CN203812098U - 一种协同自适应太阳能追日装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种协同自适应太阳能追日装置，该装置的特征在于：采用一种联杆结构，将背向安装于太阳能光伏阵列两侧的两块光伏驱动板相连，当太阳能光伏阵列面旋转时，该联杆结构会协同转动，牵引所述的两块光伏驱动板绕各自上端的连接轴转动，从而改变与太阳能光伏阵列平面的夹角。本实用新型的有益效果：结构简单，无需蓄电池和电子控制器，寿命长，运行可靠；所使用的光伏驱动板的额定输出功率更低，成本更低；次日早晨启动向东复位更早；改善了传统自适应光伏追日装置在阳光强度变弱时跟踪精度变差的问题；跟踪角度范围大，可达到120°以上；跟踪精度高，可达到±5°以内。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能发电应用领域，具体为一种协同自适应太阳能追日装置。
背景技术
现有单轴太阳能追日装置多数采用时钟程序控制、光传感器控制或自适应控制。时钟程序控制是根据天文规律来编写时钟程序定时或者连续地控制驱动电机正反转动实现追日；光线传感器控制是利用光照度传感器检测太阳角度的变化，向控制器反馈信号，然后控制器控制电机的正转或反转来追日；自适应控制是利用两块光伏板背向安装，既可以作为光线角度传感器，同时还可以驱动电机正向或反向转动，减少或消除系统追日角度的偏差。前两种方式均采用了较多的电子元器件，甚至需要用到蓄电池，导致使用寿命有限，维护成本高。而自适应控制非常简洁，无需蓄电池和其他电子元器件调控，使用寿命长，可靠性更高。
专利200710020572.6公开了一种用于光伏发电的自适应对日跟踪装置。该专利采用两块分别沿转动轴背向安装的光伏板作为光伏驱动器，此两块光伏板串联后与减速电机相连接，最大跟踪角度范围可到达110°，标准条件下跟踪精度优于±10°。但该专利的不足之处在于：两块光伏驱动板沿转动轴安装，会导致光伏驱动板在次日早晨完全被朝西的太阳能光伏阵列遮档或光入射角度太小，因此无法立刻向东复位，需等到太阳升到足够高度时才能向东复位；而且对于早晨由晴转阴、下午由阴转晴的间歇性天气状况也同样无法适应。此外，该专利描述两块光伏驱动板的额定峰值输出功率不低于20瓦，但电机工作时的实际功率远低于20瓦，存在对光伏驱动板利用率较低的问题。
专利201420166700.3公开了一种采用四块光伏板作为驱动电源的自适应太阳能追日装置，虽然缓解了上述专利200710020572.6的一些不足，但是由于采用了四块光伏板，总成本较高。
发明内容
针对上述三种太阳能追日装置存在的问题，本实用新型的目的在于提出一种自适应太阳能追日装置：成本低，可自动向东复位，可适应间歇性天气状况，无蓄电池和电子控制器，跟踪精度高，跟踪范围宽。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种协同自适应太阳能追日装置，包括立柱、主转动轴、直流减速电机、托架、太阳能光伏阵列、光伏驱动板和联杆结构，所述联杆结构包括联杆、滑动杆和固定构件，所述太阳能光伏阵列对称安装在托架上，托架对称固定于主转动轴，主转动轴与直流减速电机耦合，所述光伏驱动板包括东侧光伏驱动板和西侧光伏驱动板，背向安装在太阳能光伏阵列两侧，通过滑动杆与联杆相连，其输出端串联后与直流减速电机相连，其特征在于：所述两块光伏驱动板背向安装在太阳能光伏阵列的两侧，并与所述联杆两端相连，该联杆可协同主转动轴转动而转动。
进一步的，所述联杆可绕固定点旋转，该固定点位于所述主转动轴的正下方，与所述主转动轴的垂直距离是所述光伏驱动板的宽度的1倍~3倍。
进一步的，所述联杆在旋转固定点以东部分的有效长度小于或等于在旋转固定点以西部分的有效长度。
进一步的，所述联杆的两端各有一个小孔，所述滑动杆可穿过该小孔低阻力上下滑动。
进一步的，所述直流减速电机的额定电压范围为5伏~24伏。
进一步的，所述东侧光伏驱动板和所述西侧光伏驱动板在标准条件下的峰值输出功率范围为10瓦~25瓦，开路电压范围为5伏~24伏，短路电流范围为1安培~4安培。
由于采用了上述技术方案，与现有单轴太阳能光伏发电跟踪装置相比，本实用新型的有益效果包括：
结构简单，无需蓄电池和电子控制器，寿命长，运行可靠；所使用的光伏驱动板的额定输出功率更低，成本更低；次日早晨启动向东复位更早；改善了传统自适应光伏追日装置在阳光强度变弱时跟踪精度变差的问题；跟踪角度范围大，可达到120°以上；跟踪精度高，可达到±5°以内。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型装置的结构示意图；
图2为本实用新型装置的结构截面示意图；
附图标记：1-托架，2-太阳能光伏阵列，3-主转动轴，4-光伏驱动板，5-直流减速电机，6-立柱，7-固定构件，8-联杆，9-滑动杆，41-东侧光伏驱动板，42-西侧光伏驱动板。
具体实施方式
下面结合实例对本实用新型进行详细的说明。
