CN105264303A - 跟踪光伏太阳能系统以及用于安装或用于使用该跟踪光伏太阳能系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种跟踪光伏太阳能系统，以及用于安装或用于使用此类跟踪的方法，至少包括保持光伏模块阵列对准太阳的双轴跟踪器单元。所述跟踪器单元包括：支撑光伏模块的一对子框架，支撑绕着主旋转轴旋转的所述子框架的扭矩管，被固定并在锚定底座之上竖直地延伸且被可旋转地连接到所述纵向支撑体的杆结构，控制所述子框架围绕所述子框架的相应辅助旋转轴的取向的辅助旋转装置，所述辅助旋转轴垂直于所述主旋转轴，以及用于控制所述主和辅助旋转装置的致动器装置。辅助旋转轴位于所述扭矩管的每个末端处，所述杆结构相对于所述子框架在中心，并且主和辅助旋转装置两者的所述致动器装置是线性的。

Description

跟踪光伏太阳能系统以及用于安装或用于使用该跟踪光伏太阳能系统的方法

技术领域

本发明在太阳能发电的一般领域内。

更具体地，本发明的一个特别重要但非穷尽的应用是在双轴光伏太阳能跟踪器系统领域中，其包括聚能器光伏单元，能够以高度准确性在白天期间跟踪太阳。

本发明更特别地但并非穷尽地涉及使得能够针对此类太阳能跟踪器实现高效且成本有效的生产和现场安装过程的机械设计。

本发明还涉及一种用于安装的方法和一种用于使用诸如上文提到的光伏太阳能跟踪器系统的方法。

背景技术

随着各种光伏模块方法的使用增加，已出现许多不足和缺点，其正在以重要的成本冲击影响当前用户、潜在用户、系统设计师、制造商、资金实体和基于太阳能的系统的销售商。

双轴跟踪器的成本和/或可行性的简单通常随着精确指向准确度的要求而增加。

用精确的指向准确度，必须理解为在小于1°度、例如小于0.5°的范围内的准确度。

双轴太阳能跟踪器已变成现在太阳能发电系统的组成部分，并且要求精确的移动和刚性机械结构以在系统经受重力和风力时减少变形。

此问题更多地与具有相对窄的光接受角的模块，特别是诸如聚能器光伏模块有关。

此外，对准确度的需要对安装的速度不利，因为其意味着许多参数化和校准和/或非常沉重和/或坚固的元件的处理以确保所述准确度。

因此已知太阳能系统是不可快速安装的，不能授权自动化安装程序，并且不能安装在丘陵地带上。

因此需要一种低成本且有效的双轴跟踪器，其允许以较低的维护成本进行快速且高效的安装，但仍提供精确的指向准确度。

发明内容

本发明的目的中的一个是提供一种双轴跟踪器，其能够在例如达到25年或更多的系统的整个寿命期间且以最少的人工干预保持非常高的准确度，例如小于0.2°，甚至小于0.1°。

大多数双轴光伏跟踪器依赖于单个大直径竖直杆的使用，其支撑具有通常超过50m²的总面积的单个光伏模块大型阵列。

特别是为了抵抗风力，竖直杆通常被深深地锚定到大型混凝土块上，其常常被部分地或完全地埋入地面中。

大型混凝土块具有大于7,000kg的重量以确保竖直杆跟踪器的良好固定，并且因此生产起来是昂贵的且难以搬运。

对标准中心基座跟踪器而言，发射到系统基础的风压力的扭矩大致上与柱高度乘以跟踪器面板的总面积成比例。

基础加强诸如现场混凝土搅拌机之类的装置，其使得部件的预组装更加困难或者甚至阻止其预组装。

浇铸混凝土基础从材料使用和劳动两个观点出发都是相对昂贵的，并且在这些基础可以开始耐受机械负荷之前要求很长的干燥时间(通常＞20天)。通常要求多个人力等价工时以在现场完成此类劳动密集的工作，尤其是在硬土中或者当在地面上存在大的岩石时。

通常使用卡车起重机来安装具有大于50m²的表面的光伏跟踪器。此类设备的可用性在某些区域中或者当光伏系统被安装在远地时可能有问题。

另外，场地接近性对于此类设备而言可能有问题，并且重型卡车起重机难以在不平坦或软的地面上操作。此类设备的使用通常导致安装过程常常是相对缓慢且劳动密集的。

这些安装过程由于操纵大规模钢结构所需的设备的尺寸而不能容易地自动化。在太阳能场的操作期间，定期的清洁和维护程序通常要求载人电梯的使用。劳动密集的维护程序的使用可以表示整体系统操作成本的相当一部分。

为了尝试限制沉重的基础，已知的(US2012/0196689A1)，其中使用两个小直径轴来驱动由齿轮箱连接的跟踪器单元阵列。

然而，在这里，每个跟踪器单元的可实现跟踪准确度受传输轴的机械扭转和顺从联杆的质量(即后坐)的限制。

从机械设计的观点出发，使用此类串联连接构造的大于+/-0.2°度的跟踪准确度也难以重复地实现。

另外，此构造仅在非常小的小型跟踪器单元的情况下在经济上是可行的，因为每个跟踪器之间的分隔距离控制联杆轴端的所需长度。非常长(即＞10m)的联杆轴段将要求额外的机械支撑以防止过度弯曲。

此外，系统的操作寿命期间的任何地面下陷可导致单独跟踪器单元的角漂移。当此类角漂移超过所需跟踪准确度时，需要重新调整每个跟踪器单元之间的联杆以使整个系统重新对准。

还已知(US8,188,413)依赖于公共扭矩管的使用来使一组光伏面板围绕着水平主轴旋转。扭矩管通常分段为子单元，其被使用刚性联轴器机械地联接在一起。每个扭矩管区段被设计成支撑位于每个扭矩管区段的每侧的两个光伏面板的负荷。使用公共线性致动器来驱动光伏面板的线性阵列并使其倾斜。使用多个联杆棒来转换公共线性致动器的线性运动。

在这里，再次地，整体系统可实现准确度受到用来将联杆棒互连的接头的质量的限制。联杆棒需要防止在负荷下变弯曲。由于公共扭矩管的整体刚度，此设计构造要求紧密的对准公差，并且此类系统不能容易地安装在例如不平坦地面上。另外，任何土壤下陷对系统指向准确度具有直接影响。

