CN110109484A - 一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳跟踪装置技术领域，提供一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，包括包括滑轨机构、跟踪机构、光伏板固定框架、控制器；滑轨机构包括一对卧式滑轨、一对立式滑轨、卧式滑轨固定架、立式滑轨固定架；跟踪机构包括传动机构和滑动机构，传动机构包括丝杆、丝杆螺母连接杆、联轴器、步进电机，滑动机构包括一对小滑轮、一对大滑轮、一对滑轮连接架、一对小滑轮轴、一对大滑轮轴；丝杆在下端与步进电机的转子连接，步进电机与控制器电连接；一对小滑轮分别滑动连接在一对立式滑轨上，一对大滑轮分别滑动连接在一对卧式滑轨上。本发明能够调整光伏板倾角为当日最佳倾角，提升光伏发电效率，且结构简单、制造成本低、控制精度高、易于维护。
Description
技术领域
本发明涉及太阳跟踪装置技术领域，特别是涉及一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置。
背景技术
大力发展可再生能源是应对化石能源危机与环境问题的有效途径之一，其中，光伏发电以其资源丰富、受地理位置影响小等优点在近几年得到快速发展。光伏发电出力大小与太阳光光照强度密切相关，常见地面光伏系统一般采用混凝土作为太阳能光伏支架的安装基础，光伏板安装角度固定，但由于地球的自转和公转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，这使得固定式光伏板发电效率降低，经济性下降。而当光伏板采用最佳倾角跟踪技术时，光伏板能保持最佳倾角，可最大化接收太阳辐射能量，提升光伏发电的经济性。
然而，现有的最佳倾角光伏跟踪装置尚不成熟，存在结构复杂、故障率高、后期维护难度大、成本高等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，能够调整光伏板倾角为当日最佳倾角，从而提升光伏发电效率，且结构简单、制造成本低、控制精度高、易于维护。
本发明的技术方案为：
一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，其特征在于：包括滑轨机构、跟踪机构、光伏板固定框架、控制器；
所述滑轨机构包括一对卧式滑轨、一对立式滑轨、卧式滑轨固定架、立式滑轨固定架；所述一对卧式滑轨平行设置，所述一对卧式滑轨之间通过多根卧式滑轨固定架连接；所述一对立式滑轨平行设置，所述一对立式滑轨之间通过立式滑轨固定架连接；所述一对立式滑轨在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨固定连接；
所述跟踪机构包括传动机构和滑动机构，所述传动机构包括丝杆、丝杆螺母连接杆、联轴器、步进电机，所述滑动机构包括一对小滑轮、一对大滑轮、一对滑轮连接架、一对小滑轮轴、一对大滑轮轴；所述丝杆在上端穿入立式滑轨固定架上的预留孔中，所述丝杆在下端通过联轴器与所述步进电机的转子连接，所述步进电机的下端固定在所述卧式滑轨固定架上，所述步进电机与所述控制器电连接；所述丝杆螺母连接杆在中部开设有径向的螺纹通孔，所述丝杆与螺纹通孔相互配合；所述一对滑轮连接架在上端均开设有上端通孔、在下端均开设有下端通孔，所述丝杆螺母连接杆在两端分别穿出所述一对滑轮连接架的上端通孔；
所述丝杆螺母连接杆的两端均开设有径向通孔和轴向凹槽，所述一对小滑轮轴分别穿过所述一对小滑轮的中心，所述一对小滑轮轴分别与所述丝杆螺母连接杆两端的径向通孔配合，所述一对小滑轮在靠近所述丝杆螺母连接杆的一端分别伸入所述丝杆螺母连接杆两端的轴向凹槽内，所述一对小滑轮在远离所述丝杆螺母连接杆的一端分别滑动连接在所述一对立式滑轨上；所述一对大滑轮均采用双滑轮结构，每个大滑轮的两个子滑轮均通过大滑轮轴连接，所述一对大滑轮轴的中部分别与所述一对滑轮连接架的下端通孔连接，所述一对大滑轮滑动连接在所述一对卧式滑轨上；
所述光伏板固定框架用于固定若干光伏板，所述光伏板固定框架在两端侧面分别通过多个连接轴与所述一对滑轮连接架连接。
所述一对立式滑轨在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨焊接或通过螺钉连接。
