CN103365304A - 一种太阳能自动跟踪装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能自动跟踪装置及其控制系统，该装置包括基座、太阳能接收板托架、光敏传感器、控制单元，光敏传感器设在太阳能接收板托架上，光敏传感器与控制单元相连，基座上设有一组液压缸，液压缸的推杆与太阳能接收板托架通过球铰链相连；太阳能接收板托架上设有滑槽，滑槽中设有与太阳能接收板相铰接的轴；控制单元与液压缸的控制器相连，控制液压缸推杆的行程。采用液压控制，太阳能接收板可以做的比较大，系统稳定性好；太阳能接收板可以折叠，当遇到强风等恶劣天气时，在控制单元的控制下，太阳能接收板折叠起来，减小作用在光伏系统上的外力，提高系统的稳定性；使太阳能接收板与太阳光始终保持垂直，提高太阳能的利用率。

Description

一种太阳能自动跟踪装置及其控制系统

技术领域

本发明涉及太阳能能源利用技术领域，尤其是涉及一种太阳能利用的太阳位置自动跟踪装置及其控制系统。

背景技术

能源是经济与社会发展的基本动力，随着全球经济的发展以及世界人口的增长，必将使能源消费持续增长。

很长一段时期，煤炭等传统矿物质能源有力地促进了人类社会的进步和发展，但与此同时，该类能源的总量也越来越少，此外，大量的使用矿物质能源带来了一系列日趋严重的环境问题。

太阳能作为一种新型可再生能源，具有清洁、环保、持续、长久等优点，已经成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一，越来越受到世人的关注。

目前，人类对太阳能的利用方式主要分为两类，分别是太阳能热利用和太阳能光伏发电。

在提高太阳能利用率方面，太阳位置跟踪已被证实成为主要手段。

所谓太阳位置跟踪，是指调整太阳能接收板的位置角度，使其受光面保持始终与太阳光线趋于垂直的关系，类似于向日葵的原理，目的是让有效的受光面收集更多的太阳能。

对于同一块太阳能接收平板，当其与太阳辐射方向垂直时接收的太阳能大致为将其朝南固定时接收到的太阳辐射能量的3 倍。

目前，流行的跟踪方式主要有机械式单轴跟踪、地平坐标系双轴跟踪和传感器跟踪。

但是现有的太阳能跟踪装置存在结构复杂，成本较高，故障率高，抗风能力很差的缺点，不适于推广应用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗风能力和系统稳定性好的太阳能自动跟踪装置及其控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种太阳能自动跟踪装置，包括基座、太阳能接收板托架、光敏传感器、控制单元，所述光敏传感器设在太阳能接收板托架上，光敏传感器与控制单元相连，所述基座上设有一组液压缸，液压缸的推杆与太阳能接收板托架通过球铰链相连；所述太阳能接收板托架上设有滑槽，滑槽中设有与太阳能接收板相铰接的轴；所述控制单元与液压缸的控制器相连，控制液压缸推杆的行程。

进一步的，所述太阳能接收板托架上设有电动机及减速器和钢丝绳，滑槽中的轴上设有卡扣，卡扣与钢丝绳固定连接，钢丝绳的两个端点固定在减速器的输出轴上。

所述控制单元与电动机相连，控制电动机工作状态。

所述滑槽中的两相邻轴之间设有两个太阳能接收板，两个太阳能接收板之间相铰接。

所述太阳能接收板为太阳能电池板。

一种太阳能自动跟踪装置的控制系统，所述控制系统在满足工作条件时：所述控制单元输出控制信号到电动机及减速器，电动机带动减速装置正转，钢丝绳带动轴在滑槽中滑动，太阳能电池板展开，太阳能电池板进入工作状态；光敏传感器检测太阳能接收板托架与光线的夹角，输出偏差信号到控制单元，控制单元根据偏差信号输出控制电流调整液压缸进油口和出油口的流量，调整各液压缸的推杆的伸出量，调节使太阳能接收板托架上的太阳能电池板与太阳光线垂直；

所述控制系统在不满足工作条件时：所述控制单元输出控制信号到电动机及减速器，电动机带动减速装置反转，钢丝绳反向带动轴在滑槽中滑动，太阳能电池板折叠，太阳能电池板进入关闭状态。

本发明具有以下优点：

1、采用液压控制，太阳能接收板可以做的比较大，系统稳定性好；

2、太阳能接收板可以折叠，当遇到强风等恶劣天气时，在控制单元的控制下，太阳能接收板折叠起来，可以减小受风的面积，减小作用在光伏系统上的外力，提高系统的稳定性；

3、输出的发电量大，太阳能电池板可以经常保持在与太阳光矢量垂直的角度，从而可以保证发电量输出最大，提高了发电效率。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明自动跟踪装置结构示意图之一。

图2为本发明自动跟踪装置结构示意图之二。

图3为图1中太阳能电池板托架结构示意图之一。

图4为图1中太阳能电池板托架结构示意图之二。

图5为图1中太阳能电池板结构示意图。

图6为图3中Ⅰ处的局部放大图。

图7为图3中Ⅱ处的局部放大图。

图8为本发明控制系统的控制流程图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1至图7所示，为一种太阳能电池板可折叠的液压控制太阳自动跟踪装置，包括基座1、四个液压缸3、太阳能电池板托架4、电动机及减速器5、钢丝绳6、四块太阳能电池板7、光敏传感器8、控制单元20；基座1上设有固定孔11，通过固定孔将基座固定安装在屋顶或其他场地上；四个液压缸3分别固定安装在基座1上，四个液压缸与基座间的四个固定点为一正方形的四个拐点，各个液压缸的推杆9与太阳能电池板托架4通过球铰链12相连。