在这里，再次地，可能需要在现场周期性地重新调整联杆棒的长度以便在设备的寿命期间保持整体系统跟踪准确度。

还已知(US2012/0152310)使用线性致动器，其用来单独地使每个光伏面板倾斜。

这些跟踪器还依赖于被锚定到混凝土柱上且通常在现场浇铸到钻入地面中的孔中的杆的使用。

这些跟踪器包括扭矩管段，该跟踪器被附接到其中心。

扭矩管在每个柱处被使用轧辊轴承机械地联接在一起，该轧辊轴承需要使用高精度对准技术在现场中非常精确地对准。

随着多个扭矩管段被串联地连接，单独跟踪器单元的可实现跟踪准确度受到扭矩管的机械扭转和轧辊轴承接头的质量的限制。

轧辊轴承联杆的质量、扭矩管段的抗扭刚度和旋转环致动器的游隙限制可以被公共致动器驱动的单元的数目。

另外，从材料使用的观点出发，此构造只有当非常小的模块桨板组件被短扭矩管段连接时才在经济上是可行的。

长(即＞10m)扭矩管段将不可避免地下垂或者要求成本高昂的金属量来提供适当的刚度。小的金属柱和混凝土基础需要适当地确定尺寸以耐受由每个模块桨板组件传送的风压力。

本发明的目的是提供一种系统和方法，比先前已知的那些更好地满足实践的要求，尤其是在于本发明允许：

i)需要明显减少的金属量以便当跟踪器框架被暴露于外部机械负荷(重力和风力)时在保持优良的平面性的同时降低系统和运输成本，

ii)基础成本的降低，

iii)小规模结构(即，支撑具有面积≤20m²的面板的单独框架)，其可以使用自动化程序来制造、安装和清洁，

iv)更简单的接线图，消除了敷设AC金属丝以对每个跟踪器单元供电的需要，

vi)到每个跟踪器单元的独立双轴控制机构，以便在没有机械重新对准的情况下修正地面漂移，并且因此保证最佳的跟踪准确度和优良的系统可用性，

vii)快速现场安装程序的使用，不要求手动调整，也不要求精确的对准步骤。

出于此目的，本发明本质上提供了一种跟踪光伏太阳能系统，其至少包括保持光伏模块阵列在白天期间对准太阳的双轴跟踪器单元，其中，所述跟踪器单元包括：

一对子框架，每个子框架支撑所述光伏模块阵列的一半，

主纵向支撑体或扭矩管，其用于支撑所述子框架，

主旋转装置，其用于使所述扭矩管围绕着主旋转轴旋转，

杆结构，被固定并在锚定底座之上竖直地延伸，所述杆结构被可旋转地连接到所述扭矩管，

辅助旋转装置，控制所述子框架围绕所述子框架的相应辅助旋转轴的取向，所述辅助旋转轴垂直于所述主旋转轴，以及

致动器装置，其用于控制所述主和辅助旋转装置以便保持光伏模块阵列被对准到太阳，

其特征在于

所述辅助旋转轴位于所述扭矩管的每个末端处，所述杆结构相对于所述子框架在中心，以及

主和辅助旋转装置两者的所述致动器装置是线性的。

不同于传统双轴跟踪器，在本文中公开的设计提供了用于分布风力和重力的有效手段。

在某些有利实施例中，还和/或进一步提出了一种包括或不包括以下特征中的一个和/或多个的设备：

—杆结构，包括竖直地支撑扭矩管的至少两个元件，所述主致动器装置被安装在所述杆结构上；

—所述两个元件包括被基本上限定包括或平行于主旋转轴的结构构件交联的两个竖直梁；

—所述杆结构基本上限定平行于或至少部分地包括扭矩管的平面，其包括一组被附接到杆结构并在垂直于杆结构的平面的平面中延伸的支柱，相对于地面的角度包括在20°与70°之间；

在多个锚定点分布在地面的大的表面上的情况下，这特别地允许风力和重力的优良重新分布。

—扭矩管沿着纵向轴延伸，主旋转装置的主轴偏离所述纵向支撑中心轴；

—主旋转装置包括被钢丝绳联接的至少一对滑轮，第一滑轮被机械地附接到扭矩管，并且其中，所述钢丝绳被布置成将所述致动器装置的线性致动器的线性运动传递到所述第一滑轮围绕所述跟踪器单元的主旋转轴的旋转中；

—钢丝绳被固定在被机械地附接到扭矩管的滑轮上。这将照顾到金属丝与滑轮之间的机械连接中的松弛的风险；

—用于滑轮旋转的线性致动器与钢丝绳的第一直线区段共线或平行；

—用于滑轮旋转的线性致动器包括设置在钢丝绳的第一直线区段的每侧的两个电千斤顶；

—跟踪光伏太阳能系统包括两对滑轮，每对分别地被钢丝绳联接，并且在于线性致动器包括位于所述两对滑轮之间的一个千斤顶；

—用于滑轮对旋转的线性致动器与每个钢丝绳的第一直线区段共线或平行；

—由每个子框架支撑的每个光伏模块阵列包括位于所述跟踪器单元扭矩管的每侧的光伏模块的两个子阵列；

—由公共致动器来控制该对子框架，并用耦接机构机械地交联，允许所述子框架对一致地绕着其各自第二旋转轴旋转，并且保持由每个子框架支撑的光伏模块阵列之间的平行性；

—跟踪光伏太阳能系统包括线性阵列，其包括多个所述双轴跟踪器单元，并且在于由分布式电子控制器阵列来控制所述双轴跟踪器单元，并且在于所述分布式电子控制器阵列包括单个主控制器和被附接到每个跟踪器单元的多个从属控制器，所述主控制器被配置成计算每个跟踪器单元的运动轨迹并向每个跟踪器单元的从属控制器发送运动命令；

—相应跟踪器单元的每个从属控制器被连接到电总线，其被附接到所述跟踪器单元的支柱或者被其支撑，其限定用于然后被连接到主控制器的所述电总线的外壳；

—固定非聚能PV模块阵列被附接到所述钢丝绳；

—跟踪光伏太阳能系统将被安装在地面上，并且锚定底座包括预浇铸混凝土块和由被驱动到地面中的结构钢型材构成的一组锚定结构；

—跟踪光伏太阳能系统包括拉紧设备，所述拉紧设备包括相对于彼此竖直地安装的滑轮，并且滑轮中的一个可相对于另一个移动，并且该拉紧设备包括用于改变滑轮之间的距离从而对应于另一滑轮或滑车的偏心距的装置。

在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的实施例还可以包括以下特征中的一个和/或多个和/或由其定义：

-跟踪光伏太阳能系统是聚能器光伏太阳能系统，其包括保持CPU模块的分段阵列在白天期间对准太阳的联接双轴跟踪器单元的线性阵列；其中：

每个跟踪器单元包括杆结构，其在地表上竖直地延伸并被锚定到位于每个跟踪器单元下面的地面基础；

每个跟踪器单元包括绕着平行于地面取向的主轴旋转的主纵向支撑体；

每个跟踪器单元包括一对子框架；

每个子框架支撑CPV模块阵列；

每个跟踪器单元包括至少两个独立致动器和控制所述CPU模块的取向的旋转机构；

所述子框架绕着一对辅助旋转轴旋转；

所述辅助旋转轴相互平行；

所述辅助旋转轴垂直于主旋转轴；

所述辅助旋转轴位于所述主纵向支撑体的每个末端处；

—由分布式电子控制器阵列来控制双轴跟踪器单元阵列；

—竖直支撑结构被沿着跟踪器单元的所述线性阵列的重复方向被机械地交联，结构钢丝绳阵列具有足以抵抗施加于每个跟踪器单元的CPU阵列上的风压力的组合强度；

—结构钢丝绳阵列包括平行于地面敷设并被附接在每个跟踪器单元杆结构的顶端之间的一组结构钢丝绳；

—结构钢丝绳阵列包括一组被附接到每个跟踪器杆结构的顶端和每个相邻跟踪器单元的地面基础及位于跟踪器单元的所述线性阵列的每个末端处的一组结构钢丝绳；

—结构钢丝绳阵列包括上述两个凹槽的所述一组结构钢丝绳的组合；

—由每个跟踪器单元的每个子框架支撑的CPU模块的每个阵列包括位于所述跟踪器单元纵向支撑体的每侧的CPU模块的两个子阵列；

—由公共致动器来控制该对子框架，并用耦接机构机械地交联，允许所述子框架对一致地绕着其各自副轴旋转，并且保持由每个子框架支撑的CPV模块阵列之间的平行性；

—每个跟踪器单元的主轴旋转机构包括被钢丝绳联接的一对滑轮，第一滑轮被机械地附接到所述跟踪器单元的主纵向支撑体，并且其中，所述钢丝绳被布置成将所述致动器装置的线性致动器的线性运动传递到所述第一滑轮围绕所述跟踪器单元的主旋转轴的旋转中；

