一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能技術領域，具體為一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著全球不可再生資源的迅速消耗，太陽能資源的利用備受關注，太陽能光伏發(fā)電裝置是太陽能資源利用的重要方式，發(fā)展前景非常廣闊。
[0003]現(xiàn)在市面上太陽能板發(fā)電裝置的太陽能電池板多是位置固定、角度固定安裝的，所以其接受太陽光的角度也是固定的。然而，由于地球本身的自轉及公轉，太陽光線對于太陽能電池板的入射角隨瑋度、季節(jié)及每天的時間變化而有所不同。固定角度的太陽能電池板無法跟蹤變化的太陽光線，即無法充分利用太陽能及其光電轉換效益。因此，固定的太陽能電池板發(fā)電效率低、成本高。研究表明，太陽能電池板跟蹤太陽光線運動與否，太陽能量的利用率相差30%以上。
[0004]當太陽能電池板始終保持與入射的陽光垂直，就可在有限的使用面積內利用更多的太陽能。因此自動跟蹤太陽光線裝置是提高其太陽能的利用率的首選方案。目前研制可跟蹤太陽的太陽能電池板，是當前太陽能發(fā)電領域的重要課題。
[0005]已有的定時追日方法主要有檢測陽光智能判定跟蹤方法，它通過采用光敏器件來感知太陽光的位置，雖然設計容易，但由于陽光的散射，光敏器件對太陽光角度的偏離并不敏感；復雜天氣時會引起判斷失誤，灰塵的遮蓋也使光敏元件感光能力減弱；同時室外惡劣的環(huán)境也對光敏器件的準確度和壽命有很大的影響，最終影響跟蹤效果。同時，這種追日裝置造價太高，不利于推廣。
[0006]另外，多變的氣候及環(huán)境條件，如雨雪冰霜及灰塵，也都影響太陽能電池板的發(fā)電效率。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的為一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)，為雙軸跟蹤系統(tǒng)，水平的高度角旋轉軸安裝于豎直的方位角旋轉軸頂端，太陽能電池板安裝于高度角旋轉軸上，高度角跟蹤驅動電機和方位角跟蹤驅動電機分別連接驅動二軸。二電機則受中心處理器控制信號的控制。中心處理器根據(jù)本設備位置及當前時間，得到當前太陽的方位，通過中心處理器預先存儲的控制程序控制調整太陽能電池板的姿態(tài)，使太陽能電池板始終跟蹤太陽的運動軌跡，即太陽能電池板的法線始終與太陽光入射方向一致，太陽能電池板實時跟蹤太陽的運動，保持陽光垂直入射，顯著提高了太陽能的利用效率。
[0008]本發(fā)明設計的一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)，其包括中心處理器、底座、水平的高度角旋轉軸、豎直的方位角旋轉軸及太陽能電池板，方位角旋轉軸底端可旋轉地安裝于底座，高度角旋轉軸可旋轉地安裝于方位角旋轉軸頂端，太陽能電池板支撐架固定于高度角旋轉軸。
[0009]中心處理器根據(jù)本系統(tǒng)所在的經瑋度地理位置信息以及從時鐘模塊提取的當前時間，計算本系統(tǒng)所處位置的當前太陽的高度角γ和太陽方位角Θ，得到當前太陽光線入射本系統(tǒng)太陽能電池板的角度，進而換算得到高度角跟蹤驅動電機和方位角跟蹤驅動電機對應的控制信號。實時調整太陽能電池板的姿態(tài)，使之跟蹤太陽光線，保持其法線為陽光方向，太陽能電池板受到陽光的垂直照射，在有限的使用面積內利用更多的太陽能資源，提高發(fā)電效率。
[0010]中心處理器連接時鐘模塊，存儲有根據(jù)當前時間和本系統(tǒng)地理方位控制太陽能電池板姿態(tài)的程序，中心處理器的輸出分別接入高度角脈寬調制模塊和方位角脈寬調制模塊，高度角脈寬調制模塊和方位角脈寬調制模塊輸出的驅動信號分別接入高度角跟蹤驅動電機與方位角跟蹤驅動電機，高度角跟蹤驅動電機與方位角跟蹤驅動電機分別經減速傳動機構連接驅動高度角旋轉軸和方位角旋轉軸。
[0011]高度角跟蹤驅動電機經上減速傳動機構連接驅動高度角旋轉軸。上減速傳動機構包括高度角跟蹤驅動電機的輸出軸上固定的上小齒輪、上大齒輪、上蝸桿軸和高度角旋轉軸上固定的上蝸輪。上小齒輪嚙合減速增扭矩的上大齒輪，上大齒輪固定安裝在上蝸桿軸上，上蝸桿軸與高度角旋轉軸上固定的上蝸輪嚙合，帶動高度角旋轉軸轉動。
[0012]方位角跟蹤驅動電機經下減速傳動機構連接驅動方位角旋轉軸。下減速傳動機構包括方位角跟蹤驅動電機的輸出軸上固定的下小齒輪、三級減速的齒輪組、下大齒輪、下蝸桿軸和方位角旋轉軸上固定的下蝸輪。下小齒輪嚙合三級減速齒輪組的初級齒輪，三級減速齒輪組的末級齒輪嚙合下大齒輪，下大齒輪固定安裝在下蝸桿軸上，下蝸桿軸與方位角旋轉軸上固定的下蝸輪嚙合，帶動方位角旋轉軸轉動。
[0013]高度角跟蹤驅動電機和上減速傳動機構安裝于上箱體內，上箱體固定于方位角旋轉軸頂端。
[0014]方位角跟蹤驅動電機和上減速傳動機構安裝于下箱體內，下箱體與底座固定連接。且下箱體上安裝豎直的立柱護筒，方位角旋轉軸穿過立柱護筒。
[0015]為提高本裝置的承載能力和抗風能力，太陽能電池板支撐架底面與上箱體之間安裝至少2套氣彈簧，以加強對太陽能電池板支撐架的穩(wěn)定支撐，使本系統(tǒng)有較強的抗風能力。
