CN113258864A - 一种光伏太阳能跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏太阳能跟踪系统，包括太阳能板、固定框架、旋转轴、第一驱动杆、第二驱动杆、支撑杆，所述太阳能板安装在固定框架上，所述固定框架安装在旋转轴上，所述旋转轴的一端与支撑杆可转动相连，所述旋转轴的另一端与第一驱动杆可转动相连，所述第一驱动杆、支撑杆位于同一平面，所述第二驱动杆一端与支撑杆可转动相连，所述第二驱动杆的另一端与位于旋转轴一侧的固定框架可转动相连。本发明利用第一驱动杆、第二驱动杆实现双轴跟踪的效果，且避免了交流电机和回转支撑驱动的使用，具有成本低，易维护的优点。

Description

一种光伏太阳能跟踪系统

技术领域

本发明涉及一种光伏太阳能跟踪系统，属于太阳能发电领域。

背景技术

在光伏发电面板与太阳光线角度存在25°偏差时，会因为垂直入射的辐射能减少而使光伏阵列的输出功率下降20％左右。为解决此问题，多会采用光线自动跟踪技术。现有市面上的光伏跟踪系统主要有平单轴、斜单轴跟踪与双轴跟踪三大类。平单轴跟踪比固定式增加20-25％的功率输出，斜单轴跟踪比固定式增加30-35％的功率输出，而双轴跟踪比固定式增加40-45％的功率输出，由此可见光伏双轴跟踪系统在提升光伏发电功率方面的强大优势。

目前市场上的一些光伏双轴跟踪系统多采用交流电机和回转支撑驱动，但存在着转动系统失灵、电机和控制器失准、轴承打滑等缺陷，成本过高，售后维修存在技术难题，限制了双轴跟踪的应用。

发明内容

本发明提供了一种光伏太阳能跟踪系统，以至少解决现有技术中双轴跟踪成本过高，不易维修的问题。

本发明提供了一种光伏太阳能跟踪系统，包括太阳能板、固定框架、旋转轴、第一驱动杆、第二驱动杆、支撑杆，所述太阳能板安装在固定框架上，所述固定框架安装在旋转轴上，所述旋转轴的一端与支撑杆可转动相连，所述旋转轴的另一端与第一驱动杆可转动相连，所述第一驱动杆、支撑杆位于同一平面，所述第二驱动杆一端与支撑杆可转动相连，所述第二驱动杆的另一端与位于旋转轴一侧的固定框架可转动相连。

进一步地，所述第一驱动杆、第二驱动杆可选为液压驱动杆或电机驱动杆。

进一步地，所述光伏太阳能跟踪系统还包括GPS定位器、控制器，所述控制器分别与GPS定位器、第一驱动杆、第二驱动杆电性相连。

进一步地，所述固定框架上还设有转臂，所述第二驱动杆通过转臂与固定框架传动相连。

更进一步地，所述光伏太阳能跟踪系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪安装在太阳能板或固定框架上，所述陀螺仪与控制器相连。

进一步地，所述光伏太阳能跟踪系统还包括太阳角度检测装置，所述太阳角度检测装置包括壳体、底座、若干个光线感应机构，所述壳体为透光半球体，所述壳体通过底座安装在太阳能板上，所述光线感应机构包括光线接收端、导光件、光感应器，所述光线接收端通过导光件与光感应器组成光传到路径，各个所述光线感应机构的光线接收端安装在壳体内，且所述光线接收端的接收方向朝向壳体的球心，若干个所述光线感应机构由中心光纤感应机构、若干个侧向光纤感应机构组成，所述中心光纤感应机构光线接收端的接收方向垂直于太阳能板，各个所述侧向光纤感应机构的光线接收端以中心光纤感应机构光线接收端为中心，均匀安装在壳体内。

更进一步地，所述太阳角度检测装置还包括第一凸透镜，所述安装在壳体上方，所述第一凸透镜的主光轴与中心光纤感应机构光线接收端的接收方向重合。

更进一步地，所述导光件为光纤。

更进一步地，所述光线接收端内设有第二凸透镜。

更进一步地，所述壳体在侧向光纤感应机构的光线接收端处还设有若干个环型凹透镜，所述环型凹透镜的中心处设有圆形平镜部，且所述环型凹透镜的主光轴与第二凸透镜的主光轴重合，所述圆形平镜部的面积不小于所述第二凸透镜的面积。

