CN103986410B - 一种太阳跟踪发电装置及其阵列 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳跟踪发电装置及其阵列，为解决现有发电装置结构复杂，故障率高，维护成本高，稳定性和抗风性较低，驱动复杂等问题，本发明方案在保证跟踪精度的基础上，将太阳的椭圆轨道运动分解为旋转运动和俯仰运动，其突出特点是所设计的摆转机构、俯仰升降机构具有节省驱动力和驱动力矩的作用，并且机械结构稳定性好，抗风能力强，可适应大部分屋顶或空旷地的安装，同时减少驱动器的数量，进而降低了系统成本。同时本发明还提供了一种整体式驱动控制的太阳跟踪发电装置列阵。

Description

一种太阳跟踪发电装置及其阵列
技术领域
本发明属于太阳能发电领域，具体涉及一种太阳跟踪发电装置及阵列。
背景技术
太阳能具有绿色环保、分布广、可持续利用的优点。伴随着传统能源的不断萎缩，太阳能成为了各国发展和研究的热点。其中，光伏发电是太阳能应用领域的重要方面。由于太阳能具有能量密度低、太阳能接受效率随太阳入射角增大而减小的特点，目前有效的解决措施就是采用太阳跟踪系统，对太阳位置进行全方位实时精确跟踪，采用跟踪系统的太阳能发电系统发电量可以提高15%～20%。从而提高太阳能利用率。太阳双轴跟踪主要有极轴式全跟踪和高度角-方位角式跟踪两种方式，通过大面的光学元件将太阳光线垂直照射到太阳能发电装置的受光面上，为使得聚光焦点保持在太阳能电池接收器上，此跟踪装置要随着太阳运动。
现有聚光发电装置实现聚光发电组件对太阳光线的跟踪，在驱动聚光发电组件转动时，多通过采用涡轮蜗杆、轴承、链轮、齿轮等驱动器实现运功及连动，其装置结构较为复杂，故障率高，维护成本高，稳定性和抗风性较低，且对多个聚光发电组件进行驱动时需使用多台驱动器，无法进行快速方便的组网列阵，无法实现模块化安装，且控制过程复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种结构简单、稳定性和抗风性高、成本较低、使用方便的高倍聚光太阳跟踪发电装置及阵列，在保证跟踪精度的基础上，将太阳的椭圆轨道运动分解为旋转运动和俯仰运动，其突出特点是所设计的摆转机构、俯仰升降机构具有节省驱动力和驱动力矩的作用，并且机械结构稳定性好，抗风能力强，可适应大部分屋顶或空旷地的安装，同时减少驱动器的数量，进而降低了系统成本。同时本发明太阳跟踪发电装置还便于组成整体式驱动控制的太阳跟踪发电装置列阵。
为了达到上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
提供一种太阳跟踪发电装置，包括机架和聚光发电组件，所述的机架4包括上支架和底架，上支架的前端与底架相铰接，上支架的后端通过俯仰升降机构3与底架相连，所述的聚光发电组件1平行安设在上支架上且每个聚光发电组件1能绕自身轴线摆转，聚光发电组件1与摆转机构2相连，聚光发电组件1的输出端与汇流箱7相连接，对应于上支架的铰接处配置有俯仰编码器6，对应于聚光发电组件1的转轴配置有转轴编码器5，俯仰编码器6与转轴编码器5分别与安设在机架上的控制器8相连通。
本发明太阳跟踪发电装置在使用过程中使聚光发电组件始终为南北朝向放置。控制器采集极轴编码器和俯仰编码器输入的角度信息，计算实时的太阳运动轨迹，并发出信号控制极轴直线推杆与俯仰直线推杆的运动。本发明采用视日轨迹跟踪方式对太阳运动轨迹进行计算。
所述聚光发电组件1沿上支架的纵向从左至右平行间隔安设，聚光发电组件1包括梯形截面的长形箱体，箱体上盖安设聚光透镜阵列，箱体内底面对应于聚光透镜阵列安设太阳能电池阵列101，在箱体的两端安设有转轴与上支架相连，在转轴或箱体上固联有摆杆103，通过摆杆103与摆转机构2相连。
所述聚光透镜阵列可以设置在钢化玻璃上，钢化玻璃与梯形截面的长形箱体的上部开口处可以通过玻璃硅胶粘接固定。
太阳能电池产生的电能通过导线输送到汇流箱7，或者使用汇流逆变存储器将所产生的电能逆变、存储或输出使用。汇流箱7固定在机架的上部横梁二406上。
