CN103956966A - 一种太阳能电池发电双轴跟踪支架装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种太阳能电池发电双轴跟踪支架，所述装置包括太阳能电池组件支架，A形立柱，主轴，剪叉式升降臂，控制系统；所述太阳能电池组件支架安装在主轴上，该电池组件支架的上端安装光跟踪传感器，该主轴两端分别安装在前后U形轴承座内的前后轴承上，前U形轴承座安装在剪叉式升降臂的矩形十字轴上，后U形轴承座安装在A形立柱顶端水平U形轴承座上，该A形立柱的底端固定在地面混凝土基础上，剪叉式升降臂通过正反旋丝杠安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上；其根据太阳方位和高度信号分别驱动方位角减速电机和高度角减速电机带动正反旋和方位角丝杠运转。

Description

一种太阳能电池发电双轴跟踪支架装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池发电双轴跟踪装置，尤其是一种太阳能电池发电双轴跟踪支架。

背景技术

太阳能光伏发电作为太阳能利用的主要方式之一，因其资源潜力大、可持续利用等特点，成为各国竞相发展的重点。但光伏发电本钱过高是长期制约其高速发展的主要题目，传统的太阳能电池板大都采用固定安装方式，即电池板固定在某个位置，不随太阳位置的变化而移动，严重影响光电转换效率。其解决途径之一便是使平板光伏组件受光面时刻正对太阳，相同的辐照条件下吸收比固定安装光伏组件更多的太阳辐射能量，从而达到降低光伏发电本钱的目的。、

双轴太阳能电池发电跟踪装置是使太阳能电池时刻对准太阳的一种全自动跟踪装置，太阳能自动跟踪系统能增加太阳能电池接收的太阳能，提增加太阳能电池的发电量，但比固定式系统成本高，且结构复杂，传统的双轴跟踪支架，主要是独柱支撑，抗风性能差，使成本过高，使用不多；现有的太阳能电池跟踪支架主要有单轴跟踪、双轴跟踪及极轴跟踪支架。单轴跟踪只能自东向西跟踪太阳；双轴跟踪在自东向西跟踪太阳的同时，太阳能电池板的倾斜角度也随太阳高度而变化，从而让太阳能电池板准确对准太阳位置；但现有的双轴跟踪系统，很难做成让电池板跟踪阵列使用一套动力和控制系统，即联动运行方式，这样就增加了现有双轴跟踪支架生产和运行维护成本，结构复杂，故障率高。而极轴跟踪支架虽然有综合了单轴跟踪和双轴跟踪的优点，且可做成联动运行方式，但其跟踪角度和范围窄，降低了太阳能电池的发电效率。现有太阳跟踪支架存在系统成本高、抗风性差、高故障率、运行维护困难等问题。

发明内容

本发明解决了固定式支架和单轴跟踪支架光电转换效率低、极轴跟踪支架角度和范围窄、双轴跟踪支架成本高、抗风性差且故障率高的问题。本发明公开了一种剪叉式螺杆联动双轴太阳电池发电跟踪支架，太阳能电池组件支架上端安装光跟踪传感器，光传感控制系统根据太阳方位和高度信号分别驱动方位角减速电机和高度角减速电机带动正反旋丝杠和方位角丝杠运转。太阳能电池组件支架安装主轴上，主轴前端安装在前U形轴承座轴承上，前U形轴承座安装在矩形十字轴的矩形十字轴横轴上，矩形十字轴通过矩形十字轴纵轴与剪叉式升降臂上面两端连接，剪叉式升降臂下面两端通过正反旋丝杠螺母分别安装在正反旋丝杠上，正反旋丝杠两端安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上，主轴后端安装在后U形轴承座轴承上，后U形轴承座安装在水平U形轴承座，水平U形轴承座安装在A形立柱顶端，A形立柱的底端固定在地面混凝土基础上，主轴后端通过后U形轴承座轴承与双联万向联轴器前端连接，双联万向联轴器后端通过摇臂轴承座后与方位角水平摇臂一端连接，方位角水平摇臂另一端通过摇臂推拉杆和方位角丝杠螺母安装在方位角丝杠上，方位角丝杠两端安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上，使得太阳能电池组件支架形成以主轴、剪叉式升降臂、A形支柱的人字形四点支撑结构，加强了跟踪支架的结构强度，增加整个结构的抗风、抗恶劣天气的能力。