光敏传感器设在太阳能接收板托架上，控制单元设在基座上，光敏传感器与控制单元相连；控制单元与液压缸的控制器相连，控制液压缸推杆的行程。

太阳能电池板托架两侧框架上设有两滑槽，滑槽中设有与太阳能电池板相铰接的轴，轴为三根轴，其中，轴14、15可在滑槽13中滑动，而轴16固定在太阳能电池板托架上，且轴14、15、16在同一平面内相互平行。

电动机及减速器设在太阳能电池板托架一端部横架上，滑槽中的轴上套有卡扣，卡扣与钢丝绳固定连接，钢丝绳的两个端点固定在减速器的输出轴上，钢丝绳套在设在太阳能电池板托架另一端部的滚轮17上。控制单元与电动机相连，控制电动机工作状态。

滑槽中的两轴间设有两个太阳能接收板，两个太阳能接收板之间通过铰链19相铰接。其中，太阳能电池板7.1与太阳能电池板7.2之间通过铰链相铰接，太阳能电池板7.3与太阳能电池板7.4之间通过铰链相铰接。四块太阳能电池板7通过轴14、15、16安装在太阳能电池板托架4上，太阳能电池板可绕轴转动。

液压缸3.1、3.2、3.3、3.4与基座相垂直设置，并且在每个液压缸上都设有调整油口2、10，通过调整油口对液压缸的进油量和出油量进行调节，从而改变各液压缸的推杆的伸出量，对太阳能电池板托架位置调整。

如图8所示，为太阳自动跟踪装置的控制系统的控制流程图。在控制系统中，通过判断太阳能工作条件，满足条件正常工作情况下，控制单元输出控制信号到电动机，电动机及减速器正转，通过钢丝绳带动轴在滑槽中滑动，从而使太阳能电池板展开，电池板进入工作状态。

当太阳能电池板展开进入工作状态后，光敏传感器检测太阳能电池板托架与光线的夹角，并将信号到控制单元，控制单元根据光敏传感器传来的信号，通过控制单元处理其计算出各液压缸推杆的行程，并输出控制电流，控制液压缸上电磁阀工作，调整油口的进油量和出油量，改变各液压缸的推杆的伸出量，从而使太阳能电池板托架与太阳光线垂直，由于太阳能电池板此时已展开从而平行于太阳能电池板托架，因而可使太阳能电池板也与光线垂直。

在遭遇强风等恶劣天气等不满足工作条件时，控制单元输出控制信号到电动机，电动机及减速装置反转，通过钢丝绳带动轴在滑槽中滑动，从而使太阳能电池板折叠，电池板进入关闭状态，从而减小电池板的受风面积，减小了光伏发电系统的受力，提高系统稳定性。或夜间不满足工作条件，太阳能电池板折叠起来不工作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能自动跟踪装置，包括基座（1）、太阳能接收板托架、光敏传感器（8）、控制单元（20），所述光敏传感器（8）设在太阳能接收板托架上，光敏传感器与控制单元相连，其特征在于：所述基座（1）上设有一组液压缸（3），液压缸（3）的推杆与太阳能接收板托架通过球铰链（12）相连；所述太阳能接收板托架上设有滑槽（13），滑槽（13）中设有与太阳能接收板相铰接的轴；所述控制单元（20）与液压缸的控制器相连，控制液压缸推杆的行程。

2.如权利要求1所述太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述太阳能接收板托架上设有电动机及减速器（5）和钢丝绳（6），滑槽（13）中的轴上设有卡扣（18），卡扣（18）与钢丝绳（6）固定连接，钢丝绳（6）的两个端点固定在减速器的输出轴上。

3.如权利要求2所述太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述控制单元（20）与电动机相连，控制电动机工作状态。

4.如权利要求1至3任一项所述太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述滑槽（13）中的两相邻轴之间设有两个太阳能接收板，两个太阳能接收板之间相铰接。

5.如权利要求4所述太阳能自动跟踪装置，其特征在于：所述太阳能接收板为太阳能电池板（7）。

6.一种如权利要求5所述太阳能自动跟踪装置的控制系统，其特征在于：

所述控制系统在满足工作条件时：所述控制单元输出控制信号到电动机及减速器，电动机带动减速装置正转，钢丝绳带动轴在滑槽中滑动，太阳能电池板展开，太阳能电池板进入工作状态；光敏传感器检测太阳能接收板托架与光线的夹角，输出偏差信号到控制单元，控制单元根据偏差信号输出控制电流调整液压缸进油口和出油口的流量，调整各液压缸的推杆的伸出量，调节使太阳能接收板托架上的太阳能电池板与太阳光线垂直；

所述控制系统在不满足工作条件时：所述控制单元输出控制信号到电动机及减速器，电动机带动减速装置反转，钢丝绳反向带动轴在滑槽中滑动，太阳能电池板折叠，太阳能电池板进入关闭状态。

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