CN107437923A - 一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，光伏板座转动安装于支架座上，圆弧架安装于光伏板座的一侧或底部，其圆心与光伏板座的转动中心共线；清洁装置安装于光伏板座上从而使其条形毛刷对光伏板表面进行清洁，照度传感器安装于光伏板座上用于检测光线强度，其顶部设置有与光伏板表面平齐的玻璃板；驱动装置安装于支架座上，驱动装置的输出端通过传动机构与圆弧架连接以驱动光伏板座转动，同时通过传动切换装置与清洁装置连接以驱动条形毛刷沿光伏板的表面移动。本发明具有的有益效果：能够利用跟踪支架原有的驱动动力源实现自动清洁，还能够通过检测装置实现姿态角度的自我判断从而实现较为精确的姿态调节。
Description
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架。
背景技术
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源，是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦时，假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，20世纪80年代后，太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后，光伏发电快速发展，到2006年，世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统，6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划，到2003年日本光伏组件生产占世界的50%，世界前10大厂商有4家在日本。而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价，大大推动了光伏市场和产业发展，使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国，也纷纷制定光伏发展计划，并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
我国人口众多、幅员辽阔、能源紧张，因此太阳能发电技术尤其适合我国的国情从而成为当前最重要的新能源。为了提高发电量，光伏板通过支架被大密度、大面积的布置在条件合适的地区。由于一天之中，太阳的位置会随着时间的变化而变化，因此直射到光伏板上的太阳光线的角度也不同，这就导致不同照射角度下光伏板的发电量也不同，因此为了能够提高发电率，目前的光伏板支架均能够跟踪太阳的运动轨迹，时刻变化自己的姿态从而能够使阳光以更适合的角度照射到板面上。为了解决发电效率，已有许多企业研制了不同的跟踪支架，通过使光伏板随太阳的位置变化而自动改变姿态的方式从而达到最理想的照射角度。但是在长时间使用过程中，由于风吹雨淋，导致光伏板的表面会留下污迹，大量的污迹会造成发电量下降，影响光伏板的正常运行。除此之外，现有的跟踪支架实现姿态调节的方式主要有：通过获取气象部门的外部气象信息，然后计算出太阳位置从而进行姿态调节，或者根据日照时间的长短均匀设置电机等驱动装置的运行速度从而实现姿态调节。这种方式的精确度很差，导致光伏板的姿态与实际日光照射角度存在很大的偏差，导致角度不够理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，能够能够利用跟踪支架原有的驱动动力源实现自动清洁，还能够通过检测装置实现姿态角度的自我判断从而实现较为精确的姿态调节。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，包括支架座、光伏板座、圆弧架、驱动装置、照度传感器、传动机构、传动切换装置、清洁装置和检测装置；
光伏板座转动安装于支架座上，圆弧架安装于光伏板座的一侧或底部，其圆心与光伏板座的转动中心共线；清洁装置安装于光伏板座上从而使其条形毛刷对光伏板表面进行清洁，照度传感器安装于光伏板座上用于检测光线强度，其顶部设置有与光伏板表面平齐的玻璃板；驱动装置安装于支架座上，驱动装置的输出端通过传动机构与圆弧架连接以驱动光伏板座转动，同时通过传动切换装置与清洁装置连接以驱动条形毛刷沿光伏板的表面移动；检测装置包括暗盒、弧形金属板和温度传感器；弧形金属板设置于暗盒中，暗盒顶部设置有光线进入暗盒内的光口，光口的中心与弧形金属板对应的圆心重合，温度传感器设置于弧形金属板的最低位置处。
作为优选方案，传动机构包括主动带轮、从动带轮、同步带、短轴和滚轮；
主动带轮安装于驱动装置的输出端上，从动带轮和滚轮均安装于短轴上，同步带与主动带轮和从动带轮连接，滚轮与圆弧架的外圆面相接触。
作为优选方案，传动机构包括主动带轮、从动带轮、同步带、短轴和齿轮；
主动带轮安装于驱动装置的输出端上，从动带轮和滚轮均安装于短轴上，同步带与主动带轮和从动带轮连接，齿轮与圆弧架外圆上的轮齿相啮合。