所述摆转机构2包括与摆杆103相铰接的连接杆201和剪叉式伸缩装置，连接杆201的一端与剪叉式伸缩装置相连，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在其中的一对连杆间安设有摆转机构推杆216，在剪叉连杆组件的两端设置有前、后齿盘，前、后齿盘上设置有上下齿条，剪叉连杆的下端头与齿盘相铰接，上端头通过连接步进齿轮210与齿条相啮合。
所述俯仰升降机构3包括安设在底架后端两侧的剪叉式伸缩装置，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在两侧的两个剪叉式伸缩装置之间连接有俯仰升降机构推杆314，剪叉连杆组件的下端一个端头与底架相铰接，另一端头与底架上的滑槽相配置，剪叉连杆组件的上端一个端头与上支架相铰接，另一端头与上支架上的滑槽相配置。
所述机架4包括矩形底架、形状尺寸与底架相同的上支架、两个立柱404；所述底架包括相互平行的底部横梁一402和底部横梁二414，相互平行的底部侧梁一413和底部侧梁二403；所述上支架包括相互平行的上部横梁一411和上部横梁二406，相互平行的上部侧梁一407和上部侧梁二412；两根立柱404的下端分别与底部横梁一402的两端垂直固定连接，俯仰枢轴405将立柱404上端与上部横梁一411的两端铰接。
所述俯仰编码器6固定安装在所述俯仰枢轴405上。
所述聚光发电组件1包括：箱体的两端端面上安设的平行于聚光发电组件轴线的转轴一102和转轴二104，转轴一102通过轴承固定在上部横梁一411上，转轴二104通过轴承固定在上部横梁二406上，转轴一102和转轴二104的方向与上部侧梁一407平行；转轴一102上固连有摆杆103，摆杆103在垂直于转轴一102的平面内摆动，摆杆103的另一端固连在所述摆转机构2的连架杆201上；太阳能电池的输出端通过导线接入汇流箱7的输入端。
所述转轴编码器5固定安装在所述任意一个聚光发电组件的转轴一102上。
极轴编码器和俯仰编码器分别测量聚光发电组件的极轴角度、俯仰角度并将角度信号传送给控制器，控制器计算出此刻的太阳位置，并与当前的机器位置比较得出跟踪差值后发出跟踪指令信号，发送给极轴运动机构中的极轴直线推杆与俯仰运动机构中的俯仰直线推杆，驱动若干个聚光发电组件调整极轴角度与俯仰角度，保证太阳光接受面始终与太阳光轴精确垂直。
其中所述转轴编码器5、俯仰编码器6可以采用旋转编码传感器。
所述摆转机构推杆216和俯仰升降机构推杆314可以为电动推杆或者液压推杆。
机架4还可以包括设置在所述底部支架上的用于将太阳跟踪发电装置固定在地面上的地脚401。
所述摆转机构具体包括：连架杆201、连杆轴202、第一齿条203、第一齿盘204、摆转支座轴205、第一摆转剪叉臂206、第一摆转剪叉轴207、第二摆转剪叉臂208、摆转步进轮轴209、连接步进齿轮210、摆转限位块211、第二摆转剪叉轴212、第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214、摆转推杆轴215、摆转机构推杆216、第二齿条217、第二转盘轴218、L型固位块219、第一转盘轴220、第二齿盘221；所述连架杆201通过连杆轴202与聚光发电组件1上的摆杆103相连，通过第一转盘轴220将摆杆103、连架杆201、第一齿盘204连接，第一条齿条203一端固连有摆转支座轴205，摆转支座轴205上安装有第一摆转剪叉臂206，第一摆转剪叉臂206可绕着摆转支座轴205一定角度的转动，第一摆转剪叉臂206、第二摆转剪叉臂208中间交叉，交叉部位采用第一摆转剪叉轴207连接而成，第二摆转剪叉臂208的一端通过摆转步进轮轴209安装有连接步进齿轮210，连接步进齿轮210在第一齿条203内运动且第一齿条203安装有摆转限位块211限制摆转角度，第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214通过第二摆转剪叉轴212与第一摆转剪叉轴207、第二摆转剪叉臂208连接，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214中间交叉，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214的交叉部位通过剪叉轴连接而成，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214的中部使用摆转推杆轴215连接有摆转机构推杆216，第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214的另一端通过摆转支座轴205、连接步进齿轮210与第二齿条217相连，第二齿盘221通过第二转盘轴218与L型固位块219相连。L型固位块219固连于机架4的上部侧梁一407上。每个聚光发电组件1的摆杆103通过连架杆201连接起来，从而产生各聚光发电组件1的连动。
