CN110036563A - 太阳能电池板跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于执行太阳能电池板(2)的运动控制的跟踪系统(1)。为了本申请的目的，介绍了单轴线太阳能跟踪方案，从而能够单独促动太阳能电池板(2)和它的相应旋转轴线。开发的跟踪系统将用于各个太阳能电池板(2)，并包括本地控制单元、电马达(10)、跟踪促动器机构(5)、阻挡单元和跟踪支承结构(3、4、6、7、8、9)。本申请公开的方法对于太阳能发电厂设备很有利，其中，由于地点条件例如不规则的地面，或不稳定的位置如在水上地点或具有可变斜度的位置，单独的电池板跟踪是优点。

Description

太阳能电池板跟踪系统
技术领域
本申请公开了一种太阳能电池板跟踪系统。
背景技术
文献US2010/0180883(A1)介绍了一种安装在支承结构(子框架支承)上的双跟踪系统。该系统具有通过至少两个线性促动器来促动至少一个太阳能电池板的运动的能力。
文献EP2708831(A1)介绍了一种双轴线跟踪系统，该双轴线跟踪系统具有在一天的24小时内一直随时间调节方位角的能力，从而模拟太阳运动。它还根据一年的季节来调节竖直角度。存在于其中的跟踪系统由三个分开的主杆来构成。一个主杆固定，从而提供用于电池板的支承，而另外两个是用于调节电池板位置的可运动缸。
实用新型CN2048886824(U)提出了一种作为跟踪方案系统的旋转平台，该旋转平台有太阳能电池板，其中，旋转通过使用两个分开的发动机、齿轮组、支承枢转部和阻挡销来实现。第一发动机根据太阳位置来调节电池板位置，第二发动机停止系统的运动。
发明内容
本申请介绍了一种太阳能电池板跟踪系统，它包括：
本地控制单元，该本地控制单元设置成建立与远程中央控制单元的通信网络；
跟踪促动器机构；
阻挡单元；
跟踪支承机构，该跟踪支承机构包括支承结构、电池板结构和两个铰链组件，其中，
该电池板结构包括两个水平梁，用于通过两个下半夹具和两个上半夹具来固定跟踪机构；
该支承结构包括两个竖直梁，用于固定电池板结构，所述竖直梁与两个铰链组件连接；
各铰链组件包括有圆孔或有狭槽孔的铰链支承件。
在系统的一个实施例中，本地控制单元包括：
通信模块；
处理器单元，该处理器单元设置成在接收和处理由远程中央控制单元发送的驱动消息时驱动跟踪促动器机构。
在系统的另一实施例中，跟踪促动器机构包括：
电马达；
螺纹轴，该螺纹轴装配在阻挡单元上；
锁销；
法兰轴承，
其中，电马达通过锁销和法兰轴承来促使螺纹轴的旋转。
还在系统的另一实施例中，电马达通过轴承接头连接到螺纹轴。
还在系统的另一实施例中，阻挡单元包括螺母机构，该螺母机构阻挡螺纹轴的运动，所述螺母机构包括两半螺母支承件，这两半螺母支承件与螺母锁定帽连接，用于将单元固定在基部平台上。
还在系统的另一实施例中，各铰链组件另外包括：
铰链部件，该铰链部件有两半夹具，用于固定支承结构的一个竖直梁；
至少两个开关，该开关安装在各半夹具上，用于确定跟踪促动器机构的运动限制；
两半铰链连接器，用于将铰链组件固定在基部平台上。
本申请介绍了一种用于执行太阳能电池板的运动控制的跟踪系统。
下面介绍的方法对于太阳能发电厂设备很有利，其中，由于地点条件(例如不规则的地面)或不稳定的位置(如在水上地点或具有可变斜度的位置)，单独的电池板跟踪是优点。实际上，能够通过单个太阳能电池板跟踪太阳高度，这在太阳能发电厂位置不允许安装传统的跟踪方案时特别令人感兴趣，在传统的跟踪方案中，必须遵守在相邻电池板之间的完美对齐位置。
通过该方案，并考虑到上述太阳能电站安装方案，各太阳能电池板独立于下一个太阳能电池板运动，从而能够在具有较大地形坡度的偏远地区或在水上位置(在该水上位置中，由于波动而总是有在电池板之间的相对运动)中实施太阳能发电厂安装。为了本申请目的，介绍了单轴线太阳能跟踪方案，从而能够单独驱动太阳能电池板以及它的相应旋转轴。
这时开发的跟踪系统将用于单独的太阳能电池板中，并包括本地控制单元、跟踪促动器机构、阻挡单元、跟踪支承机构。
太阳能电池板结构的运动由中央控制单元来控制，该中央控制单元位于太阳能电池板跟踪系统的外部。所述中央控制单元根据在特定区域中记录的辐射方向而命令相应太阳能电池板的跟踪系统，以便调节它的位置。具体地说，由中央控制单元发出的驱动消息由跟踪系统的本地控制单元接收，该本地控制单元将驱动跟踪促动器机构，以便相应地使得太阳能电池板结构运动。
