專利名稱:一種用于光伏發(fā)電的自適應對日跟蹤裝置的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及太陽光伏發(fā)電應用技術領域,具體為一種用于光伏發(fā)電的自適 應對日跟蹤裝置。(二) 背景技術現(xiàn)有用于光伏發(fā)電的跟蹤裝置多數(shù)采用有源單軸跟蹤。而有源單軸跟蹤多 數(shù)采用太陽光電傳感器控制或按時鐘程序控制的對日跟蹤系統(tǒng),前者是利用光 電傳感器檢測太陽對太陽電池陣的入射方位角,并控制驅(qū)動電機轉動以減小或 消除太陽的入射方位角,后者是以預設的時鐘程序定時或連續(xù)地控制驅(qū)動電機 轉動以跟蹤當?shù)氐奶枙r角。這兩種方法跟蹤精度較高,但除了分別需要太陽 光電傳感器/控制器和時鐘程序控制器外,還需要配置電機驅(qū)動電源,需要采用 蓄電池及其充放電控制器,故中間環(huán)節(jié)多而復雜,可靠性較低,不能在溫度很 低和很高的環(huán)境下正常工作,且成本較高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有有源單軸跟蹤結構的不足之處,本發(fā)明提供了一種用于光伏發(fā)電 的自適應對日跟蹤裝置,其無需配置蓄電池及其充放電控制器,無需控制和驅(qū) 動電機用的電子元器件,結構簡單、使用壽命長、可靠性高、成本低、耐氣候 性好,且可以自適應跟蹤。其技術方案是這樣的其包括轉動軸,用以光伏發(fā)電的太陽電池陣安裝于 與所述轉動軸連接的托架,所述轉動軸安裝于支架,所述轉動軸與減速電機的 軸連接,其特征在于其還包括光伏驅(qū)動器,所述光伏驅(qū)動器安裝于所述轉動 軸;所述光伏驅(qū)動器包括兩塊分別沿轉動軸背向安裝的光伏組件,所述兩塊光 伏組件輸出端串聯(lián)后再與所述減速電機連接。其進一步特征在于所述兩塊光伏組件的受光面之間的角度以及兩塊光伏 組件的受光面與所述太陽電池陣之間保持的角度確保太陽對太陽電池陣的入射 方位角超過設定值時,光伏驅(qū)動器可驅(qū)動減速電機和轉動軸轉動,使太陽電池 陣面對太陽,減小或消除太陽對太陽電池陣的入射方位角;所述兩塊光伏組件的受光面之間夾角在0° 10°;兩塊光伏組件的受光面與所述太陽電池陣之間的 夾角為80° 90°;所述減速電機是由多級傳動減速器和永磁直流電機耦合而成;所述減速電機的最佳傳動比為1000 2000;所述兩塊光伏組件最佳額定電壓5伏 7伏,最佳額定電流1安培 2安培;所述兩塊光伏組件分別為向東光伏組件和向西光伏組件,在向西光伏組件的下端設置反射鏡,所述反射鏡的安裝位 置保證太陽偏西時反射鏡不會擋住太陽射向向西光伏組件受光面的光線,且保證射向反射鏡的光線可以反射到所述向西光伏組件的受光面;所述太陽電池陣對稱安裝在所述轉動軸兩邊的托架上,所述太陽電池陣及托架的質(zhì)心靠近所述 轉動軸的軸線。本發(fā)明由于采用由兩塊光伏組件組成的光伏驅(qū)動器,兩塊光伏組件沿轉動 軸背向安裝,并在輸出端串聯(lián)后再直接與減速電機連接,只要有一定照度的太 陽光照,便能實現(xiàn)光伏發(fā)電裝置自適應的對日跟蹤,無需日常維護,這樣光伏 驅(qū)動器既作為太陽光電傳感器,又作為電機的驅(qū)動控制器和電源,因而跟蹤系 統(tǒng)無需再配置蓄電池及其充放電控制器,無需電子控制元器件,減少了控制、 驅(qū)動的許多中間環(huán)節(jié),簡化了系統(tǒng),降低了成本,提高了使用壽命、可靠性和 耐氣候性。(四)
圖1為本發(fā)明的結構示意圖以及與光伏發(fā)電的太陽電池陣1的位置關系圖; 圖2為本發(fā)明中光伏驅(qū)動器及其安裝位置示意圖; 圖3為本發(fā)明中光伏驅(qū)動器與減速電機的接線圖。
具體實施方式
