CN201622470U - 一种节能环保型太阳光跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节能环保型太阳光跟踪装置，包括太阳能光伏板、俯仰调整机构、水平调整机构、刻度盘以及支撑底座。俯仰调整机构调整主轴俯仰，改变太阳能光伏板的俯仰角；水平调整机构驱动主轴自旋，改变太阳能光伏板的方位角；通过预先计算好的数据，合理设计伺服电机和变速机构的变速比驱动主轴自旋调整方位角，并且手动调节升降杆调整俯仰角，保证太阳能光伏板时刻跟踪太阳光。本实用新型结构简单合理且使用操作简便，能有效解决太阳光跟踪问题，并且在保证跟踪精度和设备可靠性的同时降低了运营成本，非常适合在偏远山区普及。

Description

一种节能环保型太阳光跟踪装置

技术领域：

本实用新型涉及一种太阳能技术，具体涉及一种太阳光跟踪装置。

背景技术：

随着人口的增长，工业的发展，使得能源消耗越来越大，能源危机已成为21世纪人类将面临的一大挑战。因此人们不得不想方设法地利用可再生能源来替代煤炭，石油等不可再生的能源。太阳能就是一种适用面最广的，取之不尽、用之不竭的、清洁环保的自然可再生能源。

目前，太阳能发电系统应用时，大多是根据当地地理位置，按照朝太阳面最大面积原则将太阳能电池组件定向安装。众所周知，太阳不是固定不动的，它是随早晚时间从东向西转动的，并且会因四季的不同偏南的角度也发生变化，因此现有太阳能发电系统使用时，一天之中只有中午时分太阳能接收装置受光面采集到光能较多，工作效率高，而其它时候的工作效率都很低下，从而未充分利用太阳能电池的发电能力。

为了降低太阳能发电系统的成本，提高太阳能电池的发电能力，主要方法分为两种：一是提高太阳能电池的光电转换效率，二是通过太阳光自动跟踪技术使太阳能电池始终对准太阳。这两种方法均可以提高太阳能电池的发电能力，但是无论太阳能电池自身的光电转换效率有多高，通过太阳光跟踪装置都可以使其发电量在原基础上再度提高，从而获得更多的发电量，达到降低投资成本的目的。

目前，常规的太阳光跟踪系统分为单支柱式和圆盘式两种，都是采用光感应系统。光感应系统在有云彩时，因不停寻找光源造成用电量大。而云彩离开时，需时间调准跟踪，不仅影响设备的发电量，而且增加了工作过程中的耗电量。还有采用光感应系统的太阳光跟踪系统，其设备运营成本高，特别是对于偏远山村地区极难采用，难以推广。

实用新型内容：

本实用新型针对采用光感应系统的太阳光跟踪装置所存在的耗电量大、精度低、可靠性差以及运营成本高等问题，而提供一种新型的节能环保的太阳光跟踪装置。该装置通过太阳能光伏板的水平方位以及仰角的调节，可以在保证装置的精度和可靠性的前提下，降低装置运行时的能耗和成本。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种节能环保型太阳光跟踪装置，该装置包括太阳能光伏板、支撑底座，所述装置还包括主轴、立柱、俯仰调整机构、水平调整机构、刻度盘，所述主轴的一端固定连接太阳能光伏板，轴体部分套设一段主轴套；所述俯仰调整机构和立柱的一端分别固定在支撑底座上，另一端分别支撑主轴套，并与主轴套铰接；所述刻度盘固定在立柱上；所述水平调整机构与主轴相接。

所述仰角调整机构为升降杆机构。

所述升降杆机构为两根对称设置的手动调整的升降杆。

所述水平调整结构包括蜗轮、伺服电机及变速机构，所述伺服电机通过变速机构连接蜗轮，所述蜗轮与主轴配合连接。

根据上述技术方案得到的本实用新型在结构上摒弃常规的光感应系统，只是采用几组相应的机械连接机构，非常的简单，容易实现，并且维修方便，成本低廉，极大的提高该装置的实用性。

本实用新型在性能上使用水平调整机构控制方位角和手动调整升降杆机构改变俯仰角的方法，二者联合驱动太阳能光伏板正对太阳光入射光线，既保证了跟踪精度和系统的可靠性，又大大降低了运营成本，避免使用光感应系统的太阳光跟踪机构存在的高耗电量，高成本的弊端。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的正视示意图。

图2为本实用新型的俯视示意图。

具体实施方式：

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

本实用新型解决了现有使用光感应系统的太阳光跟踪装置由于不停寻找光源和调准跟踪所造成用电量大，增大运营成本的问题，而提供一种如图1和2所示的节能环保型太阳光跟踪装置。

该装置主要包括太阳能光伏板100、主轴200、俯仰调整机构300、水平调整机构400、刻度盘500、支撑底座600以及立柱700。

其中支撑底座600为整个装置提供一个稳定工作平台，其底部固定在地面上，上部分为一用于安置整个装置的固定面601。

太阳能光伏板100为装置工作的部件，用于具体的太阳能收集，其可根据不同需要制成各种形状，如矩形、圆形、椭圆形等等。

主轴200为装置传动的核心部件，其一端为连接端，用于固定连接太阳能光伏板100；主轴200其余的主体上套设有一个主轴套201。

立柱700用于支撑主轴200，其一端固定设置在支撑底座600的固定面601，另一端支撑主轴200上的主轴套201，为实现主轴200俯、仰角的可调节，立柱700与主轴套201之间活动连接，具体可采用铰接(不限于该连连接方式，可采用其它方式，只要达到相应效果即可)，在连接处形成第一铰接点202。