—致动器对是线性致动器；

—致动器对是由电马达供电的线性致动器；

—竖直支撑结构包括金属梁结构元件的轻质组合件；

—分布式电子控制器阵列包括被附接到每个跟踪器单元的多个从属控制器和单个主控制器；

—主控制器包括强大的微控制器以计算每个跟踪器单元的运动轨迹并向每个跟踪器单元的从属控制器发送运动命令；

—分布式电子控制器阵列共享被单个集中式电源激励的公共低压电源总线；

—低压电源总线被结构钢丝绳附接并支撑；

—每个从属微控制器监视由所述跟踪器单元的每个子框架支撑的CPU模块阵列的电流和电压输出，并且将此信息发送到主控制器，其优化每个跟踪器单元的轨迹以便优化其功率输出；

—以并联方式将CPV模块阵列电连接到公共高压DC功率总线；

—公共高压DC功率总线被结构钢丝绳附接并支撑；

—固定非聚光PV面板阵列在跟踪器单元之间被附接到平行于地面敷设的所述一组结构钢丝绳；

—每个跟踪器单元基础包括由被驱动到地面中的结构钢型材构成的最少两个锚定结构；

—每个跟踪器单元基础包括预浇铸混凝土块；

—跟踪器单元基础包括由被驱动到地面中的结构钢型材构成并被结合到预浇铸混凝土块的最少两个锚定结构；

—用于每个单元地面基础的安装程序遵循以下过程：

将包括最少两个竖直孔开口的预浇铸混凝土块安装到水平地面区域上；

将包括辊子元件的引导固定装置安装到每个预浇铸混凝土块的孔开口中；

使用所述引导固定装置将结构钢型材驱动到地面中；

去除引导固定装置；以及

向所述预浇铸混凝土块的孔开口中灌注锚定水泥以将钢型材固定。

本发明进一步提出一种用于至少安装跟踪太阳能系统的双轴跟踪器单元的方法，所述跟踪器单元具有如上所述的不同元件，其特征在于其包括步骤：

i)将预浇铸混凝土块安装到地面区域上；

ii)将结构钢型材驱动到地面中，

iii)将结构钢型材固定到预浇铸混凝土块，

iv)如上所述预先制造跟踪器单元，

v)将杆结构和扭矩管水平地放置并可旋转地固定在所述锚定底座的元件上面和之间的位置，

vi)将支撑光伏模块的所述阵列的一半的每个子框架固定在扭矩管上，

vii)在将支柱的末端固定在锚定底座的所述元件上面之后通过旋转来提升所述杆结构，

vii)最后将所述跟踪器单元固定就位。有利地，通过以下各项来完成该方法：

—使用包括最少两个竖直孔开口的块，

—实现将包括辊子元件的引导固定装置安装到每个预浇铸混凝土块的孔开口中的驱动步骤之前的步骤；并且，然后结构钢型材的驱动步骤在去除引导固定装置之前通过使用引导固定装置来完成，

—向所述预浇铸混凝土块的孔开口中浇注锚定水泥以固定钢型材，以形成跟踪器单元的锚定底座。

本发明进一步提出了一种用于使用如上所述的跟踪太阳能系统的方法，其特征在于该系统至少包括被连接到至少主控制器的风力计，其包括步骤：

—用每个从属微控制器来测量由所述跟踪器单元的每个子框架支撑的光伏模块阵列的电流和电压输出，

—从风力计获取风强度并将该信息发送到主控制器，

—如果风强度在确定阈值以下，则优化并因此控制每个跟踪器单元的轨迹以便使其功率输出最大化，并且如果风强度在确定阈值以上，则控制每个跟踪器单元移动至预定安全位置。

附图说明

在回顾结合附图进行的以下概括和详细描述时，本发明的上述及其它特征和优点将变得显而易见，在所述附图中：

图1图示出被机械地交联的双轴光伏太阳能跟踪器单元阵列的实施例的图。

图2A、2B和2C图示出本发明的示例性机械交联实施例的图。

图3图示出用以通过预浇铸块来引导本发明的本文公开跟踪器单元的竖直柱的固定装置的实施例的图。

图3A图示出根据本发明的一个实施例的用于本文公开跟踪器单元的混合式地锚的实施例的图。

图4图示出包括两个竖直柱和包括交叉金属梁的竖直杆结构的双轴跟踪器单元的实施例的图。

图5图示出支撑两个机械联接子框架的双轴跟踪器单元的实施例的南北取向图，所述两个机械联接子框架被用围绕沿着南北方向延伸的共享水平赤道轴旋转的聚能光伏太阳能(CPV)模块的两个子阵列填充。

图6图示出支撑被用聚能光伏太阳能(CPV)模块的两个子阵列填充的两个机械联接子框架的双轴跟踪器单元的实施例的东西取向图。

图7图示出包括被组装到子框的CPU模块的一对机械联接子阵列的结构的实施例的图，所述子框架一致地绕着两个平行倾斜轴和公共赤道轴旋转。

图8图示出将致动器的线性运动转换成CPV阵列组件围绕赤道轴的旋转的高性能耦接机构的实施例的图。

图9图示出将单个线性致动器的线性运动转换成CPV阵列组件围绕赤道轴的旋转的高性能耦接机构的另一实施例的图。此耦接机制包括两对滑车或滑轮、单个线性致动器和恒定负荷绳拉紧设备。

图10图示出将单个线性致动器的线性运动转换成CPV阵列组件围绕赤道轴的旋转的高性能耦接机构的另一优选实施例的图。此耦接机构包括一对滑轮、两个线性致动器和恒定负荷绳拉紧设备。

图11图示出用以将两个线性致动器机械地耦接到一对绳索的负荷平衡机构的实施例的图。

图12图示出包括两个竖直柱和包括交叉金属梁的竖直杆结构的双轴跟踪器单元的优选实施例的图。

图13图示出支撑两个机械联接子框架的双轴跟踪器单元的优选实施例的南北取向图，所述两个机械联接子框架被用围绕沿着南北方向延伸的共享水平赤道轴旋转的聚能光伏太阳能(CPV)模块的两个子阵列填充。

