CN109302136A - 一种太阳能追踪系统 - Google Patents

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CN109302136A CN201811292915.9A CN201811292915A CN109302136A CN 109302136 A CN109302136 A CN 109302136A CN 201811292915 A CN201811292915 A CN 201811292915A CN 109302136 A CN109302136 A CN 109302136A
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陈爱国
曹雪玲
吴基俊
秦天天
冯文磊
郑振宗
王淑香
端木玉
刘洋
唐伟炜
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Guangzhou Maritime University
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRA-RED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

本发明公开了一种太阳能追踪系统,包括旋转底座、支架、太阳能电池板以及设于旋转底座中的控制系统、驱动装置,所述支架的底端固定在所述旋转底座上,所述支架的顶端水平套装有一支撑件,所述太阳能电池板固定在所述支撑件上,所述驱动装置与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述驱动装置还与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板上设有光敏传感器,所述光敏传感器、驱动装置均与所述控制系统通信连接。本发明的太阳能追踪系统,其结构简单、控制简便且跟踪精度高。

Description

一种太阳能追踪系统
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域,具体涉及一种太阳能追踪系统。
背景技术
在能源日益缺乏的今天,太阳能以其清洁性和经济性的特点,被人们作为以后的主要能源之一。目前对太阳能的利用方式多种多样,而利用太阳能进行发电的应用则最为广泛。而人们在利用太阳能进行发电中,认识到及时对太阳的位置进行追踪,可以在很大的程度上提高发电的效率,故而一个合适的光捕捉系统就显得尤为重要。
目前国内的光伏设计上大多采用的为固定式捕捉系统,无法保证太阳光的垂直照射,导致利用效率低下。而且根据研究表明,固定式的光捕捉系统比跟踪式的捕捉系统低了33%左右,在讲究高效率利用的今天,跟踪式的重视度在不断提高。目前的跟踪式捕捉系统又分为单轴和双轴两种形式。但单轴太阳能跟踪装置存在着跟踪精度不高的问题。而太阳能双轴自动跟踪系统,即一个垂直方向轴,用来跟踪太阳方位角,一个水平方向轴,用来跟踪太阳高度角,双轴自动控制,虽然提高了跟踪系统的跟踪精度,但存在着结构复杂、控制复杂的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种太阳能追踪系统,其结构简单、控制简便且跟踪精度高。
为实现上述目的,本发明所提供的一种太阳能追踪系统,包括旋转底座、支架、太阳能电池板以及设于旋转底座中的控制系统、驱动装置,所述支架的底端固定在所述旋转底座上,所述支架的顶端水平套装有一支撑件,所述太阳能电池板固定在所述支撑件上,所述驱动装置与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述驱动装置还与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板上设有光敏传感器,所述光敏传感器、驱动装置均与所述控制系统通信连接。
进一步地,所述驱动装置包括第一驱动电机和第二驱动电机,所述第一驱动电机与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述第二驱动电机与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转。
进一步地,所述旋转底座下设有橡胶底座。
进一步地,还包括用于对所述旋转底座进行卡位的L型固定件,所述L型固定件的一端固定在所述橡胶底座上,所述L型固定件的另一端略高于所述旋转底座的上表面。
进一步地,所述L型固定件的数量为3个,3个L型固定件均匀分布在所述橡胶底座上。
进一步地,还包括连接件,所述支撑件的两端均通过所述连接件与所述太阳能电池板的底部固定连接。
进一步地,所述太阳能电池板的表面覆盖有硬化层。
进一步地,所述光敏传感器的数量为4个,4个光敏传感器分别设于所述太阳能电池板的四角。
进一步地,所述支架为三角支架,所述三角支架包括支柱以及均匀设于支柱底端的三组支脚,所述三组支脚固定在所述旋转底座上,所述支柱的顶端水平套装有所述支撑件。
进一步地,所述支撑件为销件。
本发明所提供的一种太阳能追踪系统相比于现有技术,具有以下技术效果:
通过设计所述支架的底端固定在所述旋转底座上,所述支架的顶端水平套装有一支撑件,所述太阳能电池板固定在所述支撑件上,所述驱动装置与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述驱动装置还与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板上设有光敏传感器,所述光敏传感器、驱动装置均与所述控制系统通信连接;所述追踪系统整体形状呈“工”字形,结构简单,且该追踪系统能够自动操控其水平、垂直方向360度方向角调整,从而能够有效提高所述跟踪系统的跟踪精度。
进一步地,通过设计双电机分别独立调整水平和垂直方向,达到任意角度的变化调节,使得所述太阳能电池板能够时时正对太阳光,从而进一步提高所述追踪系统的追踪精度。
进一步地,本发明的太阳能追踪系统的底部设有橡胶底座,从而达到缓冲减震的目的,提高整个追踪系统的稳定性,使光照采集数据更为精确。
进一步地,通过设计所述支架为三角支架,利用三角形的稳定性,建立空间构架,提高所述追踪系统的整体平稳度。
此外,所述太阳能电池板的表面覆盖有硬化层,使得所述太阳能电池板在迎风时,不产生表面弯曲,保持电池板平面水平状态,从而有效抵抗风吹、震动等微小干扰。
附图说明
图1为本发明的太阳能追踪系统的结构示意图一;
图2为本发明的太阳能追踪系统的结构示意图二;
图3为本发明的太阳能追踪系统的结构示意图三;
图4为本发明的连接件的结构示意图;
图5为本发明的支架的结构示意图。
其中,1、旋转底座,2、支架,21、支柱,22、支脚,3、太阳能电池板,4、驱动装置,41、第一驱动电机,5、支撑件,6、光敏传感器,7、橡胶底座,8、L型固定件,9、连接件。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示,本实施例所述的一种太阳能追踪系统,其包括旋转底座1、支架2、太阳能电池板3以及设于旋转底座1中的控制系统(图中未示出)、驱动装置4,所述支架2的底端固定在所述旋转底座1上,所述支架2的顶端水平套装有一支撑件5,所述太阳能电池板3固定在所述支撑件5上,所述驱动装置4与所述旋转底座1连接以使所述支架2带动所述太阳能电池板3在水平方向上360度旋转;所述驱动装置4还与所述支撑件5连接以使所述支撑件5带动所述太阳能电池板3在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板3上设有光敏传感器6,所述光敏传感器6、驱动装置4均与所述控制系统通信连接;
通过设计所述支架2的底端固定在所述旋转底座1上,所述支架2的顶端水平套装有一支撑件5,所述太阳能电池板3固定在所述支撑件5上,所述驱动装置4与所述旋转底座1连接以使所述支架2带动所述太阳能电池板3在水平方向上360度旋转;所述驱动装置4还与所述支撑件5连接以使所述支撑件5带动所述太阳能电池板3在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板3上设有光敏传感器6,所述光敏传感器6、驱动装置4均与所述控制系统通信连接;所述追踪系统整体形状呈“工”字形,结构简单,且该追踪系统能够自动操控其水平、垂直方向360度方向角调整,从而能够有效提高所述跟踪系统的跟踪精度。
优选地,所述驱动装置4包括第一驱动电机41和第二驱动电机(图中未示出),所述第一驱动电机41与所述旋转底座1连接以使所述支架2带动所述太阳能电池板3在水平方向上360度旋转;所述第二驱动电机与所述支撑件5连接以使所述支撑件5带动所述太阳能电池板3在竖直方向360度旋转。通过设计双电机分别独立调整水平和垂直方向,达到任意角度的变化调节,使得所述太阳能电池板3能够时时正对太阳光,从而进一步提高所述追踪系统的追踪精度。
优选地,所述旋转底座1下设有橡胶底座7。通过在所述太阳能追踪系统的底部设有橡胶底座7,从而达到缓冲减震的目的,提高整个追踪系统的稳定性,使光照采集数据更为精确。在安装本发明所述的太阳能追踪系统时,只需要安装对象上与所述橡胶底座7面积同等的面板位置即可固定安装所述太阳能追踪系统,对安装对象本身的位置、空间要求不大,所述追踪系统安装方便,应用范围广,主要安装应用于交通工具(船),为供电设备提供基本电力支持。
优选地,还包括用于对所述旋转底座1进行卡位的L型固定件8,所述L型固定件8的一端固定在所述橡胶底座7上,所述L型固定件8的另一端略高于所述旋转底座1的上表面。需要说明的是,所述固定件还可为T型、阶梯型等其它形状,在此不做具体限定。
在本发明实施例中,优选地,所述L型固定件8的数量为3个,3个L型固定件8均匀分布在所述橡胶底座7上。需要说明的是,所述L型固定件8的数量可为2个、4个或更多,在此不对所述L型固定件8的数量做具体限定。
如图4所示,优选地,还包括连接件9,所述支撑件5的两端均通过所述连接件9与所述太阳能电池板3的底部固定连接。在本发明实施例中,所述连接件9包括顶板以及竖直固定在顶板底部的圆块,所述顶板上设有螺栓孔,所述圆块中心处设有通孔,所述太阳能电池板3上设有对应的螺栓固定孔,所述太阳能电池板3通过螺栓与所述连接件9的顶板连接,所述支撑件5的两端均套装在所述通孔内。