本发明相对于现有技术，利用第一驱动杆、第二驱动杆实现双轴跟踪的效果，且避免了交流电机和回转支撑驱动的使用，具有成本低，易维护的优点。

附图说明

图1为本发明实施例侧视图；

图2为本发明实施例第二驱动杆处截面示意图；

图3为本发明实施例光伏太阳能跟踪系统剖面结构示意图；

图4为本发明实施例环型凹透镜主视图；

图5为本发明实施例光线接收端剖面结构示意图。

1、太阳能板；2、固定框架；21、转臂；3、旋转轴；41、第一驱动杆；42、第二驱动杆；43、支撑杆；51、GPS定位器；52、控制器；53、陀螺仪；6、太阳角度检测装置；61、壳体；62、底座；63、光线感应机构；631、光线接收端；6311、第二凸透镜；632、导光件；633、光感应器；64、第一凸透镜；65、环型凹透镜。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例公开了一种光伏太阳能跟踪系统，如图1-2所示，包括太阳能板1、固定框架2、旋转轴3、第一驱动杆41、第二驱动杆42、支撑杆43，所述太阳能板1安装在固定框架2上，所述固定框架2安装在旋转轴3上，所述旋转轴3的一端与支撑杆43可转动相连，所述旋转轴3的另一端与第一驱动杆41可转动相连，所述第一驱动杆41、支撑杆43位于同一平面，所述第二驱动杆42一端与支撑杆43可转动相连，所述第二驱动杆42的另一端与位于旋转轴3一侧的固定框架2可转动相连。

其中，如图1-2所示，支撑杆43、第一驱动杆41安装在地面上。第二驱动杆42两端均设有万向节，第二驱动杆42两端通过万向节与固定框架2、支撑杆43相连。

在实际安装时，旋转轴3可沿东西方向安装，也可沿南北方向安装。本发明实施例以旋转轴3沿南北方向安装为例。支撑杆43垂直安装在地面上，第一驱动杆41一端可转动的安装在地面上，在使用过程中，可通过第一驱动杆41的伸缩长度，调整太阳能板1在南北方向上的朝向；而第二驱动杆42的伸缩可驱动固定框架2以旋转轴3为轴，在东西方向上进行旋转，从而实现对东西方向上的角度调整。

本发明实施例利用第一驱动杆41、第二驱动杆42实现双轴跟踪的效果，且避免了交流电机和回转支撑驱动的使用，具有成本低，易维护的优点。本发明实施例结构简单，使用者可根据光伏太阳能跟踪系统的经纬度，确定光照角度随时间的变化，进而通过固定程序的设置，利用第一驱动杆41、第二驱动杆42在不同时段的伸缩程度，使太阳能板1随时间变化，配合光照进行角度调整，确保太阳能板1表面与阳光照射方向垂直，提高光电转化功率。

可选的，如图1-2所示，所述第一驱动杆41、第二驱动杆42可选为液压驱动杆或电机驱动杆。

其中，第一驱动杆41、第二驱动杆42均采用电机驱动杆进行伸缩驱动。

可选的，如图1-2所示，所述光伏太阳能跟踪系统还包括GPS定位器51、控制器52，所述控制器52分别与GPS定位器51、第一驱动杆41、第二驱动杆42电性相连。

其中，如图1-2所示，GPS定位器51、控制器52均安装在支撑杆43处。控制器52可控制第一驱动杆41、第二驱动杆42的工作情况。

本发明实施例通过采用GPS定位器51，使光伏太阳能跟踪系统具有定位功能，使用者可通过GPS定位器51有效定位光伏太阳能跟踪系统的地址信息，进而通过查询可确定阳光照射角度，方便使用者根据阳光照射角度确定太阳能板1的偏转角度，确保阳光可以垂直射入太阳能板1，提高太阳能板1的光电转化效率。

可选的，如图1-2所示，所述固定框架2上还设有转臂21，所述第二驱动杆42通过转臂21与固定框架2传动相连。

其中，如图1-2所示，转臂21安装在固定框架2上，第二驱动杆42与转臂21可转动相连。

特别的，所述光伏太阳能跟踪系统还包括陀螺仪53，所述陀螺仪53安装在太阳能板1或固定框架2上，所述陀螺仪53与控制器52相连。

其中，陀螺仪53安装在太阳能板1上。

本发明实施例通过采用陀螺仪53，可以实时获取太阳能板1的精准角度，进而方便对太阳能板1的角度进行有效调整。

可选的，如图3所示，所述光伏太阳能跟踪系统还包括太阳角度检测装置6，所述太阳角度检测装置6包括壳体61、底座62、若干个光线感应机构63，所述壳体61为透光半球体，所述壳体61通过底座62安装在太阳能板1上，所述光线感应机构63包括光线接收端631、导光件632、光感应器633，所述光线接收端631通过导光件632与光感应器633组成光传到路径，各个所述光线感应机构63的光线接收端631安装在壳体61内，且所述光线接收端631的接收方向朝向壳体61的球心，若干个所述光线感应机构63由中心光纤感应机构、若干个侧向光纤感应机构组成，所述中心光纤感应机构光线接收端631的接收方向垂直于太阳能板1，各个所述侧向光纤感应机构的光线接收端631以中心光纤感应机构光线接收端631为中心，均匀安装在壳体61内。

其中，如图3所示，各个所述侧向光纤感应机构的光线接收端631以中心光纤感应机构光线接收端631为中心，等距离均匀安装在壳体61内，所述光线接收端631与壳体61之间采用连接件进行连接固定。太阳角度检测装置6与控制器52相连。