所述俯仰升降机构具体包括：角支座301、第一滑槽302、俯仰支座轴303、第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305、第一俯仰剪叉轴306、第二俯仰剪叉轴307、第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309、俯仰步进轮轴310、俯仰步进齿轮311、俯仰限位块312、俯仰推杆轴313、俯仰升降机构推杆314、第二滑槽315；所述第一滑槽302通过其两端的角支座301固定安装于底部横梁二414上，第二滑槽315通过其两端的角支座301固定安装于上部横梁二406上，第一滑槽302内两端分别固连有俯仰支座轴303，第一俯仰剪叉臂304的一端与俯仰支座轴303连接，第一俯仰剪叉臂304可绕俯仰支座轴303一定角度的转动，第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴306连接而成，第二俯仰剪叉臂305的一端通过俯仰步进轮轴310固定有俯仰步进齿轮311，俯仰步进齿轮311可绕俯仰步进轮轴310进行360度旋转，俯仰步进齿轮311于第一滑槽302内啮合运动且第一滑槽302安装有俯仰限位块312限制俯仰运动角度，第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305与第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309通过第二俯仰剪叉轴307连接，第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴306连接而成，第四俯仰剪叉臂309一端也通过俯仰步进轮轴310固定有俯仰步进齿轮311，俯仰步进齿轮311于第二滑槽315内啮合运动，第二俯仰剪叉臂305的中部通过俯仰推杆轴313与俯仰升降机构推杆314连接。
所述控制器内设置有单片机或者PLC运算控制系统。
本发明还提供一种太阳跟踪发电装置阵列，其由多个根据权利要求1或2或3所述的太阳跟踪发电装置组成阵列，且阵列中每整排的相互平行放置的太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构由连接元件相连进行统一控制和传动。
本发明的太阳跟踪发电装置阵列，在每排中相邻的两台太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构之间，均设置有工业直线推杆901，工业直线推杆901通过连接轴902将相邻的两台发电装置间的俯仰升降机构相互连接。
所述每台太阳跟踪发电装置不安装俯仰升降机构中的俯仰升降机构推杆314，所述的每台太阳跟踪发电装置俯仰升降机构之间，通过连接元件实现传动。在相邻的两台太阳跟踪发电装置之间，均设置有工业直线推杆901，工业直线推杆通过连接轴902将相邻的两台发电装置间的俯仰升降机构中的第二俯仰剪叉臂305连接，使用这种方法，将平行相邻放置的太阳跟踪发电装置组网形成太阳跟踪发电阵列。通过连接元件的连接，整排太阳跟踪发电装置阵列仅需要一台控制器8对所有俯仰升降机构进行控制。
所述太阳跟踪发电列阵，每一排的太阳跟踪发电装置阵列可实现俯仰角度运动的一致性，从而实现各个聚光发电组件在俯仰角方向上准确的跟踪太阳。
附图说明
图1是本发明的太阳跟踪发电装置总体示意图；
图2是图1中聚光发电组件的装置示意图；
图3是图1中摆转机构的装置示意图；
图4是图3中摆转机构的局部示意图；
图5是图4中摆转机构的局部示意图；