优选地,所述太阳能电池板3的表面覆盖有硬化层(图中未示出)。通过在所述太阳能电池板3的表面覆盖有硬化层,使得所述太阳能电池板3在迎风时,不产生表面弯曲,保持电池板平面水平状态,从而有效抵抗风吹、震动等微小干扰。利用所述太阳能电池板3采集太阳辐射能,将其转化为电能,经控制系统处理后,输送至蓄电池储存,从而保障供电设备获得持续不断的电能,维持设备的正常运转。
优选地,所述光敏传感器6的数量为4个,4个光敏传感器6分别设于所述太阳能电池板3的四角。
如图5所示,优选地,所述支架2为三角支架,所述三角支架包括支柱21以及均匀设于支柱21底端的三组支脚22,三组支脚22与所述支柱21点焊连接;所述三组支脚22固定在所述旋转底座1上,所述支柱21的顶端设有一套管,所述支撑件5的中部套装在所述套管内。通过设计所述支架为三角支架,利用三角形的稳定性,建立空间构架,提高所述追踪系统的整体平稳度。通过采用单杆支撑,使得所述太阳能电池板转动更为灵活,使所述太阳能电池板最大限度的吸收太阳光能。
在本发明实施例中,优选地,所述支撑件5为销件。需要说明的是,所述支撑件5还可为横杆、丝杆等其它形式,在此不做具体限定。
在本发明实施例中,所述追踪系统整体采用铝合金材料,所述L型固定件8、连接件9均采用国家标准件。
综上,本发明实施例所提供的一种太阳能追踪系统,通过设计所述支架2的底端固定在所述旋转底座1上,所述支架2的顶端水平套装有一支撑件5,所述太阳能电池板3固定在所述支撑件5上,所述驱动装置4与所述旋转底座1连接以使所述支架2带动所述太阳能电池板3在水平方向上360度旋转;所述驱动装置4还与所述支撑件5连接以使所述支撑件5带动所述太阳能电池板3在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板3上设有光敏传感器6,所述光敏传感器6、驱动装置4均与所述控制系统通信连接;所述追踪系统整体形状呈“工”字形,结构简单,且该追踪系统能够自动操控其水平、垂直方向360度方向角调整,从而能够有效提高所述跟踪系统的跟踪精度。
以上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替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种太阳能追踪系统,其特征在于,包括旋转底座、支架、太阳能电池板以及设于旋转底座中的控制系统、驱动装置,所述支架的底端固定在所述旋转底座上,所述支架的顶端水平套装有一支撑件,所述太阳能电池板固定在所述支撑件上,所述驱动装置与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述驱动装置还与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转;所述太阳能电池板上设有光敏传感器,所述光敏传感器、驱动装置均与所述控制系统通信连接。
2.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述驱动装置包括第一驱动电机和第二驱动电机,所述第一驱动电机与所述旋转底座连接以使所述支架带动所述太阳能电池板在水平方向上360度旋转;所述第二驱动电机与所述支撑件连接以使所述支撑件带动所述太阳能电池板在竖直方向360度旋转。
3.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述旋转底座下设有橡胶底座。
4.如权利要求3所述的太阳能追踪系统,其特征在于,还包括用于对所述旋转底座进行卡位的L型固定件,所述L型固定件的一端固定在所述橡胶底座上,所述L型固定件的另一端略高于所述旋转底座的上表面。
5.如权利要求4所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述L型固定件的数量为3个,3个L型固定件均匀分布在所述橡胶底座上。
6.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,还包括连接件,所述支撑件的两端均通过所述连接件与所述太阳能电池板的底部固定连接。
7.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述太阳能电池板的表面覆盖有硬化层。
8.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述光敏传感器的数量为4个,4个光敏传感器分别设于所述太阳能电池板的四角。
9.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述支架为三角支架,所述三角支架包括支柱以及均匀设于支柱底端的三组支脚,所述三组支脚固定在所述旋转底座上,所述支柱的顶端水平套装有所述支撑件。
10.如权利要求1所述的太阳能追踪系统,其特征在于,所述支撑件为销件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110442151A (zh) * 2019-07-24 2019-11-12 西安工程大学 一种基于树莓派的太阳能追踪装置及方法
CN110955267A (zh) * 2019-11-15 2020-04-03 西安思后网络科技有限公司 一种追踪式太阳能电池板

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