在工作时，控制器52可获取各个侧向光纤感应机构、中心光纤感应机构所采集到的光照强度，若一个侧向光纤感应机构所检测强度大于其余侧向光纤感应机构的光照强度，则说明该侧向光纤感应机构的检测角度更靠近阳光照射角度。

在实际工作时，太阳光会因当地水气、乌云等因素影响而造成光照实际角度与理论角度的偏差，本发明实施例通过采用光线感应机构63，可在太阳能板1处对阳光照射角度进行有效检测，提高对阳光照射角度的检测精度，进而提高太阳能板1的光电转化功率。

特别的，如图3所示，所述太阳角度检测装置6还包括第一凸透镜64，所述安装在壳体61上方，所述第一凸透镜64的主光轴与中心光纤感应机构光线接收端631的接收方向重合。

其中，第一凸透镜64一侧表面积为导光件632截面面积的2倍以上。中心光纤感应机构光线接收端631位于第一凸透镜64的焦点处。

本发明实施例通过采用第一凸透镜64，可提高中心光纤感应机构的光采集面积，进而提高中心光纤感应机构所采集到的光强度，达到光强度放大作用，在第一凸透镜64与阳光角度发生偏转时，光纤感应机构处所采集到的光强会明显变化，使中心光纤感应机构可有效提高对光强变化检测灵敏性。

特别的，所述导光件632为光纤。

特别的，如图5所示，所述光线接收端631内设有第二凸透镜6311。

其中，导光件632的一端位于第二凸透镜6311的主光轴上。

本发明实施例通过采用第二凸透镜6311，可有效增大光线接收端631的光接收面积，进而提高光线接收端631在其采集方向上的光采集量。

特别的，如图3、图4所示，所述壳体61在侧向光纤感应机构的光线接收端631处还设有若干个环型凹透镜65，所述环型凹透镜65的中心处设有圆形平镜部，且所述环型凹透镜65的主光轴与第二凸透镜6311的主光轴重合，所述圆形平镜部的面积不小于所述第二凸透镜6311的面积。

其中，环型凹透镜65为圆形透镜结构，且具有圆形平镜部。

本发明实施例通过采用环型凹透镜65，可对光线接收端631所采集方向以外的其余角度光进行折射，避免光线接收端631受其余角度光的影响，提高光线接收端631对其采集方向上光采集量精度。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光伏太阳能跟踪系统包括太阳能板、固定框架、旋转轴、第一驱动杆、第二驱动杆、支撑杆，所述太阳能板安装在固定框架上，所述固定框架安装在旋转轴上，所述旋转轴的一端与支撑杆可转动相连，所述旋转轴的另一端与第一驱动杆可转动相连，所述第一驱动杆、支撑杆位于同一平面，所述第二驱动杆一端与支撑杆可转动相连，所述第二驱动杆的另一端与位于旋转轴一侧的固定框架可转动相连。

2.根据权利要求1所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述第一驱动杆、第二驱动杆可选为液压驱动杆或电机驱动杆。

3.根据权利要求1所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光伏太阳能跟踪系统还包括GPS定位器、控制器，所述控制器分别与GPS定位器、第一驱动杆、第二驱动杆电性相连。

4.根据权利要求1所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述固定框架上还设有转臂，所述第二驱动杆通过转臂与固定框架传动相连。

5.根据权利要求3所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光伏太阳能跟踪系统还包括陀螺仪，所述陀螺仪安装在太阳能板或固定框架上，所述陀螺仪与控制器相连。

6.根据权利要求1所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光伏太阳能跟踪系统还包括太阳角度检测装置，所述太阳角度检测装置包括壳体、底座、若干个光线感应机构，所述壳体为透光半球体，所述壳体通过底座安装在太阳能板上，所述光线感应机构包括光线接收端、导光件、光感应器，所述光线接收端通过导光件与光感应器组成光传到路径，各个所述光线感应机构的光线接收端安装在壳体内，且所述光线接收端的接收方向朝向壳体的球心，若干个所述光线感应机构由中心光纤感应机构、若干个侧向光纤感应机构组成，所述中心光纤感应机构光线接收端的接收方向垂直于太阳能板，各个所述侧向光纤感应机构的光线接收端以中心光纤感应机构光线接收端为中心，均匀安装在壳体内。

7.根据权利要求6所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述太阳角度检测装置还包括第一凸透镜，所述安装在壳体上方，所述第一凸透镜的主光轴与中心光纤感应机构光线接收端的接收方向重合。

8.根据权利要求6所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述导光件为光纤。

9.根据权利要求6所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光线接收端内设有第二凸透镜。

10.根据权利要求9所述一种光伏太阳能跟踪系统，其特征在于，所述壳体在侧向光纤感应机构的光线接收端处还设有若干个环型凹透镜，所述环型凹透镜的中心处设有圆形平镜部，且所述环型凹透镜的主光轴与第二凸透镜的主光轴重合，所述圆形平镜部的面积不小于所述第二凸透镜的面积。

Images