CN102541072A - 一种太阳光双轴跟踪装置 - Google Patents

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曹捷
张国琦
梁保华
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Abstract

本发明公开了一种太阳光双轴跟踪装置，包括聚光太阳能光伏模组、光伏模组安装支架、固定立柱、控制器、俯仰调整机构和水平调整机构；俯仰调整机构包括能绕其中心轴线进行90°旋转且旋转同时相应对聚光太阳能光伏模组的俯仰角进行调整的主轴和对主轴进行驱动的驱动装置；水平调整机构包括能绕其中心轴线在水平面上进行180°旋转且旋转同时对聚光太阳能光伏模组的方位角进行相应调整的旋转立柱、对旋转立柱进行驱动的驱动机构和随旋转立柱同步转动的转台。本发明结构简单、设计合理、使用操作简便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，能充分聚光太阳能光伏模组的发电效能，有效解决了现有光感应跟踪系统存在的多种缺陷和不足。

Description

一种太阳光双轴跟踪装置
技术领域
本发明属于太阳光自动跟踪技术领域，尤其是涉及一种太阳光双轴跟踪装置。
背景技术
跟踪太阳光，可以让太阳能光伏系统发出更多的电力，很多太阳能设备企业竞相推出各种太阳光跟踪装置，有单轴跟踪的，有双轴跟踪，还有采用园盘式。传统的太阳光跟踪系统大多都采用光感应系统，并且传统太阳光跟踪系统一般采用单支柱式结构，也有部分采用园盘式结构的。实际使用过程中，光感应系统不仅精度低；而且由于光感应系统在有云彩时会不停地寻找光源，因而造成用电量大的后果；同时云彩离开时，传统太阳光跟踪系统还需一定时间去调准跟踪，因而在影响发电量的同时，也增加了许多耗电量。综上，传统太阳光跟踪系统存在精度低、成本高、耗电量大、发电量较小等缺陷和不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳光双轴跟踪装置，其结构简单、设计合理、使用操作简便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，能充分聚光太阳能光伏模组的发电效能，有效解决了现有光感应跟踪系统存在的跟踪精度低、运营成本高、耗电量大、发电量较小等缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：包括聚光太阳能光伏模组、供聚光太阳能光伏模组安装的光伏模组安装支架、供光伏模组安装支架安装的固定立柱、控制器、对聚光太阳能光伏模组在南北方向或东西方向上的俯仰角度进行控制调整的俯仰调整机构和相应对聚光太阳能光伏模组在东西方向或南北方向上的方位角进行控制调整的水平调整机构；所述俯仰调整机构包括能绕其中心轴线进行90°旋转且旋转同时相应对聚光太阳能光伏模组的俯仰角进行调整的主轴和对主轴进行驱动的驱动装置，所述光伏模组安装支架固定安装在主轴上，所述主轴呈水平向布设且所述驱动装置与主轴之间通过传动装置进行传动连接，所述驱动装置由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、主轴和所述驱动装置组成对聚光太阳能光伏模组的俯仰角度进行调整的俯仰调整系统；所述水平调整机构包括能绕其中心轴线在水平面上进行180°旋转且旋转同时对聚光太阳能光伏模组的方位角进行相应调整的旋转立柱、对旋转立柱进行驱动的驱动机构和安装在旋转立柱正上方且能随旋转立柱进行同步转动的转台，所述旋转立柱与固定立柱之间以及主轴与转台之间均通过轴承进行连接，所述旋转立柱同轴安装在固定立柱上，所述驱动机构与旋转立柱之间通过传动机构进行传动连接，所述驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、旋转立柱、所述驱动机构和转台组成对聚光太阳能光伏模组的方位角度进行调整的水平调整系统。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述驱动装置为撑杆电机，所述传动装置包括一端部固定安装在主轴上且能带动主轴进行90°旋转的转臂和由撑杆电机带动进行上下往复运动且上下往复运动的同时带动转臂绕主轴的中心轴线进行90°旋转的撑杆，所述撑杆通过转臂轴与转臂相铰接，所述撑杆与撑杆电机的动力输出轴相接。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：还包括同轴套装在撑杆上的撑杆外套、同轴套装在撑杆外套上的撑杆固定套和固定安装在旋转立柱上的撑杆支架，所述撑杆固定套通过撑杆支架轴与撑杆支架相铰接。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述撑杆电机固定安装在撑杆外套下方，撑杆的下端部与撑杆电机的动力输出轴相接且其上端部自撑杆外套穿出并通过转臂轴与转臂相铰接，所述撑杆外套的上下两端部均自撑杆固定套的上下两端部穿出。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述主轴的左右两端部均自转台内部伸出，所述聚光太阳能光伏模组的数量为两个，且两个聚光太阳能光伏模组分别安装在主轴的左右两端部上。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述驱动机构为减速电机，所述传动机构包括同轴套装在减速电机的动力输出轴上的电机齿轮和同轴套装在固定立柱上且由电机齿轮带动进行同步转动的转齿盘，所述电机齿轮与转齿盘均呈水平向布设且二者咬合在一起。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述减速电机通过电机支架固定安装在旋转立柱上。
