一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球不可再生資源的迅速消耗，太陽能資源的利用備受關(guān)注，太陽能光伏發(fā)電裝置是太陽能資源利用的重要方式，發(fā)展前景非常廣闊。
[0003]現(xiàn)在市面上太陽能板發(fā)電裝置的太陽能電池板多是位置固定、角度固定安裝的，所以其接受太陽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)，太陽光線對于太陽能電池板的入射角隨瑋度、季節(jié)及每天的時間變化而有所不同。固定角度的太陽能電池板無法跟蹤變化的太陽光線，即無法充分利用太陽能及其光電轉(zhuǎn)換效益。因此，固定的太陽能電池板發(fā)電效率低、成本高。研究表明，太陽能電池板跟蹤太陽光線運動與否，太陽能量的利用率相差30%以上。
[0004]當太陽能電池板始終保持與入射的陽光垂直，就可在有限的使用面積內(nèi)利用更多的太陽能。因此自動跟蹤太陽光線裝置是提高其太陽能的利用率的首選方案。目前研制可跟蹤太陽的太陽能電池板，是當前太陽能發(fā)電領(lǐng)域的重要課題。
[0005]已有的定時追日方法主要有檢測陽光智能判定跟蹤方法，它通過采用光敏器件來感知太陽光的位置，雖然設(shè)計容易，但由于陽光的散射，光敏器件對太陽光角度的偏離并不敏感；復(fù)雜天氣時會引起判斷失誤，灰塵的遮蓋也使光敏元件感光能力減弱；同時室外惡劣的環(huán)境也對光敏器件的準確度和壽命有很大的影響，最終影響跟蹤效果。同時，這種追日裝置造價太高，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，也都影響太陽能電池板的發(fā)電效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的為一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(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，太陽能電池板安裝于高度角旋轉(zhuǎn)軸上，高度角跟蹤驅(qū)動電機和方位角跟蹤驅(qū)動電機分別連接驅(qū)動二軸。二電機則受中心處理器控制信號的控制。中心處理器根據(jù)本設(shè)備位置及當前時間，得到當前太陽的方位，通過中心處理器預(yù)先存儲的控制程序控制調(diào)整太陽能電池板的姿態(tài)，使太陽能電池板始終跟蹤太陽的運動軌跡，即太陽能電池板的法線始終與太陽光入射方向一致，太陽能電池板實時跟蹤太陽的運動，保持陽光垂直入射，顯著提高了太陽能的利用效率。
[0008]本發(fā)明設(shè)計的一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(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鐘模塊提取的當前時間，計算本系統(tǒng)所處位置的當前太陽的高度角γ和太陽方位角Θ，得到當前太陽光線入射本系統(tǒng)太陽能電池板的角度，進而換算得到高度角跟蹤驅(qū)動電機和方位角跟蹤驅(qū)動電機對應(yīng)的控制信號。實時調(diào)整太陽能電池板的姿態(tài)，使之跟蹤太陽光線，保持其法線為陽光方向，太陽能電池板受到陽光的垂直照射，在有限的使用面積內(nèi)利用更多的太陽能資源，提高發(fā)電效率。
[0010]中心處理器連接時鐘模塊，存儲有根據(jù)當前時間和本系統(tǒng)地理方位控制太陽能電池板姿態(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)動信號分別接入高度角跟蹤驅(qū)動電機與方位角跟蹤驅(qū)動電機，高度角跟蹤驅(qū)動電機與方位角跟蹤驅(qū)動電機分別經(jīng)減速傳動機構(gòu)連接驅(qū)動高度角旋轉(zhuǎn)軸和方位角旋轉(zhuǎn)軸。
[0011]高度角跟蹤驅(qū)動電機經(jīng)上減速傳動機構(gòu)連接驅(qū)動高度角旋轉(zhuǎn)軸。上減速傳動機構(gòu)包括高度角跟蹤驅(qū)動電機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，帶動高度角旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0012]方位角跟蹤驅(qū)動電機經(jīng)下減速傳動機構(gòu)連接驅(qū)動方位角旋轉(zhuǎn)軸。下減速傳動機構(gòu)包括方位角跟蹤驅(qū)動電機的輸出軸上固定的下小齒輪、三級減速的齒輪組、下大齒輪、下蝸桿軸和方位角旋轉(zhuǎn)軸上固定的下蝸輪。下小齒輪嚙合三級減速齒輪組的初級齒輪，三級減速齒輪組的末級齒輪嚙合下大齒輪，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，帶動方位角旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0013]高度角跟蹤驅(qū)動電機和上減速傳動機構(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)動電機和上減速傳動機構(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筒，方位角旋轉(zhuǎn)軸穿過立柱護筒。