图14图示出被机械地交联并安装到地面螺钉基础上的双轴聚能器光伏太阳能跟踪器单元阵列的优选实施例的图。

图15图示出被机械地交联并安装到压载块上的双轴聚能器光伏太阳能跟踪器单元阵列的优选实施例的图。

图16图示出依赖于分布式控制架构的双轴跟踪器单元阵列的实施例的电示意图。

具体实施方式

图1和14图示出由机械交联双轴(100)光伏太阳能跟踪器单元阵列(1000)组成的本发明的实施例的图。

在本文特别地描述的实施例中，出于说明性目的用聚能器光伏(以下为CPV)模块来填充光伏太阳能跟踪器。还可以用标准平板光伏面板来填充该光伏太阳能跟踪器。

双轴跟踪器单元(100)包括分开的平行六面体框架，其被分成支撑光伏聚能器模块的至少两个基本上相同的子框架(101、102)。

双轴跟踪器单元(100)包括支撑该对子框架的主纵向支撑体(103)。

主纵向支撑体是扭矩管，并且绕着主旋转轴(PR1)旋转。

该对子框架包括位于所述跟踪器单元扭矩管的每侧的光伏模块的两个子阵列。

被可旋转地连接到扭矩管并将其支撑的杆结构在该扭矩管和子框架下面竖直地延伸。

杆结构基本上限定平行于或至少部分地包括扭矩管的平面。

其包括在锚定底座上竖直地延伸的诸如竖直柱之类的至少两个元件。锚定底座可以被地面或被顶面支撑。

双轴跟踪器单元(100)被联接到下游双轴跟踪器单元(11)和上游的另一双轴跟踪器单元(12)。

该构造使得能够使用包括交叉加强结构梁(将参考图4更详细地对其进行描述)的杆结构。

双轴跟踪器单元(100)及下游(11)和上游(12)双轴跟踪器单元形成跟踪器单元(100)的线性阵列，其被诸如钢丝绳之类的受拉构件(200)联接，以使其机械地交联。

该杆结构还包括被附接到杆结构并在垂直于杆结构的平面的平面内延伸的一组支柱，相对于地面的角度包括在10°与80°之间，例如在20°与70°之间。

受拉构件(200)是支柱或侧支索(shrouds)，并且使用拉紧钢丝绳来抵抗风力矩力以便允许使用明显更轻的基础。

在本文公开的发明的另一实施例中，在单独跟踪器单元之间、例如从下游(11)单元向上游(12)单元水平地敷设的钢丝绳(200)被相互分离使得所述绳索能够用来支撑标准平板模块(300)的距离。

平板模块为诸如用于在使用CPV模块来转换直接(很好地准直的)太阳辐照度的同时以有效的方式转换漫射光的转换器。

因此，包括高性能被跟踪CPV模块和较低性能固定平板模块的根据如本文所述的本发明的一个实施例的混合式动力设备构造对于可要求更严格的能量产生保证的隔离安装地点而言可以是有利的。

本文公开的发明使得能够针对非常小的额外安装成本添加固定平板模块，相比于其中主框架绕着竖直轴旋转的标准中心杆跟踪器(排除杆之间的钢丝绳的使用，除非非常接近于地面附接绳索)而言代表着另一优点。

在以下描述中，用相同的附图标记参考类似项目。

图2A—C图示出包括之间跟踪器单元及下游(11)跟踪器单元和上游(12)跟踪器单元的跟踪器单元阵列的本文公开发明的示例性机械交联附接实施例的图。

在图2A上的本发明的实施例中，单个或多个在同一直线上的钢丝绳(201)水平地敷设，并且被机械地附接到多个跟踪器单元(100)。

在跟踪器单元阵列的每个末端，钢丝绳(201)从下游(110)和上游跟踪器单元向下敷设，并且在每侧向下(202)连接至锚定点(115)。

在本发明的另一实施例(图2B)中，可将钢丝绳(202)附接到单个跟踪器单元(100)和两个相邻基础(150)或地面上的锚定点(155)。

在本发明的另一实施例中，可将上文所列附接构造的混合体与水平地(201)和成一定角度(203)敷设的钢丝绳(图2C)一起使用。

可沿着每个钢丝绳的长度使用单个或多个弹簧加载拉紧设备以在系统的整个使用寿命期间保持适当的绳索张力。

针对所有这些构造，可以使用轻质基础作为只须承载有角度拉力(风负荷)和竖直压缩(重力)力的组合但没有力矩力的每个跟踪器单元的基础。

这代表着关键的优点，因为基础的成本可表示标准中心杆基座跟踪器的成本的超过1/4。当在地面上足够坚实的土壤上安装本文公开的联接跟踪器时，可将基础缩减为被直接地驱动到地面中的裸金属柱。

在不那么坚实的土壤上安装的情况下，可使用表面衬垫(通常由混凝土块组成)以便满足关于暴露于风力的结构的本地民法法规。

不同于规则双轴跟踪器设计，本文公开的双轴跟踪器设计使得能够使用简单的安装程序，诸如用于安装固定(架上)平板光伏模块的那些。可在现场灌注混凝土基础或者作为预浇铸块带到现场。

在图15上所示的另一实施例中，将被机械地交联的双轴聚能器光伏太阳能跟踪器单元安装到压载块(BB)上。

图3图示出锚定底座的实施例的图。

锚定底座至少包括引导固定装置(400)，其可用来通过孔开口引导杆结构的竖直柱(152)。

本文所述的锚定底座具有两个引导固定装置(400)，每个柱一个，并且是预浇铸块(151)。

预浇铸块可由用有机纤维或钢加强的混凝土构成。

引导固定装置(400)包括多个辊子(401)以引导竖直柱(152)并相对于预浇铸块(151)准确地对其位置进行配准。

可使用标准气动或液压柱驱动设备将竖直柱(152)驱动到地面中以便将规则平板PV面板安装到固定金属支架上。

在柱到锚定底座上的安装步骤期间，柱包括对准固定装置。

在将所述至少两个竖直柱驱动到地面中之后，可去除对准固定装置。

可用锚定水泥(低粘度，通常为快速沉降)对预浇铸块(151)中的孔开口进行回填以永久地固定竖直柱(152)。

在优选实施例中，可向竖直柱(在密封分段区内)添加直通金属螺栓以便进一步改善此结合的强度。此安装程序相比于先前被用于安装单杆基座跟踪器或串行跟踪器阵列的传统安装程序而言提供多个优点。

不同于标准浇铸混凝土基础，本文公开的安装程序仅要求很小质量的水泥以便在现场混合和浇铸。

预浇铸混凝土的使用简化了现场安装后勤，因为只需要将非常少量的水带到现场，并且可以在单次运输操作中运输大量的预浇铸块且然后在整个安装期间储存在现场。

可以在可使用完全自动化程序的专用制造设备内部大量地更加成本有效地预浇铸混凝土块。此外，向金属加强基础上现场灌注大量的混凝土可导致杆对准角误差，除非使用附加固定装置来保持金属加强的对准。

结果，可调整连杆通常包括螺栓和螺母，其通常在现场被手动地调整以使跟踪器杆笔直并修正基础对准问题。

现有技术安装程序是劳动密集的，并且通常要求使用熟练的操作员。作为极端情况，通常需要复杂的激光器辅助对准技术以便安装串行跟踪器阵列，因为这些系统在长距离内要求非常紧密的对准公差。

在本文公开的安装程序的情况下，灌注质量非常小的锚定水泥以密封被驱动到地面中的笔直的竖直柱。

因此，被驱动到地面中的竖直柱的对准并未受到此小质量水泥的干扰。可以使用适当引导的气动或液压柱驱动设备将竖直柱以小于+/-2度的角准确度笔直地驱动到地面中。

当CPV跟踪器被暴露于风时，向由跟踪器框架结构支撑的CPV模块的(一个或多个)阵列上施加很大的压力。这些力在(一个或多个)跟踪器杆上引发大的力矩力。因此需要对(一个或多个)跟踪器杆和基础适当地确定尺寸以便保持CPV模块精确地对准太阳。

