本發(fā)明屬于太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明還涉及上述裝置的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域。其功能是通過(guò)自動(dòng)控制器調(diào)整跟蹤支架的工作角度，使支架上的承載物(通常為光伏電池板或者反光鏡)實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)的空間位置，達(dá)到最大化接收太陽(yáng)輻射能量的目的。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)主要由“機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)”、“驅(qū)動(dòng)裝置”和“自動(dòng)跟蹤控制器”三大部分構(gòu)成。由于太陽(yáng)相對(duì)于地球上的太陽(yáng)跟蹤裝置是一個(gè)二維空間運(yùn)動(dòng)，完全跟蹤太陽(yáng)軌跡需要兩個(gè)獨(dú)立自由度的跟蹤“驅(qū)動(dòng)裝置”同時(shí)動(dòng)作。

自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的“驅(qū)動(dòng)裝置”是將電能(或者液壓能)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)跟蹤支架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化裝置。

自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的“驅(qū)動(dòng)裝置”通常采用“盤式減速機(jī)”和“電動(dòng)推桿”的形式，它們分別存在以下主要問(wèn)題。盤式減速機(jī)存在齒輪嚙合間隙，大風(fēng)來(lái)臨時(shí)，中心驅(qū)動(dòng)部分的間隙會(huì)導(dǎo)致支架晃動(dòng)；由于嚙合間隙處于旋轉(zhuǎn)中心，較小的間隙即可引起支架外沿劇烈的晃動(dòng)，從而損傷支架上面承載的電池板和反光鏡；而且支架長(zhǎng)時(shí)間的晃動(dòng)也會(huì)損傷盤式減速機(jī)齒面，導(dǎo)致使用壽命下降。電動(dòng)推桿的伸縮桿與固定套筒之間存在密封問(wèn)題，野外長(zhǎng)期運(yùn)行容易因沙塵、雨水等雜物侵入而損壞，工作穩(wěn)定性較差。

自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)的另一種驅(qū)動(dòng)方式是軟繩牽拉式，該方法采用軟繩在太陽(yáng)跟蹤支架外側(cè)牽拉跟蹤支架，通過(guò)軟繩的伸縮牽拉使跟蹤支架繞支撐軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是一種抗風(fēng)能力比較強(qiáng)的太陽(yáng)跟蹤支架“驅(qū)動(dòng)裝置”結(jié)構(gòu)形式。由于不同支架姿態(tài)下?tīng)坷浝K的總長(zhǎng)度不恒定，目前軟繩牽拉式光伏跟蹤系統(tǒng)均配備有軟繩張緊裝置。常用的張緊裝置包括張緊輪、彈簧和漸開(kāi)線輪等。但由于機(jī)械張緊裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致軟繩牽拉式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)制造成本高且運(yùn)行穩(wěn)定性差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的軟繩牽拉式跟蹤支架的機(jī)械張緊裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高的問(wèn)題，并可提高跟蹤支架的工作穩(wěn)定性。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述裝置的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是：多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括支撐立柱，支撐立柱的頂部通過(guò)可改變極軸俯仰角度的俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)連接有極軸，極軸上部?jī)啥嗽O(shè)置有相互平行的橫梁，兩個(gè)橫梁以及與橫梁固接的支撐框架通過(guò)極軸兩端的滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)連接到極軸；其中一個(gè)橫梁的兩端底部分別設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，極軸遠(yuǎn)離第一驅(qū)動(dòng)裝置的一端下部設(shè)置有第三驅(qū)動(dòng)裝置。

本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：

第三驅(qū)動(dòng)裝置包括第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三軟繩、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第三軟繩的其中一端連接有第三拉力傳感器；

第三軟繩的一端連接在極軸的一端，第三軟繩的另一端與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在極軸的一端，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第三軟繩的一端，第三軟繩的另一端與支撐立柱連接；

第三拉力傳感器、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

第一驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一軟繩、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一軟繩的其中一端連接有第一拉力傳感器；

第一軟繩的一端連接在其中一個(gè)橫梁的一端，第一軟繩的另一端與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在橫梁的一端，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第一軟繩的一端，第一軟繩的另一端與支撐立柱連接；

第一拉力傳感器、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二軟繩、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二軟繩的其中一端連接有第二拉力傳感器；