图6是图1中俯仰升降机构的装置示意图；
图7是图6中俯仰升降机构的局部剖面示意图；
图8是图1中机架的装置示意图；
图9是太阳跟踪发电装置列阵示意图；
图10是太阳跟踪发电装置列阵装置互联示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细描述：
如附图所示，本发明提供的太阳跟踪发电装置，包括机架和聚光发电组件，所述的机架4包括上支架和底架，上支架的前端与底架相铰接，上支架的后端通过俯仰升降机构3与底架相连，所述的聚光发电组件1平行安设在上支架上且每个聚光发电组件1能绕自身轴线摆转，聚光发电组件1与摆转机构2相连，聚光发电组件1的输出端与汇流箱7相连接，对应于上支架的铰接处配置有俯仰编码器6，对应于聚光发电组件1的转轴配置有转轴编码器5，俯仰编码器6与转轴编码器5分别与安设在机架上的控制器8相连通。
所述聚光发电组件1沿上支架的纵向从左至右平行间隔安设，聚光发电组件1包括梯形截面的长形箱体，箱体上盖安设聚光透镜阵列，箱体内底面对应于聚光透镜阵列安设太阳能电池阵列101，在箱体的两端安设有转轴与上支架相连，在转轴或箱体上固联有摆杆103，通过摆杆103与摆转机构2相连。
所述聚光透镜阵列可以设置在钢化玻璃上，钢化玻璃与梯形截面的长形箱体的上部开口处可以通过玻璃硅胶粘接固定。本实施例中，每台太阳跟踪发电装置中，聚光发电组件的个数为6各，聚光透镜阵列由2 X 12个材料为PMMA的聚光透镜，粘接附着于钢化玻璃上所组成，聚光比大于500倍，焦距为125mm。本实施例中，聚光型太阳能电池为美国Emcore公司生产的聚光太阳能电池。
太阳能电池产生的电能通过导线输送到汇流箱7，或者使用汇流逆变存储器将所产生的电能逆变、存储或输出使用。
所述摆转机构2包括与摆杆103相铰接的连接杆201和剪叉式伸缩装置，连接杆201的一端与剪叉式伸缩装置相连，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在其中的一对连杆间安设有摆转机构推杆216，在剪叉连杆组件的两端设置有前、后齿盘，前、后齿盘上设置有上下齿条，剪叉连杆的下端头与齿盘相铰接，上端头通过连接步进齿轮210与齿条相啮合。
所述俯仰升降机构3包括安设在底架后端两侧的剪叉式伸缩装置，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在两侧的两个剪叉式伸缩装置之间连接有俯仰升降机构推杆314，剪叉连杆组件的下端一个端头与底架相铰接，另一端头与底架上的滑槽相配置，剪叉连杆组件的上端一个端头与上支架相铰接，另一端头与上支架上的滑槽相配置。
进一步地，机架4包括矩形底架、形状尺寸与底架相同的上支架、两个立柱404；所述底架包括相互平行的底部横梁一402和底部横梁二414，相互平行的底部侧梁一413和底部侧梁二403；所述上支架包括相互平行的上部横梁一411和上部横梁二406，相互平行的上部侧梁一407和上部侧梁二412；两根立柱404的下端分别与底部横梁一402的两端垂直固定连接，俯仰枢轴405将立柱404上端与上部横梁一411的两端铰接。所述俯仰编码器6固定安装在所述俯仰枢轴405上。
进一步地，所述聚光发电组件1包括：箱体的两端端面上安设的平行于聚光发电组件轴线的转轴一102和转轴二104，转轴一102通过轴承固定在上部横梁一411上，转轴二104通过轴承固定在上部横梁二406上，转轴一102和转轴二104的方向与上部侧梁一407平行；
转轴一102上固连有摆杆103，摆杆103在垂直于转轴一102的平面内摆动，摆杆103的另一端固连在所述摆转机构2的连架杆201上；太阳能电池的输出端通过导线接入汇流箱7的输入端。所述转轴编码器5固定安装在所述任意一个聚光发电组件的转轴一102上。
极轴编码器和俯仰编码器分别测量聚光发电组件的极轴角度、俯仰角度并将角度信号传送给控制器，控制器计算出此刻的太阳位置，并与当前的机器位置比较得出跟踪差值后发出跟踪指令信号，发送给极轴运动机构中的极轴直线推杆与俯仰运动机构中的俯仰直线推杆，驱动若干个聚光发电组件调整极轴角度与俯仰角度，保证太阳光接受面始终与太阳光轴精确垂直。
本发明实施例中，所述转轴编码器5、俯仰编码器6采用旋转编码传感器。