見圖l、圖2,本發(fā)明包括轉動軸2,用以光伏發(fā)電的太陽電池陣l安裝于 與轉動軸2連接的托架3,最好對稱安裝在托架3的兩邊,太陽電池陣1及托架 3的質(zhì)心靠近轉動軸2的軸線,以減小其驅(qū)動力矩。轉動軸2呈南北向傾斜或南 北向水平安裝于支架6,轉動軸2與減速電機5的軸連接,本發(fā)明還包括光伏驅(qū) 動器4,光伏驅(qū)動器4安裝于轉動軸2;光伏驅(qū)動器4包括兩塊分別沿轉動軸2 背向安裝的光伏組件7、 8,光伏組件7、 8輸出端串聯(lián)后再與減速電機5連接。 光伏組件7、 8的受光面之間的角度以及光伏組件7、 8的受光面與太陽電池陣1 之間保持的角度確保太陽對太陽電池陣1的入射方位角超過設定值時,光伏驅(qū) 動器4可驅(qū)動減速電機5和轉動軸2轉動,使太陽電池陣l面對太陽,減小或消除太陽對太陽電池陣l的入射方位角;光伏組件7、 8的受光面之間夾角一般 在0。 1(y之間,光伏組件7、8的受光面與太陽電池陣1之間的夾角一般為80Q 90°之間,這樣可以提高太陽電池陣l對太陽的跟蹤精度。減速電機5是由多級 傳動減速器和永磁直流電機耦合而成;減速電機5的最佳傳動比為1000 2000; 采用大傳動比多級傳動減速器是為了減小電機的啟動力矩和驅(qū)動功率,采用永 磁直流電機是為了直接利用光伏驅(qū)動器4輸出的直流電驅(qū)動,且輸出力矩大。 光伏組件7、 8最佳額定電壓分別為5伏 7伏,最佳額定電流分別為1安培 2 安培,圖2中,光伏組件7為向東光伏組件,光伏組件8為向西光伏組件,在向 西光伏組件8的下端設置反射鏡9,反射鏡9的安裝位置保證太陽偏西時反射鏡 9不會擋住太陽射向向西光伏組件8受光面的光線,且保證射向反射鏡9的光線 可以反射到向西光伏組件9的受光面。下面結合附圖1描述本發(fā)明的工作過程當太陽對太陽電池陣1的入射方 位角超過設定值時,光伏驅(qū)動器4面向太陽的一塊光伏組件受太陽的直射輻射, 而另一塊光伏組件背向太陽,光伏驅(qū)動器4輸入減速電機5的電流增大到可驅(qū) 動減速電機5和轉動軸2轉動,使太陽電池陣l面對太陽,從而減小或消除太 陽對太陽電池陣1的入射方位角;當太陽對太陽電池陣1的入射方位角反向超 過設定值時,如在早晨,光伏組件7面向太陽,光伏驅(qū)動器4輸入減速電機5 的反向電流則使得減速電機5和轉動軸2反向轉動。向東光伏組件7用于早晨 日出后使太陽電池陣1轉向東方升起的太陽,向西光伏組件8用作對太陽從東 向西的跟蹤,通過光伏驅(qū)動器4輸出電流隨太陽對太陽電池陣1的入射方位角 的變化,自己調(diào)節(jié)減速電機5的轉動方向和角度,控制太陽電池陣1的對日定 向。這樣不管是遇到什么天氣,只要有一定照度的太陽光照,光伏驅(qū)動器4至 少有一塊光伏組件能夠接受到較多的太陽直射輻射,因而本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自適 應對日跟蹤。在向西光伏組件8的下端安裝一塊反射鏡9,是為了進一步增加向 西光伏組件8的輸出功率,提高太陽電池陣1對太陽的跟蹤精度,但在太陽輻 射量豐富地區(qū)也可以不裝。見圖3,光伏驅(qū)動器4的向東光伏組件7與向西光伏組件8的輸出端串聯(lián)后 再與減速電機5的電纜連接,線路非常簡單、可靠,可在-3(TC到+6(TC的環(huán)境 下工作。如果向西光伏組件8面向太陽,在太陽直射輻射(雙實線箭頭表示) 和散射輻射(雙虛線箭頭表示)作用下,其輸入減速電機5的電流將大于向東光伏組件7僅接受太陽散射輻射(雙虛線箭頭表示)時輸入減速電機5的反向 電流,減速電機5可正向轉動;反之,向東光伏組件7面向太陽時,輸入減速 電機5的反向電流占優(yōu),減速電機5則可反向轉動;當太陽對太陽電池陣1的 入射方位角減小到容許值范圍時,向西光伏組件8和向東光伏組件7輸入電機 的正、反向電流趨于相等,減速電機5便不足以克服所需的驅(qū)動力矩而停止轉 動。這樣可以使太陽電池陣對太陽入射方位角的最大跟蹤角度范圍約為110°, 在標準測試條件下跟蹤精度優(yōu)于土10",這與跟蹤精度更高而系統(tǒng)復雜的現(xiàn)有有 源單軸跟蹤裝置相比,發(fā)電量卻相差無幾。
