CN103123496A - 一种低能耗太阳光高精度跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明为低能耗太阳光高精度跟踪装置，可升降减速器支架上面设置减速器机壳，减速器机壳内侧壁上设置伺服电机，伺服电机连接摆线针轮减速机构，摆线针轮减速机构的传动轴上设置不完全齿轮和凸轮，凸轮连接滑块，滑块连接定位销，不完全齿轮连接齿轮，凸轮通过滑块带动定位销对齿轮进行限位；齿轮通过输出轴承固定在减速器机壳上并且带动输出轴转动，输出轴连接同步齿形带，同步齿形带上设置主动同步带轮和从动同步带轮，同步带轮连接太阳能光伏板的主轴，主轴上设置刻度盘，主轴设置于升降架上；本发明通过采用水平调整机构全制动控制方位角和俯仰角，也可以手动调整仰俯机构确保安装俯仰角垂直太阳辐射光线。

Description

一种低能耗太阳光高精度跟踪装置

技术领域

本发明涉及一种低能耗太阳光高精度跟踪装置，为太阳能光伏发电系统提供对准太阳光的装置。

背景技术

目前传统的跟踪太阳光系统(一般是用单支柱式，但也有采用园盘式的)是采用光感应系统。光感应系统在有云彩时，因不停寻找光源造成用电量大。而云彩离开时，需时间调准跟踪，不仅影响设备的发电量，而且增加了工作过程中的耗电量。本发明：节能环保型太阳光跟踪装置采用同步齿轮带驱动主轴自转调整方位角和主轴俯仰角，使该跟踪装置始终对准太阳。传统跟踪是靠光感应系统，设备运营成本高，特别是对于偏远山村地区极难采用，而本发明用水平调整机构全制动控制方位角和俯仰角，也可以手动调整仰俯机构确保安装俯仰角垂直太阳辐射光线，既降低了运营成本又保证了系统的可靠性，便于广泛应用于地域偏远的无电区域。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低能耗太阳光高精度跟踪装置，通过采用水平调整机构全制动控制方位角和俯仰角，也可以手动调整仰俯机构确保安装俯仰角垂直太阳辐射光线，可以在保证系统精度和可靠性的前提下很好的解决高耗电量、高成本的问题，便于在偏远地区普及。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低能耗太阳光高精度跟踪装置，包括可升降减速器支架1，可升降减速器支架1上面设置减速器机壳2，减速器机壳2内侧壁上设置伺服电机3，伺服电机3连接摆线针轮减速机构4，摆线针轮减速机构4的传动轴上设置不完全齿轮5和凸轮6，凸轮6连接滑块7，滑块7连接定位销8，不完全齿轮5连接齿轮9，凸轮6通过滑块7带动定位销8对齿轮9进行限位；齿轮9通过输出轴承固定在减速器机壳2上并且带动输出轴转动，输出轴连接同步齿形带10，同步齿形带10上设置主动同步带轮11和从动同步带轮21，主动同步带轮11连接第一太阳能光伏板13的第一主轴14，第一主轴14上设置第一刻度盘12，第一主轴14设置于第一升降架15上；从动同步带轮21连接第二太阳能光伏板16的第二主轴17，第二主轴17上设置第二刻度盘20，第二主轴17设置于第二升降架18上。

本发明按照事先计算出的数据，由伺服电机通过变速机构带不完全齿机构，再通过同步齿形带机构控制主轴自转，通过手动调整仰俯机构控制安装初的太阳能光伏板的俯仰角度，和通过升降机构调节太阳能光伏板的安装高度，保证初始安装高度无任何物体遮光和确保安装俯仰角和太阳辐射光线垂直。根据预先计算好的主轴每分钟转动角度来设计减速比和不完全齿机构的齿数比来驱动主轴转动，转动同时可从刻度盘上读出俯仰角度，确保太阳能光伏板正对太阳光入射光线。随着太阳的东升西落，同步齿形带按照计算好的运动速度带动主轴自旋，保证太阳能光伏板时刻跟踪太阳光入射方向。

由于光感应系统在有云彩时，因不停寻找光源造成用电量大。而云彩离开时，需时间调准跟踪，影响发电量同时增加耗电量，成本高。该太阳光跟踪装置针对以往跟踪太阳光机构通常使用光感应系统高耗电量，高成本的弊端，提出了使用水平调整机构控制方位角和手动调整升降杆机构改变俯仰角的方法，既保证了跟踪精度和系统的可靠性，又大大降低了运营成本。