上述一种太阳光双轴跟踪装置，其特征是：所述固定立柱固定安装在底座上且底座、固定立柱和旋转立柱组成整体式支撑立柱，所述底座、固定立柱和旋转立柱同轴布设。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理、拆装方便、成本低且使用操作简便。
2、实用价值高，本发明采用双轴跟踪装置，用齿轮齿盘机构驱动水平转台旋转调整东西或南北方向方位角，用直线撑杆组成的俯仰调整机构控制主轴调整南北或东西方向俯仰角，结构简单，动作灵活。实际使用时，采用两组伺服电机驱动，既降低了运营成本又保证了系统的可靠性。同时，通过跟日传感器的测定，可以达到0.1度的精度，充分发挥聚光太阳能光伏模组的发电效能。
3、跟踪过程不受天气因素的影响，因而更进步提高了装置的跟踪精度和工作性能可靠性，且适用范围宽。
4、各部分结构设计合理，主要包括聚光太阳能光伏模组、光伏模组安装支架、水平调整机构、俯仰调整机构和支撑立柱，其中水平调整机构通过齿轮齿盘驱动水平转台旋转，改变太阳能光伏组件在东西或南北方向上的方位角；俯仰调整机构通过直线撑杆调整主轴俯仰，相应改变太阳能光伏组件在南北或东西方向上的俯仰角。
综上所述，本发明结构简单、设计合理、使用操作简便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，能充分聚光太阳能光伏模组的发电效能，有效解决了现有光感应跟踪系统存在的跟踪精度低、运营成本高、耗电量大、发电量较小等缺陷和不足。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的使用状态参考图。
图2为图1的右视图。
附图标记说明：
1-电机齿轮；          2-电机支架；       3-减速电机；
4-轴承；              5-主轴；           6-转台；
7-转臂；              8-转臂轴；         9-聚光太阳能光伏模组；
10-光伏模组安装支架； 11-撑杆；          12-旋转立柱；
13-撑杆支架；         14-撑杆支架轴；    15-撑杆固定套；
16-转齿盘；           17-撑杆外套；      18-撑杆电机；
19-固定立柱；         20-底座。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明包括聚光太阳能光伏模组9、供聚光太阳能光伏模组9安装的光伏模组安装支架10、供光伏模组安装支架10安装的固定立柱19、控制器、对聚光太阳能光伏模组9在南北方向或东西方向上的俯仰角度进行控制调整的俯仰调整机构和相应对聚光太阳能光伏模组9在东西方向或南北方向上的方位角进行控制调整的水平调整机构。所述俯仰调整机构包括能绕其中心轴线进行90°旋转且旋转同时相应对聚光太阳能光伏模组9的俯仰角进行调整的主轴5和对主轴5进行驱动的驱动装置，所述光伏模组安装支架10固定安装在主轴5上，所述主轴5呈水平向布设且所述驱动装置与主轴5之间通过传动装置进行传动连接，所述驱动装置由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、主轴5和所述驱动装置组成对聚光太阳能光伏模组9的俯仰角度进行调整的俯仰调整系统。所述水平调整机构包括能绕其中心轴线在水平面上进行180°旋转且旋转同时对聚光太阳能光伏模组9的方位角进行相应调整的旋转立柱12、对旋转立柱12进行驱动的驱动机构和安装在旋转立柱12正上方且能随旋转立柱12进行同步转动的转台6，所述旋转立柱12与固定立柱19之间以及主轴5与转台6之间均通过轴承4进行连接，所述旋转立柱12同轴安装在固定立柱19上，所述驱动机构与旋转立柱12之间通过传动机构进行传动连接，所述驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、旋转立柱12、所述驱动机构和转台6组成对聚光太阳能光伏模组9的方位角度进行调整的水平调整系统。
本实施例中，所述驱动装置为撑杆电机18，所述传动装置包括一端部固定安装在主轴5上且能带动主轴5进行90°旋转的转臂7和由撑杆电机18带动进行上下往复运动且上下往复运动的同时带动转臂7绕主轴5的中心轴线进行90°旋转的撑杆11，所述撑杆11通过转臂轴8与转臂7相铰接，所述撑杆11与撑杆电机18的动力输出轴相接。
同时，本发明还包括同轴套装在撑杆11上的撑杆外套17、同轴套装在撑杆外套17上的撑杆固定套15和固定安装在旋转立柱12上的撑杆支架13，所述撑杆固定套15通过撑杆支架轴14与撑杆支架13相铰接。本实施例中，所述撑杆电机18固定安装在撑杆外套17下方，撑杆11的下端部与撑杆电机18的动力输出轴相接且其上端部自撑杆外套17穿出并通过转臂轴8与转臂7相铰接，所述撑杆外套17的上下两端部均自撑杆固定套15的上下两端部穿出。
