CN102736637A - 一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，其特征在于：所述若干单轴太阳能电池板跟踪器的纵向中心线处设置有旋转轴及其驱动臂，并通过柔性联接利用驱动臂端部铰接点的连接构成可驱动闭环连接。本发明的优点是：实现对阵列太阳能电池板跟踪的统一操作；整套装置具有结构简单，工作可靠，制造及使用维修成本低的特点；能够在沉降较为明显的地区使用。

Description

一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件技术领域，具体涉及一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器。
背景技术
单一太阳能电池板的一维或两维控制的跟踪器的使用案例有大量报导。目前的跟踪器大多是单台控制。该类方案的缺点是发电系统结构复杂，制作成本与运行成本高。
采用一套控制系统控制多套太阳能电池板支撑结构的专利也有报导。各太阳能电池板方位角调整的驱动装置由金属杆件连接。但存在着构件及连接件数量多，无法达到一套驱动系统控制大面积内阵列布置的太阳能电池板的目的。
采用钢缆驱动多套太阳能电池板方位角调整的实施已有应用案例。但其结构复杂，对整体装置的零部件精度以及装配精度要求较高。相应的提高了系统前期制造及后期维修成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，该装置通过将若干阵列的单轴太阳能电池板跟踪器柔性联接成一闭环系统，并借由电机驱动，使若干阵列的单轴太阳能电池板跟踪器能够随着太阳高度的变化自动转动角度。 
本发明的实现由以下技术方案完成：
一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，包括若干阵列太阳能电池组件，每个所述太阳能组件由太阳能电池板及背板组成，其特征在于：每个所述背板的纵向中心线的位置处固设有旋转轴，在所述旋转轴的至少一端固定设置驱动臂，所述驱动臂与所述太阳能电池板的法向方向共线，所述驱动臂的一端为上铰接点，另一端为下铰接点，每个所述太阳能电池板上的上、下铰接点分别依次与相邻太阳能电池板上的上、下铰接点之间通过柔性连接构成一闭环，且所述闭环环路上连接有环路动力驱动装置。
所述柔性联接为钢丝绳索联接，所述环路动力驱动装置连接并驱动控制所述钢丝绳索。
所述柔性联接为钢丝绳索联接，所述环路动力驱动装置连接驱动至少一个驱动轴实现同轴转动，同时利用该同轴转动，通过所述闭环中的所述钢丝绳索依次连接驱动相邻的所述太阳能电池背板上的驱动轴。
所述柔性联接为钢丝绳索联接。
所述环路动力驱动装置为电机驱动系统。
本发明的优点是：实现对阵列太阳能电池板跟踪的统一操作；整套装置具有结构简单，工作可靠，制造及使用维修成本低的特点；能够在沉降较为明显的地区使用。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是本发明中单一太阳能电池板跟踪器结构图；
图3是本发明中旋转轴的结构图；
图4是本发明中钢丝绳索紧扣的结构图；
图5是本发明中电机驱动系统的结构图；
图6是本发明中拉簧及钢丝绳收紧器的连接示意图；
图7是本发明中钢丝绳连接方式二。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-7所示，图中标记1-33分别为：钢丝绳1、太阳能电池板2、太阳能电池背板3、旋转轴4、支架5、支架6、轴承座7、轴承座8、前立柱9、后立柱10、前基础墩11、后基础墩12、驱动臂13、上铰链座14、下铰链座15、钢丝绳索紧扣16、下钢丝绳索紧扣17、上铰链销轴18、下铰链销轴19、槽沟20、双头螺栓21、双头螺栓22、蜗杆23、蜗轮24、转鼓25、钢丝绳卡头26、主控电动机27、太阳能电池组件28、太阳能电池组件29、太阳能电池组件30、转轮31、拉簧32、钢丝绳收紧器33。
实施例一：如图1所示，本实施例由太阳能电池组件由太阳能电池板2及太阳能电池背板3组成。太阳能电池背板3纵向中心线位置上固定设置旋转轴4。旋转轴4由支架5和支架6固定在太阳能电池背板3上。旋转轴4的两端分别装配在轴承座7和轴承座8里。旋转轴4带动太阳能电池板2可以绕轴承座7和轴承座8的中心线转动，即太阳能电池板2可绕上述中心线改变其倾角位置。
轴承座7和轴承座8分别固定在前立柱9与后立柱10上。在本实施中，前立柱9的高度≤后立柱10的高度。根据我国不同地区全年日平均太阳总辐射量最大的条件，并满足灰尘雨雪滑落要求，可以计算出最佳太阳能电池板2的俯仰角度，并通过前立柱9与后立柱10的高度实现俯仰角度的调整。前立柱9与后立柱10分别固定在前基础墩11与后基础墩12上面，前基础墩11和后基础墩12支承于地面上。
如图2所示，旋转轴4顶端固定驱动臂13。驱动臂13与太阳能电池板2的法向方向共线。驱动臂13两端顶部分别加工了上铰链座14与下铰链座15。上钢丝绳索紧扣16与下钢丝绳索紧扣17分别由插入到铰链座中的上铰链销轴18与下铰链销轴19形成链接，并可以于销轴内部自由转动。
如图3所示，钢丝绳索紧扣16、钢丝绳索紧扣17顶端分别开有槽沟20，钢丝绳1由两个U形双头螺栓21与22锁紧在钢丝绳索紧扣上。
如图4所示，钢丝绳1由主控电机27驱动。主控电机22驱动一个蜗杆23转动，蜗杆23通过啮合关系带动蜗轮24。转鼓25与蜗轮24同轴连接。钢丝绳1在转鼓25上平绕多匝。其中中间一匝的钢丝绳1采用钢丝绳卡头26固定在转鼓25上。
本实施例中采用时钟式太阳跟踪方法，其控制方法是定时法来改变太阳能电池板2的倾角位置。根据当地太阳每日的天空中运动角度，通过跟踪算法给出太阳能电池板倾角—时间关系曲线，并以此计算出太阳光电池板对应的转动角度。再计算出驱动臂13对应的转动角度以及钢丝绳1的位移量。从而确定带动蜗杆23的主控电动机27的转向与角位移。
若干太阳能电池组件按照等距线性排列，构成太阳能电池组件阵列。一根钢丝绳1以闭环连接的方式同时连接十几台乃至数十台太阳能电池组件。钢丝绳1的闭环链接如图5所示：钢丝绳1经转鼓25到第一台太阳能电池组件28驱动臂的上钢丝绳索紧扣，再到第二台太阳能电池组件29的驱动臂的上钢丝绳索紧扣，再依次传递到第n台太阳能电池组件30的驱动臂得上钢丝绳索紧扣。经过钢丝绳回转轮31，到第n台太阳能电池组件30的驱动臂的下钢丝绳索紧扣，再到第二台太阳能电池组件29驱动臂的下钢丝绳索紧扣，最后经过第一台太阳能电池组件28驱动臂的下钢丝绳索紧扣，回到转鼓25，即形成一个闭环链接。钢丝绳的平移带动驱动臂转动，调节旋转轴4的转动角度从0°到90°至120°之间变化。
如图6所示，在各太阳能电池板组件之间以及太阳能电池组件阵列与转鼓25之间的钢丝绳1有一定的跨度距离。为保证所连接的太阳能电池板2能同步动作。在转鼓25与太阳能电池组件之间，以及太阳能电池组件与组件之间串联了拉簧32和钢丝绳收紧器33。
实施例二：相较实施例一，本实施例的不同点在于：钢丝绳1的闭环链接方式采用如图7所示的方案。在本实施例中，省去了转鼓25与钢丝绳回转轮31，即将主控电机27驱动的蜗轮24直接与第一台太阳能电池组件28上的旋转轴4同轴连接。再通过钢丝绳1连接第二台太阳能电池组件，直至第n台太阳能电池组件。但本实施例适用于仅由数台太阳能电池组件组成的阵列。