第二軟繩的一端連接在其中一個(gè)橫梁的另一端，第二軟繩的另一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在橫梁的另一端，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第二軟繩的一端，第二軟繩的另一端與支撐立柱連接；

第二拉力傳感器、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的滾轉(zhuǎn)軸上安裝有滾轉(zhuǎn)角傳感器，同時(shí)俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的俯仰軸上安裝有俯仰角傳感器，滾轉(zhuǎn)角傳感器、俯仰角傳感器通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接；

或者橫梁或支撐框架上安裝有基于重力的姿態(tài)角傳感器，姿態(tài)角傳感器通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是：多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，具體為：在地面上豎直安裝支撐立柱，支撐立柱的頂部通過(guò)可改變極軸俯仰角度的俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)安裝極軸，在極軸上部?jī)啥嗽O(shè)置相互平行的橫梁，將兩個(gè)橫梁以及與橫梁固接的支撐框架通過(guò)極軸兩端的滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)連接到極軸，橫梁與支撐框架能繞極軸進(jìn)行滾轉(zhuǎn)；在其中一個(gè)橫梁的兩端底部分別設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，在極軸遠(yuǎn)離第一驅(qū)動(dòng)裝置的一端下部設(shè)置第三驅(qū)動(dòng)裝置，第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置用于支架的二維姿態(tài)控制，第三驅(qū)動(dòng)裝置用于張緊力控制。

在遠(yuǎn)離所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的一側(cè)設(shè)置2套或者多套驅(qū)動(dòng)裝置，多套驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式與第三驅(qū)動(dòng)裝置的方式相同。

第三驅(qū)動(dòng)裝置包括第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第三軟繩、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在第三軟繩的其中一端上連接第三拉力傳感器；

將第三軟繩的一端連接在極軸的一端，第三軟繩的另一端與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在極軸的一端，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第三軟繩的一端，第三軟繩的另一端與支撐立柱連接；

將第三拉力傳感器、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

第一驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第一軟繩、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在第一軟繩的其中一端上連接第一拉力傳感器；

將第一軟繩的一端連接在其中一個(gè)橫梁的一端，第一軟繩的另一端與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在橫梁的一端，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第一軟繩的一端，第一軟繩的另一端與支撐立柱連接；

將第一拉力傳感器、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二軟繩、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在第二軟繩的其中一端上連接第二拉力傳感器；

將第二軟繩的一端連接在其中一個(gè)橫梁的另一端，第二軟繩的另一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在支撐立柱上，或者將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在橫梁的另一端，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接第二軟繩的一端，第二軟繩的另一端與支撐立柱連接；

將第二拉力傳感器、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

在滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的滾轉(zhuǎn)軸上安裝有滾轉(zhuǎn)角傳感器，同時(shí)在俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)的俯仰軸上安裝有俯仰角傳感器，將滾轉(zhuǎn)角傳感器、俯仰角傳感器通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接；

或者在橫梁或支撐框架上安裝基于重力的姿態(tài)角傳感器，姿態(tài)角傳感器通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器連接。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，在通過(guò)牽拉繩長(zhǎng)度控制跟蹤支架工作角度的基礎(chǔ)上，增加拉力傳感器反饋測(cè)量牽拉軟繩的張緊狀態(tài)，再通過(guò)控制器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)整軟繩的驅(qū)動(dòng)拉力，達(dá)到調(diào)整跟蹤角度和張緊軟繩的雙重目的。本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，省掉了繁瑣的機(jī)械式軟繩張緊裝置，不但簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)減少成本，還可以保證牽拉軟繩長(zhǎng)期運(yùn)行中的張力穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的俯視圖；

圖3是本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中角度測(cè)量傳感器的安裝示意圖；

圖4是本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中驅(qū)動(dòng)裝置安裝在獨(dú)立地基上的示意圖。

圖中，1.橫梁，2.極軸，3.支撐立柱，4.第一拉力傳感器，5.第二拉力傳感器，6.第三拉力傳感器，7.第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，8.第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，9.第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，10.第一軟繩，11.第二軟繩，12.第三軟繩，13.姿態(tài)角傳感器，14.滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，15.俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)，16.第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，17.第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)，18.第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)，19.承載框架，20.跟蹤控制器，21.滾轉(zhuǎn)角傳感器，22.俯仰角傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最簡(jiǎn)化形式為采用三根軟繩的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)三根軟繩的長(zhǎng)度作為控制量分別控制極軸傾角、橫梁滾轉(zhuǎn)角和軟繩張緊力三個(gè)工作參數(shù)。當(dāng)三繩擴(kuò)展為多繩時(shí)，每增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)繩需要對(duì)應(yīng)增加一個(gè)拉力傳感器。