实际安装时，所述主轴5的左右两端部均自转台6内部伸出，所述聚光太阳能光伏模组9的数量为两个，且两个聚光太阳能光伏模组9分别安装在主轴5的左右两端部上。
本实施例中，所述驱动机构为减速电机3，所述传动机构包括同轴套装在减速电机3的动力输出轴上的电机齿轮1和同轴套装在固定立柱19上且由电机齿轮1带动进行同步转动的转齿盘16，所述电机齿轮1与转齿盘16均呈水平向布设且二者咬合在一起。
实际安装时，所述减速电机3通过电机支架2固定安装在旋转立柱12上。所述固定立柱19固定安装在底座20上且底座20、固定立柱19和旋转立柱12组成整体式支撑立柱，所述底座20、固定立柱19和旋转立柱12同轴布设。所述撑杆支架13的布设位置与电机支架2的布设位置相对。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：包括聚光太阳能光伏模组(9)、供聚光太阳能光伏模组(9)安装的光伏模组安装支架(10)、供光伏模组安装支架(10)安装的固定立柱(19)、控制器、对聚光太阳能光伏模组(9)在南北方向或东西方向上的俯仰角度进行控制调整的俯仰调整机构和相应对聚光太阳能光伏模组(9)在东西方向或南北方向上的方位角进行控制调整的水平调整机构；所述俯仰调整机构包括能绕其中心轴线进行90°旋转且旋转同时相应对聚光太阳能光伏模组(9)的俯仰角进行调整的主轴(5)和对主轴(5)进行驱动的驱动装置，所述光伏模组安装支架(10)固定安装在主轴(5)上，所述主轴(5)呈水平向布设且所述驱动装置与主轴(5)之间通过传动装置进行传动连接，所述驱动装置由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、主轴(5)和所述驱动装置组成对聚光太阳能光伏模组(9)的俯仰角度进行调整的俯仰调整系统；所述水平调整机构包括能绕其中心轴线在水平面上进行180°旋转且旋转同时对聚光太阳能光伏模组(9)的方位角进行相应调整的旋转立柱(12)、对旋转立柱(12)进行驱动的驱动机构和安装在旋转立柱(12)正上方且能随旋转立柱(12)进行同步转动的转台(6)，所述旋转立柱(12)与固定立柱(19)之间以及主轴(5)与转台(6)之间均通过轴承(4)进行连接，所述旋转立柱(12)同轴安装在固定立柱(19)上，所述驱动机构与旋转立柱(12)之间通过传动机构进行传动连接，所述驱动机构由控制器进行控制且其与控制器相接，所述控制器、旋转立柱(12)、所述驱动机构和转台(6)组成对聚光太阳能光伏模组(9)的方位角度进行调整的水平调整系统。
2.按照权利要求1所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述驱动装置为撑杆电机(18)，所述传动装置包括一端部固定安装在主轴(5)上且能带动主轴(5)进行90°旋转的转臂(7)和由撑杆电机(18)带动进行上下往复运动且上下往复运动的同时带动转臂(7)绕主轴(5)的中心轴线进行90°旋转的撑杆(11)，所述撑杆(11)通过转臂轴(8)与转臂(7)相铰接，所述撑杆(11)与撑杆电机(18)的动力输出轴相接。
3.按照权利要求2所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：还包括同轴套装在撑杆(11)上的撑杆外套(17)、同轴套装在撑杆外套(17)上的撑杆固定套(15)和固定安装在旋转立柱(12)上的撑杆支架(13)，所述撑杆固定套(15)通过撑杆支架轴(14)与撑杆支架(13)相铰接。
4.按照权利要求3所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述撑杆电机(18)固定安装在撑杆外套(17)下方，撑杆(11)的下端部与撑杆电机(18)的动力输出轴相接且其上端部自撑杆外套(17)穿出并通过转臂轴(8)与转臂(7)相铰接，所述撑杆外套(17)的上下两端部均自撑杆固定套(15)的上下两端部穿出。
5.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述主轴(5)的左右两端部均自转台(6)内部伸出，所述聚光太阳能光伏模组(9)的数量为两个，且两个聚光太阳能光伏模组(9)分别安装在主轴(5)的左右两端部上。
6.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述驱动机构为减速电机(3)，所述传动机构包括同轴套装在减速电机(3)的动力输出轴上的电机齿轮(1)和同轴套装在固定立柱(19)上且由电机齿轮(1)带动进行同步转动的转齿盘(16)，所述电机齿轮(1)与转齿盘(16)均呈水平向布设且二者咬合在一起。
7.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述减速电机(3)通过电机支架(2)固定安装在旋转立柱(12)上。
8.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种太阳光双轴跟踪装置，其特征在于：所述固定立柱(19)固定安装在底座(20)上且底座(20)、固定立柱(19)和旋转立柱(12)组成整体式支撑立柱，所述底座(20)、固定立柱(19)和旋转立柱(12)同轴布设。
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