跟踪系统的本地控制单元包括通信模块，该通信模块用于与中央控制单元建立有线/无线链路通信。它还包括处理器单元，该处理器单元设置成用于在跟踪促动器机构的驱动过程中转换由中央控制单元接收的驱动消息。
跟踪促动器机构由电马达构成，例如双向电马达，该电马达通过半轴承接头而与螺纹轴连接，从而促使太阳能电池板在0和60o之间的无限范围内的定位。双向电机能够在0和60o之间向上和向下驱动太阳能电池板运动。
阻挡单元保证太阳能电池板的正确定位。所述单元包括螺母机构，该螺母机构停止螺纹轴运动。螺母连接两半螺母支承件，这两半螺母支承件附接在螺母锁定帽上，该螺母锁定帽将这个子组件固定在平台上。
跟踪支承机构包括支承结构、电池板结构和两个铰链组件。支承结构和电池板结构由一组刚性连接的梁构成，这些梁负责太阳能板的固定和方案的结构稳定性。因此，电池板完整性不受由电池板支承件和/或支承件和结构所承受的任何运动的影响，这些运动是由于跟踪机构或任何外部事件(例如风或波动)对该方案引起的运动(但并不排他)而导致。
电池板结构由两个结构水平梁构成，这两个结构水平梁通过一组两个下半夹具和两个上半夹具而与跟踪机构连接。它们负责促动跟踪促动器机构旋转轴，其中，半轴承接头与电池板结构连接。电池板结构也刚性固定在支承结构的两个结构竖直梁上，这两个结构竖直梁再与两个铰链部件连接，这两个铰链部件是两个铰链组件的部件，每个端部一个。
各铰链组件由铰链部件和两半夹具(用于固定支承结构的竖直梁)以及两半铰链连接器(用于通过铰链支承件而与基部平台连接)来构成。铰链支承件可以有圆孔或狭槽孔。在优选实施例中，一个铰链支承件具有孔(具有圆孔的铰链支承件)，另一个铰链支承件有狭槽孔(具有狭槽孔的铰链支承件)。两个铰链都负责在各侧连接部件，不过，有狭槽孔的铰链允许系统有间隙。这将补偿在安装过程中的任何错位，并使得整个系统能够在使用时具有有限的运动范围。这将使得系统能够对于任何内部结构请求(例如由系统的运动引起)或任何外部请求(例如强风)进行调节。
至少两个开关安装在各半夹具上，用作电池板运动限制(0o和60o)的进程端部开关。当系统运动和到达这两个极限位置中的一个(0o或60o)时，这些开关将按下，且系统停止。
在太阳能发电厂中，该系统复制在每一个单独的太阳能电池板上。电池板能够以非均匀设置来安装，该设置优化了可用安装区域。
附图说明
为了更容易理解本申请，附图中表示了实施方式的优选形式，不过该实施方式并不限制为这里公开的技术。
图1：应用于支承在结构/平台上的太阳能电池板的单轴线跟踪系统的示意图，其中，参考标号表示：
1-太阳能电池板跟踪系统；
2-太阳能电池板；
3-支持结构；
4-电池板结构；
5-跟踪促动器机构；
6-下半夹具；
7-上半夹具；
8-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有圆孔；
9-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有狭槽孔；
25-平台。
图2：跟踪系统的操作的示意图，其中，参考标号表示：
2-太阳能电池板；
5-跟踪促动器机构；
8-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有圆孔；
9-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有狭槽孔。
图3：跟踪促动器机构的示意图，以剖面图表示了各个部件，其中，参考标号表示：
5-跟踪促动器机构；
10-电马达；
11-螺纹轴；
12-螺母；
13-马达支承轴承；
14-半轴承接头；
15-锁销；
16-法兰轴承；
17-半螺母支承件；
18-螺母锁定帽。
图4：有圆孔的铰链和有狭槽孔的铰链的示意图，其中，参考标号表示：
8-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有圆孔；
9-有铰链支承件的铰链组件，该铰链支承件有狭槽孔；
19-铰链部件；
20-半夹具；
21-有圆孔的铰链支承件；
22-半铰链连接器；
