CN102339072B - 一种太阳光伏发电二维跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器；上述活动底座和太阳能接受元件安装板通过齿轮齿条或链轮链条驱动实现转动和升降，该发明专利能够二维跟踪太阳并始终让太阳能接受元件安装板与太阳光线保持基本垂直，高效、节能，结构简单，成本低，适合大功率太阳能跟踪发电。
Description
一、技术领域
本发明专利涉及一种提高太阳能利用效率的装置，特别是涉及一种太阳光伏发电二维跟踪装置。
二、技术背景
随着社会的发展、科学技术的进步、能源危机的出现以及生态环境的恶化，人们对太阳能的利用日趋普遍。长期以来，世界能源主要依靠石油和煤炭等矿物燃料，而这些矿物为一次性不可再生资源，储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。据国际能源机构预测，人类正面临矿物燃料枯竭及生态恶化的严重威胁。这种全球性的能源危机，迫使各国政府投入大量的人力和财力，研究和开发新能源，如核能、风能、水能、太阳能等。特别是太阳能作为一种“清洁能源”，取之不尽，用之不竭，是极具开发潜能的能源。
太阳能的显著特点是低密度、间歇性、空间分布不断变化，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。尽管相继研究出系列的太阳能装置如太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能电池等等，但太阳能的利用还远远不够，究其原因，主要是利用率不高。如何最大限度的提高太阳能的利用率，是迫切需要解决的问题。
解决这一问题应从两个方面入手，一是提高太阳能装置的能量转换率，二是提高太阳能的接收效率。前者属于能量转换领域，可从材料、形状、布置方式等方面加以研究；太阳跟踪装置着重解决提高太阳能接收效率问题。
不管哪种太阳能利用设备，如果它的太阳能接收器材能始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。但是太阳相对于地球每时每刻都在运动着，生活在北半球的人们可以感觉到太阳并不是单纯的由低到高、再由高到低的运动，而是伴随着由东到南、由南到西运动(南半球由东到北、由北到西运动)，要想让太阳能利用器材的工作面始终垂直太阳光线，就必须采取措施。香港大学的KPCheung和SCMHui教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，结果表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收效率相差37.7％。高精度跟踪太阳可使接收器材的接收率大大提高，进而可以提高太阳能装置的太阳能利用率。
三、本发明专利内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种结构简单、省力节能，运行稳定、精确、基于双摇杆机构的太阳发电二维跟踪装置。
本专利的内容是：一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形齿条升降轨，其圆心位于上述铰轴上，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有齿轮，该齿轮与上述齿条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形齿条升降轨道，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有摆动齿轮，该摆动齿轮与活动底座上的圆弧形齿条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形齿条升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形升降轨，其圆心位于上述铰轴上，该升降杆上覆有链条，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形升降轨道，该升降轨道上覆有链条，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
本专利的有益效果：
1、结构简单、省力、节能
该装置中的弧形导轨原理铰接位置，驱动装置之间作用在活动底座和太阳能接受元件安装板的远端，利用了杠杆原理，能够最大程度的减小电机的负荷，选择较小功率的电机就能实现工作，电机功率减小的同时也减轻了整个装置的重量，进一步的提高整个装置的灵活性。
该装置中的双摇杆机构还具有在摇杆转动90度时就可以实现连杆180度的位置改变，使得太阳能接受元件安装板的行程扩大一倍。在太阳方向传感器和电机控制系统的共同作用下，该装置在非工作时间或虽然在工作时间但不具备工作条件时不启动，避免无谓的动力消耗。这些措施均具有显著的省力和节能效果。
2、运行精确，稳定
该专利可以实现精确跟踪，在摇杆机构与动力之间设可自锁的蜗轮蜗杆减速器，能够防止外界风力的干扰。
3、使用面广
该装置的太阳能接受元件安装板上可以安装太阳能接受元件安装板，或太阳能聚光加热器，或太阳能热水器，能够满足不同的太阳能使用用户的需求。另外该装置结构简单有效，制造成本低，维护简便，有利于该装置的推广使用。
四、附图说明
图1为太阳光伏发电二维跟踪装置的结构示意图之一；
图2为太阳光伏发电二维跟踪装置的结构示意图之二。
图中1.固定底座、2.固定底座上的圆弧形齿条升降轨、3.铰轴、4.活动底座、5.电机、6.齿轮、7.活动底座上的圆弧形齿条升降轨、8.电机、9.齿轮、10.交叉双摇杆机构、11.太阳能接受元件安装板、12.太阳方向传感器、13.固定底座上的圆弧形升降轨道、14.链轮、15.链条、16.活动底座上的圆弧形升降轨、17.链轮、18.链条。
五、具体实施方式
实施例一：参见图1，图中一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形齿条升降轨，其圆心位于上述铰轴上，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有齿轮，该齿轮与上述齿条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形齿条升降轨道，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有摆动齿轮，该摆动齿轮与活动底座上的圆弧形齿条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形齿条升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
实施例二：参见图2，图中一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形升降轨，其圆心位于上述铰轴上，该升降杆上覆有链条，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形升降轨道，该升降轨道上覆有链条，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
上述实施例中的太阳光伏发电二维跟踪装置工作过程：
首先将该装置的固定底座固定安装在地面上，保证其活动底座升起后面向南方，清晨，当太阳初升时候，太阳方向传感器根据射来的光线判断太阳光线与太阳能接受元件安装板的角度，然后控制电路能够根据该角度来驱动电机转动，从而能够调整活动底座和太阳能接受元件安装板的角度，直至太阳光线与太阳电池安装板垂直为止，当然上述太阳方向传感器会随太阳的运动随时检测角度变化，从而使该装置能够实时的保证太阳能接受元件安装板与太阳光线垂直。
Claims (4)
1.一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，其特征是：所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形齿条升降轨，其圆心位于上述铰轴上，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有齿轮，该齿轮与上述齿条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形齿条升降轨道，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有摆动齿轮，该摆动齿轮与活动底座上的圆弧形齿条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形齿条升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
2.根据权利要求1所述的太阳光伏发电二维跟踪装置，其特征是：所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
3.一种太阳光伏发电二维跟踪装置，含有固定底座、活动底座、太阳能接受元件安装板，其特征是：所述的活动底座与固定底座的其中一个边沿通过铰轴铰接在一起形成合页结构，固定底座的另一个相对边沿设有一对圆弧形升降轨，其圆心位于上述铰轴上，该升降轨上覆有链条，所述的活动底座上远离铰轴的对应边沿上设有匹配的升降驱动装置，该升降驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动；所述的太阳能接受元件安装板通过交叉双摇杆连接在活动底座上，所述的活动底座上也设有一对圆弧形升降轨道，该升降轨道上覆有链条，其中的一个摇杆上设有摇杆驱动装置，该摇杆驱动装置上连接有链轮，该链轮与上述链条啮合运动，该摇杆与活动底座的连接铰轴与上述圆弧形 升降轨道的圆心重合，所述的太阳能接受元件安装板上设有太阳方向传感器。
4.根据权利要求3所述的太阳光伏发电二维跟踪装置，其特征是：所述的驱动装置包括电动机和与电动机连接的蜗轮蜗杆减速器。
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