[0015]為提高本裝置的承載能力和抗風能力，太陽能電池板支撐架底面與上箱體之間安裝至少2套氣彈簧，以加強對太陽能電池板支撐架的穩(wěn)定支撐，使本系統(tǒng)有較強的抗風能力。
[0016]同時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位置都可自鎖，減少嚙合處的相對滑動，以避免摩擦與磨損。
[0017]太陽能電池板長期露天工作，電池板表面易沾灰塵，導(dǎo)致太陽能電池板的表面光潔度下降，嚴重影響其功率。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支座，每個支座上配有一個滾輪槽，滾輪槽的長度與太陽能電池板的長度相同，除塵輥兩端和中部各安裝有一個滾輪，滾輪與滾輪槽相配合，除塵輥的3個滾輪分別嵌于左、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能電池板的表面相接觸。在重力作用下，除塵輥從太陽能電池板的上端滾落到下端，滾動過程中，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構(gòu)，提供雷電的泄放通道，使雷電不會直接擊中太陽能電池板。同時在太陽能電池板和逆變器之間加裝第一級防雷器，根據(jù)本系統(tǒng)逆變器最大空載電壓確定第一級防雷器的防護等級；還可以在逆變器與配電柜之間和/或配電柜與負載設(shè)備之間加裝第二級防雷器，以層層設(shè)防、逐級泄放。本系統(tǒng)配裝有接地匯流排，太陽能電池板、逆變器、配電柜與負載設(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，立柱護筒及支撐架表面均有防銹蝕保護層，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，本發(fā)明一種太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)的優(yōu)點為:1、中心處理器不需通過傳感器，而是根據(jù)太陽方位再通過雙軸實時調(diào)整太陽能電池板的姿態(tài)，使其始終跟蹤太陽的運動軌跡，正對著太陽光的入射方向，可得到當前最大的光照強度，提高太陽能電池板的單位面積的發(fā)電效率；2、根據(jù)設(shè)備位置和當前時間換算控制量，跟蹤精度高，跟蹤時間間隔小，結(jié)構(gòu)簡單且造價低；3、支撐板增加氣彈簧，使太陽能電池板有較強的抗風能力；4、在重力作用下除塵輥上下滾動，有效去除太陽能電池板板面的灰塵，結(jié)構(gòu)簡單、無需動力，成本低廉、易于實施；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，延長本系統(tǒng)的工作壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀正視示意圖；
[0022]圖2為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀正視示意圖；
[0023]圖3為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例高度角跟蹤驅(qū)動電機、上減速傳動機構(gòu)及高度角旋轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例方位角跟蹤驅(qū)動電機、下減速傳動機構(gòu)及方位角旋轉(zhuǎn)軸連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例太陽的方位角和高度角說明圖；
[0026]圖6為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例中心處理器電路連接示意圖；
[0027]圖7為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例除塵裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9為本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例防雷裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中標號為:
[0031]1、下箱體，11、方位角跟蹤驅(qū)動電機，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、三級減速齒輪組，18、立柱護筒，2、太陽能電池板，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)動電機，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。
【具體實施方式】
[0032]本太陽能電池板陽光自動跟蹤系統(tǒng)實施例整體外觀如圖1和2所示，高度角跟蹤驅(qū)動電機41、上減速傳動機構(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)動電機U、下減速傳動機構(gòu)及方位角旋轉(zhuǎn)軸16連