專利名稱：一種抗風(fēng)太陽能跟蹤器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域特別是太陽能聚光發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤指一種用于
太陽能聚光發(fā)電的抗風(fēng)太陽能跟蹤器。
背景技術(shù)：
高倍聚光光伏技術(shù)是目前太陽能發(fā)電領(lǐng)域的一個主要新方向，現(xiàn)有的太陽能聚光 發(fā)電裝置中，包括兩個主要設(shè)備聚光太陽能電池組件以及追日跟蹤器，現(xiàn)有追日跟蹤器 中，跟蹤器的形式主要還是集中在"T"型結(jié)構(gòu)，具體可以參見專利號為CN200820144544. 5 的"T型雙軸太陽能跟蹤機構(gòu)"，如圖1、圖2所示，追日跟蹤支架系統(tǒng)2包括一用于安裝太陽 能聚光發(fā)電模組的支架安裝面l，支架安裝面1安裝在一固定立柱3上，支架安裝面1上設(shè) 有一太陽光強傳感器6，立柱3上設(shè)有用于調(diào)整支架安裝面1的調(diào)整機構(gòu)及控制機構(gòu)，調(diào)整 機構(gòu)是指一垂直調(diào)整機構(gòu)與一水平調(diào)整機構(gòu)，垂直調(diào)整機構(gòu)包括一設(shè)置在支架安裝面1上 的齒輪，一設(shè)置在立柱3上的垂直調(diào)整馬達4，馬達4的螺旋傳動軸與齒輪嚙合；水平調(diào)整 機構(gòu)包括一套設(shè)在立柱3上可圍繞立柱3轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動桿，一安裝在轉(zhuǎn)動桿一端的水平調(diào)整 馬達5，轉(zhuǎn)動桿的另一端連接在支架安裝面1上?？刂茩C構(gòu)根據(jù)太陽光強傳感器6的信號 控制水平調(diào)整機構(gòu)及垂直調(diào)整機構(gòu)調(diào)整支架安裝面1轉(zhuǎn)動從而保證支架安裝面1始終正對 著太陽。這種"T"型結(jié)構(gòu)由于所有太陽能電池組件(聚光太陽能組件)都安裝在一個平面 上，這種單平面設(shè)計的跟蹤器高度隨著最大支撐平面面積增大，系統(tǒng)高度不斷增加，直接導(dǎo) 致抗風(fēng)性能下降及平面變形增大，最終影響系統(tǒng)整體跟蹤精度，對于聚光發(fā)電是非常不利 的。因此常需要增加網(wǎng)架支撐結(jié)構(gòu)的剛度來提高抗風(fēng)性能，微調(diào)平面校正平面度來彌補這 兩個缺陷。這樣一來就造成了跟蹤器成本增加、調(diào)試工作繁重等問題。
目前利用太陽能這種綠色能源，提高太陽能的利用效率，降低單位電量的成本是 其能否最終取代不可再生能源的最重要因素，在我國西部地區(qū)，太陽能資源豐富，但是當(dāng)?shù)?的氣候條件比較惡劣，尤其是多有大風(fēng)沙塵天氣，制約了太陽能發(fā)電裝置的推廣與利用，本 領(lǐng)域迫切希望能夠設(shè)計出一種能夠在惡劣氣候下工作的太陽能跟蹤器，從而能夠充分利用 高倍聚光太陽能發(fā)電，提高太陽能的利用效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集合了 T型與趴地型追蹤器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在大風(fēng)等惡劣 天氣下同樣可以進行高精度跟蹤的太陽能跟蹤器，從而大大提高太陽能利用效率。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下 —種抗風(fēng)太陽能跟蹤器，包括多個用于安裝太陽能電池的支架安裝面，用于固定 所述支架安裝面的轉(zhuǎn)軸，用于支撐所述轉(zhuǎn)軸的立柱，以及用于保證支架安裝面始終對準太 陽的控制機構(gòu)；所述支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)； 所述立柱上設(shè)有用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸圍繞轉(zhuǎn)軸軸心轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有控制機構(gòu)以 及用于驅(qū)動所述多個支架安裝面進行方位角調(diào)整的調(diào)整機構(gòu)，所述控制機構(gòu)通過控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動使所述支架安裝面始終對著太陽。 進一步地，所述調(diào)整機構(gòu)是指所述轉(zhuǎn)軸上固定有一可來回移動的線性推桿，所述
