CN204515540U - 阵列式太阳能斜轴跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种阵列式太阳能斜轴跟踪装置，主要包括：减速机、主跟踪电机、副跟踪电机、跟踪输出轴、传感器、纵向轴转动支架、主跟踪驱动臂、主动关节轴承、主连杆、副连杆、太阳能斜单轴跟踪支架等。太阳能斜单轴跟踪支架上安装了从跟踪驱动臂和从动关节轴承。当主跟踪电机发生故障，由副跟踪电机提供跟踪动力，使光伏发电阵列能够继续正常工作，给维护人员有充足的时间对损坏的主跟踪电机进行检修更换；利用两个可以冗余备份的主跟踪电机和副跟踪电机，能够实现用同一个减速机输出的跟踪驱动量，驱动多个太阳能斜单轴跟踪支架阵列的目的，减少了以往单电机跟踪情况下的电机数量，减少故障量和降低跟踪成本。

Description

阵列式太阳能斜轴跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种对太阳能进行跟踪利用的光伏发电阵列的装置。

背景技术

 太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。

在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。

由于太阳能是一种较稀薄的资源，存在不稳定性。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。如果要对太阳能进行收集利用，需要采用不同的跟踪支架装置。目前，国内外光伏发电技术中常见的支架种类有：固定式支架、单立柱二维跟踪、轨道式二维跟踪和斜轴一维跟踪太阳运行。采用单立柱跟踪形式，其单机功率小，自身能耗高。最大的缺点是功率稍大时，结构就会变得非常复杂，抗风性能很差，不适合大范围规模推广。

采用轨道式的二维跟踪机构，与单立柱结构一样，由于太阳光在方位角与高度角两个方向的运动的速率是在不断变化的，不能直接采用常规的匀速转动的电机，而必须采用单片机或PLC等带有逻辑运算功能的电路才可以控制，还要运行专门编写控制程序，可靠性差，维护量高，整体拥有成本高。如果功率稍大一些，则整体转动机构庞大，制造与安装十分困难。

目前，也有采用一套跟踪机构带动一台大型聚光器运行的跟踪机构样机，但随着机型尺寸放大，其成本也成倍增加、稳定性较差，几十吨的大型聚光器对使用场所的基础要求也很高，尤其是抗风性能差，制造成本与维护成本高。以上各种太阳能光伏跟踪系统的各种缺点，也在一定程度上限制了光伏跟踪发电技术的推广。而且，目前采用阵列式跟踪的驱动电机一般为单电机驱动，当电机发电故障时，整个联动的跟踪装置都停止跟踪，发电装置停运，造成发电量下降。又由于太阳能光伏电站多建于西部戈壁荒漠地区，距离遥远，维护成本高，维护不及时，会给光伏电站的发电运营造成巨大影响。

采用单体一维斜轴机构进行跟踪，目前主要也是采用单机控制策略，也就是每一套斜轴跟踪机构采用一套独立的控制系统，自身耗能多，控制成本上升，维护量很大。目前已经制作出样机的例子，或者是进行示范建设的斜轴跟踪太阳能电站，均存在高度尺寸较大的缺点。这势必会使抗风性能减弱。如果尺寸做得小一些，因为控制成本的上升，仍使其丧失了经济上的优势而难以推广。

实用新型内容

为了克服采用太阳能单体一维斜轴跟踪机构在采用单机控制策略时，自身耗能多、控制成本高、维护量大，阵列式跟踪方式采用单电机驱动的跟踪风险大的缺点和不足，本实用新型提供一种双电机冗余驱动阵列式太阳能斜轴跟踪装置，利用两个可以冗余备份的主跟踪电机和副跟踪电机，实现用同一个减速机输出的跟踪驱动量，驱动多个太阳能斜单轴跟踪支架阵列的目的，减少了以往单电机跟踪情况下的电机数量，相应地减少故障量和降低跟踪成本。同时，主跟踪电机发生故障，由副跟踪电机提供跟踪动力，使光伏发电阵列能够继续正常工作，给维护人员有充足的时间对损坏的主跟踪电机进行检修更换，不会给光伏电站造成较大的发电量损失。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种阵列式太阳能斜轴跟踪装置，包括驱动机构、与所述驱动机构驱动连接的跟踪输出轴、与所述跟踪输出轴固定连接的主跟踪驱动臂、与所述主跟踪驱动臂活动连接的连杆、与所述连杆活动连接的太阳能斜单轴跟踪支架；所述驱动机构，用于提供跟踪动力，驱动旋转所述跟踪输出轴；所述跟踪输出轴用于将动力传输到主跟踪驱动臂；所述主跟踪驱动臂用于带动连杆，所述连杆驱动所述太阳能斜单轴跟踪支架，进而带动设置在所述太阳能斜单轴跟踪支架上的太阳能光伏板对太阳能进行跟踪。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动机构包括主跟踪电机和副跟踪电机，所述副跟踪电机，用于在主跟踪电机不工作时提供跟踪动力。