在本文公开的新型跟踪器设计中，使用多个特征来显著地减小或消除竖直杆和基础上的这些力矩力。

图3A呈现了混合式地锚基础解决方案的另一实施例，其包括被使用诸如混凝土锚定螺栓或金属嵌入件(253)之类的标准混凝土紧固件固定、例如被栓接到预浇铸混凝土块(251)的一个或多个竖直柱(252)。可将跟踪器杆结构(110)机械地附接到竖直柱(252)或者装配锚定板(254)，其可以被固定、例如栓接到预浇铸混凝土块(251)上。

图4、12和13图示出跟踪器单元(100)的实施例的图。

跟踪器单元(100)包括辅助旋转装置，其控制子框架围绕所述子框架的相应辅助旋转轴的取向。

辅助旋转轴垂直于主旋转轴并位于扭矩管的每个末端处。

致动器装置被用于控制主和辅助旋转装置以便保持光伏模块阵列对准太阳。

主和辅助旋转装置两者的所述致动器装置是线性的。

杆结构相对于子框架在中心。

此构造利用被分离成子框架构造以使得能够使用交叉加强结构梁(113)和拉紧钢丝绳(200)的框架。

这两个特征的组合特别地允许显著地减小制造跟踪器杆结构(110)所需的钢的质量和基础(150)所需的混凝土的质量。

梁被结构构件交叉联接，其基本上限定包括或平行于主旋转轴的平面。

本文公开的设计使得能够形成三角形机械梁以有效地使风力分布到已分布到地面上的单独点上。

此类梁结构设计实践未被典型地用于制造单杆基座跟踪器，因为需要将中心杆的直径保持在最小以避免机械干扰(因为跟踪器框架绕着此竖直杆旋转)。

本文公开的分离框架设计解除了此机械间隙约束，并且独有地使得能够使用交叉加强结构梁(113)和拉紧钢丝绳(200)来有效地沿着南北和东西方向抵抗风力。

在图5中的南北取向图上且用图6中的东西取向图进一步图示出单个跟踪器单元(100)的此本文公开实施例。

在本发明的实施例中，每个跟踪器单元(100)的杆(110)可由两个竖直柱或梁(111N&111S)组成，其可使用机械紧固件(114)附接到基础竖直杆(152N&152S)。

可用水平(112)和交叉(113)加强结构梁将该竖直梁机械地加强。

在本发明的实施例中，每个跟踪器单元(100)可支撑两个机械联接子框架，其被用绕着共享水平赤道轴(160)旋转的光伏模块的两个子阵列(101N&101S)填充，该共享水平赤道轴(160)沿着南北方向延伸。

水平赤道轴与主纵轴在同一直线上，并且从其偏移通常大于扭矩管(131)的半径的确定距离。例如，该偏移对应于等于扭矩管直径的约150％的距离。

在本发明的优选实施例中，本文公开的跟踪器单元在被在现场安装之前在工厂中已完全组装。

在现场可非常快速地安装本文公开的跟踪器单元，因为只需要紧固几个机械紧固件以将每个跟踪器单元安装在其基础(150)上。

本文公开的跟踪器单元之间的交联钢丝绳(200)的附接完成安装跟踪器线性阵列所需的机械工作。

图7图示出跟踪器上结构(130)的实施例的图，其包括被组装到子框架上的光伏模块的一对机械联接子阵列(101N&101S)，所述子框架一致地绕着垂直于公共赤道轴(160)的两个第二平行倾斜轴(170N和170S)旋转。

以枢轴点(137N&137S)结束的机械臂结构(136N&136S)被附接到每个子框架。

机械联杆棒(134)连接这些枢轴点(137N&137S)以使得两个子框架能够一致地绕着其各倾斜轴(170N和170S)旋转。

在运行期间，此联杆棒被布置成通过子框架，其形成有允许通过的中心狭槽，再现准水平位置与竖直或准竖直位置之间的子框架移动。

倾斜轴(170N和170S)位于扭矩管(131)的每个末端处。

在本发明的实施例中，线性致动器(132)被附接在公共扭矩管(131)与子框架机械臂结构(136N)中的一个之间。

线性致动器位于扭矩管(131)上并通过其端部中的一个被连接构件(C)与之相关联。该连接构件至少长于2cm，并且被连接到线性致动器的铰链轴终止。

线性致动器驱动本文公开的并行耦合机构。

机械联杆棒(134)优选地具有可调整长度以便设定CPV模块(101N&101S)的两个子阵列之间的平行性。朝向南北所需的最大倾斜角旋转直接地取决于跟踪器安装地点的维度，例如朝向北方小于35°且朝向南方小于70°。

朝向南方所需的最大倾斜角旋转对应于冬至日的空中的太阳高度。朝向北方所需的最大倾斜角旋转对应于日出(或日落)时的最低太阳方位角。

图8图示出高性能耦接机构(120)的实施例的图，其将线性致动器(122)的线性运动转换成围绕用光伏模块(101)的两个子阵列填充的子框架结构的赤道轴(160)的旋转。线性致动器(122)的线性位移通过直接耦接固定装置(124)被传递到钢丝绳(125)。钢丝绳(125)可以包括超过一个钢丝绳或线。钢丝绳(125)缠绕在第一滑车(129)和第二滑车(127)周围。第二滑车(或滑轮)被刚性地耦合到围绕赤道轴(160)旋转的跟踪器单元扭矩管(131)。使用弹簧或螺丝扣拉紧元件(126)来将钢丝绳始终保持在张力下。

在本发明的实施例中，用夹紧固定装置(128)将每个线或钢丝绳机械地附接到第二滑车以便消除滑动的任何风险。本文所述的机构使得能够实现线性致动器(122)的线性运动到被机械地耦合到公共扭矩管(131)的两个子框架的旋转的非常高效的转换。本文公开的机构可以用来使CPV模块(101)阵列旋转+/-90度。

不同于更标准的枢轴耦接机构，本文所述的机构在传输力时是非常高效的，因为线性致动器在其全冲程期间保持平行或几乎平行于钢丝绳(125)。

可以适当地调整本文公开发明的钢丝绳(125)的直径和张力以将大的力矩力传递至第二滑车(127)，其正在驱动扭矩管(131)和PV阵列(101)组合件。在本发明的另一实施例中，可以由线性引导件来引导直接耦接固定装置(124)以便确保钢丝绳(125)的从动区段在线性致动器(122)的全冲程期间保持完美地笔直。

不同于更标准的枢轴耦接机构，本文所述的机构在传输力时是非常高效的，因为线性致动器在其全冲程期间保持几乎平行于钢丝绳(125)。先前在其它领域中已经使用类似游隙(backlash)自由旋转耦接机构。

