CN106341080B - 一种太阳能电池板支架及应用其的联动光伏追光系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池板支架及应用其的联动光伏追光系统，属于太阳能电池板自动追光领域，太阳能电池板支架包括安装框架、连接于所述安装框架一端的固定框架，连接于所述安装框架另一端的一对支撑杆及设于支撑杆下方的导轨，所述固定框架与导轨均固定安装于所述底部固定支架上，导轨共有一对，且导轨之间互相平行，一对支撑杆下端通过球轴与移动装置连接，所述移动装置上设有贯穿导轨且与移动装置固定连接的牵引绳，且牵引绳的两端分别与一收卷机构连接。所述无线传输模块与无线接收模块通讯连接。本发明具有投资小、能耗低等优点，该装置使得太阳电池板平面始终与太阳光线保持垂直，提高光电转换效率，具有很大的市场应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池板自动追光领域，尤其涉及一种太阳能电池板支架及应用其的联动光伏追光系统。
背景技术
太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。
国家知识产权局于2015年4月8日公布的一篇专利申请号为201410733415.X，名称：一种太阳能电池板自动追光装置以及追光方法，此专利提出如下技术方案：包括太阳能电池板、支撑圆筒、三角架、第一驱动装置和第二驱动装置。该装置是利用一系列相互啮合的齿轮来实现动力的传输，不但耗费的大量的资金，还使得该装置的结构较复杂。
目前传统的太阳能发电系统主要采用固定式安装，固定式安装的产品不能根据太阳位置的变化调整太阳能系统的姿态，导致太阳能的采集及利用率低；目前大多研究者将追光系统设计成双电机双轴跟踪装置，安装在太阳能电池板上，因而造成了追光设备的数量多，耗能大且易造成错误动作，增加了投资成本，性价比也低，没有推广应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种投资小、性价比高和结构简单的太阳能电池板支架及应用其的联动光伏追光系统，本发明只采用一套追光信号采集系统，追光信号采集系统将采集到的太阳光线位置数据，通过无线方式传输给每一个独立的太阳能电池板驱动装置，安装框架在牵引绳作用下来实现联动。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种太阳能电池板支架，所述太阳能电池板支架包括带有电池板安装面的安装框架、连接于所述安装框架一端的固定框架，连接于所述安装框架另一端的一对支撑杆及设于支撑杆下方的导轨，所述安装框架与固定框架通过万向轴连接件连接，且所述一对支撑杆通过万向球连接器连接于安装框架下端面，所述太阳能电池板支架还包括水平放置的底部固定支架，所述固定框架与导轨均固定安装于所述底部固定支架上，所述导轨共有一对，且导轨之间互相平行，所述导轨与一对支撑杆一一对应，所述导轨内置有可沿导轨滑动的移动装置，所述一对支撑杆下端通过球轴与移动装置连接，所述移动装置上设有贯穿导轨且与移动装置固定连接的牵引绳，且牵引绳的两端分别与一收卷机构连接。
进一步地，所述太阳能电池板支架还包括加强固定支架，所述加强固定支架的一端与底部固定支架固定连接，另一端与固定框架顶部固定连接。
进一步地，所述加强固定支架为角钢，且加强固定支架通过螺栓与底部固定支架、固定框架连接。
进一步地，所述导轨两侧开设有沿导轨方向的对应的通孔，所述移动装置包括可沿所述导轨滑动的移动滑块、穿过移动滑块且两端分别卡入导轨两侧通孔的滑动轴和设在滑动轴两端的移动轮，所述移动滑块顶部设有与移动滑块固定连接的盖板，所述球轴设于盖板中心处。
一种应用太阳能电池板支架的联动光伏追光系统，包括太阳能电池板驱动装置、一套追光信号采集系统和太阳能电池板支架，所述追光信号采集系统包括光敏传感器、信号处理器和无线传输模块，所述光敏传感器与信号处理器通讯连接，所述信号处理器与无线传输模块通讯连接，所述太阳能电池板驱动装置包括无线接收模块、信号处理模块和驱动收卷机构的电机，所述无线接收模块与信号处理模块通讯连接，所述信号处理模块与电机连接，所述无线传输模块与无线接收模块通讯连接。
进一步地，所述光敏传感器将采集的太阳光线角度信息发送到信号处理器，所述信号处理器将角度信息进行分析后将分析结果通过无线传输模块发送至所述太阳能电池板驱动装置中的无线接收模块，所述无线接收模块将接收到的分析结果传送至信号处理模块，所述信号处理模块根据太阳光线角度信息的计算结果判断太阳能电池板支架要旋转的方向和角度，并计算出牵引绳两端的收卷长度或放出长度，并发出相应的驱动信号给电机。
