CN106325310A

CN106325310A - 一种太阳能跟踪系统

Info

Publication number: CN106325310A
Application number: CN201611017017.3A
Authority: CN
Inventors: 陈昕楠
Original assignee: Individual
Current assignee: China Agricultural University
Priority date: 2016-11-19
Filing date: 2016-11-19
Publication date: 2017-01-11

Abstract

本发明公开了一种太阳能跟踪系统，包括至少一组太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板、电池板仰角控制总成、电池板水平调节总成；还包括感光器总成和控制系统；所述电池板仰角控制总成包括调节杆、第一活动连接件和第二活动连接件；所述电池板水平调节总成包括旋转套筒和固定轴；所述感光器总成包括第一感光器和第二感光器；所述控制系统包括跟踪控制器、电机和减速机。本发明提供的太阳能跟踪系统，结构简单、使用方便，由一套控制系统控制太阳能电池板的从东向西的转动，并实现电池板仰角的变化，提高了电池板的发电效率，同时一套控制系统通过钢丝绳控制多组电池板的同时运动，大幅度的降低了设备的制造成本。

Description

一种太阳能跟踪系统

技术领域

本发明涉及一种跟踪器，具体涉及一种太阳能跟踪系统。

背景技术

太阳能电池，具有将太阳光直接转变成电力的能力，为了在白天获得最大量的太阳光，目前通常将太阳能电池光固定安放在移动结构上，该移动结构可以根据太阳光线的强弱不断的将太阳能电池板垂直于太阳定位。

现有的太阳能跟踪系统均采用两套完全独立的控制系统和结构控制太阳能电池板的仰角变化和从东向西的移动，这样就造成了每个太阳能电池板都需要两套控制系统完成太阳能电池板垂直于太阳的光线，这样在太阳能发电站就需要成千上万套的控制系统去完成太阳能电池板实现太阳能的跟踪，既占用了大量的空间，最重要的是增加了太阳能发电的成本。

所以，研制一种太阳能跟踪系统，通过一套控制系统完成数十数百个的太阳能电池板自动跟踪太阳光线，降低制造成本、提高太阳能发电效率是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能跟踪系统，通过一套控制系统可以完成数十数百个的太阳能电池板自动跟踪太阳光线，大幅度降低了太阳能发电行业的发电成本、大幅度的提高了太阳能的发电效率。

本发明提供的一种太阳能跟踪系统，包括至少一组太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板、电池板仰角控制总成、电池板水平调节总成；

还包括感光器总成和控制系统；

所述电池板仰角控制总成包括调节杆、第一活动连接件和第二活动连接件；

所述电池板水平调节总成包括旋转套筒和固定轴；

所述感光器总成包括第一感光器和第二感光器；

所述控制系统包括跟踪控制器、电机和减速机；

所述太阳能电池板固定在电池托板上面，所述电池托板背面中间固定设置第一轴承，所述电池托板背面另一端设置第一U型连接架，所述第一轴承通过仰角轴连接第二U型支架；

所述第二U型支架固定在旋转套筒的顶端，所述旋转套筒通过轴承设置在固定轴的外部，所述旋转套筒底端设置钢丝绳固定板；

所述第一U型连接架通过第一活动连接件连接调节杆，所述调节杆通过第二活动连接件连接固定架；

所述固定架和固定轴均固定在底座上；

所述第一感光器和第二感光器安装在底板上，所述第一感光器和第二感光器中间设置光线屏蔽板，所述底板固定在跟踪同步轴的顶端；

所述电机连接减速机，所述减速机输出轴设置调节轮，所述钢丝绳固定板通过钢丝绳连接调节轮；

所述跟踪同步轴固定在调节轮的中心；

所述第一感光器和第二感光器电性连接跟踪控制器，所述跟踪控制器连接电机。

进一步的，所述第一活动连接件为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种，所述第二活动连接件为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种。

进一步的，所述第一活动连接件和第二活动连接件均为球头杆端关节轴承，所述球头杆端关节轴承的杆端为丝杆，所述调节杆两端均设置螺纹孔。

进一步的，所述第一U型连接架通过销轴连接第一活动连接件，所述第二活动连接件通过销轴连接固定架。

进一步的，所述第一U型连接架和第二U型支架均设置在电池托板的中心线上。

进一步的，所述第一感光器为光敏元件R1,第二感光器为光敏元件R2，所述光线屏蔽板为黑色塑料板或金属板的任意一种。

进一步的，所述跟踪控制器包括信号调节比较控制电路模块、RS锁存器模块和电机控制输出电路模块。

进一步的，所述钢丝绳固定板为两块，分布在旋转套筒的两侧，并处于同一水平线上，所述钢丝绳通过钢丝绳卡箍固定在钢丝绳固定板上。

进一步的，所述减速机为蜗杆减速机。

进一步的，所述太阳能电池组件至少为两组。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的太阳能跟踪系统，由一套控制系统可以实现数十组甚至数百组太阳能电池板的从东向西的转动（早晨太阳能电池板面对东方，随着太阳从动向西的移动，太阳能电池板也会随着太阳的移动进行从东向西的转动），从而保证太阳能电池板始终面向太阳光照射方向；在太阳板的从东向西转动的过程中，太阳能电池板则进一步的通过第一轴承围绕仰角轴进行旋转从而实现太阳能电池板与太阳光线呈直角状态，从而保证太阳能电池板最大程度的吸收太阳光。

