CN103279133B - 用于光伏发电的单轴跟踪装置 - Google Patents

用于光伏发电的单轴跟踪装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种用于光伏发电的单轴跟踪装置。该用于光伏发电的单轴跟踪装置包括发电单元、驱动装置和传动机构,其中,发电单元包括用于安装光伏组件的托架以及支撑托架的支架,托架在支架上沿东西方向进行转动;传动机构包括主动轮、从动轮、滑轮和驱动绳,驱动绳缠绕主动轮和滑轮,并连接在从动轮的周向的两个不同部位,以使驱动绳可在主动轮和从动轮之间进行传动;该从动轮安装在发电单元的托架上,并可带动该发电单元的托架。

Description

用于光伏发电的单轴跟踪装置
[0001] 本申请是申请日为“2011年12月6日”、申请号为“201110401563.8”、发明名称为
“用于光伏发电的单轴跟踪装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及太阳能跟踪装置。
背景技术
[0003] 美国专利US6058930公开了一种推杆式跟踪装置具有至少一个南北向的扭力管,支撑太阳能板阵列,其中至少一个支撑在地面上的支座具有与扭力管轴颈相接的枢接元件,驱动装置具有本体部分,安装在支脚上,具有耦接到扭力管上的扭力臂的连杆,扭力管分为两段或以上构成,其中一段的一段模压到下一段的端部,以紧配合,驱动器可以用于驱动多排太阳能板。这样的推杆式跟踪装置的驱动具有死角,因此最大跟踪旋转范围有限制。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于光伏发电的单轴跟踪装置。
[0005] 为实现所述目的的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其特点是,包括发电单元、驱动装置和传动机构,其中,发电单元包括用于安装光伏组件的托架以及支撑托架的支架,托架在支架上沿东西方向进行转动;传动机构包括主动轮、从动轮、滑轮和驱动绳,驱动绳缠绕主动轮和滑轮,并连接在从动轮的周向的两个不同部位,以使驱动绳可在主动轮和从动轮之间进行传动;该从动轮安装在发电单元的托架上,并可带动该发电单元的托架。
[0006] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,多个发电单元在东西方向成行排列,各发电单元还包括摆臂,摆臂安装在托架上,可带动托架,各发电单元的摆臂平行,摆臂之间由连杆连接,该从动轮安装在该发电单元的一个发单元的托架上。
[0007] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,从动轮为非完整的圆形,安装在托架的下侧。
[0008] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,托架包括主梁和多个檩条,主梁在南北方向的平面内延伸,檩条固定在主梁上,主梁的下侧设置有穿插在轴承中的转轴,该轴承安装在支架上,以使支架为主梁提供在南北方向的平面内间隔开的至少两处支点,在主梁两侧的托架及其上的载荷以主梁为中心彼此平衡。
[0009] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,所述连杆包括主连杆以及在主连杆至少一端部设置的连杆端板、连接板;在连杆端板上,沿连杆的长度方向的相同起点设置有两排连接孔,各排的连接孔的间距为一距离a的三倍;在连接板上,沿连杆的长度方向的两不同起点设置有两排连接孔,两不同起点在连杆的长度方向上具有间距a,且各排连接孔的间距为距离a的两倍;连杆端板的连接孔和对应的连接板的连接孔插入有连接件,以使连杆端板和连接板连接。
[0010] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,主动轮为链轮,驱动绳中可与链轮啮合的部分为链条,其余部分为绳或带。
[0011] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,主动轮为卷筒,驱动绳为钢丝绳。
[0012] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,托架上的光伏组件在东西向最大跟踪旋转范围为±75°,即向东75°至向西75°。
[0013] 所述的用于光伏发电的单轴跟踪装置,其进一步的特点是,为斜单轴跟踪装置或水平单轴跟踪装置。
[0014] 通过控制驱动装置来驱动主动轮进行正反向旋转,并通过驱动绳和滑轮来拉动固定在托架上的从动轮进行正反向旋转,进而带动托架及上面的光伏组件进行东西向跟踪旋转。同时,通过安装在主梁上的摆臂和连杆,可实现一个从动轮带动一个及以上托架进行东西向跟踪旋转,从而实现多组光伏组件集群化对日跟踪。
[0015] 主动轮直径可远小于从动轮,可进一步加大驱动减速比,因此,相同的驱动电机可驱动更大的负载。旋转跟踪范围大,与推杆式跟踪装置相比,没有驱动死角。托架上的光伏组件在东西向的最大跟踪旋转范围为±75°。
附图说明
[0016] 图1是沿东西轴向的单轴跟踪装置的主视图。
[0017] 图2是沿图1中A-A向的剖视图,其中光伏组件已被旋转了一角度。
[0018] 图3是驱动装置的示意图。
[0019] 图4是驱动装置的另一实施例的示意图。
[0020] 图5是图1中I处的局部放大视图。
[0021] 图6是图5中B-B向的剖视图。
[0022] 图7是图2中II处的局部放大视图。
[0023] 图8是图7中C-C向的剖视图。
[0024] 图9是轴承的一实施例的主视图。
[0025] 图10是轴承的另一实施例的主视图。
[0026] 图11是轴承的再一实施例的主视图。
[0027] 图12是可伸缩杆的主视图。
[0028] 图13是可伸缩杆的俯视图。
[0029] 图14是可伸缩杆的分解视图。
[0030] 图15是托架上安装有配重杆的单轴跟踪装置的示意图。
具体实施方式
[0031] 图1是在南北方向的平面上进行的投影的视图。图2是在东西方向的平面上进行的投影的视图。为了便于观察,图2所示的位置相对于图1所示的位置,主梁已进行了转动。
[0032] 如图1和图2所示,本发明的一实施例中,单轴跟踪装置包括多个发电单元2,其在东西方向成行排列。每一发电单元2包括托架10、支架14、15以及光伏组件11。托架10包括主梁13和多条檩条12,主梁13在南北方向的平面内延伸,相应地在主梁13上连接有在东西方向平面内延伸的多条檩条12,托架10上安装有至少一个光伏组件11。
[0033] 同时参照图1和图5、图6,支架15由地面基础(或者其等同基础)支撑,支架15的上端安装有轴承171,轴承171支撑着转轴161,转轴161可在轴承171内自由转动,而主梁13的一端由转轴161支撑。