可以适当地调整本文公开发明的钢丝绳(125)的直径和张力以将大的力矩力传递至第二滑车(127)，其正在驱动扭矩管(131)和跟踪器上结构(130)。

在本发明的另一实施例中，可以由线性引导件来引导直接耦接固定装置(124)以便确保钢丝绳(125)的从动区段在线性致动器(122)的全冲程期间保持完美地笔直。

图9图示出高性能耦接机构(120)的实施例的图，其并不产生任何偏轴负荷，并且其将线性致动器(122)的线性运动转换成跟踪器上结构(130)的围绕赤道轴(160)的旋转。此耦接机构包括被机械地连接到跟踪器上结构(130)的一对(127)顶部滑车(127S&127N)和被连接到连接固定装置(160)的较低的一对(129)底部滑车(129S&129N)。

单个线性致动器(122)被钢丝绳耦接固定装置(124A)连接到一对钢丝绳(125)，其被用夹紧固定装置(128)机械地连接到该对顶部滑车(129)。

在本实施例中，线性致动器位于中心平面中，该中心平面位于两对滑车之间，并且致动器的棒沿着与穿过所有绳索(125)的平面一致的轴延伸。

在本实施例中，线性致动器的整体力在没有偏轴负荷的情况下被直接地传递至绳索。如果跟踪器上结构(130)的枢轴点(161S&161N)并未完美地与该对上滑车(127)的中心轴同轴，则该对上滑车(127)的中心轴与下滑车(129)的中心轴之间的距离将在跟踪器上结构(130)围绕赤道轴(160)旋转时波动。

此外，制造或温度变化可引发本发明的上列高性能驱动机构的电缆长度的改变。

如果驱动机构包括超过一个金属丝，则应优选地使用负荷平衡机构以便驱动每个电缆共享相同的张力。

为了在绳索(125)中保持恒定的张力，支撑该对下滑车(129)的连接固定装置(160)被连接到恒定负荷拉紧设备(140)。

拉紧设备包括相对于彼此竖直地安装的滑轮。

下滑轮可相对于彼此移动。拉紧设备包括用于改变滑轮之间的距离从而对应于另一滑车的偏心距的装置。

滑车的偏心距被动态地视为上滑车的旋转中心和滑车上的相应点到电缆的竖直顶点之间的距离。作为本发明的实施例，恒定负荷拉紧设备(140)可由依赖于经受竖直重力的弹簧或重量的机构构成，诸如安装在杆结构中并由控制装置(未示出)控制的杠杆。

在图9中图示出基于重量的拉紧机构(140)的示例性实施例。此机构可包括一对杠杆臂(141A&141B)，其被机械地连接到杆结构竖直构件(111S&111N)和具有两对枢轴点(142&161)的连接固定装置(160)。

为了限制向绳索(125)提供足够高的拉紧力所需的静负载(148)的大小，拉紧机构(140)可包括被机械连接到结构竖直构件(111S&111N)、杆结构数值构件竖直构件(111N)和静负载(148)的第三杠杆臂(147)。

(一个或多个)金属丝被预拉紧至比致动器可以经历的最大张力高两倍的张力(并且如果存在两个致动器则为四倍)。

张力通过拉紧设备处于过度预拉伸而来施加。

如果钢丝绳的张力过高，例如由于由风提供的机械耦接，则静负载(148)将自然地移动至与将使其停止并将其阻挡的杠杆臂(141A)接触。这提供安全功能，因为此阻挡可以经历比金属丝本身远远更多的张力。

在图10和11上所示的另一实施例中，作为两对滑车和单个线性致动器的替代，耦接机构包括一对滑车(127、129)和两个线性致动器(122S)及恒定负荷钢丝绳拉紧设备。

钢丝绳是如图11中的一对钢丝绳(125')，并且耦接机构包括用于将两个钢丝绳联接的金属丝耦接元件(124B)。用用于支撑两个金属丝的圆形凹槽来改变滑车。

线性致动器将第二滑车夹在中间。其位于钢丝绳的运动方向上，并且第二滑车与之相切。

线性致动器或用于滑轮旋转的致动器与钢丝绳的第一直线区段在同一直线上或平行。

线性致动器例如是千斤顶且特别是电动千斤顶。

图11图示出可用来均衡两个电缆之间的负荷的负荷平衡机构(124B)的示例性实施例。

此负荷平衡机构(124B)可包括连接到电缆(125)的第一末端的第一固定装置(1241)和连接到电缆(125)的另一端的第二固定装置(1243)。

可用枢轴点(1242&1244)将两个固定装置(1241&1243)连接的公共的单个或一对联动板(1240)以提供用于机械地均衡每个电缆上的力的装置。

可将(一个或多个)公共联动板(1240)连接到2个线性致动器(122S&122N)的棒端。

需要适当地使两个线性致动器同步以确保此机构适当地操作。(一个或多个)公共板(1240)可装配有倾斜传感器以便增加此机构的整体安全性并防止两个致动器的机械崩溃。使用相同原理，可使用包括附加枢轴点的类似负荷平衡机构来均衡附加的各对电缆之间的张力负荷。

本文公开的旋转耦接机构相比于标准的旋转环致动器呈现出某些优点，因为这些旋转环致动器通常制造起来比其等效(从扭矩负荷观点出发)线性致动器对等物更加昂贵5至10倍。

旋转环致动器要求以优良的表面面层质量进行复杂且耗时的三维加工操作以便实现低游隙操作。

此外，不同于旋转环，线性致动器不需要每年润滑一次。依赖于使用滚珠丝杠的线性致动器不需要维护，因为滚珠丝杠提供非常小的摩擦，并且在跟踪器单元的使用寿命(通常被设计成超过26年)期间可以被润滑。线性致动器还从维护观点出发提供另一优点，因为这些单元可以在需要将标准杆跟踪器分解的同时在现场非常简单地替换以便替换旋转环或齿轮箱式驱动。

通常用传统上被安装到每个跟踪器杆上的电子控制器来驱动双轴CPV跟踪器的致动器。通常，使用一个控制器来控制一个跟踪器。

然而，当CPV跟踪器由许多分布式跟踪器单元组成时，从成本观点出发使用不同的架构可能是有利的。

图13和14提供了本发明的跟踪器单元的实施例的示意图，其包括上文公开的高性能旋转驱动机构的实施例中的一个。

可将跟踪器单元安装在阵列布置中，其包括用钢丝绳(202)机械地交联的多行单元，以便降低基础的成本。

图15提供了安装在地面螺钉锚定器(600&601)上的2×2跟踪器单元阵列的示意图。

图16提供了安装在可由混凝土制成的小压载块(610&611)上的2×2跟踪器单元阵列的示意图。

在本发明的另一实施例中，压载块可由可掩埋在地面中的钢锚定板制成。

在每行跟踪器单元的末端处的锚定点可使用通常在电信塔领域中使用的标准地锚。

图16图示出依赖于使用驱动双轴跟踪器单元阵列的单个主(501)和多个从属(504)控制器单元的分布式控制架构(500)的实施例的电示意图。

主控制器(501)装配有诸如微处理器之类的计算装置以执行所有复杂的浮点数学计算、时间同步、太阳能辐射通量监视以及外部通信。

主控制器依赖于例如32位RISCARM处理器核的使用，其例如在i.MX微处理器系列(由FreescaleSemiconductor公司制造)中使用。

向单独地装配有较低成本从属控制器(503)的每个跟踪器单元发送运动轨迹命令。这些运动命令是通过有线或无线通信链路(506)发送的。每个从属控制器仅要求非常基本的微控制器，诸如来自HC08系列(由FreescaleSemiconductor公司制造)的8位控制器，以接收并处理从主控制器(501)接收到的运动命令，并且然后驱动其所分配跟踪器单元的两个线性致动器(503)。