作为优选方案，清洁装置包括丝杠、移动架、导杆和刷座；
丝杠转动安装于光伏板座上，导杆安装于光伏板座上，移动架与丝杠构成螺纹连接，移动架与导杆构成滑动连接，丝杠的一端通过传动切换装置连接驱动装置的输出端，刷座安装于移动架上，条形毛刷安装于刷座上。
作为优选方案，清洁装置还包括弹簧和导柱，导柱垂直设置于条形毛刷上，刷座上设置有滑动安装导柱的通孔，弹簧套设于导柱上从而使条形毛刷与刷座构成弹性连接。
作为优选方案，光伏板座的一侧端部设置有楔块，条形毛刷的一端设有一突出部，突出部沿楔块的斜面移动时驱使条形毛刷上下移动。
作为优选方案，驱动装置为步进电机。
作为优选方案，传动切换装置为电磁离合器。
作为优选方案，光伏板座为长方形结构。
作为优选方案，照度传感器的数目为两个，并且在光伏板座的长度方向上对称设置。
本发明具有的有益效果：能够能够利用跟踪支架原有的驱动动力源实现自动清洁，还能够通过检测装置实现姿态角度的自我判断从而实现较为精确的姿态调节。
附图说明
图1为本发明一个优选实施例结构立体图；
图2为图1所示实施例中清洁装置的结构示意图；
图3为图1所示实施例中传动机构的局部放大图；
图4为图1所示实施例中检测装置的结构示意图；
图5为图1所示实施例中检测装置的原理示意图。
附图标记：
1支架座；2光伏板座；3导杆；4丝杠；驱动装置；6移动架；7圆弧架；8主动带轮；9同步带；10从动带轮；11短轴；12滚轮；13刷座；14楔块；15传动切换装置；16导柱；17弹簧；18条形毛刷；18.1突出部；19暗盒；19.1光口；20弧形金属板；21温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至5所示，一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，包括支架座1、光伏板座2、圆弧架7、驱动装置5、照度传感器、传动机构、传动切换装置15、清洁装置和检测装置。
光伏板座2转动安装于支架座1上，圆弧架7安装于光伏板座2的一侧或底部，其圆心与光伏板座2的转动中心共线。清洁装置安装于光伏板座2上从而使其条形毛刷18对光伏板表面进行清洁，照度传感器安装于光伏板座2上用于检测光线强度，其顶部设置有与光伏板表面平齐的玻璃板。驱动装置5安装于支架座1上，驱动装置5的输出端通过传动机构与圆弧架7连接以驱动光伏板座2转动，同时通过传动切换装置15与清洁装置连接以驱动条形毛刷18沿光伏板的表面移动。检测装置包括暗盒19、弧形金属板20和温度传感器21；弧形金属板20设置于暗盒19中，暗盒19顶部设置有光线进入暗盒19内的光口19.1，光口19.1的中心与弧形金属板20对应的圆心重合，温度传感器21设置于弧形金属板20的最低位置处。
作为优选方案，传动机构包括主动带轮8、从动带轮10、同步带9、短轴11和滚轮12。
主动带轮8安装于驱动装置5的输出端上，从动带轮10和滚轮12均安装于短轴11上，同步带9与主动带轮8和从动带轮10连接，滚轮12与圆弧架7的外圆面相接触。
作为另一种等同优选方案，传动机构包括主动带轮8、从动带轮10、同步带9、短轴11和齿轮。
主动带轮8安装于驱动装置5的输出端上，从动带轮10和滚轮12均安装于短轴11上，同步带9与主动带轮8和从动带轮10连接，齿轮与圆弧架7外圆上的轮齿相啮合。
作为优选方案，清洁装置包括丝杠4、移动架6、导杆3和刷座13。
丝杠4转动安装于光伏板座2上，导杆3安装于光伏板座2上，移动架6与丝杠4构成螺纹连接，移动架6与导杆3构成滑动连接，丝杠4的一端通过传动切换装置15连接驱动装置5的输出端，刷座13安装于移动架6上，条形毛刷18安装于刷座13上。
作为优选方案，清洁装置还包括弹簧17和导柱16，导柱16垂直设置于条形毛刷18上，刷座13上设置有滑动安装导柱16的通孔，弹簧17套设于导柱16上从而使条形毛刷18与刷座13构成弹性连接。
作为优选方案，光伏板座2的一侧端部设置有楔块14，条形毛刷18的一端设有一突出部18.1，突出部18.1沿楔块14的斜面移动时驱使条形毛刷18上下移动。当条形毛刷18移动至端部时沿楔块14上移从而使条形毛刷18脱离光伏板表面。
作为优选方案，驱动装置5为步进电机。
作为优选方案，传动切换装置15为电磁离合器。
作为优选方案，光伏板座2为长方形结构。
作为优选方案，照度传感器的数目为两个，并且在光伏板座2的长度方向上对称设置。
当光伏板上存留较多的污迹时，会影响照度传感器的检测值，当检测值小于同期某设定值时可以认定表面污迹较多需要清理，此时电磁离合器结合使驱动装置5带动光伏板座2转动的同时也驱动条形毛刷18在光伏板表面移动从而实现自动清洁。由于在一年之中，不同时期的光照强度有较大的差别，因此可以根据一段较长时间的使用后，根据实际检测值进行设定值的调整，从而更准确的判断是否需要清洁。