所述摆转机构推杆216和俯仰升降机构推杆314可以为电动推杆或者液压推杆，本实施例中采用电动推杆。
机架4还可以包括设置在所述底部支架上的用于将太阳跟踪发电装置固定在地面上的地脚401。
所述摆转机构具体包括：连架杆201、连杆轴202、第一齿条203、第一齿盘204、摆转支座轴205、第一摆转剪叉臂206、第一摆转剪叉轴207、第二摆转剪叉臂208、摆转步进轮轴209、连接步进齿轮210、摆转限位块211、第二摆转剪叉轴212、第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214、摆转推杆轴215、摆转机构推杆216、第二齿条217、第二转盘轴218、L型固位块219、第一转盘轴220、第二齿盘221；所述连架杆201通过连杆轴202与聚光发电组件1上的摆杆103相连，通过第一转盘轴220将摆杆103、连架杆201、第一齿盘204连接，第一条齿条203一端固连有摆转支座轴205，摆转支座轴205上安装有第一摆转剪叉臂206，第一摆转剪叉臂206可绕着摆转支座轴205一定角度的转动，第一摆转剪叉臂206、第二摆转剪叉臂208中间交叉，交叉部位采用第一摆转剪叉轴207连接而成，第二摆转剪叉臂208的一端通过摆转步进轮轴209安装有连接步进齿轮210，连接步进齿轮210在第一齿条203内运动且第一齿条203安装有摆转限位块211限制摆转角度，第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214通过第二摆转剪叉轴212与第一摆转剪叉轴207、第二摆转剪叉臂208连接，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214中间交叉，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214的交叉部位通过剪叉轴连接而成，第三摆转剪叉臂213与第四摆转剪叉臂214的中部使用摆转推杆轴215连接有摆转机构推杆216，第三摆转剪叉臂213、第四摆转剪叉臂214的另一端通过摆转支座轴205、连接步进齿轮210与第二齿条217相连，第二齿盘221通过第二转盘轴218与L型固位块219相连。L型固位块219固连于机架4的上部侧梁一407上。每个聚光发电组件1的摆杆103通过连架杆201连接起来，从而产生各聚光发电组件1的连动。
所述俯仰升降机构具体包括：角支座301、第一滑槽302、第二滑槽315、俯仰支座轴303、第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305、第一俯仰剪叉轴306、第二俯仰剪叉轴307、第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309、俯仰步进轮轴310、俯仰步进齿轮311、俯仰限位块312、俯仰推杆轴313、俯仰升降机构推杆314；所述第一滑槽302通过其两端的角支座301固定安装于底部横梁二414上，第二滑槽315通过其两端的角支座301固定安装于上部横梁二406上，第一滑槽302内两端分别固连有俯仰支座轴303，第一俯仰剪叉臂304的一端与俯仰支座轴303连接，第一俯仰剪叉臂304可绕俯仰支座轴303一定角度的转动，第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴306连接而成，第二俯仰剪叉臂305的一端通过俯仰步进轮轴310固定有俯仰步进齿轮311，俯仰步进齿轮311可绕俯仰步进轮轴310进行360度旋转，俯仰步进齿轮311于第一滑槽302内啮合运动且第一滑槽302安装有俯仰限位块312限制俯仰运动角度，第一俯仰剪叉臂304、第二俯仰剪叉臂305与第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309通过第二俯仰剪叉轴307连接，第三俯仰剪叉臂308、第四俯仰剪叉臂309中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴306连接而成，第四俯仰剪叉臂309一端也通过俯仰步进轮轴310固定有俯仰步进齿轮311，俯仰步进齿轮311于第二滑槽315内啮合运动，第二俯仰剪叉臂305的中部通过俯仰推杆轴313与俯仰升降机构推杆314连接。