本发明的太阳能电池发电双轴跟踪支架，其特征在于，所述装置包括太阳能电池组件支架，光跟踪传感器，A形立柱，主轴，剪叉式升降臂，前U形轴承座，后U形轴承座，水平U形轴承座，矩形十字轴，地面轴承座，正反旋丝杠，方位角丝杠，方位角水平摇臂，双联万向联轴器，摇臂轴承座，摇臂推拉杆，、方位角减速电机，高度角减速电机以及控制系统；所述太阳能电池组件支架安装在主轴上，该电池组件支架的上端安装光跟踪传感器，该主轴两端分别安装在前后U形轴承座内的前后轴承上，前U形轴承座安装在剪叉式升降臂的矩形十字轴上，后U形轴承座安装在A形立柱顶端水平U形轴承座上，该A形立柱的底端固定在地面混凝土基础上，剪叉式升降臂通过正反旋丝杠安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上；所述跟踪控制系统为光跟踪传感器，其根据太阳方位和高度信号分别驱动方位角减速电机和高度角减速电机带动正反旋和方位角丝杠运转。所述太阳能电池组件支架安装主轴上，主轴前端安装在前U形轴承座轴承上，前U形轴承座安装在矩形十字轴的矩形十字轴横轴上，矩形十字轴通过矩形十字轴纵轴与剪叉式升降臂上面两端连接，剪叉式升降臂下面两端通过正反旋丝杠螺母分别安装在正反旋丝杠上，正反旋丝杠两端安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上。所述高度角减速电机通过地面轴承座连接在正反旋丝杠一端，高度角减速电机根据光跟踪传感器控制信号带动正反旋丝杠通过剪叉式升降臂的展开与折叠使主轴上安装的太阳能电池组件支架以水平U形轴承座为支点随着太阳高度角运动。所述主轴后端安装在后U形轴承座轴承上，后U形轴承座安装在水平U形轴承座，水平U形轴承座安装在A形立柱顶端，A形立柱的底端固定在地面混凝土基础上。所述主轴后端通过后U形轴承座轴承与双联万向联轴器前端连接，双联万向联轴器后端通过摇臂轴承座后与方位角水平摇臂一端连接，方位角水平摇臂另一端通过摇臂推拉杆和方位角丝杠螺母安装在方位角丝杠上，方位角丝杠两端安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上。所述方位角减速电机通过地面轴承座连接在方位角丝杠一端，方位角减速电机根据光跟踪传感器控制信号带动方位角丝杠通过摇臂推拉杆的推与拉使主轴上安装的太阳能电池组件支架随着太阳方位角运动。所述主轴通过后U形轴承座内轴承后与双联万向联轴器连接，双联万向联轴器另一端通过摇臂轴承座内轴承后与方位角水平摇臂连接，因主轴随太阳高度角变化时主轴与方位角水平摇臂轴的轴线会产生夹角，双联万向联轴器可使水平摇臂轴通过双联万向联轴器带动主轴旋转时主轴与方位角水平摇臂轴的角速度随时相等。

本发明的关键在于使用了A形立柱，剪叉式升降臂，正反旋丝杠螺母，方位角丝杠螺母，正反旋丝杠，方位角丝杠，双联万向联轴器，使得太阳能电池组件支架形成以主轴、剪叉式升降臂、A形支柱的人字形四点支撑结构，加强了跟踪支架的结构强度，增加整个结构的抗风、抗恶劣天气的能力，克服了传统的双轴跟踪支架的独柱支撑，抗风性能差的缺点；其双联万向联轴器可使方位角水平摇臂水平固定在A形立柱上端，不随主轴因方位角变化而上下移动，通过摇臂推拉杆与之连接的方位角丝杠固定于地面轴承座上，这样延长方位角丝杠和正反旋丝杠即可实现双轴跟踪多台支架联动，增加跟踪精度和一致性，减少生产及运行维护成本，降低故障率；剪叉式升降臂、方位角水平摇臂充分利用杠杆原理，其力臂支点在主轴和方位角水平摇臂术端，相比传统双轴跟踪支架将减速器置于中间驱动的方式其驱动扭矩将成倍减小，抗风能力成倍增加，降低了制造和运行维护成本；利用丝杠和螺母在停止转动后的自锁原理实现跟踪支架的自锁，减少了其他双轴跟踪支架的自锁器和相关的控制系统，进一步降低成本和增加可靠性，使跟踪装置具有结构简单、传动阻力小，经济性好、自运转电力消耗降低、安装维护方便、结构强度高、抗风性强等优点。