进一步地，所述光伏追光系统包括多个太阳能电池板支架，一套太阳能电池板驱动装置，一个独立的追光信号采集系统，多个太阳能电池板支架共用一套太阳能电池板驱动装置，实现联动。
进一步地，所述独立的追光信号采集系统包括4个光敏传感器。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
(1)本发明中只采用了一套追光信号采集系统，不仅减少了数据采集的误差，而且还使得整个装置结构简单，节省了大量的资金；本发明中追光信号采集系统与太阳能电池板驱动装置之间采用无线数据传输的方式，不仅使数据传输速度快、效率高，还实现了各个驱动单元的数据统一；本发明中支撑杆的一端通过移动装置安装在导轨上，另一端通过万向球连接器与安装框架连接，且牵引绳的一端固定在移动装置上，另一端与收卷机构连接，采用这种结构来实现联动，节约了光伏追光系统的成本；采用本发明的联动功能光伏追光安装方式的光伏电站造价水平基本在10000元/千瓦，是固定式安装的1.1倍，而发电量将提高30％，具有较高的性价比。
(2)本发明中所述加强固定支架的一端分别与固定框架顶部固定连接，另一端与底部固定支架固定连接，采用加强固定支架来保证整个支架具有较强的支撑力。
(3)本发明中安装框架通过万向轴连接器与固定框架连接，安装框架可以绕X轴在一定范围内旋转，绕Z轴在一定范围内旋转，提供最大限度的光电转换量，使得安装框架与保持太阳光线垂直的状态。
综上所述，本发明中的装置具有投资小、性价比高和结构简单等优点，通过联动来实现太阳能电池板与太阳光线垂直。
附图说明
以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是太阳能电池板支架结构示意图；
图2是光伏追光系统的结构框图；
图3是安装框架在太阳能电池板支架上的一种使用状态示意图；
图4是安装框架在太阳能电池板支架上的另一种使用状态示意图；
图5是左右移动装置结构示意图；
附图标记说明：1、安装框架，2、支撑杆，3、固定框架，4、底部固定支架，5、导轨，6、移动装置，7、牵引绳，8、加强固定支架，9、移动滑块，10、滑动轴，11、移动轮，12、盖板，13、球轴，14、光敏传感器，15、信号处理器，16、无线传输模块，17、无线接收模块，18、信号处理模块，19、电机。
具体实施方式
以下实施例仅用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1及图2所示，一种太阳能电池板支架，所述太阳能电池板支架包括带有电池板安装面的安装框架1、连接于所述安装框架1一端的固定框架3，连接于所述安装框架1另一端的一对支撑杆2及设于支撑杆2下方的导轨5，所述安装框架1与固定框架3通过万向轴连接件连接，且所述一对支撑杆2通过万向球连接器连接于安装框架1下端面，所述太阳能电池板支架还包括水平放置的底部固定支架4，所述固定框架3与导轨5均固定安装于所述底部固定支架4上，所述导轨5与一对支撑杆2一一对应，所述导轨5内置有可沿导轨5滑动的移动装置6，所述一对支撑杆2下端通过球轴13与移动装置6连接，所述移动装置6上设有贯穿导轨5且与移动装置6固定连接的牵引绳7，且牵引绳7的两端分别与一收卷机构连接。
在本实施例中，所述太阳能电池板支架还包括加强固定支架8，所述加强固定支架8的一端与底部固定支架4固定连接，另一端与固定框架3顶部固定连接。
在本实施例中，所述加强固定支架8为角钢，且加强固定支架8通过螺栓与底部固定支架4、固定框架3连接。
在本实施例中，所述导轨5两侧开设有沿导轨5方向的对应的通孔，所述移动装置6包括可沿所述导轨5滑动的移动滑块9、穿过移动滑块9且两端分别卡入导轨5两侧通孔的滑动轴10和设在滑动轴10两端的移动轮11，所述移动滑块9顶部设有与移动滑块9固定连接的盖板12，所述球轴13设于盖板12中心处。
如图3所示，一种应用太阳能电池板支架的联动光伏追光系统，包括太阳能电池板驱动装置、一套追光信号采集系统和太阳能电池板支架，所述追光信号采集系统包括光敏传感器14、信号处理器15和无线传输模块16，所述光敏传感器14与信号处理器15通讯连接，所述信号处理器15与无线传输模块16通讯连接，所述太阳能电池板驱动装置包括无线接收模块17、信号处理模块18和驱动收卷机构的电机19，所述无线接收模块17与信号处理模块18通讯连接，所述信号处理模块18与电机19连接，所述无线传输模块16与无线接收模块17通讯连接。