本实施例中，摆转机构推杆216的数量为1个，采用由力姆泰克公司生产的LAM3型电动推杆，行程50-300mm，通过两层剪叉结构与互相连接的连架杆201使得聚光发电组件1产生旋转运动，其运动控制采用高精度的推杆和高精密编码器作为执行元件的反馈，使其实现了高精度的摆转角度跟踪。
本实施例中，摆转限位块211的个数为2个，采用C30-D10NK光电限位开关，摆转限位块211在第一齿条203的两端两侧固定，用于限制连接步进齿轮210的运动范围，具有60°限位功能。
本实施例中，俯仰角的跟踪方面，俯仰升降机构推杆314个数为1个，采用由力姆泰克公司生产的LAM2型电动推杆，行程为100-400mm，通过并行两层剪叉结构使得聚光发电组件产生俯仰运动，其运动控制采用高精度的推杆和高精密编码器作为执行元件的反馈，使其实现了高精度的俯仰角度跟踪，即高度角的变化。
本实施例中，俯仰限位块312的个数为2个，采用C30-D10NK光电限位开关，俯仰限位块312在滑槽302的两侧固定，用于限制俯仰步进轮311的运动范围，具有45°限位功能。
本实施例中，机架底部安装的地脚401的个数为4个，地脚401放置于大部分屋顶或空旷地面并固定。
本实施例中，转轴编码器5与俯仰编码器6各1个，转轴编码器5、俯仰编码器6均采用精浦机电有限公司生产的GWS100型旋转编码传感器。
本发明实施例中控制器内设置有单片机运算控制系统。
本发明还提供一种太阳跟踪发电装置阵列，其由多个根据权利要求1或2或3所述的太阳跟踪发电装置组成阵列，且阵列中每整排的相互平行放置的太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构由连接元件相连进行统一控制和传动。
本发明的太阳跟踪发电装置阵列，在每排中相邻的两台太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构之间，均设置有工业直线推杆901，工业直线推杆901通过连接轴902将相邻的两台发电装置间的俯仰升降机构相互连接。
所述每台太阳跟踪发电装置不安装俯仰升降机构中的俯仰升降机构推杆314，所述的每台太阳跟踪发电装置俯仰升降机构之间，通过连接元件实现传动。在相邻的两台太阳跟踪发电装置之间，均设置有工业直线推杆901，工业直线推杆通过连接轴902将相邻的两台发电装置间的俯仰升降机构中的第二俯仰剪叉臂305连接，使用这种方法，将平行相邻放置的太阳跟踪发电装置组网形成太阳跟踪发电阵列。通过连接元件的连接，整排太阳跟踪发电装置阵列仅需要一台控制器8对所有俯仰升降机构进行控制。
本实施例中，相邻的两台太阳跟踪发电装置间的连接所用的工业直线推杆901个数为1个，连接轴902为2个。工业直线推杆采用由力姆泰克公司生产的LAM2型电动推杆，行程为100-400mm。
所述太阳跟踪发电列阵，每一排的太阳跟踪发电装置阵列可实现俯仰角度运动的一致性，从而实现各个聚光发电组件在俯仰角方向上准确的跟踪太阳。
本发明提供的太阳跟踪发电装置结构简单、稳定性和抗风性高、成本较低、使用方便的高倍聚光太阳跟踪发电装置及阵列，在保证跟踪精度的基础上，将太阳的椭圆轨道运动分解为旋转运动和俯仰运动，其突出特点是所设计的摆转机构、俯仰升降机构具有节省驱动力的作用，并且机械结构稳定性好，抗风能力强，可适应大部分屋顶或空旷地的安装，同时减少驱动器的数量，进而降低了系统成本。同时本发明太阳跟踪发电装置还便于组成整体式驱动控制的太阳跟踪发电装置列阵，利用太阳跟踪发电装置，便于组网形成太阳跟踪发电装置列阵。