CN201319572Y - 自动跟踪太阳的光伏发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种自动跟踪太阳能光伏发电装置，属于太阳能应用技术领域。具有安装于安装平台上的基座，基座上设置有主支撑架，主支撑架上设置有电池板平台，在电池板平台上设置有太阳能光伏组件，基座相对于安装平台转动连接，在基座上设置有基座周向驱动行星减速机，在主支撑架上定有平台仰角调整升降机，平台仰角调整升降机上的伸缩杆的端部与电池板平台铰接，基座周向驱动行星减速机与平台仰角调整升降机与电气控制装置相连。本实用新型实现了光伏发电装置的周向和俯仰的调整，提升了自动跟踪太阳的调整自由度，提高了对太阳光的吸收利用率，另外，结构强度高，可承受很大的动载荷。

Description

自动跟踪太阳的光伏发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种自动跟踪太阳能光伏发电装置，属于太阳能应用技术领域。
背景技术
随着太阳能光伏发电的发展，运用独立运行和并网太阳能光伏发电系统分别解决边远无电地区用电和在城市中缓解能源供应紧张发挥了重要的作用，并网光伏系统正在成为世界范围内的研究热点。不论是独立运行系统或并网光伏发电系统，如何利用有限的空间和面积，提高系统的效率，获得最大的能量，就显得更为重要，若在太阳能收集装置中使用自动跟踪装置，使太阳光始终垂直照射在太阳能收集器，则接收到的太阳辐射将大大增加。可见，应用太阳自动跟踪系统可以有效提高太阳能利用率。
目前国内科学工作者和企业界也研究出一些跟踪装置，但都是停留在实验室，主要原因是因跟踪系统的增效和其跟踪装置成本的比值太低，或由于设计得装置不太可靠、结构复杂和跟踪电机功率大，能耗高，有些是因为有复杂的电路，在室外冬夏季节恶劣的环境下工作时，其中的电子元器件极易损坏。由于两轴跟踪系统的高增效，现在是竞相研发的重点，到目前为止，国内还没有经过规模工程验证的两轴跟踪系统出现，尤其是中大型的可用于并网光伏发电的两轴跟踪系统还是空白。
最接近的现有技术为只能调整光伏组件倾角的单轴跟踪太阳能光伏发电装置，它由基座、太阳能光伏组件、电池平台、支架、升降机、控制系统组成，所述支架下端安装于固定于地面上的基座上，安装有太阳能光伏组件的电池平台安装于支架上端，该电池平台的一侧与支架上端通过转轴相连接，电池平台的另一侧与升降机的升降杆相连接，控制系统给出控制信号驱动升降机工作，通过升降机的升降杆驱动电池平台绕转轴转动，从而实现在仰角方向上对太阳光的自动跟踪。
发明内容
为了改善原来的能自动跟踪太阳的光伏发电装置调整单一，仅通过调整光伏组件倾角进行对太阳的跟踪，调整角度有限，不能保证所有时刻太阳光对电池平台的直射的不足，本实用新型提供了一种对光伏组件调整自由度更高的自动跟踪太阳的光伏发电装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，具有安装于安装平台上的基座，基座上设置有主支撑架，主支撑架上设置有电池板平台，在电池板平台上设置有太阳能光伏组件，所述基座相对于安装平台转动连接，在基座上设置有基座周向驱动行星减速机；所述主支撑架由左右分叉设置的主支撑臂组成，主支撑臂的上端与电池板平台铰接、下端与基座固定连接，呈“V”字结构，张开角度δ为110°～130°；在左、右主支撑臂之间设置有横梁，横梁上固定有平台仰角调整升降机，平台仰角调整升降机上的伸缩杆的端部与电池板平台铰接，主支撑臂铰接点位于基座正上方且伸缩杆的铰接点与主支撑臂铰接点非一直线；所述基座周向驱动行星减速机与平台仰角调整升降机与电气控制装置相连。这样就在原来仅能对电池板平台上的太阳能光伏组件进行俯仰调整的基础上，实现了对太阳能光伏组件的周向调整，提高了光伏组件对太阳跟踪的自由度，使太阳光始终直射光伏组件，提高了对太阳能的吸收利用率。
为了实现基座的便捷周向转动，进一步地：所述基座由与安装平台固定连接转盘轴承和可以在转盘轴承内周向转动的转盘轴承盖组成，在转盘轴承上设置有内齿轮，基座周向驱动电机安装在转盘轴承盖上，在基座周向驱动行星减速机的输出端设置有行星齿轮与转盘轴承上的内齿轮相啮合。利用基座周向驱动行星减速机作为动力源，通过齿轮传动方式驱动基座作周向转动。