在本实施例中，所述光敏传感器14将采集的太阳光线角度信息发送到信号处理器15，所述信号处理器15将角度信息进行分析后将分析结果通过无线传输模16块发送至所述太阳能电池板驱动装置中的无线接收模块17，所述无线接收模块17将接收到的分析结果传送至信号处理模块18，所述信号处理模块18根据太阳光线角度信息的计算结果判断太阳能电池板支架要旋转的方向和角度，并计算出牵引绳7两端的收卷长度或放出长度，并发出相应的驱动信号给电机19。
在本实施例中，所述光伏追光系统包括多个太阳能电池板支架，一套太阳能电池板驱动装置，一个独立的追光信号采集系统，多个太阳能电池板支架共用一套太阳能电池板驱动装置，实现联动。
在本实施例中，所述独立的追光信号采集系统包括4个光敏传感器14。
本发明中光伏追光系统装置的工作过程如下：追光信号采集系统将采集的太阳光线的角度信息送至信号处理器15进行分析，并计算出太阳光线的俯角和仰角，并通过无线传输模块16发送至各个独立的太阳能电池板驱动装置中的无线接收模块17，无线接收模块17接收到追光信号采集系统发送的太阳光线的俯角和仰角数据，并将数据送至信号处理模块18，信号处理模块18根据接收到的数据，计算出太阳能电池板支架要旋转的方向和角度，并发出驱动信号给电机19,电机19带动牵引绳7在导轨中运行，在牵引绳7作用下，安装框架1所在的平面的俯角和仰角发生改变，使安装框架1所在的平面与太阳光线垂直，从而实现联动追光功能。
如图4所示，当太阳光线与安装框架所在的平面时不垂直时，追光信号采集系统通过一系列的装置将采集的太阳光线的角度信息传送至电机19，电机19带动牵引绳7使得安装框架1所在平面绕着X轴旋转50°，使得安装框架1所在平面与太阳光线垂直。
如图5所示，追光信号采集系统通过一系列的装置将采集的太阳光线的角度信息传送至电机19，电机19驱动安装框架1所在平面绕着Z轴旋转30°，使得安装框架1所在平面与太阳光线垂直。
综上所述，上述实施方式并非是本发明的限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容的基础上所进行的修饰或者等效变形，均在本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种太阳能电池板支架，其特征在于：所述太阳能电池板支架包括带有电池板安装面的安装框架(1)、连接于所述安装框架(1)一端的固定框架(3)，连接于所述安装框架(1)另一端的一对支撑杆(2)及设于支撑杆(2)下方的导轨(5)，所述安装框架(1)与固定框架(3)通过万向轴连接件连接，且所述一对支撑杆(2)通过万向球连接器连接于安装框架(1)下端面，所述太阳能电池板支架还包括水平放置的底部固定支架(4)，所述固定框架(3)与导轨(5)均固定安装于所述底部固定支架(4)上，所述导轨(5)共有一对，且导轨(5)之间互相平行，所述导轨(5)与支撑杆(2)一一对应，所述导轨(5)内置有可沿导轨(5)滑动的移动装置(6)，所述一对支撑杆(2)下端通过球轴(13)与移动装置(6)连接，所述移动装置(6)上设有贯穿导轨(5)且与移动装置(6)固定连接的牵引绳(7)，且牵引绳(7)的两端分别与一收卷机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板支架，其特征在于：所述太阳能电池板支架还包括加强固定支架(8)，所述加强固定支架(8)的一端与底部固定支架(4)固定连接，另一端与固定框架(3)顶部固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能电池板支架，其特征在于：所述加强固定支架(8)为角钢，且加强固定支架(8)通过螺栓与底部固定支架(4)、固定框架(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池板支架，其特征在于：所述导轨(5)两侧开设有沿导轨(5)方向的对应的通孔，所述移动装置(6)包括可沿所述导轨(5)滑动的移动滑块(9)、穿过移动滑块(9)且两端分别卡入导轨(5)两侧通孔的滑动轴(10)和设在滑动轴(10)两端的移动轮(11)，所述移动滑块(9)顶部设有与移动滑块(9)固定连接的盖板(12)，所述球轴(13)设于盖板(12)中心处。
