CN104848572A - 用于保持和驱动太阳能收集器的系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了关于极端风而保护用于利用太阳能的设备的方法和控制设备的太阳能收集器(2)的移动的方法。保持和驱动至少一个太阳能收集器(2)的机动化系统(1)包括：用于至少部分上相对于地面可移动的板(2)的支撑结构(4)，以允许收集器(2)尤其是绕至少两个旋转轴线(A，Z)的受控移位；至少一个相对于地面固定的阻塞构件(61；62)；至少一个耦接构件(51；52)，其与收集器(2)一起可移动并且适于在收集器的至少一个锁定位置中与阻塞元件(61；62)配合以在极端风的情况下保持收集器(2)，并且能够从其远离阻塞构件(61；62)的通常工作位置、由于收集器(2)的预定移动而移动到一个或多个锁定位置。

Description

用于保持和驱动太阳能收集器的系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及太阳能收集器装置的保护。

背景技术

用于集中利用太阳能的热或光伏设备使用准确的定向机构以跟随太阳在天空中的路径。

所述机构，通常称为“跟踪者”，通常允许绕天顶轴线和方位轴线旋转。

包括旋转或线性电动机的致动器被用于以直接驱动或者借助速度降低的机械传动来驱动太阳能收集器绕所述轴线。

当设备位于其中会吹非常猛烈的风的所谓的飓风区域中时，收集器由于其大的表面而受到极大的压力。

承载收集器的结构和跟踪机构二者通常相当地超尺寸以能够抵抗所述气象条件，超尺寸影响了设备的成本并且可能延迟在十分晴朗的区域中的收集器的设立。

为了加强收集器的力量，安装相对费力和复杂的一种解决方案是使用大直径圆形轨道，大直径圆形轨道允许方位轴线旋转、在若干点处被固定到地面并且通过轮子支撑可调节底盘，该底盘自身包括一种用于绕天顶旋转轴线而旋转的机构。

申请WO 2008/152342 A2描述了一种保护太阳能利用设备的解决方案，该解决方案在猛烈风的情况下保护地面上的外壳中的板。

仍然需要在猛烈风的情况下以可靠、简单和经济的方式保护可调节太阳能收集器。

发明内容

因此，根据本发明的一个方面，本发明的目的是一种用于保持和驱动至少一个太阳能收集器的机动化系统，所述系统包括：用于至少部分上相对于地面可移动的收集器的支撑结构，以允许收集器的尤其绕至少两个旋转轴线的受控移位；至少一个相对于地面固定的阻塞构件；至少一个耦接构件，其与收集器一起可移动并且适于在收集器的至少一个锁定位置中与阻塞元件配合，以在极端风的情况下保持收集器，耦接构件能够从其中耦接构件远离阻塞构件的通常工作位置、经收集器的预定移动而被移动到一个锁定位置或多个锁定位置中。

本发明允许有效可靠地保护收集器抵抗猛烈的风，快速经济的实现并且与现有设备兼容。

本发明允许避免支撑结构的超尺寸并且便利于在阳光飓风区域中设立收集器。

太阳能收集器例如包括一个或若干个光伏或热太阳能板、镜子、尤其抛物面镜或平面镜、或者透镜。

支撑结构优选地包括“跟踪者”类型的跟踪机构，其具有两个轴线，一个天顶轴线和一个方位轴线。

支撑结构优选地包括例如连接到地面的柱，收集器优选地大约在其中心连接到所述柱。柱优选地是竖直的。这样的支撑结构相对经济且易于实现。绕方位轴线的旋转可以发生在柱的顶部或柱的底部。

系统可以包括若干个耦接机构，例如至少两个耦接机构，优选地三个耦接机构。

当保持系统包括若干个阻塞构件和耦接构件时，优选地通过收集器的同一移动来同时进行所有耦接构件的锁定。

耦接构件或每个耦接构件可以存在于优选地不可伸长的杆的端部，杆被固定到收集器的背面并且与所述收集器一起移位。

当收集器定向在水平位置中时，杆优选地相对于地面竖直定向。

耦接构件和阻塞构件优选地通过简单的形状配合而被锁定在一个或多个锁定位置中，而无需任何额外的锁定元件。因此，可以经由将收集器带入锁定位置的预定移动来获得锁定，并且通过相反移动进行解锁。