以下以最簡(jiǎn)化的三繩牽拉系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)，其中附圖也是三繩牽拉。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖1-4所示，包括支撐立柱3，支撐立柱3的頂部通過(guò)可改變極軸俯仰角度的俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)15連接有極軸2，極軸2上部?jī)啥嗽O(shè)置有相互平行的橫梁1，兩個(gè)橫梁1以及與橫梁1固接的支撐框架19通過(guò)極軸2兩端的滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14連接到極軸2；

支撐框架19結(jié)構(gòu)可以為：包括在極軸2上方設(shè)置的可繞極軸2滾轉(zhuǎn)的滾轉(zhuǎn)板23，極軸2與滾轉(zhuǎn)板23通過(guò)極軸2兩端的滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14連接，滾轉(zhuǎn)板23的兩端設(shè)置有相互平行的橫梁1，橫梁1與滾轉(zhuǎn)板23垂直，橫梁1的上設(shè)置有支撐板，支撐板可以為兩根，可以為多根，可以與極軸2平行，也可以為三角形結(jié)構(gòu)；

支撐框架19結(jié)構(gòu)還可以為：在極軸2兩端設(shè)置兩個(gè)支撐，極軸2兩端端部直接設(shè)置兩個(gè)對(duì)稱的橫梁1，橫梁1可以繞極軸2轉(zhuǎn)動(dòng)，橫梁1上再搭上支撐板，即不需要設(shè)置滾轉(zhuǎn)板23也可實(shí)現(xiàn)橫梁1及支撐框架19的轉(zhuǎn)動(dòng)。

支撐框架19是用于支撐上部的電池板或者鏡子的機(jī)械結(jié)構(gòu)，支撐框架19的具體結(jié)構(gòu)根據(jù)受力情況具體而定的，不限于上述列舉結(jié)構(gòu)。

其中一個(gè)橫梁1的兩端底部分別設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，極軸2遠(yuǎn)離第一驅(qū)動(dòng)裝置的一端下部設(shè)置有第三驅(qū)動(dòng)裝置。

第一驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7、第一軟繩10、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，第一軟繩10的其中一端連接有第一拉力傳感器4；第一軟繩10的一端連接在其中一個(gè)橫梁1的一端，第一軟繩10的另一端與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在支撐立柱3上，或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在橫梁1的一端，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7連接第一軟繩10的一端，第一軟繩10的另一端與支撐立柱3連接；第一拉力傳感器4、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

即第一拉力傳感器4既可安裝在第一軟繩10連接橫梁1的一端，也可安裝在第一軟繩10連接第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7的一端；第一拉力傳感器4既可直接與橫梁1或者支撐立柱3連接，也可安裝在第一驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)7上。

第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8、第二軟繩11、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17，第二軟繩11的其中一端連接有第二拉力傳感器5；第二軟繩11的一端連接在其中一個(gè)橫梁1的另一端，第二軟繩11的另一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在支撐立柱3上，或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在橫梁1的另一端，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8連接第二軟繩11的一端，第二軟繩11的另一端與支撐立柱3連接；第二拉力傳感器5、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

即第二拉力傳感器5既可安裝在第二軟繩11連接橫梁1的一端，也可安裝在第二軟繩11連接第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)8的一端；第二拉力傳感器5既可直接與橫梁1或者支撐立柱3連接，也可安裝在第二驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)8上。

第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8同時(shí)收繩(繩長(zhǎng)變短)時(shí)極軸的俯仰角度變小，極軸水平為角度0；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8同時(shí)放繩(繩長(zhǎng)變長(zhǎng))時(shí)極軸的俯仰角度增大，極軸垂直時(shí)為角度90；第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8一個(gè)收繩另一個(gè)放繩時(shí)，橫梁1通過(guò)滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14繞極軸發(fā)生滾轉(zhuǎn)。

第三驅(qū)動(dòng)裝置包括第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9、第三軟繩12、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18，第三軟繩12的其中一端連接有第三拉力傳感器6；第三軟繩12的一端連接在極軸2的一端，第三軟繩12的另一端與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在支撐立柱3上，或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在地面的獨(dú)立地基上；