所述立式滑轨固定架在下方固定连接有与所述立式滑轨平行的传动机构保护框架，所述传动机构保护框架在下端与步进电机下方的卧式滑轨固定架固定连接，所述丝杆、联轴器、步进电机均设置在传动机构保护框架内部，所述丝杆螺母连接杆在两端分别穿出所述传动机构保护框架的两侧。
本发明的有益效果为：
(1)本发明通过控制器控制步进电机带动丝杆转动，丝杆带动丝杆螺母连接杆上下运动，进一步带动小滑轮和大滑轮分别沿着立式滑轨和卧式滑轨滑动，从而带动光伏板固定框架上固定的光伏板改变倾角，光伏电站维护人员可依靠当地历史光照数据调整光伏板倾角为当日的最佳倾角以最大化接收太阳辐射能量，从而提升光伏发电效率，增加光伏电站收益。
(2)本发明结构简单、制造成本低、控制精度高且易于维护，适用于各个等级规模的光伏电站。
附图说明
图1为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的后视图；
图3为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的传动机构的结构示意图；
图4为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的滑动机构的结构示意图；
图5为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的小滑轮与丝杆螺母连接杆的连接结构示意图。
图中，1－卧式滑轨，2－立式滑轨，3-1－卧式滑轨固定架，3-2－立式滑轨固定架，3-3－传动机构保护框架，4－丝杆螺母连接杆，5－光伏板固定框架，6－丝杆，7－小滑轮，8－大滑轮，9-1－小滑轮轴，9-2－大滑轮轴，10－步进电机，11－联轴器，12－滑轮连接架，13－连接轴。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
如图1和图2所示，分别为本发明实施例中新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置的结构示意图和后视图。本发明的新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，其特征在于：包括滑轨机构、跟踪机构、光伏板固定框架5、控制器。
所述滑轨机构包括一对卧式滑轨1、一对立式滑轨2、卧式滑轨固定架3-1、立式滑轨固定架3-2；所述一对卧式滑轨1平行设置，所述一对卧式滑轨1之间通过多根卧式滑轨固定架3-1连接；所述一对立式滑轨2平行设置，所述一对立式滑轨2之间通过立式滑轨固定架3-2连接；所述一对立式滑轨2在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨1固定连接。
所述一对立式滑轨2在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨1焊接或通过螺钉连接。本实施例中，所述一对立式滑轨2在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨1焊接。
所述跟踪机构包括传动机构和滑动机构，传动机构和滑动机构的结构分别如图3和图4所示，所述传动机构包括丝杆6、丝杆螺母连接杆4、联轴器11、步进电机10，所述滑动机构包括一对小滑轮7、一对大滑轮8、一对滑轮连接架12、一对小滑轮轴9-1、一对大滑轮轴9-2；所述丝杆6在上端穿入立式滑轨固定架3-2上的预留孔中，所述丝杆6在下端通过联轴器11与所述步进电机10的转子连接，所述步进电机10的下端固定在所述卧式滑轨固定架3-1上，所述步进电机10与所述控制器电连接；所述丝杆螺母连接杆4在中部开设有径向的螺纹通孔，所述丝杆6与螺纹通孔相互配合；所述一对滑轮连接架12在上端均开设有上端通孔、在下端均开设有下端通孔，所述丝杆螺母连接杆4在两端分别穿出所述一对滑轮连接架12的上端通孔。本实施例中，所述控制器的型号为TI DSP TMS320F28335。
本实施例中小滑轮7与丝杆螺母连接杆4的连接结构如图5所示。所述丝杆螺母连接杆4的两端均开设有径向通孔和轴向凹槽，所述一对小滑轮轴9-1分别穿过所述一对小滑轮7的中心，所述一对小滑轮轴9-1分别与所述丝杆螺母连接杆4两端的径向通孔配合，所述一对小滑轮7在靠近所述丝杆螺母连接杆4的一端分别伸入所述丝杆螺母连接杆4两端的轴向凹槽内，所述一对小滑轮7在远离所述丝杆螺母连接杆4的一端分别滑动连接在所述一对立式滑轨2上；所述一对大滑轮8均采用双滑轮结构，每个大滑轮8的两个子滑轮均通过大滑轮轴9-2连接，所述一对大滑轮轴9-2的中部分别与所述一对滑轮连接架12的下端通孔连接，所述一对大滑轮8滑动连接在所述一对卧式滑轨1上。
