太陽電池方陣自動跟蹤裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽電池方陣自動跟蹤裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭、石油等化石能源的日益枯竭和對環(huán)境的嚴重污染，促使可再生的太陽能源近年來得到飛速發(fā)展，尤其是太陽電池構(gòu)成的光伏電站已在全球普及應(yīng)用。但是由于太陽電池自身的光電轉(zhuǎn)換效率低，而且太陽電池方陣板固定朝南安裝，太陽的光照輻射量未能充分利用，導(dǎo)致光伏電站的建造成本很高，嚴重制約了光伏電站的推廣。如何提高光伏電源的發(fā)電效率、降低電站的建造成本，一直是新能源界關(guān)注的重要課題。經(jīng)過多年的探討和實踐證明，模擬向日葵原理的太陽自動跟蹤裝置，是一種有效的解決途徑，于是各種方案的太陽電池自動跟蹤裝置陸續(xù)推出并付諸實施應(yīng)用。
[0003]經(jīng)檢索申請?zhí)枮?00910038907.6，公開號CN101571321A的“太陽能光伏發(fā)電自動跟蹤系統(tǒng)”采用的技術(shù)方案是:使用光電傳感器檢測太陽的方位角和高度角，確定太陽的當(dāng)前位置，然后使用兩個伺服電動機或步進電動機，經(jīng)兩套蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，拖動太陽電池方陣板沿東西方位角和南北高度角方向進行雙軸運動，使太陽電池方陣板時刻跟蹤太陽的實時位置，達到最大吸收太陽的光照輻射量，提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。問題是，一是采用光電傳感器確定太陽的當(dāng)前位置，容易受天氣影響或云層遮擋等因素導(dǎo)致跟蹤失控；二是使用兩個電動機和兩套蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作可靠性差、價格昂貴，性能價格比低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是針對目前傳統(tǒng)的太陽自動跟蹤裝置存在的問題，設(shè)計一種高效、節(jié)能、可靠、廉價的太陽電池方陣自動跟蹤裝置，并可有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0005]實現(xiàn)本實用新型目的所采取的技術(shù)方案是:它包括光伏電源自動跟蹤控制器、主軸、方位角檢測器、直流電磁鐵、棘輪棘爪、靠模導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)輥，方位角檢測器安裝在主軸上，棘輪也安裝在主軸上，并與主軸固定，可隨主軸轉(zhuǎn)動；棘爪安裝在一個搖臂上，并經(jīng)電磁鐵推桿與直流電磁鐵連接；光伏電源自動跟蹤控制器安裝在主軸外面的主軸罩內(nèi)；靠模導(dǎo)軌為環(huán)形，套在主軸上部，一端鉸接在靠模導(dǎo)軌安裝板上，另一端鉸接一個調(diào)節(jié)絲桿；主軸穿過靠模導(dǎo)軌安裝板頂端鉸接在太陽電池方陣板下面，轉(zhuǎn)輥安裝在太陽電池方陣板下面，緊貼靠模導(dǎo)軌。
[0006]光伏電源自動跟蹤控制器可由自動控制的專業(yè)技術(shù)人員制作，在此不做保護也不做詳述。
[0007]本實用新型的積極效果是:結(jié)構(gòu)簡單，整體重量輕，且造價低；可準確跟蹤太陽運行，從而大大提高了跟蹤的控制可靠性，不會再出現(xiàn)由天氣影響或云層遮擋等因素引起的跟蹤失控現(xiàn)象；可以大大減小跟蹤裝置動力的功耗，同時跟蹤裝置的材料成本也大為降低；使用一個廉價的靠模導(dǎo)軌機構(gòu)代替一個電動機和一套蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)，既可簡化結(jié)構(gòu)、降低造價，也提高了系統(tǒng)裝置的工作可靠性。
【附圖說明】
[0008]附圖1為本實用新型在太陽電池方陣板上的使用狀態(tài)圖；
[0009]附圖2為靠模導(dǎo)軌安裝示意圖；
[0010]附圖3為靠模導(dǎo)軌示意圖；
[0011]附圖4為棘輪棘爪示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如附圖1所示，它包括光伏電源自動跟蹤控制器4、主軸3、方位角檢測器5、直流電磁鐵6、棘輪棘爪機構(gòu)7、靠模導(dǎo)軌2，方位角檢測器5安裝在主軸3上；如附圖4所示，棘輪18安裝在主軸3上，并與主軸3固定，可隨主軸3轉(zhuǎn)動；棘爪19安裝在一個搖臂20上，由拉伸彈簧22保持與棘輪18貼緊，并經(jīng)電磁鐵推桿21與直流電磁鐵6連接；光伏電源自動跟蹤控制器4安裝在主軸3外面的主軸罩8內(nèi)；如附圖2、3所示，靠模導(dǎo)軌2為環(huán)形，套在主軸3上部，一端鉸接在靠模導(dǎo)軌安裝板17上，另一端鉸接一個調(diào)節(jié)絲桿12，調(diào)節(jié)絲桿12穿過靠模導(dǎo)軌安裝板17，在靠模導(dǎo)軌安裝板17上面和下面的調(diào)節(jié)絲桿12上，各安裝一個調(diào)節(jié)螺母13、16和球面墊圈14、15 ;當(dāng)需要減小高度角時，可先反時針旋轉(zhuǎn)上面的調(diào)節(jié)螺母13，然后再順時針旋轉(zhuǎn)下面的調(diào)節(jié)螺母16 ;同理，當(dāng)需要增大高度角時，可先反時針旋轉(zhuǎn)下面的調(diào)節(jié)螺母16，然后再順時針旋轉(zhuǎn)面的上調(diào)節(jié)螺母13 ;靠模導(dǎo)軌安裝板17水平固定在主軸罩8上端；主軸3穿過靠模導(dǎo)軌安裝板17頂端鉸接在太陽電池方陣板I下面，有一個轉(zhuǎn)輥10經(jīng)一個轉(zhuǎn)輥支架11安裝在太陽電池方陣板I下面，緊貼靠模導(dǎo)軌2，主軸3帶動太陽電池方陣板I轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)輥10緊貼靠模導(dǎo)軌2滾動。