5.一种应用如权利要求1-4任一项所述的太阳能电池板支架的联动光伏追光系统，其特征在于：包括太阳能电池板驱动装置、追光信号采集系统和太阳能电池板支架，所述追光信号采集系统包括光敏传感器(14)、信号处理器(15)和无线传输模块(16)，所述光敏传感器(14)与信号处理器通讯连接(15)，所述信号处理器(15)与无线传输模块(16)通讯连接，所述太阳能电池板驱动装置包括无线接收模块(17)、信号处理模块(18)和驱动收卷机构的电机(19)，所述无线接收模块(17)与信号处理模块(18)通讯连接，所述信号处理模块(18)与电机(19)连接，所述无线传输模块(16)与无线接收模块(17)通讯连接。
6.根据权利要求5所述的联动光伏追光系统，其特征在于：所述光敏传感器(14)将采集的太阳光线角度信息发送到信号处理器(15)，所述信号处理器(15)将角度信息进行分析后将分析结果通过无线传输模块(16)发送至所述太阳能电池板驱动装置中的无线接收模块(17)，所述无线接收模块(17)将接收到的分析结果传送至信号处理模块(18)，所述信号处理模块(18)根据太阳光线角度信息的计算结果判断太阳能电池板支架要旋转的方向和角度，并计算出牵引绳(7)两端的收卷长度或放出长度，并发出相应的驱动信号给电机(19)。
7.根据权利要求6所述的联动光伏追光系统，其特征在于：所述光伏追光系统包括多个太阳能电池板支架，一套太阳能电池板驱动装置，一个独立的追光信号采集系统，多个太阳能电池板支架共用一套太阳能电池板驱动装置，实现联动。
8.根据权利要求7所述的联动光伏追光系统，其特征在于：所述独立的追光信号采集系统包括4个光敏传感器(14)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 223003 No.3, Meicheng East Road, Huai'an City, Jiangsu Province Patentee after: Jiangsu electronic information Vocational College Address before: 223003 No.3, Meicheng East Road, Huai'an City, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu vocationnal college of electronics and information |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230510 Address after: Room 2919, Building B, No. 9 Hisense Tianchen Road, High tech Zone, Jinan City, Shandong Province, 250000 Patentee after: Tianhong (Jinan) Intelligent Equipment Industry Research Co.,Ltd. Address before: 223003 No.3, Meicheng East Road, Huai'an City, Jiangsu Province Patentee before: Jiangsu electronic information Vocational College |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230814 Address after: Room 401, Building 14, No. 588 Qinzheng Road, Hengqin New District, Zhuhai City, Guangdong Province, 519000 Patentee after: Yuanxuan Technology (Zhuhai) Co.,Ltd. Address before: Room 2919, Building B, No. 9 Hisense Tianchen Road, High tech Zone, Jinan City, Shandong Province, 250000 Patentee before: Tianhong (Jinan) Intelligent Equipment Industry Research Co.,Ltd. |