阻塞构件和/或耦接构件包括例如钩。

当阻塞构件是接近地面的钩时，在收集器移动到一个锁定位置或多个锁定位置中期间，存在于前述杆的端部上的耦接构件被耦接并且阻塞在所述钩中。

通过包括至少一个纯粹的方位旋转的步骤和/或至少一个纯粹的天顶旋转的步骤的移动，耦接构件或每个耦接构件可以移动到锁定位置中。

耦接构件优选地被布置成在结束于纯粹的方位旋转的步骤的移动之后移动到锁定位置中。

根据收集器的起始位置，方位旋转可以是从东到西或从西到东，以在所述方位旋转步骤期间使收集器的路径最小。

天顶轴线优选地定向在一个锁定位置或多个锁定位置中的南北方向，使得接收器因此位于在拂晓或黄昏时从不使用的水平位置中。

离开锁定位置的收集器移动可以是将收集器带入所述锁定位置中的移动的相反移动。

为了避免任何人为干扰的风险，耦接系统或每个耦接系统可以包括一个或若干个轮子。作为其变型或除此之外，阻塞构件或每个阻塞构件可以包括一个或若干个轮子。所述轮子或多个轮子可以用于耦接并且包括稍微变形的轮胎。

本发明的目的还在于一种关于极端风而保护用于利用太阳能的设备的方法，所述方法包括至少一个收集器和用于至少部分上相对于地面可移动的收集器的支撑结构，以允许收集器的受控移位，在该方法中，设备设置有：

-相对于地面固定的至少一个阻塞构件；

-至少一个耦接构件，耦接构件与收集器一起可移动并且适于在至少一个锁定位置中与阻塞构件配合以在极端风的情况下保持收集器，

从而获得根据本发明的如上所定义的设备。

设有阻塞构件和耦接构件的设备可以是翻新的现有设备或新设备。

根据本发明的另一方面，本发明的另一目的是一种用于控制设备的至少一个收集器的移动的方法，该设备包括根据本发明的系统以关于极端风而保护收集器，该方法包括控制收集器从通常工作位置移动从而移动耦接构件以接合在阻塞构件中的步骤。

例如，根据某一风速，通常在60和100km/h之间，信息被传送到保持系统，保持系统被控制以将收集器从其在接收信息时占据的位置移动到锁定位置中。

收集器优选地最初例如通过纯粹天顶旋转的移动而被移动到水平位置中，并且随后通过纯粹方位旋转而被移位到一个锁定位置或多个锁定位置之一。

由收集器采用以到达锁定位置处的轨迹在收集器正常工作以跟随太阳期间从未被使用。

在控制至少一个驱动电机之前，优选地计算移动，以例如通过在东到西和西到东的旋转方向之间选择以使尤其方位的收集器路径最小。

阻塞构件和耦接构件之间的有效配合能够在锁定位置中通过测量至少一个驱动电机的负载来被检测，驱动电机确保收集器从其通常工作位置移位到锁定位置中。在到达锁定位置中时，可以通过耦接构件和锁定构件之间的配合来阻止移动的继续，并且电机的供应电流增加。所述增加可以被检测并且指示了到达锁定位置中。可以进行收集器移动到锁定位置中，当其发生时，以降低的速度接近锁定位置以在耦接构件紧靠阻塞构件的情况下避免在结构上施加太大的压力。

可以独立地通过本地计算装置来计算将收集器带到锁定位置中的收集器路径。

附图说明

通过阅读下面的描述、本发明的非限制性实施例以及参照附图，将能够更好地理解本发明，其中：

-图1示出了在通常工作位置中，根据本发明的保持和驱动系统的示例性实施方式；

-图2示出了图1的系统在锁定位置中；

-图3和4是系统的变型实施方式的图1的类似视图；

-图5a至5c示出了从通常工作位置移动到锁定位置中的系统的轨迹；以及

-图6a-6b和7a-7b示出了耦接构件和阻塞构件的示例的部分示意剖面图。

具体实施方式

包括“跟踪者”类型的跟踪机构的太阳能收集器通常被用在用于利用太阳能的设备中，例如光伏太阳能板的领域，具有塔的中央单元被平面镜加热，平面镜反射设备或太阳的入射光线，设备包括允许集中太阳光线的抛物面镜。本发明适用于所有的太阳能利用设备，无论设备是光伏设备或热设备，其优选地是集中式的。