当太阳直射时，入射光线穿过光口19.1垂直射到弧形金属板20上，此时照射区域覆盖温度传感器21，弧形金属板20受热升温，温度传感器21记录此时弧形金属板20的最大温度，当太阳的位置发生改变时，入射光线不再垂直射入暗盒19中，而是以一倾斜角度射到弧形金属板20上，此时照射区域偏离，温度传感器21检测到的温度将有所下降，根据弧形金属板20的参数可以得出太阳位置改变角度，然后控制相应的驱动装置改变光伏板的姿态。通过这种方式可以实现自动检测和自动调节，不再依赖外部数据，也不再单纯的按照日照周期进行匀速调节，大大提高了调节精度。当日照强度不足而导致最大温度出现较大偏差时，可以读取前日或前几日的数据进行参考，由于短期内太阳的运行轨迹相差无几，因此不会妨碍计算结果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：包括支架座（1）、光伏板座（2）、圆弧架（7）、驱动装置（5）、照度传感器、传动机构、传动切换装置（15）、清洁装置和检测装置；
所述光伏板座（2）转动安装于所述支架座（1）上，所述圆弧架（7）安装于所述光伏板座（2）的一侧或底部，其圆心与所述光伏板座（2）的转动中心共线；所述清洁装置安装于所述光伏板座（2）上从而使其条形毛刷（18）对光伏板表面进行清洁，所述照度传感器安装于所述光伏板座（2）上用于检测光线强度，其顶部设置有与光伏板表面平齐的玻璃板；所述驱动装置（5）安装于所述支架座（1）上，所述驱动装置（5）的输出端通过所述传动机构与所述圆弧架（7）连接以驱动所述光伏板座（2）转动，同时通过所述传动切换装置（15）与所述清洁装置连接以驱动所述条形毛刷（18）沿光伏板的表面移动；
所述检测装置包括暗盒（19）、弧形金属板（20）和温度传感器（21）；所述弧形金属板（20）设置于所述暗盒（19）中，所述暗盒（19）顶部设置有光线进入所述暗盒（19）内的光口（19.1），所述光口（19.1）的中心与所述弧形金属板（20）对应的圆心重合，所述温度传感器（21）设置于所述弧形金属板（20）的最低位置处。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述传动机构包括主动带轮（8）、从动带轮（10）、同步带（9）、短轴（11）和滚轮（12）；
所述主动带轮（8）安装于所述驱动装置（5）的输出端上，所述从动带轮（10）和所述滚轮（12）均安装于所述短轴（11）上，所述同步带（9）与所述主动带轮（8）和所述从动带轮（10）连接，所述滚轮（12）与所述圆弧架（7）的外圆面相接触。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述传动机构包括主动带轮（8）、从动带轮（10）、同步带（9）、短轴（11）和齿轮；
所述主动带轮（8）安装于所述驱动装置（5）的输出端上，所述从动带轮（10）和所述滚轮（12）均安装于所述短轴（11）上，所述同步带（9）与所述主动带轮（8）和所述从动带轮（10）连接，所述齿轮与所述圆弧架（7）外圆上的轮齿相啮合。
4.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述清洁装置包括丝杠（4）、移动架（6）、导杆（3）和刷座（13）；
所述丝杠（4）转动安装于所述光伏板座（2）上，所述导杆（3）安装于所述光伏板座（2）上，所述移动架（6）与所述丝杠（4）构成螺纹连接，所述移动架（6）与所述导杆（3）构成滑动连接，所述丝杠（4）的一端通过所述传动切换装置（15）连接所述驱动装置（5）的输出端，所述刷座（13）安装于所述移动架（6）上，所述条形毛刷（18）安装于所述刷座（13）上。
5.根据权利要求4所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述清洁装置还包括弹簧（17）和导柱（16），所述导柱（16）垂直设置于所述条形毛刷（18）上，所述刷座（13）上设置有滑动安装所述导柱（16）的通孔，所述弹簧（17）套设于所述导柱（16）上从而使所述条形毛刷（18）与所述刷座（13）构成弹性连接。
6.根据权利要求5所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述光伏板座（2）的一侧端部设置有楔块（14），所述条形毛刷（18）的一端设有一突出部（18.1），所述突出部（18.1）沿所述楔块（14）的斜面移动时驱使所述条形毛刷（18）上下移动。
7.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述驱动装置（5）为步进电机。
8.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述传动切换装置（15）为电磁离合器。
9.根据权利要求1所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述光伏板座（2）为长方形结构。
10.根据权利要求9所述的一种具有自动清洁和姿态检测功能的单轴跟踪支架，其特征在于：所述照度传感器的数目为两个，并且在所述光伏板座（2）的长度方向上对称设置。
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