发明的有益效果：

生产成本低：利用杠杆、丝杠、轴承构成传动机构，省却了传统跟踪平台所用的齿轮链条、电动推杆、蜗轮蜗杆、回转减速器、圆形转盘等传动部件，主要零部件大部分采用标准件，大大减少了生产及加工成本。

运行电力消耗少：利用杠杆原理使传动阻力减至最小从而使系统最大程度减少本身电力消耗。

抗风能力强：太阳能电池组件支架形成以主轴、剪叉式升降臂、A形支柱的人字形四点支撑结构，加强了跟踪支架的结构强度，增加整个结构的抗风、抗恶劣天气的能力。

易安装维护：整个支架由26个部件组成，因此其安装、调试、运行维护简单方便。

运输方便：其主结构件为规则的矩形，方便运输，减少运输成本。

运行寿命长回收利用率高：构件全部为热镀锌钢结构，强度高、耐腐蚀，设备回收利用率高。

附图说明

图1是本发明太阳能电池发电双轴跟踪支架装置的示意图

图2是本发明太阳能电池发电双轴跟踪支架装置的矩形十字轴纵轴的正视图

图3是本发明太阳能电池发电双轴跟踪支架装置的矩形十字轴横轴的左视图

图4是本发明的俯视图

其中：

1、后U形轴承座2、水平U形轴承座3、双联万向联轴器4、水平方位角摇臂5、连接轴6、摇臂推拉杆7、后轴承8、主轴9、A形立柱10、太阳能电池组件支架11、地面混凝土基础12、地面轴承座13、方位角丝杠14、方位角丝杠螺母15、方位角减速电机16、反旋丝杠17、正反旋丝杠螺母18、剪叉式升降臂19、矩形十字轴横轴20、前U形轴承座21、前轴承22、矩形十字轴承23、高度角减速电机24、矩形十字轴纵轴25、光跟踪传感器26、摇臂轴承座

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进一步加以说明。

太阳能电池组件支架10上端的光跟踪传感器25根据太阳移动轨迹形成方位角及高度角(东西、南北)两个方向信号，跟踪控制系统根据方向信号分别驱动高度角减速电机23和方位角减速电机15运转，太阳能电池组件支架10安装主轴8上，主轴8前端安装在前U形轴承座20上的前轴承21上，前U形轴承座20安装在矩形十字轴22的矩形十字轴横轴19上，矩形十字轴22通过矩形十字轴纵轴24与剪叉式升降臂18上面两端连接，剪叉式升降臂18下面两端通过正反旋丝杠螺母17分别安装在正反旋丝杠16上，正反旋丝杠16两端安装在地面轴承座12上，地面轴承座12固定在地面混凝土基础11上，高度角减速电机23通过地面轴承座12连接在正反旋丝杠16一端，高度角减速电机23根据光跟踪传感器25控制信号带动正反旋丝杠16上的正反旋丝杠螺母17移动，下反旋丝杠螺母17通过对剪叉式升降臂18的展开与折叠使主轴8上安装的太阳能电池组件支架10以水平U形轴承座2为支点随着太阳高度角运动。所述主轴8后端安装在后U形轴承座1后轴承7上，后U形轴承座1安装在水平U形轴承座2上，水平U形轴承座2安装在A形立柱9顶端，A形立柱9的底端固定在地面混凝土基础11上。所述主轴8后端通过后U形轴承座后轴承7与双联万向联轴器3前端连接，双联万向联轴器3后端通过摇臂轴承座26后与方位角水平摇臂4一端连接，方位角水平摇臂4另一端通过摇臂推拉杆6和方位角丝杠螺母14安装在方位角丝杠13上，方位角丝杠13两端安装在地面轴承座12上，地面轴承座12固定在地面混凝土基础11上。所述方位角减速电机15通过地面轴承座12连接在方位角丝杠13一端，方位角减速电机15根据光跟踪传感器25控制信号带动方位角丝杠13上的方位角丝杠螺母14移动，方位角丝杠螺母14通过对摇臂推拉杆6的推与拉使主轴8上安装的太阳能电池组件支架10随着太阳方位角运动。所述主轴8通过后U形轴承座1上安装的后轴承7后与双联万向联轴器3连接，双联万向联轴器3另一端通过摇臂轴承座26内轴承后与方位角水平摇臂4连接，因主轴8随太阳高度角变化时主轴8与方位角水平摇臂4轴的轴线会产生夹角，双联万向联轴器3可使水平摇臂轴4通过双联万向联轴器3带动主轴8旋转时主轴8与方位角水平摇臂4轴的角速度随时相等。