所述光伏板固定框架5用于固定若干光伏板，所述光伏板固定框架5在两端侧面分别通过多个连接轴13与所述一对滑轮连接架12连接。
本实施例中，所述立式滑轨固定架3-2在下方固定连接有与所述立式滑轨2平行的传动机构保护框架3-3，所述传动机构保护框架3-3在下端与步进电机10下方的卧式滑轨固定架3-1固定连接，所述丝杆6、联轴器11、步进电机10均设置在传动机构保护框架3-3内部，所述丝杆螺母连接杆4在两端分别穿出所述传动机构保护框架3-3的两侧。
其中，大滑轮8和小滑轮7均可自由转动，丝杆6由步进电机10驱动自由转动：当步进电机10顺时针转动时，丝杆6带动丝杆螺母连接杆4下降；当步进电机10逆时针转动时，丝杆6带动丝杆螺母连接杆4上升。当丝杆螺母连接杆4下降或上升时，大滑轮8在滑轮连接架12的带动下沿卧式滑轨1向前或向后滑动，小滑轮7沿立式滑轨2向下或向上滑动，由此改变光伏板固定框架5上光伏板的倾角，直至调整成当地日照的最佳倾角。
下面结合附图说明本发明的工作原理：
在工程应用中，光伏电站维护人员查询当地当日历史光照数据，得到光伏板的当日最佳倾角，据此通过控制器控制步进电机10顺时针转动或逆时针转动，通过联轴器11驱动丝杆6转动，丝杆6的转动促使丝杆螺母连接杆4下降或上升，大滑轮8沿卧式滑轨1向前或向后滑动，小滑轮7沿立式滑轨2向下或向上滑动，直至光伏板的倾角调节至当地当日最佳倾角，控制器控制步进电机10停止转动。由此实现光伏板保持最佳倾角，提高光能转化效率。
显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，其特征在于：包括滑轨机构、跟踪机构、光伏板固定框架、控制器；
所述滑轨机构包括一对卧式滑轨、一对立式滑轨、卧式滑轨固定架、立式滑轨固定架；所述一对卧式滑轨平行设置，所述一对卧式滑轨之间通过多根卧式滑轨固定架连接；所述一对立式滑轨平行设置，所述一对立式滑轨之间通过立式滑轨固定架连接；所述一对立式滑轨在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨固定连接；
所述跟踪机构包括传动机构和滑动机构，所述传动机构包括丝杆、丝杆螺母连接杆、联轴器、步进电机，所述滑动机构包括一对小滑轮、一对大滑轮、一对滑轮连接架、一对小滑轮轴、一对大滑轮轴；所述丝杆在上端穿入立式滑轨固定架上的预留孔中，所述丝杆在下端通过联轴器与所述步进电机的转子连接，所述步进电机的下端固定在所述卧式滑轨固定架上，所述步进电机与所述控制器电连接；所述丝杆螺母连接杆在中部开设有径向的螺纹通孔，所述丝杆与螺纹通孔相互配合；所述一对滑轮连接架在上端均开设有上端通孔、在下端均开设有下端通孔，所述丝杆螺母连接杆在两端分别穿出所述一对滑轮连接架的上端通孔；
所述丝杆螺母连接杆的两端均开设有径向通孔和轴向凹槽，所述一对小滑轮轴分别穿过所述一对小滑轮的中心，所述一对小滑轮轴分别与所述丝杆螺母连接杆两端的径向通孔配合，所述一对小滑轮在靠近所述丝杆螺母连接杆的一端分别伸入所述丝杆螺母连接杆两端的轴向凹槽内，所述一对小滑轮在远离所述丝杆螺母连接杆的一端分别滑动连接在所述一对立式滑轨上；所述一对大滑轮均采用双滑轮结构，每个大滑轮的两个子滑轮均通过大滑轮轴连接，所述一对大滑轮轴的中部分别与所述一对滑轮连接架的下端通孔连接，所述一对大滑轮滑动连接在所述一对卧式滑轨上；
所述光伏板固定框架用于固定若干光伏板，所述光伏板固定框架在两端侧面分别通过多个连接轴与所述一对滑轮连接架连接。
2.根据权利要求1所述的新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，其特征在于，所述一对立式滑轨在下端内侧分别与所述一对卧式滑轨焊接或通过螺钉连接。
3.根据权利要求1所述的新型轨道式最佳倾角光伏跟踪装置，其特征在于，所述立式滑轨固定架在下方固定连接有与所述立式滑轨平行的传动机构保护框架，所述传动机构保护框架在下端与步进电机下方的卧式滑轨固定架固定连接，所述丝杆、联轴器、步进电机均设置在传动机构保护框架内部，所述丝杆螺母连接杆在两端分别穿出所述传动机构保护框架的两侧。
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