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪65、換向輪64以及相互對(duì)稱的左齒輪63和右齒輪62，所述電機(jī)與所述主動(dòng)齒輪65相連，所述主動(dòng)齒輪65與換向輪64和左齒輪63嚙合，所述換向輪64與所述右齒輪62嚙合，所述左齒輪63和右齒輪62分別與齒條61的左右齒嚙合。左齒輪63、右齒輪62以及換向輪64的齒數(shù)均相同，通過(guò)換向輪64的環(huán)向，右齒輪62與左齒輪63的旋轉(zhuǎn)方向是相向的，這樣正好可以對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)齒條61上下運(yùn)動(dòng)，而齒條61安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3和伸縮柱4的上部，從而使得轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱3和伸縮柱4伸縮。對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)使得傳動(dòng)更加平穩(wěn)，保證了光伏組件I角度的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)減速的目的，所述左齒輪63與所述齒條61之間、所述右齒輪62與所述 齒條61之間均設(shè)置有減速齒輪過(guò)渡。減速齒輪的齒數(shù)多于左齒輪63和右齒輪62，這樣就可以起到減速的目的。
權(quán)利要求1.光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于包括光伏組件(I)、固定柱(2)、伸縮柱(4)以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)，所述固定柱(2)和所述伸縮柱(4)固定安裝在地面，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)通過(guò)球鉸(7)安裝在地面，所述伸縮柱(4)和所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)均可沿軸向伸縮，所述光伏組件(I)通過(guò)球鉸(7)安裝在所述固定柱(2)與所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)上，所述光伏組件(I)上設(shè)置有包括滑槽和滑塊的滑槽機(jī)構(gòu)(5)，所述滑塊與所述伸縮柱(4)通過(guò)球鉸(7)相互連接，所述滑槽機(jī)構(gòu)(5)的運(yùn)動(dòng)軌跡以及固定柱(2)與光伏組件(I)的連接點(diǎn)均在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)與所述光伏組件(I)的連接點(diǎn)相距跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線一定距離。
2.如權(quán)利要求I所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述固定柱(2)、伸縮柱(4)以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)自由度為O的部位采用丁字形的鋼結(jié)構(gòu)相互連接固定。
3.如權(quán)利要求I所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述伸縮柱(4)和轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱(3)均通過(guò)電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)(6)實(shí)現(xiàn)伸縮。
4.如權(quán)利要求3所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)齒輪齒條結(jié)構(gòu)(6)包括電機(jī)、與所述電機(jī)連接的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)以及與所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)連接的齒條(61)。
5.如權(quán)利要求4所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪(65)、換向輪￠4)以及相互對(duì)稱的左齒輪￠3)和右齒輪(62)，所述電機(jī)與所述主動(dòng)齒輪￠5)相連，所述主動(dòng)齒輪￠5)與換向輪￠4)和左齒輪￠3)嚙合，所述換向輪(64)與所述右齒輪出2)嚙合，所述左齒輪￠3)和右齒輪￠2)分別與齒條￠1)的左右齒嚙合。
6.如權(quán)利要求5所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述左齒輪(63)與所述齒條(61)之間、所述右齒輪￠2)與所述齒條￠1)之間均設(shè)置有減速齒輪過(guò)渡。
7.如權(quán)利要求I至6任一權(quán)利要求所述的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線為正南北朝向。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種跟蹤系統(tǒng)，尤其是一種在太陽(yáng)能發(fā)電中使用的光伏組件跟蹤系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供了一種能夠同時(shí)跟蹤太陽(yáng)和變動(dòng)傾角的光伏組件跟蹤系統(tǒng)，包括光伏組件、固定柱、伸縮柱以及轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱，所述固定柱和所述伸縮柱固定安裝在地面，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱通過(guò)球鉸安裝在地面，所述伸縮柱和所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱均可沿軸向伸縮，所述光伏組件通過(guò)球鉸安裝在所述固定柱與所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱上，所述光伏組件上設(shè)置有包括滑槽和滑塊的滑槽機(jī)構(gòu)，所述滑塊與所述伸縮柱通過(guò)球鉸相互連接，所述滑槽機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡以及固定柱與光伏組件的連接點(diǎn)均在跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線上，所述轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮柱與所述光伏組件的連接點(diǎn)相距跟蹤太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)軸線一定距離。
文檔編號(hào)G05D3/00GK202533804SQ20122008990
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者鄒克, 鐘廷志 申請(qǐng)人:成都愛(ài)德工程有限公司, 鐘廷志