線性推桿與一傳動桿連接，所述傳動桿通過一連接桿分別與每個支架安裝面連接。 進一步地，所述線性推桿為一通過驅(qū)動電機驅(qū)動來回伸縮的電動推桿或其他形式
的直線運動機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動電機為一低輸出轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)電機或其他形式的轉(zhuǎn)動裝置。 進一步地，所述控制機構(gòu)根據(jù)精確天文算法來實現(xiàn)控制方位角、高度角方向兩個
主動電動機(或推桿)來保證跟蹤器的支架安裝面實時對準太陽或者在所述支架安裝面設(shè)
置太陽光強傳感器，通過所述太陽光強傳感器的信號控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來
保證跟蹤器的支架安裝面實時對準太陽或者通過所述精確天文算法和所述太陽光強傳感
器兩種方式，共同控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動保證所述支
架安裝面始終對著太陽。具體而言，采用精確天文算法的時間追蹤模式在太陽光照較弱或
多云的情況下使用，而在光照較強情況下使用采用太陽光強傳感器的時間傳感追蹤模式，
兩種模式可以互相補充、交替使用，實現(xiàn)共同控制。 本專利的效果在于 —直以來，太陽能追日跟蹤器裝置主要采用"T"型結(jié)構(gòu)，業(yè)界雖然已經(jīng)覺察到這種 結(jié)構(gòu)在抗風(fēng)性、支架安裝面平面度方面存在的缺點，但是一直無法找到改進的辦法，而"趴 地"追日跟蹤器雖然有良好的抗風(fēng)性能、支架安裝面平面度獨立處理效果好，但是其占地面 積大，成本高，因此很難大規(guī)模推廣。本專利巧妙的將"T"型跟蹤器與"趴地"跟蹤器優(yōu)點 集于一身，從而為太陽能追日跟蹤器特別是高倍聚光太陽能發(fā)電提供了一種抗風(fēng)、高精度、 成本更優(yōu)的太陽能追日跟蹤器。 具體而言，本專利裝置中支架安裝面兩兩一組，每組的兩個支架安裝面呈"一"字 排開結(jié)構(gòu)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上，兩個支架安裝面的重心落在轉(zhuǎn)軸上，這樣每個安裝在支架安裝面 上的聚光太陽能電池組件不在一個平面上而在多個平行平面上，在方位角方向上是獨立轉(zhuǎn) 動，而在高度角方向則通過轉(zhuǎn)軸統(tǒng)一轉(zhuǎn)動。本裝置對于傳統(tǒng)的T型結(jié)構(gòu)跟蹤器而言，單個支 架安裝面面積更小，從而不但使得支架安裝面平整度相對更好，而且使本裝置的抗風(fēng)能力 更強；本裝置對于完全趴地型跟蹤器而言，采用立柱支撐，從而節(jié)約了土地資源。


圖1為"T"型太陽能追日跟蹤器的后視示意圖； 圖2為"T"型太陽能追日跟蹤器的側(cè)視示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置的正視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明裝置中的一個支架安裝面的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明裝置中的控制機構(gòu)的系統(tǒng)流程圖； 圖8為本發(fā)明裝置中的控制機構(gòu)采用精確天文算法的時間追蹤流程圖； 附圖標號說明 1-支架安裝面 2-追日跟蹤支架系統(tǒng)3-立柱 4-垂直調(diào)整馬達 5-水平調(diào)整馬達6-太陽光強傳感器 7-轉(zhuǎn)軸 71-線性推桿
72-傳動桿 73-連接桿 74-轉(zhuǎn)動電機75-驅(qū)動電機
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 如圖3-圖5所示，一種抗風(fēng)太陽能跟蹤器，包括多個用于安裝太陽能電池的支架 安裝面l，用于固定支架安裝面1的轉(zhuǎn)軸7，以及用于支撐轉(zhuǎn)軸7的立柱3 ;支架安裝面1兩 兩一組，每組的支架安裝面1分別設(shè)置在轉(zhuǎn)軸7的兩邊；立柱3上設(shè)有用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸7圍繞 轉(zhuǎn)軸7軸心轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機74 ;轉(zhuǎn)軸7上設(shè)有用于驅(qū)動多個支架安裝面1進行方位角調(diào)整 的調(diào)整機構(gòu)，如圖6所示，調(diào)整機構(gòu)是指轉(zhuǎn)軸7上固定有一可來回移動的線性推桿71，線性 推桿71 —端與一傳動桿72連接，線性推桿71另一端與驅(qū)動電機75連接，驅(qū)動電機75固 定在轉(zhuǎn)軸上，傳動桿72分別通過一連接桿73與每個支架安裝面1連接。