或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在極軸2的一端，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9連接第三軟繩12的一端，第三軟繩12的另一端與支撐立柱3連接；第三拉力傳感器6、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

即第三拉力傳感器6既可安裝在第三軟繩12連接極軸2的一端，也可安裝在第三軟繩12連接第三驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)9的一端；第三拉力傳感器6既可直接與極軸2或者支撐立柱3連接，也可安裝在第三驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)9上。

上述的三個(gè)拉力傳感器均可采用具有開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出功能的拉力開(kāi)關(guān)或具有連續(xù)拉力值輸出的拉力計(jì)。

第三拉力傳感器6、第三軟繩12與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9構(gòu)成拉力閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于張緊第一軟繩10、第二軟繩11和第三軟繩12。

由第三拉力傳感器6、第三軟繩12與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9構(gòu)成的張緊力控制系統(tǒng)只使用一套是最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)，即本發(fā)明附圖中所示的三繩牽拉，也可以使用2套甚至多套，用于連接在橫梁1或者支撐框架19的不同位置提高本發(fā)明結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在多繩牽拉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，有兩根牽拉繩(即第一軟繩10和第二軟繩11)用于支架的二維姿態(tài)控制，其余多出的牽拉繩(軟繩)均用于張緊力控制。

具體實(shí)施時(shí)第一軟繩10、第二軟繩11和第三軟繩12，以及可能存在的其它多個(gè)軟繩均可以采用鋼絲繩、尼龍繩或者鏈條等可以承載拉力并可卷曲的繩狀設(shè)備。

本發(fā)明的多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作中需要始終保持牽拉繩的張緊狀態(tài)，避免風(fēng)載或其它擾動(dòng)影響實(shí)際跟蹤角度。因此需要預(yù)設(shè)一個(gè)軟繩拉力的設(shè)定值，同時(shí)安裝拉力傳感器測(cè)量軟繩上的牽拉力，構(gòu)成閉環(huán)拉力控制系統(tǒng)。從上面結(jié)構(gòu)的論述中，可以看出在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，三根牽拉繩上的張緊力具有相關(guān)性，可以有不同的安裝方案。

軟繩拉力測(cè)量方案1：

只安裝第三拉力傳感器6，此時(shí)控制系統(tǒng)的操作變量有三個(gè)，分別是三根牽拉軟繩的長(zhǎng)度，控制系統(tǒng)的被控制變量為極軸俯仰角θ、橫梁滾轉(zhuǎn)角和第三軟繩拉力f3，構(gòu)成三入三出的耦合控制系統(tǒng)。

軟繩拉力測(cè)量方案2：

同時(shí)安裝第一拉力傳感器4和第二拉力傳感器5，使用兩個(gè)傳感器測(cè)量的拉力f1和f2的平均值作為拉力控制環(huán)路的測(cè)量值。同時(shí)根據(jù)兩個(gè)拉力f1和f2之間的差值計(jì)算出電池板面承受的風(fēng)壓差，進(jìn)而根據(jù)風(fēng)壓差調(diào)整軟繩拉力的設(shè)定值，達(dá)到大風(fēng)來(lái)臨時(shí)自動(dòng)提高張緊拉力的功能。

軟繩拉力測(cè)量方案3：

安裝第一拉力傳感器4、第二拉力傳感器5和第三拉力傳感器6，三個(gè)傳感器構(gòu)成一個(gè)復(fù)合傳感器系統(tǒng)，工作時(shí)以f1、f2和f3的綜合均值作為拉力控制環(huán)路的測(cè)量值。根據(jù)兩個(gè)拉力f1和f2之間的差值自動(dòng)調(diào)整軟繩拉力的設(shè)定值，同時(shí)三個(gè)傳感器構(gòu)成一個(gè)三冗余結(jié)構(gòu)，任意有一個(gè)傳感器損壞后，根據(jù)三個(gè)傳感器之間的拉力轉(zhuǎn)換關(guān)系自動(dòng)識(shí)別故障的傳感器。在剔除故障傳感器后自動(dòng)切換到拉力測(cè)量方案1或者拉力測(cè)量方案2的方式進(jìn)行工作。

