CN101498515B - 一种并联式太阳能二轴跟踪机构 - Google Patents

Abstract

一种并联式太阳能二轴跟踪机构，由太阳能电池组件平板(1)、平板支撑框架(2)、支撑轴(3)、固定支撑架(4)、线性驱动器(5、6)以及转动铰链(8、9、10)、球铰(11、12)等组成，其特征在于用于固定电池组件平板(1)的平板支撑框架(2)以转动铰链(7)套在支撑轴(3)上，支撑轴(3)的二端分别用转动铰链(8、9)分别与固定支撑架(4)、线性驱动器(5)的一个伸出端联接，线性驱动器(5)的另一端用转动副(10)与地面机架(0)相联，这三个转动铰链(8、9、10)的轴线必须平行且与支撑轴(3)上的转动铰链(8、9)的轴线垂直；平板支撑框架(2)的一个侧端又以球铰(11)连接另一线性驱动器(6)的伸出端，线性驱动器(6)的另一端用另一球铰(12)与地面机架(0)联接。该机构结构简单、控制解耦、易于制造加工，当二个线性驱动器(5、6)驱动时，该机构能自动跟踪实现对太阳光方位角和高度角的变化规律。

Description

一种并联式太阳能二轴跟踪机构

技术领域

本发明涉及一种并联式太阳能二轴跟踪机构，具体地说，是为太阳能跟踪技术等提供一种新型的并联式太阳能二自由度二轴跟踪机构。

背景技术

太阳能作为新能源的重要组成部分，越来越受到人们的青睐，利用太阳跟踪技术则可大大提高太阳能的接收效率。单轴太阳跟踪器，能完成东西方向的自动跟踪，而南北方向则通过手动调节，接收器的热接收率能提高15％；单轴太阳能跟踪装置结构简单、制作费用低，太阳能接收效率比固定式装置有较大提高，但相对说来太阳能接收率仍较低。近年来，实现对太阳方位角和高度角的精确跟踪二轴跟踪技术已成为研究与运用的热点，已研究发现，二轴跟踪装置的接收效率分别比单轴跟踪装置和固定装置提高5-10％和50％左右。

文献“太阳能集能器自动跟踪装置”(刘振起，《节能》，2003，254(9)：22-24)设计了一种太阳能集能器自动跟踪装置，该跟踪装置由传感器、方位角跟踪机构、高度角跟踪机构和自动控制装置组成，自动跟踪太阳，使太阳能集能器的主光轴始终与太阳光线相平行。当太阳光线发生倾斜时，传感器输出倾斜信号，信号经放大后送入控制单元并开始工作，指示执行器动作调整太阳能集能器，直到对准太阳实现跟踪目的，跟踪精度为0.35°。

中国发明专利文献[200610088374.9]、[200610044529.9]、[200610088177.7]、[200610088118.X]分别公开了四种太阳能光伏发电跟踪装置，从结构上看，均属于串联式结构，即跟踪一个角度方向的首端驱动系统的重量必须由跟踪另一角度方向的未端驱动装置来承担，这势必会增加未端驱动装置的功率，同时体积庞大，浪费材料和能源。

文献“基于并联球面机构的太阳跟踪装置研究”(张顺心、宋开峰等，《河北工业大学学报》，2003，32(6)：44-48)介绍了基于三自由度并联球面机构的二轴跟踪装置，能实现对太阳运动的完全跟踪，大大提高接收器的接收效率，具有高刚度、工作空间大、结构紧凑等特点，其缺点是，机构复杂、正逆解非解耦性强、控制过程比较复杂。

因此，太阳能跟踪技术需要提供新型的结构更简单、性能更优的并联式太阳能二轴跟踪机构，以实现二轴跟踪机构的简单、可靠与实用化，以及降低太阳能利用的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种并联式太阳能二轴跟踪机构，该机构具有以下特点：(1).机构的电池组件平板具有空间二个独立转动输出，转动范围大；(2).机构存在过约束回路，其刚性好；(3).仅用的二个驱动器均与机架相联，动力学性能好；结构简单可靠、制造容易；(4).运动学正解、逆解易于求得，且具有解耦性、控制简单。