致动器可由来自太阳能线性致动器的CASD线的线性致动器组成，诸如由SKF公司制造的那些。在本发明的实施例中，每个跟踪器单元的CPV模块阵列(504)被以并联方式连接到公共高压直流(DC)总线(505)上，其被连接到中央变换器(509)。

中央变换器可由有或没有来自由SMA公司制造的变换器系列的变压器的太阳能变换器组成。在本发明的优选实施例中，每个从属控制器(502)装配有传感器以实时地监视由每个跟踪器单元的CPV或PV模块阵列(504)产生的电流和电压。

可使用电阻分压器电桥将例如，CPV或PV模块阵列的电压输出按比例缩小且然后通过使用模数转换器电路来转换成比例数值值。

可使用基于霍尔效应的线性电流传感器集成电路来测量CPV或PV模块阵列的电流输出，诸如由Allegro公司制造的汽车级传感器的ACS714系列。测量的电流和电压值被发送回到主控制器(501)，其可以使用此信息来优化每个跟踪器单元的指向准确度。

扩展的监视和控制设施(510)允许跟踪器系统用户和技术员使用SCADA网络、Wi-Fi网络或其它链路远程地监视本发明的跟踪器阵列或特定跟踪器及相关警报。通过因特网或无线网络的远程监视和控制设施将允许相关人员具有跟踪器阵列系统及其特定跟踪器组的全局范围监视和控制(601)。可以用描绘具有其所有关键元件和任何警报的系统的方便的图形接口来观察整体跟踪器阵列或单独跟踪器组的关键参数。

为了举例说明，可以通过SCADA或Wi-Fi网络来使用本地计算机或多个计算机以提供扩展的监视和控制。

如果将因特网用于远程监视和控制，则在远程计算机的因特网浏览器中输入IP地址，后面是口令。特定口令确定观察者进行多少访问以便进行调整。

在扩展或远程监视和控制系统的说明性构造中，示出了具有相关警报的在操作中的整体系统的图形表示。

并且，所选跟踪器组及其相关警报的图形表示将可用。用当前值来指示被观察的系统或跟踪器组的关键参数。添加表格以示出系统或特定跟踪器组的设定以快速地确定与设定的偏差。

在选自主菜单的另一视图中，按周期示出系统或跟踪器组的各种读数的历史图表以分析历史性能。

选自主菜单的另一视图允许被授权的那些人对整体系统或单独跟踪器组的各种可调整部件进行调整。

通常地，跟踪器将是完全自动化的且不需要任何特殊调整。然而，在有过负荷、暴风雨、异常条件、警报或测试时，可以由被授权的那些人进行调整。

与多个小规模变换器相比，中央变换器通常制造和在现场中使用起来价格比较低廉。

当使用集中式变换器时，必须在单独的导管内部向每个CPV跟踪器敷设单独的AC和DC电绳索。

与那些导管及额外DC导线、组合器盒、断路器和浪涌保护器的安装相关联的成本可以表示系统平衡(BOS)成本的相当一部分。因此必须与导致非最佳的安装成本的设计选择进行权衡。

在本文公开的分布式控制架构(500)中，使用单个低成本直流(DC)电源(508)来通过低压DC功率总线(507)的使用对从属控制器单元(502)的线性阵列供电。

结果，不需要向每个跟踪器单元敷设AC导线，并且只需要一个DC电源来驱动许多致动器。

在本发明的优选实施例中，将集中式DC电源(508)适当地确定尺寸以驱动两个致动器，因为可以以同步方式来驱动跟踪器单元。可与集中式电源并联地安装备用电池以便确保在失去电网(AC)功率的情况下可以将跟踪器单元驱动至安全收藏位置。

在本发明的优选实施例中，将高压公共CPVDC总线(505)和较低电压总线(507+可选地506)单独地附接到机械地联接跟踪器单元的水平钢丝绳(图2，201HV&201LV)。

这种解决方案从成本观点出发相比于将这些绳索敷设到刚性导管中而言是非常有利的，所述刚性导管通常敷设在安装地点地面上或者掩埋在地面下。

在本发明的另一实施例中，可将通信链路(506)与DC功率总线(507)组合以经由电力线通信(PLC)解决方案来传送数据。

所有在本文中提到的总线都被附接到所述跟踪器单元的支柱或者被其支撑，其限定用于所述电总线的外壳，所述电总线然后被连接到主控制器的。

在实施例中，该系统至少包括连接到至少主控制器的风力计(未示出)。

风力计获取风强度并将该信息发送到主控制器。

由所述跟踪器单元的每个子框架支撑的光伏模块阵列的电流和电压输出被其所连接到的每个从属微控制器监视和/或测量。

如果风强度在确定阈值以下，主控制器优化并因此控制每个跟踪器单元的轨迹以便使它们的功率输出最大化，并且如果风强度在确定阈值以上，则控制每个跟踪器单元移动至预定安全位置。

下面将描述根据本发明的一个实施例的安装跟踪器的方法。

为了安装至少一个跟踪器，一旦选择了地点，则用户将安装预浇铸混凝土块。在一个实施例中，混凝土块由一个单块组成。

混凝土块基本上是平行六面体，并且针对约20m²的跟踪器的光伏表面具有例如500kg的两倍的质量。

该地点可以是地面区域或者任何基本上平坦且相对阳光充足的表面，诸如建筑物的屋顶或者到地面区域上的工业建筑物。

“基本上平坦”指的是小于15°度的表面斜率。

可将结构钢型材驱动到地面中并固定到预浇铸混凝土块。

可以通过将结构钢型材紧固到所述预浇铸混凝土块以形成跟踪器单元的锚定底座来实现固定步骤。

在实施例中的一个中，该块包括最少两个竖直通孔开口。

将包括辊子元件的引导固定装置安装到每个预浇铸混凝土块的孔开口中。

使用引导固定装置来驱动结构钢型材。

一旦完成，则通过使引导固定装置沿着钢型材滑动来将其去除。

然后，所述预浇铸混凝土块的孔开口使水泥被灌注到其中，以将钢型材固定，以形成跟踪器单元的锚定底座。

一旦已完成锚定，则将杆结构水平地放置在所述锚定底座上和所述锚定底座的元件之间，并可旋转地固定到该锚定底座。

这可以通过在块上预先组装的铰链来完成。例如，在接头的一侧用铰链的面板将铰链栓接到所述块，并且将第二面板连接到杆结构。

调整杆结构和铰链。然后将该铰链栓接到块(例如，也通过第一面板)。

支撑所述光伏模块阵列的一半的每个子框架被固定至扭矩管的每个末端。

在杆结构被固定到锚定底座的所述元件上的所述支柱的末端之后通过旋转来将杆结构提升。

最后将跟踪器单元固定就位。

总而言之，本文公开的分布式架构(500)使得能够显著地降低整体控制系统的制造和安装成本。

对于本描述而言，应理解的是“集中式光伏”描述一种将来自太阳的【电磁辐射/日光】会聚到具有大于1000W/m²的辐照度的光斑并从结果产生的集中式【电磁辐射】产生电功率的系统。