23-有狭槽孔的铰链支承件；
24-开关。
具体实施方式
为了更容易地理解本申请，附图中表示了实施方式的优选形式，不过该实施方式并不限制为这里公开的技术。
本申请公开了一种应用于支承在结构/平台上的太阳能电池板2的单轴线跟踪系统1。该跟踪系统包括：
支承结构3，其中，太阳能电池板2通过电池板结构4而固定。电池板结构4通过四个半夹具而与跟踪促动器机构5连接：两个下半夹具6和两个上半夹具7。支承结构3通过两个铰链组件而与平台25连接，其中，各组件有不同的铰链支承件：一个有圆孔的组件8，另一个有狭槽孔的组件9。
当有由中央控制单元向马达10发出的动作命令时，跟踪促动器机构5负责太阳能电池板2的向上和向下运动。电马达10与螺纹轴11连接，该螺纹轴11再装配至螺母12上，当没有驱动命令时，该螺母保证系统的位置和固定。
对于该机构，电马达10与马达支承轴承13连接，当与半轴承接头14装配时，该马达支承轴承13产生旋转轴。螺纹轴11的旋转由锁销15和法兰轴承16来促进，该锁销15和法兰轴承16负责减小在这些元件之间的摩擦。
螺母12与两半螺母支承件17和螺母锁定帽18连接，从而使得该机构能够自身附接在任何平台上。
具有圆孔的铰链8由铰链部件19、两半夹具20、具有圆孔21的铰链支承件和两半铰链连接器22来构成。
具有狭槽孔的铰链9由铰链部件19、两半夹具20、具有狭槽孔的铰链支承件23和两半铰链连接器22来构成。
两个铰链都通过铰链部件19和具有狭槽孔的铰链支承件23而附接在支承结构3上，该狭槽孔负责在不损害板2的结构完整性的情况下补偿结构运动。
至少两个开关24附接在半夹具20上，它们在系统使用时用作进程端部限制。当铰链部件19到达最大下部位置0o或最大顶部位置60o时，铰链部件19的旋转将推动开关，从而触发电马达10停止。
本发明应用于太阳能发电厂，优选是在水上设备中，其中，水的运动和风引起在结构上的负载。在各太阳能电池板上应用这种单独的跟踪系统使得平台和相邻的太阳能电池板能够进行太阳能电池板的独立运动。
当然，本发明实施例决不局限于这里所述的实施例，本领域普通技术人员将能够在不脱离如权利要求中确定的本发明总体构思的情况下提供多种可能的变化形式。
上述实施例显然可相互组合。下面的权利要求确定了其它优选实施例。

Claims (6)

1.一种太阳能电池板跟踪系统，包括：
本地控制单元，所述本地控制单元设置成建立与远程中央控制单元的通信网络；
跟踪促动器机构；
阻挡单元；
跟踪支承机构，所述跟踪支承机构包括支承结构、电池板结构和两个铰链组件，其中，
所述电池板结构包括两个水平梁，用于通过两个下半夹具和两个上半夹具来固定跟踪机构；
所述支承结构包括两个竖直梁，用于固定电池板结构，所述竖直梁与两个铰链组件连接；
各铰链组件包括有圆孔或有狭槽孔的铰链支承件。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板跟踪系统，其中：本地控制单元包括：
通信模块；
处理器单元，所述处理器单元设置成在接收和处理由远程中央控制单元发送的促动消息时促动跟踪促动器机构。
3.根据权利要求1和2所述的太阳能电池板跟踪系统，其中：跟踪促动器机构包括：
电马达；
螺纹轴，所述螺纹轴装配在阻挡单元上；
锁销；
法兰轴承，
其中，电马达通过锁销和法兰轴承来促使螺纹轴旋转。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池板跟踪系统，其中：电马达通过轴承接头而与螺纹轴连接。
5.根据权利要求1至4所述的太阳能电池板跟踪系统，其中：阻挡单元包括螺母机构，所述螺母机构阻挡螺纹轴的运动，所述螺母机构包括两半螺母支承件，这两半螺母支承件与螺母锁定帽连接，用于将阻挡单元固定在基部平台上。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板跟踪系统，其中：各铰链组件还包括：
铰链部件，所述铰链部件具有两个半夹具，用于固定支承结构的一个竖直梁；
至少两个开关，所述开关安装在各半夹具上，用于确定跟踪促动器机构的运动限制；
两个半铰链连接器，用于将铰链组件固定在基部平台上。
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