附图说明

附图为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图所示，本发明为一种低能耗太阳光高精度跟踪装置，包括可升降减速器支架1，可升降减速器支架1上面设置减速器机壳2，减速器机壳2内侧壁上设置伺服电机3，伺服电机3连接摆线针轮减速机构4，摆线针轮减速机构4的传动轴上设置不完全齿轮5和凸轮6，凸轮6连接滑块7，滑块7连接定位销8，不完全齿轮5连接齿轮9，凸轮6通过滑块7带动定位销8对齿轮9进行限位；齿轮9通过输出轴承固定在减速器机壳2上并且带动输出轴转动，输出轴连接同步齿形带10，同步齿形带10上设置主动同步带轮11和从动同步带轮21，主动同步带轮11连接第一太阳能光伏板13的第一主轴14，第一主轴14上设置第一刻度盘12，第一主轴14设置于第一升降架15上；从动同步带轮21连接第二太阳能光伏板16的第二主轴17，第二主轴17上设置第二刻度盘20，第二主轴17设置于第二升降架18上。

地理纬度实际上相当于地球上某一点同地心(圆心)的连线，与赤道之间的夹角；太阳高度角，实际上相当于太阳光线(假设太阳光线为平行光)同过当地的圆面切线(地平线)之间的夹角；太阳直射光线是垂直于地球表面(一个圆面)的，那么直射光线必然垂直地平线，并且太阳直射光线的延长线必过地心。通常我们用h来表示这个角度，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理纬度用φ表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式：sin h＝sinφsinδ+sinφcosδcos t。日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正午时太阳高度角最大。因为正午时候的地方时t＝0，所以正午时候的太阳高度角可以用下列公式计算：对于北半球而言，H＝90°-(φ-δ)；对于南半球而方，H＝90°-(δ-φ)。夏至日，太阳直射北回归线，即北纬23.5度；冬至日太阳直射南回归线，即南纬23.5度。中间相隔47个纬度，半年是365.26/2＝182.63天。从夏至冬至，太阳直射点从北纬23.5度起向南移，每天移动47/182.63＝0.2574个纬度，半年后即冬至日移到南纬23.5度，然后又向北摆，同样以每天0.2574个纬度的速度，经过182.63天，即夏至日回到北纬23.5度。按此可以很精确地查到每天太阳直射点的纬度，即太阳赤纬δ。

如附图所示，本发明包括太阳能光伏板13和16、减速机构，传动机构10，俯仰调整机构19、升降机构15和18，水平调整机构14和17、刻度盘12和20以及支撑底座1。其具体工作过程是：根据上述公式计算出所在地某月的太阳转动角速度，以计算出的太阳运动角速度来优化减速机构的减速比，主要是通过计算出的太阳每分钟运动的角度来优化设计摆线针轮减速机构4和不完全齿轮机构5、6的减速比，确保经过整个减速机构后的每分钟转角和当地的太阳每分钟转角一致，最后通过同步齿轮带动太阳能光伏板时刻跟踪太阳光入射方向，并时刻和太阳入射光线垂直。

具体实施过程如下：由伺服电机3带动摆线针轮减速机构4运动，摆线针轮减速机构4带动不完全齿机构5、6运动，经过整个减速机构后将预定的转速通过主轴14带动一号太阳能光伏板13在要求时间段内不断匀速旋转，并且通过主动同步带轮11、同步齿形带10、从动同步带轮21带动主轴17运转，主轴17带动二号太阳能光伏板16在要求时间段内不断匀速旋转，手动调整升降架15，使升降架15伸长或者收缩，保证初始安装高度无任何物体遮光，手动调节俯仰机构19确保安装俯仰角和太阳辐射光线垂直，同时从刻度盘15和20上读出该时刻的俯仰角，时刻保证太阳能光伏板13和16正对太阳入射光线。随着一天太阳的东升西落，通过计算好的减速传动比、安装仰俯角和安装高度共同保证太阳能光伏板13和16时刻跟踪太阳光入射方向。

以上所述，仅是本发明的实施例，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 (1)

1.一种低能耗太阳光高精度跟踪装置，包括可升降减速器支架(1)，其特征在于，可升降减速器支架(1)上面设置减速器机壳(2)，减速器机壳(2)内侧壁上设置伺服电机(3)，伺服电机(3)连接摆线针轮减速机构(4)，摆线针轮减速机构(4)的传动轴上设置不完全齿轮(5)和凸轮(6)，凸轮(6)连接滑块(7)，滑块(7)连接定位销(8)，不完全齿轮(5)连接齿轮(9)，凸轮(6)通过滑块(7)带动定位销(8)对齿轮(9)进行限位；齿轮(9)通过输出轴承固定在减速器机壳(2)上并且带动输出轴转动，输出轴连接同步齿形带(10)，同步齿形带(10)上设置主动同步带轮(11)和从动同步带轮(21)，主动同步带轮(11)连接第一太阳能光伏板(13)的第一主轴(14)，第一主轴(14)上设置第一刻度盘(12)，第一主轴(14)设置于第一升降架(15)上；从动同步带轮(21)连接第二太阳能光伏板(16)的第二主轴(17)，第二主轴(17)上设置第二刻度盘(20)，第二主轴(17)设置于第二升降架(18)上。

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