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种太阳跟踪发电装置，包括机架和聚光发电组件，其特征在于，所述的机架（4）包括上支架和底架，上支架的前端与底架相铰接，上支架的后端通过俯仰升降机构（3）与底架相连，所述的聚光发电组件（1）平行安设在上支架上且每个聚光发电组件（1）能绕自身轴线摆转，聚光发电组件（1）与摆转机构（2）相连，聚光发电组件（1）的输出端与汇流箱（7）相连接，对应于上支架的铰接处配置有俯仰编码器（6），对应于聚光发电组件（1）的转轴配置有转轴编码器（5），俯仰编码器（6）与转轴编码器（5）分别与安设在机架上的控制器(8)相连通，所述的聚光发电组件（1）沿上支架的纵向从左至右平行间隔安设，所述的聚光发电组件（1）包括梯形截面的长形箱体，箱体上盖安设聚光透镜阵列，箱体内底面对应于聚光透镜阵列安设太阳能电池阵列（101），在箱体的两端安设有转轴与上支架相连，在转轴或箱体上固联有摆杆（103），通过摆杆(103)与摆转机构（2）相连，所述的摆转机构（2）包括与摆杆（103）相铰接的连接杆（201）和剪叉式伸缩装置，连接杆（201）的一端与剪叉式伸缩装置相连，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在其中的一对连杆间安设有摆转机构推杆（216），在剪叉连杆组件的两端设置有前、后齿盘，前、后齿盘上设置有上下齿条，剪叉连杆的下端头与齿盘相铰接，上端头通过连接步进齿轮（210）与齿条相啮合。
2.根据权利要求1所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述的俯仰升降机构（3）包括安设在底架后端两侧的剪叉式伸缩装置，所述的剪叉式伸缩装置由2对或2对以上剪叉连接的连杆前后端头相铰接而成，在两侧的两个剪叉式伸缩装置之间连接有俯仰升降机构推杆（314），剪叉连杆组件的下端一个端头与底架相铰接，另一端头与底架上的滑槽相配置，剪叉连杆组件的上端一个端头与上支架相铰接，另一端头与上支架上的滑槽相配置。
3.根据权利要求2所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述聚光发电组件(1)包括箱体的两端端面上安设的平行于聚光发电组件轴线的转轴一(102)和转轴二(104)，所述转轴编码器(5)固定安装在所述任意一个聚光发电组件的转轴一(102)上；转轴一(102)上固连有摆杆(103)，摆杆(103)在垂直于转轴一(102)的平面内摆动，摆杆(103)的另一端固连在所述摆转机构(2)的连架杆(201)上；
所述机架(4)包括矩形底架、形状尺寸与底架相同的上支架、两个立柱(404)；所述底架包括相互平行的底部横梁一(402)和底部横梁二(414)，相互平行的底部侧梁一(413)和底部侧梁二(403)；所述上支架包括相互平行的上部横梁一(411)和上部横梁二(406)，相互平行的上部侧梁一(407)和上部侧梁二(412)；所述两根立柱(404)的下端分别与底部横梁一(402)的两端垂直固定连接，俯仰枢轴(405)将立柱(404)上端与上部横梁一(411)的两端铰接，所述俯仰编码器(6)固定安装在所述俯仰枢轴(405)上；
所述转轴一(102)通过轴承固定在上部横梁一(411)上，所述转轴二(104)通过轴承固定在上部横梁二(406)上，转轴一(102)和转轴二(104)的方向与上部侧梁一(407)平行。
4.根据权利要求2所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述转轴编码器(5)、俯仰编码器(6)均采用旋转编码传感器。
5.根据权利要求2所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述摆转机构推杆(216)和俯仰升降机构推杆(314)为电动推杆或者液压推杆。
6.根据权利要求2所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述摆转机构具体包括：连架杆(201)、连杆轴(202)、第一齿条(203)、第一齿盘(204)、摆转支座轴(205)、第一摆转剪叉臂(206)、第一摆转剪叉轴(207)、第二摆转剪叉臂(208)、摆转步进轮轴(209)、连接步进齿轮(210)、摆转限位块(211)、第二摆转剪叉轴(212)、第三摆转剪叉臂(213)、第四摆转剪叉臂(214)、摆转推杆轴(215)、摆转机构推杆(216)、第二齿条(217)、第二转盘轴(218)、L型固位块(219)、第一转盘轴(220)、第二齿盘(221)；所述连架杆(201)通过连杆轴(202)与聚光发电组件(1)上的摆杆(103)相连，通过第一转盘轴