图1和图2示出了分别在通常工作位置和锁定位置中的、根据本发明的保持和驱动系统1。

系统包括太阳能收集器2和用于收集器2的支撑结构4。在所考虑的示例中，收集器2由大约在其中心9中的支撑结构4承载。

支撑结构4包括中央柱3，中央柱3支撑机动化驱动机构11，机动化驱动机构11允许收集器2绕第一轴线Z和第二轴线A二者旋转，第一轴线Z和第二轴线A彼此垂直。轴线Z被称为天顶的，且轴线A被称为方位的，在所考虑的示例中，轴线A是竖直的，其被误认为柱3的纵向轴。

作为其变型，柱3相对于地面是可移动的，以尤其允许绕轴线A旋转。在这种情况下，驱动机构11可以允许仅绕轴线Z旋转。

在图1和图2所示的示例中，用于保持收集器的系统包括分别存在于在收集器2的背面处延伸的三个杆81、82、83的端部处的三个耦接构件51、52、53。杆81、82、83在收集器2的锁定位置中大约竖直定向。

杆81、82的纵轴可以与轴线Z相交。

在包括其纵轴偏离轴线Z的至少一个杆83的保持系统1中，当所述收集器在跟随太阳的位置中时，所述杆83的耦接点93优选地位于收集器2的顶部区域中。这使得能够在耦接构件51、52、53和地面之间避免接触的风险，这将可能在收集器2跟随太阳的正常工作期间阻碍收集器2的移动。

在图2所示的锁定位置中，耦接构件51、52、53通过与相对于地面固定并且锚定在所述地面中的相应阻塞构件61、62、63配合来保持收集器2。

与收集器2仅借助图1中所示的柱3连接到地面的正常工作位置相比，收集器2被风带走或损坏的风险更小。

如图2所示，各个杆81、82和轴线A之间的间隔D1、D2例如是相同的，并且例如不同于杆83和轴线A之间的间隔D3。

在图3和图4所示的变型中，保持系统1包括存在于杆81、82的端部上的两个耦接构件51、52和固定到地面的两个相应阻塞构件61、62。

在所述变型中，杆81、82由三个臂12、22的集合来支撑，该三个臂12、22的集合将杆81、82连接到收集器2的背面。因此，当收集器2跟随太阳时，耦接构件51、52与收集器2一起移位。

在图5所示的变型中，臂12、22的纵轴与轴线Z共面。

在图6所示的变型中，臂12、22的端部13、23远离轴线Z，这允许加强收集器2的保持。

图3和图4所示的示例中的耦接构件51、52可以在从东到西或从西到东的方向中的旋转之后到达锁定位置。

使用更多或更少数量的臂12、22和/或杆81、82的任何其他配置，或者臂12、22和/或杆81、82在收集器2上的不同分布，不脱离本发明的框架。

图5a至5c示出了收集器2从正常工作位置移动以到达锁定位置中。

如图5b所示，收集器2可以首先通过绕轴线Z旋转而被移动到水平位置。

如图5c所示，收集器2随后绕轴线A被旋转地驱动以到达锁定位置处，在锁定位置处，耦接构件51、52、53例如分别被锁定在阻塞构件62、61、64上。

在杆81、82以相对于轴线A的相同间隔而位于轴线Z上的情况下，根据收集器的初始起始位置，可以在东西或西东方向上进行绕轴线A的旋转，以使收集器2到达锁定位置中的方位路径最小。

如图5a至5c所示，根据例如保持系统被控制以移动到锁定位置中时收集器的位置，或者作为变型，根据为保护收集器而进行努力以应对的风来自哪里，阻塞构件的数量可以多于耦接构件的数量，以提供若干个锁定位置。

如图5a至5c所示，可以存在两个阻塞构件63、64和两个其他阻塞构件61、62，阻塞构件63、64的仅其中一个在锁定位置中接收相应的耦接构件53，两个其他阻塞构件61、62在锁定位置中接收耦接构件。

如图6a和6b所示，耦接构件或每个耦接构件可以包括一个或若干个轮子14，其具有与杆81的纵轴垂直的一个或多个旋转轴线X。

在图6a所示的变型中，耦接构件包括单个轮子14，阻塞构件61、62或63在一侧上具有壳68以容纳轮子14。轮子14在收集器的方位路径端部处被插入所述壳68中以到达锁定位置处。

