全天候太陽能光伏電池板跟蹤及角度調(diào)節(jié)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池板的調(diào)節(jié)裝置，特別涉及一種全天候太陽能光伏電池板跟蹤及角度調(diào)節(jié)裝置，屬于太陽能發(fā)電工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是世界各國應(yīng)對能源危機發(fā)展的重要的新能源之一，太陽能光伏電池的轉(zhuǎn)換效率主要由太陽能電池自身材料的轉(zhuǎn)換的效率和太陽光的強度兩個主要因素決定。太陽能光伏電池板如能始終保持與太陽光垂直，就可以在有限的使用面積內(nèi)收集更多的太陽能。但是，太陽相對于地球每時每刻都在運動著，生活在北半球的人們可以感受到太陽并非單純地由低到高、再由高到低地運動，而是伴隨著由東到南、由南到西運動(南半球由東到西、有北到西運動)，要想讓太陽能光伏電池板的利用效率提高，就必須采取措施。香港大學(xué)的KPCheng和SCMHui教授研宄了太陽光照射角度與太陽能接受率的關(guān)系，結(jié)果表明:太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接受效率相差37.7%，高精度的跟蹤太陽可使太陽能光伏電池板的利用率大大提尚。
[0003]但現(xiàn)有的各類太陽能產(chǎn)品普遍存在的缺陷是電池板的位置是固定的，且太陽能電池板一般為平面方形，而太陽隨著每天時間的變化對太陽能電池板的照射角度的變化將近180度；另外，隨著季節(jié)的變化，太陽的運動軌跡也從北至南移動較大幅度，采用固定安裝的方式在一天中很難采集到最強的太陽光，尤其對于運動設(shè)備如車載裝置上的光伏發(fā)電系統(tǒng)，太陽光照角的變化對光伏系統(tǒng)的受光面積及光利用率的影響更為顯著。而對太陽能電池板而言，陽光照射角度直接決定了太陽能量的吸收效率。太陽能電池板角度的偏差會直接影響太陽能的吸收轉(zhuǎn)換效率，甚至可能影響光伏產(chǎn)品的使用效果、穩(wěn)定性和可靠性。
[0004]在解決太陽能電池板的角度和方向調(diào)節(jié)方面，很多發(fā)明人節(jié)付出了諸多努力。申請?zhí)枮?00620102832.5的中國專利公開了一種應(yīng)用于交通信號燈的可任意調(diào)節(jié)方向和角度的太陽能電池板，其調(diào)節(jié)器是由插球和套殼組成，即利用球副來簡易地調(diào)節(jié)太陽能電池板的方向和角度。申請?zhí)枮?00620175297.6的中國專利公開了一種實時跟蹤太陽能發(fā)電裝置，其由包括一組蝸輪蝸桿機構(gòu)在內(nèi)的傳動機構(gòu)實現(xiàn)太陽能電池板的經(jīng)度方向的角度調(diào)節(jié)和自鎖，其缺點是需要在兩平衡臂下設(shè)置配重砣，且其維度調(diào)節(jié)須由人工完成。公開號為CN 203466773的中國實用新型專利，公開了一種“可調(diào)傾角的太陽能光伏支架”，其采用固定傾角式運行方式，可隨地面起伏調(diào)節(jié)支架檁條角度，從而調(diào)節(jié)電池板角度，但調(diào)節(jié)時需對多個螺栓調(diào)節(jié)，操作繁瑣，且無法實現(xiàn)多角度調(diào)節(jié)。公開后為CN 202905739的中國實用新型專利，公開了一種“太陽能陣列傾角連續(xù)可調(diào)的調(diào)節(jié)裝置”，其實現(xiàn)在35°?55°間調(diào)節(jié)角度，但因受結(jié)構(gòu)本身的重力影響，調(diào)節(jié)阻力大，且角度調(diào)節(jié)范圍有限。申請?zhí)枮?01320874913.7的中國專利公開了一種利用二維傾角傳感器的太陽能跟蹤支架，克服了公開號為CN102931253的中國專利的一些缺陷，但是其主梁和次梁的旋轉(zhuǎn)無自鎖保護裝置。
[0005]此外，現(xiàn)有技術(shù)中，很少有太陽能電池板支架或調(diào)節(jié)機構(gòu)具有負載檢測與預(yù)防方面的設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實現(xiàn)太陽能電池板繞水平軸和垂直軸的角度和方向的能全天候、全自動跟蹤控制與調(diào)節(jié)，且在兩個方向的運動能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖的太陽能光伏電池板跟蹤及角度調(diào)節(jié)裝置。
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。
[0008]一種全天候太陽能光伏電池板跟蹤及角度調(diào)節(jié)裝置，包括固定底座、安裝在固定底座上的水平調(diào)節(jié)裝置、垂直調(diào)節(jié)裝置、太陽能光伏電池組件和安裝在固定底座內(nèi)部的控制器。