(220)将摆杆(103)、连架杆(201)、第一齿盘(204)连接，第一条齿条(203)一端固连有摆转支座轴(205)，摆转支座轴(205)上安装有第一摆转剪叉臂(206)，第一摆转剪叉臂(206)可绕着摆转支座轴(205)一定角度的转动，第一摆转剪叉臂(206)、第二摆转剪叉臂(208)中间交叉，交叉部位采用第一摆转剪叉轴(207)连接而成，第二摆转剪叉臂(208)的一端通过摆转步进轮轴(209)安装有连接步进齿轮(210)，连接步进齿轮(210)在第一齿条(203)内运动且第一齿条(203)安装有摆转限位块(211)限制摆转角度，第三摆转剪叉臂(213)、第四摆转剪叉臂(214)通过2个第二摆转剪叉轴(212)与第一摆转剪叉轴(207)、第二摆转剪叉臂(208)连接，第三摆转剪叉臂(213)与第四摆转剪叉臂(214)中间交叉，第三摆转剪叉臂(213)与第四摆转剪叉臂(214)的交叉部位通过剪叉轴连接而成，第三摆转剪叉臂(213)与第四摆转剪叉臂(214)的中部使用2个摆转推杆轴(215)连接有摆转机构推杆(216)，第三摆转剪叉臂(213)、第四摆转剪叉臂(214)的另一端通过摆转支座轴(205)、连接步进齿轮(210)与第二齿条(217)相连，第二齿盘(221)通过第二转盘轴(218)与L型固位块(219)相连，L型固位块（219）固连于机架（4）的上部侧梁一(407)上，每个聚光发电组件(1)的摆杆(103)通过连架杆(201)连接起来，从而产生各聚光发电组件(1)的连动。
7.根据权利要求6所述的太阳跟踪发电装置，其特征在于，所述俯仰升降机构具体包括：角支座(301)、第一滑槽(302)、俯仰支座轴(303)、第一俯仰剪叉臂(304)、第二俯仰剪叉臂(305)、第一俯仰剪叉轴(306)、第二俯仰剪叉轴(307)、第三俯仰剪叉臂(308)、第四俯仰剪叉臂(309)、俯仰步进轮轴(310)、俯仰步进齿轮(311)、俯仰限位块(312)、俯仰推杆轴(313)、俯仰升降机构推杆(314) 、第二滑槽(315)；所述第一滑槽(302)通过其两端的角支座(301)固定安装于底部横梁二(414)上，第二滑槽(315)通过其两端的角支座(301)固定安装于上部横梁二(406)上，第一滑槽(302)内两端分别固连有2个俯仰支座轴(303)，第一俯仰剪叉臂(304)的一端与俯仰支座轴(303)连接，第一俯仰剪叉臂(304)可绕俯仰支座轴(303)一定角度的转动，第一俯仰剪叉臂(304)、第二俯仰剪叉臂(305)中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴(306)连接而成，第二俯仰剪叉臂(305)的一端通过俯仰步进轮轴(310)固定有俯仰步进齿轮(311)，俯仰步进齿轮(311)可绕俯仰步进轮轴(310)360度旋转，俯仰步进齿轮(311)于第一滑槽(302)内啮合运动且第一滑槽(302)安装有俯仰限位块(312)限制俯仰运动角度，第一俯仰剪叉臂(304)、第二俯仰剪叉臂(305)与第三俯仰剪叉臂(308)、第四俯仰剪叉臂(309)通过2个第二俯仰剪叉轴(307)连接，第三俯仰剪叉臂(308)、第四俯仰剪叉臂(309)中间交叉，交叉部位采用第一俯仰剪叉轴(306)连接而成，第四俯仰剪叉臂(309)一端也通过俯仰步进轮轴(310)固定有俯仰步进齿轮(311)，俯仰步进齿轮(311)于第二滑槽(315)内啮合运动，第二俯仰剪叉臂(305)的中部通过俯仰推杆轴(313)与俯仰升降机构推杆(314)连接。
8.一种太阳跟踪发电装置阵列，其特征在于，由多个根据权利要求2所述的太阳跟踪发电装置组成阵列，且阵列中每整排的相互平行放置的太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构由连接元件相连进行统一控制和传动。
9.根据权利要求8所述的太阳跟踪发电装置阵列，其特征在于，在每排中相邻的两台太阳跟踪发电装置的俯仰升降机构之间，均设置有工业直线推杆(901)，工业直线推杆(901)通过连接轴(902)将相邻的两台发电装置间的俯仰升降机构相互连接。
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