“接受角”指的是聚能器光伏模块的角孔径的一半。在此角孔径工作范围内，聚能器模块电功率输出必须保持高于其最大工作功率的90％。

“高浓度”指的是超过200kW/m²的局部电磁辐照度。

本申请的所有参考文献、例如包括已发布或已许可专利或等价物；专利申请公开；未公布专利申请；以及非专利文献或其它源材料的专利文献，在每个参考文献至少部分地并非与本申请中的公开不一致的程度(例如，除参考文献的部分不一致部分之外，通过引用而结合部分地不一致的参考文献)上，被整体地通过引用结合到本文中，如同其被单独地通过引用结合一样。

已参考各种特定和优选实施例和技术描述了本发明。然而，应理解的是在保持在本发明的精神和范围内的同时可进行变更和修改。本发明并不受公开实施例的限制，包括附图中示出或在本说明书中举例说明的任何内容，附图和本说明书仅仅是以示例或图示而非限制的方式给出的。本发明的范围应仅由权利要求限定。

Claims (19)

1.一种跟踪光伏太阳能系统，至少包括保持光伏模块阵列(101)在白天期间对准太阳的双轴跟踪器单元(11、12、100)，其中，所述跟踪器单元包括：

一对子框架(101、102)，每个子框架支撑所述光伏模块阵列的一半，

主纵向支撑体(103)或扭矩管，用于支撑所述子框架，

主旋转装置，用于使所述扭矩管围绕着主旋转轴(PR1)旋转，

杆结构，被固定并在锚定底座之上竖直地延伸，所述杆结构被可旋转地连接到所述扭矩管，

辅助旋转装置，用于控制所述子框架围绕所述子框架的相应辅助旋转轴的取向，所述辅助旋转轴垂直于所述主旋转轴，以及

致动器装置，用于控制所述主旋转装置和所述辅助旋转装置以便保持光伏模块阵列被对准到太阳，

其特征在于

所述辅助旋转轴位于所述扭矩管的每个末端处，所述杆结构相对于所述子框架在中心，以及

主旋转装置和辅助旋转装置两者的所述致动器装置是线性的。

2.根据权利要求1所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于所述杆结构包括竖直地支撑扭矩管的至少两个元件(111S、111N)，并且在于所述主致动器装置被安装在所述杆结构上。

3.根据权利要求2所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于所述两个元件包括被结构构件交联的两个竖直梁(113)，该结构构件基本上限定包括或平行于主旋转轴的平面。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，所述杆结构基本上限定平行于或至少部分地包括扭矩管的平面，包括一组被附接到杆结构并其在垂直于杆结构的平面的平面中延伸的支柱，相对于地面的角度包括在20°与70°之间。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，所述扭矩管沿着纵向轴延伸，主旋转装置的主轴偏离所述纵向支撑中心轴。

6.根据权利要求5所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，主旋转装置包括被钢丝绳(125、125')联接的至少一对滑轮(127、129)，第一滑轮(127)被机械地附接到扭矩管，并且其中，所述钢丝绳被布置成将所述致动器装置的线性致动器(122)的线性运动传递到所述第一滑轮围绕所述跟踪器单元的主旋转轴的旋转中。

7.根据权利要求6所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，用于滑轮旋转的线性致动器与钢丝绳的第一直线区段共线或平行。

8.根据权利要求7所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，

用于滑轮旋转的线性致动器包括设置在钢丝绳的第一线性区段的每一侧的两个电千斤顶。

9.根据权利要求7所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，包括两对滑轮，每对滑轮分别被钢丝绳联接，并且在于线性致动器包括位于所述两对滑轮之间的一个千斤顶。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，由每个子框架支撑的每个光伏模块阵列包括位于所述跟踪器单元扭矩管的每一侧的两个光伏模块子阵列。

11.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，所述子框架对由公共致动器控制，并用耦接机构(120)机械地交联，耦接机构(120)使得所述子框架对一致地绕着其各自辅助旋转轴旋转，并且保持由每个子框架支撑的光伏模块阵列之间的平行性。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，包括线性阵列，所述线性阵列包括多个所述双轴跟踪器单元，并且在于由分布式电子控制器阵列来控制所述双轴跟踪器单元，并且在于所述分布式电子控制器阵列包括单个主控制器(501)和被附接到每个跟踪器单元的多个从属控制器，所述主控制器被配置成计算每个跟踪器单元的运动轨迹并向每个跟踪器单元的从属控制器发送运动命令。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，从属于其本身从属于权利要求4的权利要求12，其特征在于，相应跟踪器单元的每个从属控制器被连接到电总线(505、506、507)，所述电总线被附接到所述跟踪器单元的支柱或者被其支撑，所述支柱限定用于所述电总线的外壳，所述电总线被连接到主控制器。

14.根据从属于权利要求4的前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，固定非聚光PV模块阵列被附接到所述钢丝绳。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，将被安装在地面上，其特征在于，所述锚定底座包括预浇铸混凝土块和由被驱动到地面中的结构钢型材制成的一组锚定结构。

16.根据从属于权利要求6的前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统，其特征在于，包括拉紧设备，所述拉紧设备(140)包括相对于彼此竖直地安装的滑轮，并且滑轮中的一个可相对于另一个移动，并且在于该拉紧设备包括用于改变滑轮之间的距离从而对应于另一滑车的偏心距的装置。

17.用于在地面上安装根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪光伏太阳能系统的方法，其特征在于包括步骤：

ix)将预浇铸混凝土块安装到地面区域上；

x)将结构钢型材驱动到地面中，

xi)将结构钢型材固定到预浇铸混凝土块(610、610’、BB、150、151、155)，

xii)预先制造根据前述权利要求中的任一项所述的跟踪器单元，

xiii)将杆结构水平地放置并可旋转地固定在所述锚定底座的元件上并且其之间的位置，

xiv)将支撑所述光伏模块阵列的一半的每个子框架固定在扭矩管上，

xv)在将支柱的末端固定在锚定底座的所述元件上之后通过旋转来提升所述杆结构，

xvi)最后将所述跟踪器单元固定就位。

18.根据权利要求17所述的用于在地面上安装跟踪光伏太阳能系统的方法，其特征在于所述方法是通过以下各项完成的：

—使用包括最少两个竖直孔开口的块，

—实现将包括辊子元件的引导固定装置安装到每个预浇铸混凝土块的孔开口中的驱动步骤之前的步骤；并且，然后结构钢型材的驱动步骤在去除引导固定装置之前通过使用引导固定装置来完成，

—向所述预浇铸混凝土块的孔开口中浇注锚定水泥以固定钢型材，以形成跟踪器单元的锚定底座。

19.一种用于使用根据权利要求12和13中的任一项所述的光伏太阳能跟踪器系统的方法，其特征在于所述系统至少包括被连接到至少所述主控制器的风力计，所述方法包括步骤：

—由每个从属微控制器(502)来测量由所述跟踪器单元的每个子框架支撑的光伏模块阵列的电流和电压输出，

—从风力计获取风强度并将该信息发送到主控制器(501)，

—如果风强度在确定阈值以下，则优化并因此控制每个跟踪器单元的轨迹以便使它们的功率输出最大化，并且如果风强度在确定阈值以上，则控制每个跟踪器单元移动至预定安全位置。