Claims (10)

1.一种太阳能电池发电双轴跟踪支架，其特征在于，所述装置包括太阳能电池组件支架，光跟踪传感器，A形立柱，主轴，剪叉式升降臂，前U形轴承座，后U形轴承座，水平U形轴承座，矩形十字轴，地面轴承座，正反旋丝杠，方位角丝杠，方位角水平摇臂，双联万向联轴器，摇臂轴承座，摇臂推拉杆，方位角减速电机，高度角减速电机以及控制系统；所述太阳能电池组件支架安装在主轴上，该电池组件支架的上端安装光跟踪传感器，该主轴两端分别安装在前后U形轴承座内的前后轴承上，前U形轴承座安装在剪叉式升降臂的矩形十字轴上，后U形轴承座安装在A形立柱顶端水平U形轴承座上，该A形立柱的底端固定在地面混凝土基础上，剪叉式升降臂通过正反旋丝杠安装在地面轴承座上，地面轴承座固定在地面混凝土基础上；所述跟踪控制系统为光跟踪传感器，其根据太阳方位和高度信号分别驱动方位角减速电机和高度角减速电机带动正反旋和方位角丝杠运转。 

2.根据权利要求1所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述剪叉式升降臂的下面两端分别通过正旋、反旋支撑螺母与下反旋丝杠连接，上面两端连接于矩形十字轴纵轴上。 

3.根据权利要求2所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述下反旋丝杠分别通过地面轴承座与高度角减速电机连接，高度角减速电机根据光跟踪传感器控制信号带动正反旋丝杠通过剪叉式升降臂的展开与折叠使主轴上安装的太阳能电池组件支架随着太阳高度角运动。 

4.根据权利要求3所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述正反旋丝杠分别通过地面轴承座与高度角减速电机连接，延长高度角丝杠与多台双轴跟踪支架高度角丝杠连接即可实现双轴跟踪多台支架在南北方向上的联动。 

5.根据权利要求1所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述剪叉式升降臂上面两端安装在矩形十字轴的矩形十字轴纵轴上，前U形轴承座安装在前矩形十字轴的矩形十字轴横轴上，前U形轴承座通过轴承与主轴连接。 

6.根据权利要求1所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述主轴后端通过轴承安装在后U形轴承座上，后U形轴承座安装在A形立柱上端的水平U形轴承座上。 

7.根据权利要求1所述太阳能发电双轴光发电跟踪装置，其特征在于所述方位角水平摇臂安装在摇臂轴承座上，摇臂推拉杆一端通过轴与方位角水平摇臂一端连接，另一端安装在通过支撑螺母安装在方位角丝杠上。 

8.根据权利要求6所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述主轴通过后U形轴承座内轴承后与双联万向联轴器连接，双联万向联轴器另一端通过摇臂轴承座内轴承后 与方位角水平摇臂连接，方位角水平摇臂一端通过连接轴与摇臂推拉杆上端连接，摇臂推拉杆下端安装在丝杠支撑螺母上，丝杠支撑螺母安装在方位角丝杠上，方位角丝杠通过地面轴承座与方位角减速电机连接，方位角减速电机根据控制信号带动方位角丝杠通过摇臂推拉杆的推与拉使主轴上安装的太阳能电池组件支架随着太阳方位角运动。 

9.根据权利要求8所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述方位角丝杠通过地面轴承座与方位角减速电机连接，延长方位角丝杠与多台双轴跟踪支架方位角丝杠连接即可实现双轴跟踪多台支架在东西方向上的联动。 

10.根据权利要求7所述太阳能电池发电双轴跟踪支架装置，其特征在于所述主轴通过后U形轴承座内轴承后与双联万向联轴器连接，双联万向联轴器另一端通过摇臂轴承座内轴承后与方位角水平摇臂连接，因主轴随太阳高度角变化时主轴与方位角水平摇臂轴的轴线会产生夹角，双联万向联轴器可使水平摇臂轴通过双联万向联轴器带动主轴旋转时主轴与方位角水平摇臂轴的角速度随时相等。