[0034] 再参照图1和图7、图8,两支架14由地面基础(或者其等同基础)支撑,各支架14的上端安装有轴承172,轴承172支撑着转轴162,转轴162可在轴承172内自由转动,而主梁13的另一端由两支架14上的轴承172支撑着的转轴162支撑。
[0035] 如图8所示,两支架14在东西方向平面内的投影是交叉的,如图7所示,两支架14在南北方向平面内的投影是间隔开的。
[0036] 同时参照图6和图8、以及图9,转轴161、162安装于主梁13的下侧,这种结构的优点是:(I)转轴161、162直径较小,旋转摩擦阻力小,且节约材料;(2)调整主梁13的中心和转轴161、162的中心的距离β值,或增加配重装置19的配重块191 (如图15所示)来平衡转轴161、162上下两侧的配重力矩,以达到最有利于驱动托架跟踪旋转的目的。
[0037] 如图9至图11所示,轴承162、172可以在承接轴的孔内衬自润滑材料18,也可以不内衬自润滑材料18,自润滑材料18呈筒体,如图9所示的实施例中自润滑材料18铆在轴承162或172的内孔中,如图10所示的实施例,自润滑材料18紧配合在轴承162或172的内孔中。
[0038] 同时参照图5、图6、图7和图8,各轴承171、172通过可脱扣紧固件连接在相应的支架15、14上,可脱扣紧固件例如是螺栓、螺母组件。松开紧固件,就可以调整轴承171、172相对对应的支架15、14的角度,以确保转轴161、162在同一轴线上或平行。
[0039] 如图1和图2所示,本发明的一实施例中,单轴跟踪装置还包括驱动装置21和传动机构。该传动机构包括主动轮22、驱动绳23、滑轮24和从动轮25。
[0040] 驱动装置21和主动轮22耦接,以驱动主动轮22转动。在本发明的一实施例中,驱动器21由电机和减速器组成,其中电机为交流电机或直流电机,减速器带动主动轮转动。
[0041] 从动轮25为半圆形轮,包括圆弧边251以及多个肋条252,肋条252的一端连接轮毂,一端连接圆弧边251,肋条252自轮毂呈辐射状延伸。
[0042] 如图3所示,驱动绳23的第一端231连接在从动轮25的圆弧边251的第一连接部251a,第二端232连接在从动轮25的圆弧边251的第二连接部251b。第一连接部251a和第二连接部251b在从动轮25的周向间隔开。驱动绳23的第一端231和第二端232之间的绳索缠绕主动轮22和滑轮24,以使驱动绳23可在主动轮22和从动轮25之间进行传动。滑轮24 (惰轮)主要起到导向的作用。
[0043] 如图3所示,主动轮22可以是链轮22A,相应地,驱动绳23需要与主动轮22啮合的部分为链条230,其余部分可以为钢丝绳231。
[0044] 如图4所示,主动轮22为卷筒时,驱动绳23可以采用钢丝绳或者其他绳索或者带。主动轮22也可以为皮带轮。绳包括带。
[0045] 从动轮25的轮毂为一发电单元2的托架10,如图2所示,为托架10的主梁13。从动轮25与主梁13为固定连接,因此从动轮25连接时,主梁13将绕其转轴转动。光伏组件11随托架10 —起转动。因此驱动装置21正反转将带动光伏组件11在东西方向转动,以跟踪太阳光,在本发明的一实施例中,托架10上的光伏组件11在东西向的最大跟踪旋转范围在±75°以上(即向东75°至向西75° ),因此旋转跟踪范围大,且与推杆式跟踪装置相比,没有驱动死角。
[0046] 如图1所示,托架10的主梁13与水平面的夹角α范围为大于等于0°和小于90°。当α=0°时,本发明的实施例为水平单轴跟踪装置;当α >0°时,本发明的实施例为斜单轴跟踪装置。主梁13或托架10至少在两处由支架提供支点。
[0047] 各发电单元2还包括摆臂31,摆臂31连接在主梁13的下侧,且邻接了从动轮25的发电单元2的摆臂31还邻接该从动轮25。
[0048] 摆臂31之间通过连杆41连接,各发电单元2的摆臂31彼此平行,因此只要有一个摆臂31摆动,就可达到其他摆臂31摆动的效果,从而达到成行的发电单元2联动的效果。
[0049] 如图12至图14所示,连杆41包括主连杆412以及在主连杆412至少一端部设置的连杆端板411、连接板410。
[0050] 连杆端板411上,沿连杆41的长度方向的相同起点设置有两排连接孔411 a,同排连接孔411 a的间距为3 a ;第一排的第i个连接孔411 a和第二排的第i +1个连接孔411 a参与和连接板410的连接,i为自然数,在如图15所示的实施例中,i为1,但在其他实施例中,i可以为2或者其他符合实际需求的自然数。
[0051] 前述第一排和第二排仅仅是为了在表述中的区分而命名的,无物理含义上的限定作用,图8中的连杆端板411上的两排中的任一排可为第一排或第二排。
[0052] 连接板410上,沿连杆41的长度方向的两不同起点设置有两排连接孔,同排连接孔410 a的间距为2 a ;两不同起点在连杆41的长度方向上的间距为a。第一排的第j个连接孔410 a和第二排的第j +1个连接孔410 a参与和连杆端板411上的连接,j为自然数,在如图15所示的实施例中,j为4,但在其他实施例中,j可以为2或者其他符合实际需求的自然数。
[0053] 连接板410上排可为第一排,下排可为第二排。连杆端板411上的排之间的间距与连接板410上的排之间的间距相同。
[0054] 前述第i个连接孔和第j个连接孔通过连接件连接,前述第i +1个连接孔和第J +1个连接孔通过连接件连接,所述连接件连接例如为螺栓固定连接。同时参照图12至图14,可以理解到按照步长a的整数倍来左移或右移连接板410,然后再与连杆端板411连接,因此连杆41的长度的调节精度为a。
[0055] 当然,若图8中连接板410的下排为第一排,上排为第二排时,第一排的第j个连接孔410 a和第二排的第j +2个连接孔410 a参与和连杆端板411上的连接,j为自然数,前述第i +1个连接孔和第j +2个连接孔通过连接件连接。
[0056] 前述连杆41的可伸缩的结构不仅限制在如附图所示的连杆41上,还可以用作支架15、14,以使支架15、14的长度可以调节,并且具有较高的调节精度。
[0057] 在如图12至图14所示的实施例中,连杆端板411固定在主连杆412的端部,连杆端板411和连接板410之间以连杆端板411以对角上的连接孔用两个螺栓固定连接,连杆端板411和连接板410之间的伸缩可以a为步长进行调节,这种结构的优点是使连杆端板411和连接板410之间伸缩的步长尽可能短,进而提高连杆411伸缩长度的调节精度。
[0058] 如图2、图3和图4所示,主动轮22 a、22和滑轮24可以根据需要采用水平布置或垂直布置。
[0059] 前述实施例中的单轴跟踪装置的工作原理是:通过控制驱动装置21驱动主动轮22进行正或反向旋转,并通过驱动绳23和滑轮24来拉动固定在主梁13上的从动轮25进行正或反向旋转,进而带动托架10及上面的光伏组件11进行东西向跟踪旋转。同时,通过安装在主梁13上的摆臂31和连接摆臂31的连杆41,可实现一个从动轮25带动一个及以上发电单元2进行东西向跟踪旋转,从而实现多组光伏组件集群化对日跟踪。