为了增强主支撑架的承载能力，进一步地：所述主支撑臂左右两侧各至少设置有两根，且对称安装固定。另外，每侧主支撑臂呈“∧”型安装，张开角度α为17°～25°，主支撑臂的上端汇聚与电池板平台铰接，下端固定设置于基座外圆周面上。
为了更一步提高支架的承载能力，再进一步地：所述主支撑架中部设置有辅支撑架，辅支撑架由四根辅支撑臂组成，辅支撑臂上端汇聚与电池板平台铰接并与主支撑臂铰接点一直线，下端固定安装于基座上；横梁固定安装在辅支撑臂的一侧。
为了避免电池板平台在调整过程发生急剧偏转而造成设备的损坏，再进一步地：在主支撑臂和电池板平台铰接处设置有用于缓冲的气弹簧。
为了使伸缩杆对电池板平台的支承达到最佳的受力和施力，再进一步地：所述伸缩杆的运动方向与水平方向的夹角β为60°～80°。为了使装置在使用过程中始终保持太阳光的直射，再进一步地：所述基座旋转角度是360°，平台仰角的调整范围γ为0°～55°。
本实用新型实现了光伏发电装置的周向和俯仰的调整，提升了自动跟踪太阳的调整自由度，提高了对太阳光的吸收利用率，另外，结构强度高，可承受很大的动载荷，可适应复杂苛刻的户外使用环境，具有很强的抗风性，可抵御12级飓风，其可承受最大风速达135km/h。光伏组件安装平面可以安装目前光伏厂家生产的大多数组件，其安装基座无需埋入地下，制造装配容易、安装维修方便，整套系统的性价比高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型支架V结构示意图。
图2是本实用新型支架W结构示意图。
图3是本实用新型仰角调整状态结构示意图。
图4是本实用新型电池板平台水平状态时的正面结构示意图。
图5是图4的俯视结构示意图。
图6是基座结构示意图。
图中：1.基座 1-1.转盘轴承 1-2.转盘轴承盖 1-3.内齿轮 2.主支撑架2-1.主支撑臂 2-2.横梁 3.电池板平台 4.太阳能光伏组件 5.行星减速机6.平台仰角调整升降机 7.伸缩杆 8.电气控制装置 9.安装平台 11.辅支撑架 11-1.辅支撑臂 12.气弹簧
具体实施方式
如图1所示的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，具有安装于安装平台9上的基座1，基座1上可设置有预埋件与安装平台9固定连接。基座1上设置有主支撑架2，主支撑架2上设置有电池板平台3，在电池板平台3上设置有太阳能光伏组件4。所述主支撑架2由左右分叉设置的主支撑臂2-1组成，即主支撑臂2-1的上端与电池板平台3铰接、下端与基座1固定连接，支架整体呈“V”型，张开角度δ为110°～130°，如图4所示。每侧主支撑臂2-1设置三根，以保证足够的结构强度，每侧主支撑臂2-1呈“∧”型安装，最外侧的两根主支撑臂2-1之间张开角度α为17°～25°，如图3所示，主支撑臂2-1的上端汇聚与电池板平台3铰接，并在铰接处设置有用于缓冲的气弹簧12，下端固定设置于基座1外圆周面上。如图5、图6所示，所述基座1由与安装平台9固定连接的转盘轴承1-1和可以在转盘轴承1-1内周向转动的转盘轴承盖1-2组成，在转盘轴承1-1上设置有内齿轮1-3，在转盘轴承盖1-2上设置有基座周向驱动行星减速机5，在基座周向驱动行星减速机5的输出端设置有外齿轮1-4与转盘轴承1-1上的内齿轮1-3相啮合，转盘轴承盖1-2的偏转角度是±120°。在左、右主支撑臂2-1之间设置有横梁2-2，横梁2-2上固定有平台仰角调整升降机6，平台仰角调整升降机6上的伸缩杆7的端部与电池板平台3铰接，伸缩杆7的运动方向与水平方向的夹角β为60°～80°，如图3所示。主支撑臂2-1铰接点位于基座1正上方，使其支承的电池板平台3和太阳能光伏组件4的重心刚好位于基座1中部，使受力分布更均衡。伸缩杆7的铰接点与主支撑臂2-1铰接点非一直线，这样伸缩杆7在平台仰角调整升降机6的驱动下，使电池板平台3作俯仰运动，平台仰角的调整范围γ为0°～55°。所述基座周向驱动星减速机5与平台仰角调整升降机6均与电气控制装置8相连，由电气控制装置8对两者进行控制。
作为另一实施例，如图2所示，在主支撑架2中部设置有辅支撑架11，辅支撑架11由四根辅支撑臂11-1组成，辅支撑臂11-1上端汇聚与电池板平台3铰接并与主支撑臂2-1铰接点一直线，下端固定安装于基座1上；横梁2-2固定安装在辅支撑臂11-1的一侧。此时主支撑臂2-1左右每侧设置有两根，且对称安装固定。支架整体呈“W”型。
