一種太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球不可再生資源的迅速消耗，太陽(yáng)能資源的利用備受關(guān)注，太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置是太陽(yáng)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(yáng)能板發(fā)電裝置的太陽(yáng)能電池板多是位置固定、角度固定安裝的，所以其接受太陽(yáng)光的角度也是固定的。然而，由于地球本身的自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)光線對(duì)于太陽(yáng)能電池板的入射角隨瑋度、季節(jié)及每天的時(shí)間變化而有所不同。固定角度的太陽(yáng)能電池板無法跟蹤變化的太陽(yáng)光線，即無法充分利用太陽(yáng)能及其光電轉(zhuǎn)換效益。因此，固定的太陽(yáng)能電池板發(fā)電效率低、成本高。研究表明，太陽(yáng)能電池板跟蹤太陽(yáng)光線運(yùn)動(dòng)與否，太陽(yáng)能量的利用率相差30%以上。
[0004]當(dāng)太陽(yáng)能電池板始終保持與入射的陽(yáng)光垂直，就可在有限的使用面積內(nèi)利用更多的太陽(yáng)能。因此自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光線裝置是提高其太陽(yáng)能的利用率的首選方案。目前研制可跟蹤太陽(yáng)的太陽(yáng)能電池板，是當(dāng)前太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域的重要課題。
[0005]已有的定時(shí)追日方法主要有檢測(cè)陽(yáng)光智能判定跟蹤方法，它通過采用光敏器件來感知太陽(yáng)光的位置，雖然設(shè)計(jì)容易，但由于陽(yáng)光的散射，光敏器件對(duì)太陽(yáng)光角度的偏離并不敏感；復(fù)雜天氣時(shí)會(huì)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(shí)室外惡劣的環(huán)境也對(duì)光敏器件的準(zhǔn)確度和壽命有很大的影響，最終影響跟蹤效果。同時(shí)，這種追日裝置造價(jià)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(yáng)能電池板的發(fā)電效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的為一種太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，為雙軸跟蹤系統(tǒng)，水平的高度角旋轉(zhuǎn)軸安裝于豎直的方位角旋轉(zhuǎn)軸頂端，太陽(yáng)能電池板安裝于高度角旋轉(zhuǎn)軸上，高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別連接驅(qū)動(dòng)二軸。二電機(jī)則受中心處理器控制信號(hào)的控制。中心處理器根據(jù)本設(shè)備位置及當(dāng)前時(shí)間，得到當(dāng)前太陽(yáng)的方位，通過中心處理器預(yù)先存儲(chǔ)的控制程序控制調(diào)整太陽(yáng)能電池板的姿態(tài)，使太陽(yáng)能電池板始終跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，即太陽(yáng)能電池板的法線始終與太陽(yáng)光入射方向一致，太陽(yáng)能電池板實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，保持陽(yáng)光垂直入射，顯著提高了太陽(yáng)能的利用效率。
[0008]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其包括中心處理器、底座、水平的高度角旋轉(zhuǎn)軸、豎直的方位角旋轉(zhuǎn)軸及太陽(yáng)能電池板，方位角旋轉(zhuǎn)軸底端可旋轉(zhuǎn)地安裝于底座，高度角旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝于方位角旋轉(zhuǎn)軸頂端，太陽(yáng)能電池板支撐架固定于高度角旋轉(zhuǎn)軸。
[0009]中心處理器根據(jù)本系統(tǒng)所在的經(jīng)瑋度地理位置信息以及從時(shí)鐘模塊提取的當(dāng)前時(shí)間，計(jì)算本系統(tǒng)所處位置的當(dāng)前太陽(yáng)的高度角γ和太陽(yáng)方位角Θ，得到當(dāng)前太陽(yáng)光線入射本系統(tǒng)太陽(yáng)能電池板的角度，進(jìn)而換算得到高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。實(shí)時(shí)調(diào)整太陽(yáng)能電池板的姿態(tài)，使之跟蹤太陽(yáng)光線，保持其法線為陽(yáng)光方向，太陽(yáng)能電池板受到陽(yáng)光的垂直照射，在有限的使用面積內(nèi)利用更多的太陽(yáng)能資源，提高發(fā)電效率。
[0010]中心處理器連接時(shí)鐘模塊，存儲(chǔ)有根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和本系統(tǒng)地理方位控制太陽(yáng)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(diào)制模塊和方位角脈寬調(diào)制模塊，高度角脈寬調(diào)制模塊和方位角脈寬調(diào)制模塊輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別接入高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)與方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)與方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別經(jīng)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接驅(qū)動(dòng)高度角旋轉(zhuǎn)軸和方位角旋轉(zhuǎn)軸。
[0011]高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接驅(qū)動(dòng)高度角旋轉(zhuǎn)軸。上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上固定的上蝸輪嚙合，帶動(dòng)高度角旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012]方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)下減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接驅(qū)動(dòng)方位角旋轉(zhuǎn)軸。下減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上固定的下小齒輪、三級(jí)減速的齒輪組、下大齒輪、下蝸桿軸和方位角旋轉(zhuǎn)軸上固定的下蝸輪。下小齒輪嚙合三級(jí)減速齒輪組的初級(jí)齒輪，三級(jí)減速齒輪組的末級(jí)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(zhuǎn)軸上固定的下蝸輪嚙合，帶動(dòng)方位角旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于上箱體內(nèi)，上箱體固定于方位角旋轉(zhuǎn)軸頂端。