具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：
如图1、图2所示，一种协同自适应太阳能追日装置，主要包括托架1，太阳能光伏阵列2，主转动轴3，光伏驱动板4，直流减速电机5，立柱6，固定构件7，联杆8，滑动杆9。所述太阳能光伏阵列2对称安装在托架1的上面，所述托架1对称固定于主转动轴3，主转动轴3与直流减速电机5耦合，所述光伏驱动板4既有光线角度传感器的作用，同时还能输出正或负电压，驱动直流减速电机5正转或反转，该光伏驱动板4包括东侧光伏驱动板41和西侧光伏驱动板42，其输出端串联后与直流减速电机5相连，东侧光伏驱动板41和西侧光伏驱动板42背向安装在太阳能光伏阵列2的东西两侧，并可绕其各自上端的连接轴转动，其下端则通过各自的滑动杆9穿过联杆8两端的小孔。
直流减速电机5的额定电压为6伏；光伏驱动板4在标准条件下的峰值功率为15瓦，开路电压为6伏，短路电流为2.5安培；联杆8的固定点到主转动轴3的距离为光伏驱动板4宽度的1.5倍；联杆8的总长度大于太阳能光伏阵列面的宽度，联杆8在固定点以东部分的有效长度小于固定点以西部分的有效长度。
下面结合图1和图2描述本发明的工作过程：
当太阳向西运动一个小角度，导致西侧光伏驱动板42的输出功率明显大于东侧光伏板41的输出功率，从而直流减速电机5开始带动转动轴3和太阳能光伏阵列2逆时针方向旋转，此时联杆8也会发生逆时针方向旋转，从而牵引东侧光伏驱动板41和西侧光伏驱动板42绕各自上端的连接轴顺时针方向旋转，因此，东侧光伏驱动板41与太阳能光伏阵列2的背面的夹角变小，西侧光伏驱动板42与太阳能光伏阵列2的背面的夹角变大，这将使得太阳能光伏阵列2向西旋转达到平衡的角度变小，由于早晨太阳出来时，光线较弱，光伏驱动板对太阳的方位角的跟踪存在一定的迟后效应 ，这种联杆8推动光伏驱动板4顺时针转动，有利于抵消一部分迟后效应，在中午时间段跟踪精度达到最佳。到了下午时段，太阳光强度慢慢变弱，上述迟后效应又重新变得突出，此时联杆8已经牵引光伏驱动板4顺时针转动了30度以上的较大角度，西侧光伏驱动42的光入射角度被持续改善，从而可以显著削弱迟后效应，提高此时的角度跟踪精度，直至太阳光接近落山，光强变弱至光伏驱动板4无法驱动直流减速电机5而停止下来，此时东侧光伏驱动板41已经被联杆8牵引顺时针旋转了较大角度，当次日早晨太阳出来时，东侧光伏驱动板41受光面的阳光入射角度较佳，西侧光伏驱动板42则完全背对太阳，所以，直流减速电机5获得足够电力开始驱动太阳能光伏阵列2顺时针方向旋转向东进行复位，于此同时，联杆8牵引东侧光伏驱动板41和西侧光伏驱动板42绕各自上端的连接轴逆时针方向转动，使得太阳能光伏阵列平面2向东复位动作快速完成，开始新的一天的循环。
Claims (6)
1.一种协同自适应太阳能追日装置，包括立柱、主转动轴、直流减速电机、托架、太阳能光伏阵列、光伏驱动板和联杆结构，所述联杆结构包括联杆、滑动杆和固定构件，所述太阳能光伏阵列对称安装在托架上，托架对称固定于主转动轴，主转动轴与直流减速电机耦合，所述光伏驱动板包括东侧光伏驱动板和西侧光伏驱动板，背向安装在太阳能光伏阵列两侧，通过滑动杆与联杆相连，其输出端串联后与直流减速电机相连，其特征在于：所述两块光伏驱动板背向安装在太阳能光伏阵列的两侧，并与所述联杆两端相连，该联杆可协同主转动轴转动而转动。
2.如权利要求1所述的协同自适应太阳能追日装置，其特征在于：所述联杆可绕固定点旋转，该固定点位于所述主转动轴的正下方，与所述主转动轴的垂直距离是所述光伏驱动板的宽度的1倍~3倍。
3.如权利要求1所述的协同自适应太阳能追日装置，其特征在于：所述联杆在旋转固定点以东部分的有效长度小于或等于在旋转固定点以西部分的有效长度。
4.如权利要求1所述的协同自适应太阳能追日装置，其特征在于：所述联杆的两端各有一个小孔，所述滑动杆可穿过该小孔低阻力上下滑动。
5.如权利要求1所述的协同自适应太阳能追日装置，其特征在于：所述直流减速电机的额定电压范围为5伏~24伏。
6.如权利要求1所述的协同自适应太阳能追日装置，其特征在于：所述东侧光伏驱动板和所述西侧光伏驱动板在标准条件下的峰值输出功率范围为10瓦~25瓦，开路电压范围为5伏~24伏，短路电流范围为1安培~4安培。
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| CN104932551A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-09-23 | 兰宝胜 | 一种定日镜远轴控制方法及定日镜远轴控制装置 |
| CN108563245A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-09-21 | 西北工业大学 | 一种自适应变时间太阳能跟踪控制方法 |
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