工作时，通过太阳能光伏组件4感应太阳光的照射角度并将信息反馈到电气控制装置8，电气控制装置8启动对基座周向驱动星减速机5与平台仰角调整升降机6的运动控制。基座周向驱动星减速机5使主支撑架2承载太阳能光伏组件4作周向偏转，平台仰角调整升降机6使太阳能光伏组件4作俯仰偏转，通过周向和俯仰角度调节，最终使太阳能光伏组件4与太阳光保持直射位置。
本实用新型所述的光伏装置，单台容量达11KW，最大功率为12kw。适合于各种类型的太阳能组件，比固定式安装增效35％以上，比单轴跟踪系统增效15％以上。
上述两个实施例对于本领域技术人员而言，阅读本说明书后毋需付出创造性劳动即可再现出，在此就不详述了。当然，在本实用新型的发明构思下，本实用新型有多种具体实施形式，这对本领域技术人员阅读本说明书后毋需付出创造性劳动即可再现出，在此就不详述了。

Claims (9)

1.一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，具有安装于安装平台(9)上的基座(1)，基座(1)上设置有主支撑架(2)，主支撑架(2)上设置有电池板平台(3)，在电池板平台(3)上设置有太阳能光伏组件(4)，其特征是：所述基座(1)相对于安装平台(9)转动连接，在基座(1)上设置有基座周向驱动行星减速机(5)；所述主支撑架(2)由左右分叉设置的主支撑臂(2-1)组成，主支撑臂(2-1)的上端与电池板平台(3)铰接、下端与基座(1)固定连接，呈“V”字结构，张开角度δ为110°～130°；在左、右主支撑臂(2-1)之间设置有横梁(2-2)，横梁(2-2)上固定有平台仰角调整升降机(6)，平台仰角调整升降机(6)上的伸缩杆(7)的端部与电池板平台(3)铰接，主支撑臂(2-1)铰接点位于基座(1)正上方且伸缩杆(7)的铰接点与主支撑臂(2-1)铰接点非一直线；所述基座周向驱动行星减速机(5)与平台仰角调整升降机(6)与电气控制装置(8)相连。
2.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述基座(1)由与安装平台(9)固定连接的转盘轴承(1-1)和可以在转盘轴承(1-1)内周向转动的转盘轴承盖(1-2)组成，在转盘轴承(1-1)上设置有内齿轮(1-3)，基座周向驱动电机(5)安装在转盘轴承盖(1-2)上，在基座周向驱动行星减速机(5)的输出端设置有行星齿轮(1-4)与转盘轴承(1-1)上的内齿轮(1-3)相啮合。
3.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述主支撑臂(2-1)左右两侧各至少设置有两根，且对称安装固定。
4.根据权利要求3所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述每侧主支撑臂(2-1)呈“∧”型安装，张开角度α为17°～25°；主支撑臂(2-1)的上端汇聚与电池板平台(3)铰接，下端固定设置于基座(1)外圆周面上。
5.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述主支撑架(2)中部设置有辅支撑架(11)，辅支撑架(11)由四根辅支撑臂(11-1)组成，辅支撑臂(11-1)上端汇聚与电池板平台(3)铰接并与主支撑臂(2-1)铰接点一直线，下端固定安装于基座(1)上；横梁(2-2)固定安装在辅支撑臂(11-1)的一侧。
6.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：在主支撑臂(2-1)和电池板平台(3)铰接处设置有用于缓冲的气弹簧(12)。
7.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述伸缩杆(7)的运动方向与水平方向的夹角β为60°～80°。
8.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述电池板平台(3)仰角的调整范围γ为0°～55°。
9.根据权利要求1所述的自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征是：所述基座(1)周向旋转角度是360°。
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