本專利裝置通過控制機構(gòu)的控制來保證跟蹤器的支架安裝面1實時對準太陽，控 制機構(gòu)的系統(tǒng)流程圖參見附圖7，控制機構(gòu)有兩種模式-工作模式與調(diào)試模式可供選擇，在 工作模式下運行軌跡追蹤程序來進行控制，軌跡追蹤又分為時間追蹤與時間傳感追蹤，這 兩種追蹤方式的具體實施方式
如下 —、控制機構(gòu)根據(jù)精確天文算法(根據(jù)不同地點的經(jīng)緯度，依據(jù)地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn) 的變化規(guī)律，利用天文算法自動精確計算當(dāng)?shù)氐奶柟饩€角度)來實現(xiàn)控制方位角、高度 角方向的兩個主動電機(即轉(zhuǎn)動電機74、驅(qū)動電機75)來保證跟蹤器的支架安裝面1實時 對準太陽。 具體而言，采用天文算法的時間追蹤流程圖參見附圖8，控制機構(gòu)按照時間段實現(xiàn)
不同的動作，在日落與日出之間，通過運行天文算法來驅(qū)動電機調(diào)整位置 天文算法中根據(jù)時間計算太陽高度角方位角程序計算步驟 1 :讀取系統(tǒng)時間 2:計算儒略日數(shù)JD 3 :計算儒略世紀數(shù) 4 :太陽幾何平黃經(jīng) 5 :太陽平近點角 6:太陽中間方程 7:太陽的真黃經(jīng) 8 :計算視黃經(jīng) 9 :計算赤諱，赤經(jīng)，時角 10 :計算地平經(jīng)度，地平諱度 11 :獲取溫度，壓強對地平緯度和地平經(jīng)度進行大氣折射修正(暫時用標準大氣
壓和25度進行修正) 12 :更新計算的理論位置。 二、支架安裝面1上設(shè)有太陽光強傳感器6，控制機構(gòu)根據(jù)太陽光強傳感器6的信 號控制調(diào)整機構(gòu)及轉(zhuǎn)動電機74、線性推桿71調(diào)整支架安裝面1轉(zhuǎn)動從而保證支架安裝面 1始終對著太陽，這就是時間傳感跟蹤具體而言，每隔2秒鐘，控制機構(gòu)檢測一次傳感器信 號值，判斷太陽光是否偏離；若偏離，則驅(qū)動電機，若沒有偏離，則停止電機，等待下一個2秒。 所述一和所述二兩種追蹤方式任選其中一種方式，也可以兩種方式同時使用。
本專利中對于控制機構(gòu)的設(shè)計及功能要求為
1.功能要求 a :跟蹤太陽角度誤差在-0. 1 0. 1度； b:每天太陽升起時開始跟蹤，傍晚太陽到地平線時開始回轉(zhuǎn)到水平位置，太陽升 起前回到太陽位置(早上和傍晚光照較弱，根據(jù)機械設(shè)計適當(dāng)調(diào)整)
C :具備極限位置保護； d:能夠?qū)崟r輸出控制關(guān)鍵參數(shù)，如經(jīng)緯度、運行模式、方位角、高度角、時間、電
機轉(zhuǎn)動圈數(shù)、電機轉(zhuǎn)動方向、太陽角度偏差；數(shù)據(jù)每1分鐘存儲一次，掉電后數(shù)據(jù)不丟失； e :具備調(diào)試、時間追蹤、時間傳感追蹤三種模式；在調(diào)試模式下，可以現(xiàn)場調(diào)整時
間(精確到秒)、經(jīng)緯度、電機轉(zhuǎn)動；時間追蹤模式在太陽光照較弱(或多云)的情況下使
用，在光照較強情況下采用時間傳感追蹤模式。 2.電氣要求 a :控制器電壓輸入12V ; b :電機驅(qū)動電壓12V，電流3A ; 3.環(huán)境要求 a :工作溫度_55°C 50°C (工業(yè)等級_45°C 80°C );
b :能夠在沙塵、雨、雷、靜電等情況下正常工作。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認識到，上述的具體實施方式
只是示例性的，是為了更好的 使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對本專利保護范圍的限制，只要是根據(jù) 本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利保護的范圍。
權(quán)利要求