權利要求
1. 一種用于光伏發(fā)電的自適應對日跟蹤裝置,其包括轉動軸,用以光伏發(fā)電的太陽電池陣安裝于與所述轉動軸連接的托架,所述轉動軸安裝于支架,所述轉動軸與減速電機的軸連接,其特征在于其還包括光伏驅(qū)動器,所述光伏驅(qū)動器安裝于所述轉動軸;所述光伏驅(qū)動器包括兩塊分別沿轉動軸背向安裝的光伏組件,所述兩塊光伏組件輸出端串聯(lián)后再與所述減速電機連接。
2、 根據(jù)權利要求l所述一種用于光伏發(fā)電的自適應對日跟蹤裝置,其特征 在于所述兩塊光伏組件的受光面之間的角度以及兩塊光伏組件的受光面與太 陽電池陣之間保持的角度確保太陽對太陽電池陣的入射方位角超過設定值時, 光伏驅(qū)動器可驅(qū)動減速電機和轉動軸轉動,使太陽電池陣面對太陽,減小或消 除太陽對太陽電池陣的入射方位角。
3、 根據(jù)權利要求2所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于 所述兩塊光伏組件的受光面之間夾角在0° 10°之間。
4、 根據(jù)權利要求2所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于兩塊光伏組件的受光面與所述太陽電池陣之間的夾角為80° 90°之間。
5、 根據(jù)權利要求2所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于:所述減速電機是由多級傳動減速器和永磁直流電機耦合而成。
6、 根據(jù)權利要求5所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于所述減速電機的最佳傳動比為1000 2000。
7、 根據(jù)權利要求2所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于:所述兩塊光伏組件最佳額定電壓5伏 7伏,最佳額定電流1安培 2安培。
8、 根據(jù)權利要求2所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于: 所述兩塊光伏組件分別為向東光伏組件和向西光伏組件,在向西光伏組件的下 端設置反射鏡,所述反射鏡的安裝位置保證太陽偏西時反射鏡不會擋住太陽射 向向西光伏組件受光面的光線,且保證射向反射鏡的光線可以反射到所述向西 光伏組件的受光面。
9、 根據(jù)權利要求1所述一種用于光伏發(fā)電的自適應跟蹤裝置,其特征在于:所述太陽電池陣對稱安裝在所述轉動軸兩邊的托架上,所述太陽電池陣及托架的質(zhì)心靠近所述轉動軸的軸線。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于光伏發(fā)電的自適應對日跟蹤裝置。其無需配置蓄電池及其充放電控制器,無需控制和驅(qū)動電機用的電子元器件,結構簡單、使用壽命長、可靠性高、成本低、耐氣候性好。其包括轉動軸,用以光伏發(fā)電的太陽電池陣安裝于與所述轉動軸連接的托架,所述轉動軸安裝于支架,所述轉動軸與減速電機的軸連接,其特征在于其還包括光伏驅(qū)動器,所述光伏驅(qū)動器安裝于所述轉動軸;所述光伏驅(qū)動器包括兩塊分別沿轉動軸背向安裝的光伏組件,所述兩塊光伏組件輸出端串聯(lián)后再與所述減速電機連接。
文檔編號H02N6/00GK101267172SQ20071002057
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權日2007年3月12日
發(fā)明者黃良甫 申請人:江蘇振發(fā)太陽能科技發(fā)展有限公司