Claims (6)

1.用于跟踪太阳光的传动机构,其特征在于,传动机构包括主动轮、从动轮、滑轮和驱动绳,从动轮设置成能沿南北向轴线进行东西方向转动,驱动绳的第一端连接在从动轮的圆弧边的第一连接部,第二端连接在从动轮的该圆弧边的第二连接部,第一连接部和第二连接部在从动轮的周向间隔开,驱动绳的第一端和第二端之间的绳索缠绕主动轮和滑轮,以使驱动绳可在主动轮和从动轮之间进行传动,该从动轮安装在用于安装光伏组件的托架上,并可带动该托架在支撑该托架的支架上沿东西方向进行转动。
2.如权利要求1所述的传动机构,其特征在于,从动轮的转动轴线为水平布置或与水平面呈小于90度倾角布置,主动轮和滑轮水平布置或垂直布置。
3.如权利要求1所述的传动机构,其特征在于,从动轮为非完整的圆形。
4.如权利要求1所述的传动机构,其特征在于,主动轮为卷筒,驱动绳为钢丝绳。
5.如权利要求1所述的传动机构,其特征在于,主动轮为链轮,驱动绳中可与链轮啮合的部分为链条,其余部分为绳或带。
6.如权利要求1所述的传动机构,其特征在于,从动轮的旋转范围为±75°,即向东75。至向西75。。
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