一種抗風(fēng)太陽能跟蹤器，包括多個用于安裝太陽能電池的支架安裝面，用于固定所述支架安裝面的轉(zhuǎn)軸，以及用于支撐所述轉(zhuǎn)軸的立柱；其特征在于所述支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)；所述立柱上設(shè)有用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸圍繞轉(zhuǎn)軸軸心轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有控制機構(gòu)以及用于驅(qū)動所述多個支架安裝面進行方位角調(diào)整的調(diào)整機構(gòu)，所述控制機構(gòu)通過控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動使所述支架安裝面始終對著太陽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗風(fēng)太陽能跟蹤器，其特征在于所述調(diào)整機構(gòu)是指所述轉(zhuǎn) 軸上固定有一可以伸縮的線性推桿，所述線性推桿與一傳動桿連接，所述傳動桿通過一連 接桿分別與每個支架安裝面連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗風(fēng)太陽能跟蹤器，其特征在于所述線性推桿為一通過驅(qū) 動電機驅(qū)動來回伸縮的推桿，所述轉(zhuǎn)動電機為一低輸出轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)電機。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗風(fēng)太陽能跟蹤器，其特征在于所述控制機構(gòu)根據(jù)設(shè)置在 所述支架安裝面上的太陽能光強傳感器的信號控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整 所述支架安裝面轉(zhuǎn)動從而使所述支架安裝面始終對準太陽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗風(fēng)太陽能跟蹤器，其特征在于所述控制機構(gòu)根據(jù)精確天 文算法控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動從而使所述支架安 裝面始終對準太陽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗風(fēng)太陽能跟蹤器，其特征在于所述控制機構(gòu)根據(jù)設(shè)置在 所述支架安裝面上的太陽能光強傳感器的信號以及精確天文算法共同控制所述調(diào)整機構(gòu) 及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動從而使所述支架安裝面始終對準太陽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種抗風(fēng)太陽能跟蹤器，包括多個用于安裝太陽能電池的支架安裝面，用于固定支架安裝面的轉(zhuǎn)軸，以及用于支撐轉(zhuǎn)軸的立柱；支架安裝面兩兩一組，每組的支架安裝面分別設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸的兩側(cè)；所述立柱上設(shè)有用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸圍繞轉(zhuǎn)軸軸心轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動電機；所述轉(zhuǎn)軸上設(shè)有控制機構(gòu)以及用于驅(qū)動所述多個支架安裝面進行方位角調(diào)整的調(diào)整機構(gòu)，所述控制機構(gòu)通過控制所述調(diào)整機構(gòu)及所述轉(zhuǎn)動電機來調(diào)整所述支架安裝面轉(zhuǎn)動使所述支架安裝面始終對著太陽。本發(fā)明集合了T型結(jié)構(gòu)跟蹤器與趴地型結(jié)構(gòu)跟蹤器的優(yōu)點于一身，既減少了占地面積，又可以滿足在大風(fēng)等惡劣天氣下同樣可以進行高精度跟蹤的太陽能跟蹤器，從而大大提高太陽能利用效率。
文檔編號H02N6/00GK101764540SQ20101010684
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者王士濤 申請人:上海聚恒太陽能有限公司;王士濤