（2）本发明提供的太阳能跟踪系统，其中电池板仰角控制总成可以通过球头杆端关节轴承前半部分的丝杆随意的调节电池板仰角控制总成的长度以便于安装时调整正对太阳光（例如造成安装时，太阳能电池板正对东方），同时又可以随着季节的变化调整电池板仰角控制总成的长度从而调整电池板的仰角使得电池板正对太阳光照。

本发明提供的太阳能跟踪系统，结构简单、使用方便，由一套控制系统控制太阳能电池板的从东向西的转动，电池板的转动进一步的实现电池板仰角的变化，保证太阳能电池板最大限度的吸收太阳光，提高电池板的发电效率；同时一套控制系统通过钢丝绳控制多组电池板的同时运动，大幅度的降低了设备的制造成本，对太阳能发电行业十分有利。

附图说明

图1为本发明一种太阳能跟踪系统主视结构示意图；

图2为本发明一种太阳能跟踪系统右视结构示意图；

图3为本发明一种太阳能跟踪系统立体结构示意图；

图4为本发明一种太阳能跟踪系统电池板水平调节总成立体结构示意图；

图5为本发明一种太阳能跟踪系统电池板仰角控制总成立体结构示意图；

图6为本发明一种太阳能跟踪系统感光器总成利益结构示意图；

图7为本发明一种太阳能跟踪系统控制系统电路原理示意图；

图8为本发明一种太阳能跟踪系统上午状态示意图；

图9为本发明一种太阳能跟踪系统中午状态示意图；

图10为本发明一种太阳能跟踪系统下午状态示意图；

附图标示1、太阳能电池板；2、电池板仰角控制总成；3、电池板水平调节总成；4、感光器总成；5、控制系统；11、电池托板；12、第一轴承；13、第一U型连接架；14、仰角轴；15、第二U型支架；16、销轴；21、调节杆；22、第一活动连接件；23、第二活动连接件；25、固定架；26、螺纹孔；31、旋转套筒；32、固定轴；33、轴承；34、钢丝绳固定板；35、钢丝绳；36、钢丝绳卡箍；41、第一感光器；42、第二感光器；43、底板；44、光线屏蔽板；45、跟踪同步轴；51、跟踪控制器；52、电机；53、减速机；54、调节轮；511、信号调节比较控制电路模块；512、RS锁存器模块；513、电机控制输出电路模块；6、底座。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-7所示，一种太阳能跟踪系统，包括至少一组太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板（1）、电池板仰角控制总成（2）、电池板水平调节总成（3）；

还包括感光器总成（4）和控制系统（5）；

所述电池板仰角控制总成（2）包括调节杆（21）、第一活动连接件（22）和第二活动连接件（23）；

所述电池板水平调节总成（3）包括旋转套筒（31）和固定轴（32）；

所述感光器总成（4）包括第一感光器（41）和第二感光器（42）；

所述控制系统（5）包括跟踪控制器（51）、电机（52）和减速机（53）；

所述太阳能电池板（1）固定在电池托板（11）上面，所述电池托板（11）背面中间固定设置第一轴承（12），所述电池托板（11）背面另一端设置第一U型连接架（13），所述第一轴承（12）通过仰角轴（14）连接第二U型支架（15）；

所述第二U型支架（15）固定在旋转套筒（31）的顶端，所述旋转套筒（31）通过轴承（33）设置在固定轴（32）的外部，所述旋转套筒（31）底端设置钢丝绳固定板（34）；

所述第一U型连接架（13）通过第一活动连接件（22）连接调节杆（21），所述调节杆（21）通过第二活动连接件（23）连接固定架（25）；

所述固定架（25）和固定轴（32）均固定在底座（6）上；

所述第一感光器（41）和第二感光器（42）安装在底板（43）上，所述第一感光器（41）和第二感光器（42）中间设置光线屏蔽板（44），所述底板（43）固定在跟踪同步轴（45）的顶端；

所述电机（52）连接减速机（53），所述减速机（53）输出轴设置调节轮（54），所述钢丝绳固定板（34）通过钢丝绳（35）连接调节轮（54）；

所述跟踪同步轴（45）固定在调节轮（54）的中心；

所述第一感光器（41）和第二感光器（42）电性连接跟踪控制器（51），所述跟踪控制器（51）连接电机（52）。

进一步的，所述第一活动连接件（22）为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种，所述第二活动连接件（23）为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种。