本发明所述的一种并联式太阳能二轴跟踪机构，由太阳能电池组件平板、平板支撑框架、支撑轴、固定支撑架、线性驱动器以及转动铰链、球铰等组成，用于固定电池组件平板的平板支撑框架以转动铰链套在支撑轴上，支撑轴的二端分别用转动铰链)分别与固定支撑架、线性驱动器的一个伸出端联接，线性驱动器的另一端用转动铰链与地面机架相联，这三个转动铰链的轴线必须平行且与支撑轴上的转动铰链轴线垂直；平板支撑框架的一个侧端又以球铰连接另一线性驱动器的伸出端，线性驱动器的另一端用另一球铰与地面机架联接。

该机构能实现对太阳光方位角和高度角的自动跟踪。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实例对本发明的技术给予进一步地说明。

附图1为本发明的结构示意图，它由太阳能电池组件平板1、平板支撑框架2、支撑轴3、固定支撑架4、线性驱动器5、6以及转动铰链8、9、10、球铰11、12等组成，其特征在于用于固定电池组件平板1的平板支撑框架2以转动铰链7套在支撑轴3上，支撑轴3的二端分别用转动铰链8、9分别与固定支撑架4、线性驱动器5的一个伸出端联接，线性驱动器5的另一端用转动铰链10与地面机架0相联，这三个转动铰链8、9、10的轴线必须平行且与支撑轴3上的转动铰链7的轴线垂直；平板支撑框架2的一个侧端又以球铰11连接另一线性驱动器6的伸出端，线性驱动器6的另一端用另一球铰12与地面机架0联接。其中，线性驱动器6二端的二个球铰11、12之一可用一个万向节或虎克铰替代。这里所说的线性驱动器既可以是螺母驱动丝杆结构，也可以是各种电动、液压、气动驱动缸。

当线性驱动器5、6驱动时，该机构具有绕转动铰链8(或9、10)轴线的独立转动，以及绕转动铰链7轴线的独立转动，从而实现对太阳光方位角和高度角的自动跟踪。

Claims (2)

1.一种并联式太阳能二轴跟踪机构，由太阳能电池组件平板(1)、平板支撑框架(2)、支撑轴(3)、固定支撑架(4)、第一线性驱动器(5)、第二线性驱动器(6)以及第一转动铰链(8)、第二转动铰链(9)、第三转动铰链(10)、第一球铰(11)、第二球铰(12)组成，其特征在于用于固定太阳能电池组件平板(1)的平板支撑框架(2)以第四转动铰链(7)套在支撑轴(3)上，支撑轴(3)的二端分别用第一转动铰链(8)、第二转动铰链(9)分别与固定支撑架(4)、第一线性驱动器(5)的一个伸出端联接，第一线性驱动器(5)的另一端用第三转动铰链(10)与地面机架相联，第一转动铰链(8)、第二转动铰链(9)、第三转动铰链(10)的轴线必须平行且与支撑轴(3)上的第四转动铰链(7)的轴线垂直；平板支撑框架(2)的一个侧端又以第一球铰(11)连接第二线性驱动器(6)的伸出端，第二线性驱动器(6)的另一端用第二球铰(12)与地面机架联接，当第一线性驱动器(5)、第二线性驱动器(6)驱动时，该机构具有绕第一转动铰链(8)轴线的独立转动，以及绕第四转动铰链(7)轴线的独立转动，从而实现对太阳光方位角和高度角的自动跟踪。

2.按权利要求1所述的并联式太阳能二轴跟踪机构，其特征在于第二线性驱动器(6)二端的第一球铰(11)、第二球铰(12)之一用一个万向节或虎克铰替代。

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