[0016]同時上蝸桿軸與下蝸桿軸均為導程角小于3° 30'的自鎖蝸桿。以保證蝸輪蝸桿在各個位置都可自鎖，減少嚙合處的相對滑動，以避免摩擦與磨損。
[0017]太陽能電池板長期露天工作，電池板表面易沾灰塵，導致太陽能電池板的表面光潔度下降，嚴重影響其功率。本系統(tǒng)配有除塵裝置，其包括支座和除塵輥，太陽能電池板的左、右兩側邊及中部各固定安裝有相互平行的三個支座，每個支座上配有一個滾輪槽，滾輪槽的長度與太陽能電池板的長度相同，除塵輥兩端和中部各安裝有一個滾輪，滾輪與滾輪槽相配合，除塵輥的3個滾輪分別嵌于左、右兩側及中部的滾輪槽內，除塵輥的中心線與滾輪槽的中心線垂直，除塵輥的輥面與太陽能電池板的表面相接觸。在重力作用下，除塵輥從太陽能電池板的上端滾落到下端，滾動過程中，電池板表面的灰塵被除塵輥吸附。所述滾輪槽上下端均有擋塊，防止除塵輥滾落。
[0018]為了更好地采光，太陽能電池板一般安裝在樓頂?shù)雀咛?，輸出線引入室內，易受雷擊。為了保證安全，太陽能產品和防雷措施至關重要。本系統(tǒng)安裝含避雷針的外部防雷機構，提供雷電的泄放通道，使雷電不會直接擊中太陽能電池板。同時在太陽能電池板和逆變器之間加裝第一級防雷器，根據(jù)本系統(tǒng)逆變器最大空載電壓確定第一級防雷器的防護等級；還可以在逆變器與配電柜之間和/或配電柜與負載設備之間加裝第二級防雷器，以層層設防、逐級泄放。本系統(tǒng)配裝有接地匯流排，太陽能電池板、逆變器、配電柜與負載設備均與接地匯流排連接，保證良好接地。
[0019]本系統(tǒng)需要長期露天工作，要的良好的耐候性，且能耐大氣污染腐蝕。故本系統(tǒng)的上、下箱體，立柱護筒及支撐架表面均有防銹蝕保護層，如熱鍍鋅層，以保證本系統(tǒng)使用壽命至少20年。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)點為:1、中心處理器不需通過傳感器，而是根據(jù)太陽方位再通過雙軸實時調整太陽能電池板的姿態(tài)，使其始終跟蹤太陽的運動軌跡，正對著太陽光的入射方向，可得到當前最大的光照強度，提高太陽能電池板的單位面積的發(fā)電效率；2、根據(jù)設備位置和當前時間換算控制量，跟蹤精度高，跟蹤時間間隔小，結構簡單且造價低；3、支撐板增加氣彈簧，使太陽能電池板有較強的抗風能力；4、在重力作用下除塵輥上下滾動，有效去除太陽能電池板板面的灰塵，結構簡單、無需動力，成本低廉、易于實施；5、配有防雷設施，保證本系統(tǒng)的使用安全；6、各部件均有防銹處理層，提高系統(tǒng)的耐候性，延長本系統(tǒng)的工作壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀正視示意圖；
[0022]圖2為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀正視示意圖；
[0023]圖3為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例高度角跟蹤驅動電機、上減速傳動機構及高度角旋轉軸連接結構示意圖；
[0024]圖4為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例方位角跟蹤驅動電機、下減速傳動機構及方位角旋轉軸連接結構示意圖；
[0025]圖5為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例太陽的方位角和高度角說明圖；
[0026]圖6為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例中心處理器電路連接示意圖；
[0027]圖7為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體結構示意圖；
[0028]圖8為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例除塵裝置結構示意圖；
[0029]圖9為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例防雷裝置結構示意圖。
[0030]圖中標號為:
[0031]1、下箱體，11、方位角跟蹤驅動電機，12、下小齒輪，13、下大齒輪，14、下蝸桿軸，15、下蝸輪，16、方位角旋轉軸，17、三級減速齒輪組，18、立柱護筒，2、太陽能電池板，3、除塵裝置，31、除塵輥，32、支座，33、滾輪槽，34、擋塊，4、上箱體，41、高度角跟蹤驅動電機，42、上小齒輪，43、上大齒輪，44、上蝸桿軸，45、上蝸輪，46、高度角旋轉軸，5、支撐架，6、氣彈簧。
【具體實施方式】
[0032]本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀如圖1和2所示，高度角跟蹤驅動電機41、上減速傳動機構及高度角旋轉軸46連接結構如圖3所示；方位角跟蹤驅動電機U、下減速傳動機構及方位角旋轉軸16連