在图6b所示的变型中，耦接构件包括具有平行轴线、沿杆81的纵轴间隔开的两个轮子14。阻塞构件包括止动件(stop)16，止动件16在锁定位置中接合在轮子14之间。

作为其变型，如图7a和7b所示，具有水平旋转轴线X的一个或若干个轮子14可以由阻塞构件或每个阻塞构件承载。

在图7a所示的示例中，阻塞构件包括单个轮子14。相应的杆(81至84)具有壳18，在壳18中，轮子14可以接合在收集器的方位路径的端部。

在图7b所示的变型中，阻塞构件61包括竖直间隔开的两个轮子。耦接构件在端部具有止动件19，止动件19在锁定位置中接合在轮子14之间。

一个轮子或多个轮子14可以具有轮胎17，轮胎17可以是可弹性变形的。

由耦接构件和/或阻塞构件承载的、使用更多或更少数量轮子的任何其他配置都不脱离本发明的框架。

本发明不限于所示的示例性实施方式。

例如，太阳能收集器可以在别处而非其中心处被支撑结构支撑。

措辞“包括一个”应当理解为与“包括至少一个”同义。

Claims (7)

1.一种关于极端风而保护用于利用太阳能的设备的方法，所述设备包括至少一个太阳能收集器(2)和用于保持和驱动所述至少一个太阳能收集器(2)的机动化系统(1)，所述机动化系统(1)包括用于至少部分地相对于地面能够移动的所述收集器(2)的支撑结构(4)，以允许所述收集器(2)的受控移动，

所述方法包括为所述设备设置：

-相对于地面固定的至少一个阻塞构件(61；62；63；64)，

-至少一个耦接构件(51；52；53)，所述耦接构件(51；52；53)能够与所述收集器一起移动并且适于在至少一个锁定位置中与所述阻塞构件(61；62；63；64)配合，以在极端风的情况下保持所述收集器(2)，

从而获得这样一种设备：其中，所述耦接构件(51；52；53)能够从所述耦接构件(51；52；53)远离所述阻塞构件(61；62；63；64)的通常工作位置、由于所述收集器(2)的预定移动而被移动到所述锁定位置或多个锁定位置中。

2.一种用于控制设备的太阳能收集器(2)的移动的方法，所述设备包括用于保持和驱动至少一个太阳能收集器(2)的系统(1)，所述系统包括：

-用于至少部分地相对于地面能够移动的所述收集器(2)的支撑结构(4)，以允许所述收集器(2)的受控移动，尤其是绕至少两个旋转轴线(A，Z)的受控移动，

-至少一个相对于地面固定的阻塞构件(61；62；63；64)；

-至少一个耦接构件(51；52；53)，其能够与所述收集器(2)一起移动并且适于在所述收集器的至少一个锁定位置中与所述阻塞构件(61；62；63；64)配合，以在极端风的情况下保持所述收集器(2)，

所述耦接构件(51；52；53)能够从所述耦接构件(51；52；53)远离所述阻塞构件(61；62；63；64)的通常工作位置、由于所述收集器(2)的预定移动而被移动到所述锁定位置或多个锁定位置中，

为了关于极端风而保护所述收集器(2)，所述方法包括这样的步骤：控制所述收集器(2)从通常工作位置移动以移动所述耦接构件(51；52；53)，从而在所述锁定位置或多个锁定位置中与所述阻塞构件(61；62；63；64)接合。

3.如权利要求2所述的方法，所述收集器(2)首先被移动到水平位置中，随后由于纯粹的方位旋转移动而被移位到其锁定位置中。

4.如权利要求3所述的方法，所述收集器的移动是在控制至少一个驱动电机之前被计算的，以使所述收集器(2)的尤其是方位的路径最小。

5.如权利要求2所述的方法，其中，通过测量至少一个驱动电机的负载，在锁定位置中检测所述阻塞构件(61；62；63；64)和所述耦接构件(51；52；53)之间的有效配合，所述至少一个驱动电机确保所述收集器(2)从其通常工作位置移位到所述锁定位置中。

6.如权利要求2所述的方法，离开锁定位置的所述收集器(2)的移动是将所述收集器(2)移动到所述锁定位置中的移动的相反移动。

7.如权利要求2所述的方法，以独立的方式、通过本地部计算装置来计算将所述收集器(2)移动到锁定位置中的所述收集器(2)的路径。