Claims (5)

1.一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，包括若干阵列太阳能电池组件，每个所述太阳能组件由太阳能电池板及背板组成，其特征在于：每个所述背板的纵向中心线的位置处固设有旋转轴，在所述旋转轴的至少一端固定设置驱动臂，所述驱动臂与所述太阳能电池板的法向方向共线，所述驱动臂的一端为上铰接点，另一端为下铰接点，每个所述太阳能电池板上的上、下铰接点分别依次与相邻太阳能电池板上的上、下铰接点之间通过柔性连接构成一闭环，且所述闭环环路上连接有环路动力驱动装置。
2.根据权利要求1所述的一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，其特征在于：所述柔性联接为钢丝绳索联接，所述环路动力驱动装置连接并驱动控制所述钢丝绳索。
3.根据权利要求1所述的一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，其特征在于：所述柔性联接为钢丝绳索联接，所述环路动力驱动装置连接驱动至少一个驱动轴实现同轴转动，同时利用该同轴转动，通过所述闭环中的所述钢丝绳索依次连接驱动相邻的所述太阳能电池背板上的驱动轴。
4.根据权利要求1所述的一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，其特征在于：所述柔性联接为钢丝绳索联接。
5.根据权利要求1所述的一种闭环联动式单轴太阳能电池板跟踪器，其特征在于：所述环路动力驱动装置为电机驱动系统。
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