[0013]本實用新型的工作原理是:光伏電源自動跟蹤控制器4采用“閉環(huán)時控跟蹤”方式，參照天文導(dǎo)航的原理，根據(jù)地球沿赤道面自轉(zhuǎn)和繞太陽黃道面公轉(zhuǎn)的規(guī)律，太陽某個時刻相對地球某個坐標點的實時位置是相對固定的，即太陽電池方陣板I相對于太陽某個時刻的方位角和高度角也是相對固定的。本實用新型使用高性能的STM8 (或STM32)單片計算機將太陽電池方陣板I各個時刻的方位角和高度角的數(shù)學(xué)模型以數(shù)據(jù)庫的形式固化在單片機內(nèi)部的程序中，同時，通過安裝在主軸3上的方位角檢測器5，實時檢測太陽電池方陣板I當(dāng)前的方位角數(shù)據(jù)，然后由STM單片機將當(dāng)前時刻數(shù)據(jù)庫中的理論方位角和檢測到的實際方位角進行比較，并根據(jù)其誤差定時發(fā)出指令，由直流電磁鐵6帶動電磁鐵推桿21驅(qū)動棘爪19動作，推動棘輪18帶動主軸3轉(zhuǎn)動一定角度，主軸3轉(zhuǎn)動的同時，帶動太陽電池方陣板I轉(zhuǎn)動，太陽電池方陣板I轉(zhuǎn)動時，其下面的轉(zhuǎn)輥10緊貼靠模導(dǎo)軌2轉(zhuǎn)動。由于太陽電池方陣板I準確跟蹤太陽運行，從而大大提高了跟蹤的控制可靠性，不會再出現(xiàn)由天氣影響或云層遮擋等因素引起的跟蹤失控現(xiàn)象。
[0014]當(dāng)方位角檢測器5檢測到太陽落山以后，單片機發(fā)出指令，由直流電磁鐵6帶動電磁鐵推桿21驅(qū)動棘爪19快速連續(xù)動作，推動棘輪18帶動主軸3轉(zhuǎn)動半周，使太陽電池方陣板I到達初始位置，即太陽初升的位置，準備下一循環(huán)的工作。
[0015]在地平坐標系雙軸跟蹤過程中，對東西方向的方位角跟蹤精度要求比較高，故而采用電磁鐵6驅(qū)動棘輪棘爪機構(gòu)7進行跟蹤，而南北方向的高度角變化比較小，通過調(diào)整調(diào)節(jié)絲桿12來調(diào)節(jié)太陽電池方陣板I的南北高度角，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母13、16可使調(diào)節(jié)絲桿12帶動靠模導(dǎo)軌2及太陽電池方陣板I上升或下降一定角度。每季度手動調(diào)節(jié)一次高度角，每年調(diào)整的角度大致為10度左右，保證在降低成本的同時仍能滿足南北方向的高度角的跟蹤要求。
【主權(quán)項】
1.一種太陽電池方陣自動跟蹤裝置，其特征在于:它包括光伏電源自動跟蹤控制器、主軸、方位角檢測器、直流電磁鐵、棘輪棘爪、靠模導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)輥，方位角檢測器安裝在主軸上，棘輪也安裝在主軸上，并與主軸固定，可隨主軸轉(zhuǎn)動；棘爪安裝在一個搖臂上，并經(jīng)電磁鐵推桿與直流電磁鐵連接；光伏電源自動跟蹤控制器安裝在主軸外面的主軸罩內(nèi)；靠模導(dǎo)軌為環(huán)形，套在主軸上部，一端鉸接在靠模導(dǎo)軌安裝板上，另一端鉸接一個調(diào)節(jié)絲桿；主軸穿過靠模導(dǎo)軌安裝板頂端鉸接在太陽電池方陣板下面，轉(zhuǎn)輥安裝在太陽電池方陣板下面，緊貼靠模導(dǎo)軌。
【專利摘要】一種太陽電池方陣自動跟蹤裝置，包括光伏電源自動跟蹤控制器、主軸、方位角檢測器、直流電磁鐵、棘輪棘爪、靠模導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)輥，方位角檢測器安裝在主軸上，棘輪也安裝在主軸上，可隨主軸轉(zhuǎn)動；棘爪安裝在一個搖臂上，并經(jīng)電磁鐵推桿與直流電磁鐵連接；靠模導(dǎo)軌套在主軸上部，一端鉸接在靠模導(dǎo)軌安裝板上，另一端鉸接一個絲桿；主軸頂端鉸接在太陽電池方陣板下面，轉(zhuǎn)輥安裝在太陽電池方陣板下面，緊貼靠模導(dǎo)軌。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，整體重量輕，造價低；準確跟蹤太陽運行，大大提高了跟蹤的可靠性，不會再出現(xiàn)由天氣影響或云層遮擋等因素引起的跟蹤失控現(xiàn)象；使用靠模導(dǎo)軌機構(gòu)可以大大減小跟蹤裝置動力的功耗，同時跟蹤裝置的材料成本也大為降低。
【IPC分類】G05D3/10, G05B19/042
【公開號】CN204790584
【申請?zhí)枴緾N201520533733
【發(fā)明人】王全, 馮久航, 馮星源, 王嘉廉, 馮山珊, 董琬北, 王軍濤
【申請人】河南瑞恒電力電氣有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月22日