进一步的，所述第一活动连接件（22）和第二活动连接件（23）均为球头杆端关节轴承，所述球头杆端关节轴承的杆端为丝杆，所述调节杆（21）两端均设置螺纹孔（26）。

进一步的，所述第一U型连接架（13）通过销轴（16）连接第一活动连接件（22），所述第二活动连接件（23）通过销轴（16）连接固定架（25）。

进一步的，所述第一U型连接架（13）和第二U型支架（15）均设置在电池托板（11）的中心线上。

进一步的，所述第一感光器（41）为光敏元件R1,第二感光器（42）为光敏元件R2，所述光线屏蔽板（44）为黑色塑料板或金属板的任意一种。

进一步的，所述跟踪控制器（51）包括信号调节比较控制电路模块(511)、RS锁存器模块（512）和电机控制输出电路模块（513）。

进一步的，所述钢丝绳固定板（34）为两块，分布在旋转套筒（31）的两侧，并处于同一水平线上，所述钢丝绳（35）通过钢丝绳卡箍（36）固定在钢丝绳固定板（34）上。

进一步的，所述减速机（53）为蜗杆减速机。

进一步的，所述太阳能电池组件至少为两组。

其中控制系统工作原理是：

（1）感光器总成的作用：将测量的光信号变成电信号传送给下一级(信号调节比较控制电路)，当两个光敏元件都正对太阳时，输出的信号副值是相等的，若有偏离则光线强的一边输出信号会高于光线弱的一边。

（2）信号调节比较控制电路将感光器总成传输来的电信号进行处理和比较，当两路光电信号相近或相同，输出全为低电平，当有一侧较强时，强的一侧输出高电平，传输给下一级(RS锁存器)。

（3）RS锁存器，对来自信号调节比较控制电路的信号进行锁存，输出电机正反转控制信号，并传输给电机功率控制输出电路。

（4）电机控制输出电路此电路用于控制电机正转、反转，停止受控于RS锁存器。

太阳能跟踪系统工作原理：如图8-10所示，分别为太阳能电池板在上午、中午和下午的位置示意图，在上午时，太阳光位于东方，感光器总成中的第一感光器和第二感光器受到的光照强度相同，太阳能电池板正对太阳光直射，随着太阳光从东向西的逐渐偏移，第一感光器与第二感光器受到的光照强度出现偏差，此时感光器总成将此信号传递给跟踪控制器，跟踪控制器则进一步控制电机工作，电机的工作带动调节轮上的跟踪同步轴进行旋转直至到跟踪同步轴上端的第一感光器和第二感光器受到的光照强度相同时，电机停止工作，调节轮在旋转工程中，太阳能组件也随之旋转直至停止，从而实现太阳能电池板随太阳的移动而移动，始终保持太阳能电池板正对太阳光照。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种太阳能跟踪系统，其特征在于：包括至少一组太阳能电池组件，所述太阳能电池组件包括太阳能电池板（1）、电池板仰角控制总成（2）、电池板水平调节总成（3）；

还包括感光器总成（4）和控制系统（5）；

所述固定架（25）和固定轴（32）均固定在底座（6）上；

所述跟踪同步轴（45）固定在调节轮（54）的中心；

2.根据权利要求1所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述第一活动连接件（22）为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种，所述第二活动连接件（23）为万向节或球头杆端关节轴承的任意一种。

3.根据权利要求2所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述第一活动连接件（22）和第二活动连接件（23）均为球头杆端关节轴承，所述球头杆端关节轴承的杆端为丝杆，所述调节杆（21）两端均设置螺纹孔（26）。

4.根据权利要求3所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述第一U型连接架（13）通过销轴（16）连接第一活动连接件（22），所述第二活动连接件（23）通过销轴（16）连接固定架（25）。

5.根据权利要求4所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述第一U型连接架（13）和第二U型支架（15）均设置在电池托板（11）的中心线上。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述第一感光器（41）为光敏元件R1,第二感光器（42）为光敏元件R2，所述光线屏蔽板（44）为黑色塑料板或金属板的任意一种。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述跟踪控制器（51）包括信号调节比较控制电路模块(511)、RS锁存器模块（512）和电机控制输出电路模块（513）。

8.根据权利要求1至5任意一项所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述钢丝绳固定板（34）为两块，分布在旋转套筒（31）的两侧，并处于同一水平线上，所述钢丝绳（35）通过钢丝绳卡箍（36）固定在钢丝绳固定板（34）上。

9.根据权利要求1至5任意一项所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述减速机（53）为蜗杆减速机。

10.根据权利要求1至5任意一项所述的一种太阳能跟踪系统，其特征在于：所述太阳能电池组件至少为两组。