本發(fā)明的多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在實(shí)際工作中需要測(cè)量跟蹤支架的工作姿態(tài)，跟蹤支架工作姿態(tài)包括極軸俯仰角θ和橫梁滾轉(zhuǎn)角該跟蹤角度的測(cè)量可以采用兩種不同的方案。

角度測(cè)量方案1：

在橫梁1或支撐框架19上安裝有基于重力的姿態(tài)角傳感器13，姿態(tài)角傳感器13可采用基于重力方向檢測(cè)的三軸重力傳感器，或者三軸重力與三軸陀螺復(fù)合的多軸空間姿態(tài)傳感器，姿態(tài)角傳感器13通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。該姿態(tài)傳感器13根據(jù)重力加速度在三個(gè)正交坐標(biāo)軸上的加速度分量解算出三個(gè)坐標(biāo)軸與重力方向的夾角，進(jìn)而求解出極軸俯仰角θ和橫梁滾轉(zhuǎn)角在此方案中還可增加多軸陀螺，通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速度來(lái)提高傳感器的動(dòng)態(tài)性能。

跟蹤控制器20可以與姿態(tài)角傳感器13整合為一個(gè)整體，為一個(gè)整體時(shí)須安裝在橫梁1或支撐框架19上，隨他們一起運(yùn)動(dòng)；而跟蹤控制器20與姿態(tài)角傳感器13分開(kāi)時(shí)，可以安裝在任意地方。

角度測(cè)量方案2：

在滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14的滾轉(zhuǎn)軸上安裝有滾轉(zhuǎn)角傳感器21，同時(shí)俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)15的俯仰軸上安裝有俯仰角傳感器22，滾轉(zhuǎn)角傳感器21、俯仰角傳感器22通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接；滾轉(zhuǎn)角傳感器21、俯仰角傳感器22兩個(gè)傳感器聯(lián)合測(cè)量支架姿態(tài)，即通過(guò)滾轉(zhuǎn)角傳感器21和俯仰角傳感器22兩個(gè)傳感器測(cè)量極軸俯仰角θ和橫梁滾轉(zhuǎn)角這兩個(gè)傳感器可采用通用的光電、電阻或者磁編碼器，測(cè)量精度根據(jù)光熱或者光伏支架跟蹤要求確定。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，具體為：在地面上豎直安裝支撐立柱3，支撐立柱3的頂部通過(guò)可改變極軸俯仰角度的俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)15安裝極軸(2)，在極軸2上部?jī)啥嗽O(shè)置相互平行的橫梁1，將兩個(gè)橫梁1以及與橫梁1固接的支撐框架19通過(guò)極軸2兩端的滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14連接到極軸2，橫梁1與支撐框架19能繞極軸2進(jìn)行滾轉(zhuǎn)；在其中一個(gè)橫梁1的兩端底部分別設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置，在極軸2遠(yuǎn)離第一驅(qū)動(dòng)裝置的一端下部設(shè)置第三驅(qū)動(dòng)裝置，第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置用于支架的二維姿態(tài)控制，第三驅(qū)動(dòng)裝置用于張緊力控制。

在遠(yuǎn)離所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的一側(cè)設(shè)置2套或者多套驅(qū)動(dòng)裝置，當(dāng)設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量為偶數(shù)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置的一端固接在支撐框架19或橫梁1上，驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)稱安裝；當(dāng)設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)量為奇數(shù)時(shí)，其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的一端安裝在極軸2的下方，其余的對(duì)稱固接在支撐框架19或橫梁1上。此多套驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)與第三驅(qū)動(dòng)裝置相同。

第三驅(qū)動(dòng)裝置包括第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9、第三軟繩12、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18，在第三軟繩12的其中一端上連接第三拉力傳感器6；將第三軟繩12的一端連接在極軸2的一端，第三軟繩12的另一端與第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9連接，第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18連接，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在支撐立柱3上，或者將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在地面的獨(dú)立地基上；或者第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18連接，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9和第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18安裝在極軸2的一端，將第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9連接第三軟繩12的一端，第三軟繩12的另一端與支撐立柱3連接；將第三拉力傳感器6、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)18通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