俯仰调整机构300实现对主轴200俯、仰角的调节，同时起到对主轴200的支撑作用。为此，俯仰调整机构300具体为一手动调整的升降杆300，其底端活动连接在支撑底座600的固定面601，顶端支撑主轴200上的主轴套201，从而与立柱700配合，实现对主轴200的支撑。为了便于对主轴200俯、仰角的可调节，其与主轴套201之间活动连接，具体可采用铰接(不限于该连连接方式，可采用其它方式，只要达到相应效果即可)，在连接处形成第二铰接点203。当通过升降杆300(俯仰调整机构300)对主轴200的俯、仰角进行调节时，只要调节手动调整升降杆300的长度，实现升降杆300的伸长或缩短，此时通过第二铰接点203带动主轴套201运动，由于主轴套201还与立柱700铰接，进而在升降杆300的带动下，主轴套201将会绕第一铰接点202转动，继而由主轴套201带动主轴200绕第一铰接点202转动，从而实现对对主轴200俯、仰角的调节。

进一步，为了达到更好的支撑和调节效果，升降杆300可以设置两根，这两根升降杆300对称设置在支撑底座600上，并分别与主轴套201铰接(如图2所示)。

水平调整机构400用于实现主轴200进行轴向的自转，从而实现太阳能光伏板100水平方向的旋转角度。水平调整机构400包括蜗轮、伺服电机及变速机构三个部分，其中伺服电机通过变速机构带动蜗轮，再由蜗轮带动主轴200自转。

刻度盘500固定在立柱700上，并与立柱700和主轴套201之间的第一铰接点202的位置相对应，从而能够实时显示出主轴200的俯、仰角。

根据上述技术方案得到的本实用新型，其具体运行如下：

首先必须计算装置所在地某月某日某时的太阳高度角，并对照相应的数据制成刻度盘500。对于太阳高度角的计算，其原理如下：

地理纬度实际上相当于地球上某一点同地心(圆心)的连线，与赤道之间的夹角；太阳高度角，实际上相当于太阳光线(假设太阳光线为平行光)同过当地的圆面切线(地平线)之间的夹角；太阳直射光线是垂直于地球表面(一个圆面)的，那么直射光线必然垂直地平线，并且太阳直射光线的延长线必过地心。设某地正午太阳高度角用h来表示，它在数值上等于太阳在天球地平坐标系中的地平高度。太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化。太阳赤纬以δ表示，观测地地理纬度用

表示，地方时(时角)以t表示，有太阳高度角的计算公式：日升日落，同一地点一天内太阳高度角是不断变化的。日出日落时角度都为零度，正午时太阳高度角最大。因为正午时候的地方时t＝0，所以正午时候的太阳高度角可以用下列公式计算：对于北半球而言，

对于南半球而方，

夏至日，太阳直射北回归线，即北纬23.5度；冬至日太阳直射南回归线，即南纬23.5度。中间相隔47个纬度，半年是365.26/2＝182.63天。从夏至冬至，太阳直射点从北纬23.5度起向南移，每天移动47/182.63＝0.2574个纬度，半年后即冬至日移到南纬23.5度，然后又向北摆，同样以每天0.2574个纬度的速度，经过182.63天，即夏至日回到北纬23.5度。按此可以很精确地查到每天太阳直射点的纬度，即太阳赤纬δ。

在刻度盘500设置完成后，手动调节升降杆300，使得升降杆300伸长或收缩，通过第二铰接点203带动主轴200上的主轴套201运动，由于主轴套201还与立柱700铰接，进而在升降杆300的带动下，主轴套201将会绕第一铰接点202转动，而主轴套201将带动主轴200绕第一铰接点202转动，从而实现对对主轴200俯、仰角的调节，继而实现对阳能光伏板200的俯、仰角度的调节。在调节过程中，实时从刻度盘500上读取阳能光伏板200的俯、仰角度，使其达到具体计算得到的数值即可。

在阳能光伏板200的俯、仰角度调节好后，由水平调整机构400带动主轴200进行轴向的自转，从而带动太阳能光伏板100在水平方向进行旋转角度，对太阳能光伏板100的面对方向进行调节。水平调整机构400中变速机构通过合理设置变速比，由伺服电机连接变速机构，将预定转速通过蜗轮传至主轴200，从而实现主轴200带动太阳能光伏板100在要求时间段内不间断匀速旋转，时刻保证太阳能光伏板100正对太阳入射光线。随着一天太阳的东升西落，俯仰调整机构300和水平调整机构400共同保证太阳能光伏板100时刻跟踪太阳光入射方向。

由上可知，本实用新型采用水平调整机构控制方位角和手动调整升降杆机构改变俯仰角的方法，整个过程无需消耗大量的电能，这样使得整个装置既保证了跟踪精度和系统的可靠性，又大大降低了运营成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种节能环保型太阳光跟踪装置，该装置包括太阳能光伏板、支撑底座，其特征在于，所述装置还包括主轴、立柱、俯仰调整机构、水平调整机构、刻度盘，所述主轴的一端固定连接太阳能光伏板，轴体部分套设一段主轴套；所述俯仰调整机构和立柱的一端分别固定在支撑底座上，另一端分别支撑主轴套，并与主轴套铰接；所述刻度盘固定在立柱上；所述水平调整机构与主轴相接。

2.根据权利要求1所述的一种节能环保型太阳光跟踪装置，其特征在于，所述仰角调整机构为升降杆机构。

3.根据权利要求2所述的一种节能环保型太阳光跟踪装置，其特征在于，所述升降杆机构为两根对称设置的手动调整的升降杆。

4.根据权利要求1所述的一种节能环保型太阳光跟踪装置，其特征在于，所述水平调整结构包括蜗轮、伺服电机及变速机构，所述伺服电机通过变速机构连接蜗轮，所述蜗轮与主轴配合连接。

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