[0014]方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)和上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于下箱體內(nèi)，下箱體與底座固定連接。且下箱體上安裝豎直的立柱護(hù)筒，方位角旋轉(zhuǎn)軸穿過立柱護(hù)筒。
[0015]為提高本裝置的承載能力和抗風(fēng)能力，太陽(yáng)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(qiáng)對(duì)太陽(yáng)能電池板支撐架的穩(wěn)定支撐，使本系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力。
[0016]同時(shí)上蝸桿軸與下蝸桿軸均為導(dǎo)程角小于3° 30'的自鎖蝸桿。以保證蝸輪蝸桿在各個(gè)位置都可自鎖，減少嚙合處的相對(duì)滑動(dòng)，以避免摩擦與磨損。
[0017]太陽(yáng)能電池板長(zhǎng)期露天工作，電池板表面易沾灰塵，導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板的表面光潔度下降，嚴(yán)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(yáng)能電池板的左、右兩側(cè)邊及中部各固定安裝有相互平行的三個(gè)支座，每個(gè)支座上配有一個(gè)滾輪槽，滾輪槽的長(zhǎng)度與太陽(yáng)能電池板的長(zhǎng)度相同，除塵輥兩端和中部各安裝有一個(gè)滾輪，滾輪與滾輪槽相配合，除塵輥的3個(gè)滾輪分別嵌于左、右兩側(cè)及中部的滾輪槽內(nèi)，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(yáng)能電池板的表面相接觸。在重力作用下，除塵輥從太陽(yáng)能電池板的上端滾落到下端，滾動(dòng)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(yáng)能電池板一般安裝在樓頂?shù)雀咛?，輸出線引入室內(nèi)，易受雷擊。為了保證安全，太陽(yáng)能產(chǎn)品和防雷措施至關(guān)重要。本系統(tǒng)安裝含避雷針的外部防雷機(jī)構(gòu)，提供雷電的泄放通道，使雷電不會(huì)直接擊中太陽(yáng)能電池板。同時(shí)在太陽(yáng)能電池板和逆變器之間加裝第一級(jí)防雷器，根據(jù)本系統(tǒng)逆變器最大空載電壓確定第一級(jí)防雷器的防護(hù)等級(jí)；還可以在逆變器與配電柜之間和/或配電柜與負(fù)載設(shè)備之間加裝第二級(jí)防雷器，以層層設(shè)防、逐級(jí)泄放。本系統(tǒng)配裝有接地匯流排，太陽(yáng)能電池板、逆變器、配電柜與負(fù)載設(shè)備均與接地匯流排連接，保證良好接地。
[0019]本系統(tǒng)需要長(zhǎng)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(hù)筒及支撐架表面均有防銹蝕保護(hù)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(shù)相比，本實(shí)用新型一種太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為:1、中心處理器不需通過傳感器，而是根據(jù)太陽(yáng)方位再通過雙軸實(shí)時(shí)調(diào)整太陽(yáng)能電池板的姿態(tài)，使其始終跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌跡，正對(duì)著太陽(yáng)光的入射方向，可得到當(dāng)前最大的光照強(qiáng)度，提高太陽(yáng)能電池板的單位面積的發(fā)電效率；2、根據(jù)設(shè)備位置和當(dāng)前時(shí)間換算控制量，跟蹤精度高，跟蹤時(shí)間間隔小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且造價(jià)低；3、支撐板增加氣彈簧，使太陽(yáng)能電池板有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力；4、在重力作用下除塵輥上下滾動(dòng)，有效去除太陽(yáng)能電池板板面的灰塵，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需動(dòng)力，成本低廉、易于實(shí)施；5、配有防雷設(shè)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(zhǎng)本系統(tǒng)的工作壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例整體外觀正視示意圖；
[0022]圖2為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例整體外觀正視示意圖；
[0023]圖3為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及高度角旋轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)、下減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及方位角旋轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例太陽(yáng)的方位角和高度角說明圖；
[0026]圖6為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例中心處理器電路連接示意圖；
[0027]圖7為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例防雷裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中標(biāo)號(hào)為:
[0031]1、下箱體，11、方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)，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(zhuǎn)軸，17、三級(jí)減速齒輪組，18、立柱護(hù)筒，2、太陽(yáng)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(qū)動(dòng)電機(jī)，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(zhuǎn)軸，5、支撐架，6、氣彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本太陽(yáng)能電池板陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)實(shí)施例整體外觀如圖1和2所示，高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)41、上減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及高度角旋轉(zhuǎn)軸46連接結(jié)構(gòu)如圖3所示；方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、下減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及方位角旋轉(zhuǎn)軸1