第一驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7、第一軟繩10、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，在第一軟繩10的其中一端上連接第一拉力傳感器4；將第一軟繩10的一端連接在其中一個(gè)橫梁1的一端，第一軟繩10的另一端與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7連接，第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16連接，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在支撐立柱3上，或者將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在地面的獨(dú)立地基上；或者第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7與第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16連接，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16安裝在橫梁1的一端，將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7連接第一軟繩10的一端，第一軟繩10的另一端與支撐立柱3連接；將第一拉力傳感器4、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)16通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8、第二軟繩11、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17，在第二軟繩11的其中一端上連接第二拉力傳感器5；將第二軟繩11的一端連接在其中一個(gè)橫梁1的另一端，第二軟繩11的另一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8連接，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17連接，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在支撐立柱3上，或者將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在地面的獨(dú)立地基上；或者第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17連接，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17安裝在橫梁1的另一端，將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8連接第二軟繩11的一端，第二軟繩11的另一端與支撐立柱3連接；將第二拉力傳感器5、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)17通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

在滾轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)14的滾轉(zhuǎn)軸上安裝有滾轉(zhuǎn)角傳感器21，同時(shí)在俯仰旋轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)15的俯仰軸上安裝有俯仰角傳感器22，將滾轉(zhuǎn)角傳感器21、俯仰角傳感器22通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接；或者在橫梁1或支撐框架19上安裝基于重力的姿態(tài)角傳感器13，姿態(tài)角傳感器13通過(guò)信號(hào)與跟蹤控制器20連接。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤支架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其跟蹤過(guò)程如下：

首先根據(jù)太陽(yáng)實(shí)時(shí)位置計(jì)算獲得跟蹤支架的目標(biāo)姿態(tài)角度，也就是獲得極軸俯仰角和橫梁滾轉(zhuǎn)角的目標(biāo)設(shè)定值θsp和與當(dāng)前實(shí)測(cè)的俯仰角θ和橫梁滾轉(zhuǎn)角對(duì)比后產(chǎn)生角度誤差。然后根據(jù)角度誤差計(jì)算出兩根姿態(tài)控制軟繩，第一軟繩10和第二軟繩11需要收縮或放出的長(zhǎng)度，進(jìn)而通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8分別調(diào)整繩長(zhǎng)，使得實(shí)測(cè)姿態(tài)角度達(dá)到目標(biāo)姿態(tài)角度的誤差許可范圍內(nèi)。

在兩根姿態(tài)控制軟繩調(diào)整支架姿態(tài)的過(guò)程中，軟繩拉力傳感器實(shí)時(shí)反饋測(cè)量軟繩上的拉力(具體測(cè)量方法根據(jù)不同的軟繩拉力測(cè)量方案)，并根據(jù)實(shí)測(cè)拉力與預(yù)設(shè)拉力的誤差值，通過(guò)第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9調(diào)整用于張力控制的第三軟繩12的收放動(dòng)作，拉力偏小時(shí)收入軟繩；拉力偏大時(shí)放出軟繩，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整軟繩張緊力的目的。

通過(guò)兩根姿態(tài)控制軟繩與一根張力控制軟繩的共同調(diào)整，本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤支架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到跟蹤支架姿態(tài)與軟繩張緊力控制的雙重目的。當(dāng)需要進(jìn)一步提高跟蹤支架的抗風(fēng)穩(wěn)定性時(shí)，可以增加張力控制軟繩系統(tǒng)的數(shù)量，通過(guò)增加額外的固定點(diǎn)減少支架的晃動(dòng)。

為了提高支架的抗風(fēng)穩(wěn)定性，如圖4所示，可以將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8、第三驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9固定在地面獨(dú)立的地基上。采用此安裝方案后跟蹤支架的牽拉支撐點(diǎn)擴(kuò)大，提高了跟蹤支架抗橫向風(fēng)載的能力。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法，在通過(guò)牽拉繩長(zhǎng)度控制跟蹤支架工作角度的基礎(chǔ)上，增加拉力傳感器反饋測(cè)量牽拉軟繩的張緊狀態(tài)，再通過(guò)控制器驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，進(jìn)而調(diào)整軟繩的驅(qū)動(dòng)拉力，達(dá)到調(diào)整跟蹤角度和張緊軟繩的雙重目的。

本發(fā)明多繩牽拉式太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，省掉了繁瑣的機(jī)械式軟繩張緊裝置，不但簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)減少成本，還可以保證牽拉軟繩長(zhǎng)期運(yùn)行中的張力穩(wěn)定。