[0009]所述的固定底座包括用于將本實用新型固定在地面或移動設(shè)備上的底座安裝法蘭、斜支架和用于固定安裝水平調(diào)節(jié)裝置、垂直調(diào)節(jié)裝置的安裝平臺，用于支撐安裝平臺的斜支架的數(shù)量不少于三個，且斜支架的底端與底座安裝法蘭固連，斜支架的頂端與安裝平臺固連。
[0010]所述的水平調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)太陽能光伏電池組件繞垂直軸的轉(zhuǎn)角，即調(diào)節(jié)水平轉(zhuǎn)角。所述的水平調(diào)節(jié)裝置包括電機、蝸輪蝸桿減速器、主動齒輪、從動齒輪。其中，所述的電機為水平調(diào)節(jié)裝置提供動力，其輸出端與蝸輪蝸桿減速器的輸入端相連接；所述的主動齒輪安裝在具有自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器的輸出軸上；從動齒輪安裝在固定底座的安裝平臺上，且與安裝平臺之間通過止推軸承和徑向軸承相連接；所述的主動齒輪與從動齒輪相嚙合，主動齒輪驅(qū)動從動齒輪及安裝在其上的垂直調(diào)節(jié)裝置及太陽能光伏電池組件繞垂直軸轉(zhuǎn)動。
[0011]所述的垂直調(diào)節(jié)裝置包括底支座、三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)、電磁鎖閉開關(guān)和滑移驅(qū)動機構(gòu)。其中，所述的底支座安裝在固定底座的安裝平臺上，所述的三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)的后端與底支座通過鉸鏈相連接，三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)的前端與底支座通過移動副相連接，所述的電磁鎖閉開關(guān)安裝在三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)的底部前端。所述的滑移驅(qū)動機構(gòu)的前端與三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)通過鉸鏈相連接，其后端與底支座通過鉸鏈相連接。
[0012]所述的太陽能光伏電池組件包括電池固定框、太陽能電池和光電傳感器，所述的電池固定框通過螺栓安裝在三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)的頂部，所述的太陽能電池和光電傳感器安裝在電池固定框內(nèi)。
[0013]所述的底支座的前端設(shè)有前鉸鏈座，在底支座的后端設(shè)有后鉸鏈座，所述的底支座的中部通過螺釘與從動齒輪固連，且在所述的底支座與從動齒輪之間設(shè)有三維力傳感器，用于測量來自太陽能光伏電池組件和垂直調(diào)節(jié)裝置三維載荷。
[0014]所述的三角形傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)由限位齒條、Y型支撐架、調(diào)節(jié)連桿、止動銷軸、滑塊組、張緊彈簧、手動操作桿組成，所述的限位齒條的前端與底支座的前鉸鏈座通過鉸鏈相連接，其后端與底支座的后鉸鏈座通過鉸鏈相連接；所述的Y型支撐架的后端與限位齒條、底支座通過同軸鉸鏈相連接，Y型支撐架的中部與調(diào)節(jié)連桿的后端通過鉸鏈相連接，且在Y型支撐架的頂部設(shè)有安裝電池固定框的支撐座；所述的滑塊組套接在限位齒條上，包括兩個對稱布置的U型滑塊和中連板，在所述的U型滑塊上設(shè)有弧形導(dǎo)向槽；所述的調(diào)節(jié)連桿的前端置于滑塊組的U型滑塊內(nèi)，且與止動銷軸通過轉(zhuǎn)動副相連接；所述的止動銷軸的兩端置于U型滑塊上的弧形導(dǎo)向槽內(nèi)，兩根張緊彈簧的下端分別勾掛在兩個U型滑塊底部的掛釘上，其上端勾掛在止動銷軸的兩端；所述的手動操作桿包括操作手柄、連接桿和撬鉤，所述的兩個撬鉤對稱固連在連接桿的兩端，所述的撬鉤的末端置于U型滑塊內(nèi)且位于止動銷軸的下方，所述的操作手柄位于連接桿的中部外側(cè)，且與連接桿固連。
[0015]所述的電磁鎖閉開關(guān)用于驅(qū)動止動銷軸的兩端卡入或脫開限位齒條的限位齒槽，包括前移電磁鐵、后移電磁鐵、前吸板、后吸板、前吸板限位器、后吸板限位器，所述的前移電磁鐵、后移電磁鐵的數(shù)量均為二，且對稱布置安裝在滑塊組的中連板上；所述的前吸板、后吸板、前吸板限位器和后吸板限位器套在止動銷軸上，前吸板限位器安裝在前吸板的背部，后吸板限位器安裝在后吸板的背部，所述的前吸板限位器和后吸板限位器分別用于限定前吸板、后吸板的擺角，且均通過鎖緊螺釘固定在止動銷軸上。
[0016]所述的滑移驅(qū)動機構(gòu)由前連接耳座、電動推桿和后連接耳座組成，所述的滑移驅(qū)動機構(gòu)的前連接耳座安裝在滑塊組的中連板上，后連接耳座安裝在底支座的后端，所述的電動推桿的前后兩端分別與前連接耳座、后連接耳座通過鉸鏈相連接；所述的電動推桿可由氣缸、液壓缸或其它直線往復(fù)運動機構(gòu)替換。
[0017]使用時，先根據(jù)使用地區(qū)的日照規(guī)律設(shè)定系統(tǒng)控制