进一步地，所述驱动机构还包括减速机、主跟踪电机转轴、副跟踪电机转轴；主跟踪电机和副跟踪电机分别通过主跟踪电机转轴、副跟踪电机转轴与减速机连接，将动力输出至跟踪输出轴。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括传感器，用于检测跟踪输出轴的转动状态。

主跟踪电机发生故障，由副跟踪电机提供跟踪动力，使光伏发电阵列能够继续正常工作，给维护人员有充足的时间对损坏的主跟踪电机进行检修更换，不会给光伏电站造成较大的发电量损失。

所述连杆包括主连杆和副连杆，主连杆用于连接主跟踪驱动臂和从跟踪驱动臂，副连杆用于连接从跟踪驱动臂和从跟踪驱动臂。

作为本实用新型的进一步改进，所述太阳能斜单轴跟踪支架包括：斜单转动轴、后支撑杆、前转动支撑、从跟踪驱动臂、太阳能光伏板；斜单转动轴通过后支撑杆和前转动支撑活动支撑，从跟踪驱动臂的一端固定安装在斜单转动轴上，其另一端活动连接所述连杆，所述太阳能光伏板固定设置在所述斜单转动轴上。

进一步地，所述太阳能斜单轴跟踪支架还包括从动关节轴承，从跟踪驱动臂通过从动关节轴承与主连杆或副连杆连接。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括主动关节轴承，所述主跟踪驱动臂通过主动关节轴承与主连杆连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括：活动支撑所述跟踪输出轴的纵向轴转动支架。

所述跟踪输出轴包括若干节，节与节之间通过法兰连接。

所述跟踪输出轴安装布置为南北方向。

所述太阳能斜单轴跟踪支架有四组以上。

由同一个主跟踪驱动臂连接的太阳能斜单轴跟踪支架按东西向进行安装布置。

本实用新型的工作方式是，跟踪输出轴被驱动旋转，带动与所述跟踪输出轴固定连接的主跟踪驱动臂进行摆动，主跟踪驱动臂带动连杆摆动，连杆带动与其活动连接的从跟踪驱动臂摆动，从跟踪驱动臂带动与其固定连接的斜单转动轴在活动支架上转动，太阳能光伏板设置在斜单转动轴上，斜单转动轴的转动致使太阳能光伏板变换角度跟踪太阳能。

本实用新型的有益效益是：利用两个可以冗余备份的主跟踪电机和副跟踪电机，能够实现用同一个减速机输出的跟踪驱动量，驱动多个太阳能斜单轴跟踪支架阵列的目的，减少了以往单电机跟踪情况下的电机数量，相应地减少故障量和降低跟踪成本。

附图说明

图1是本实用新型的机械结构简图。

图中标号说明如下：

10-减速机、11-主跟踪电机、12-主跟踪电机转轴、13-副跟踪电机、14-副跟踪电机转轴、15-跟踪输出轴、16-传感器、17-法兰、18-纵向轴转动支架、19-主跟踪驱动臂、20-主动关节轴承、21-主连杆、22-副连杆、3-太阳能斜单轴跟踪支架、30-斜单转动轴、31-后支撑杆、32-前转动支撑、34-从跟踪驱动臂、35-从动关节轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

一种阵列式太阳能斜轴跟踪装置，包括驱动机构、与所述驱动机构驱动连接的跟踪输出轴15、与所述跟踪输出轴15固定连接的主跟踪驱动臂19、与所述主跟踪驱动臂19活动连接的连杆、与所述连杆活动连接的太阳能斜单轴跟踪支架3；所述驱动机构，用于提供跟踪动力，驱动旋转所述跟踪输出轴15；所述跟踪输出轴15用于将动力传输到主跟踪驱动臂19；所述主跟踪驱动臂19用于带动连杆，所述连杆驱动所述太阳能斜单轴跟踪支架3，进而带动设置在所述太阳能斜单轴跟踪支架3上的太阳能光伏板对太阳能进行跟踪。

所述驱动机构包括主跟踪电机11和副跟踪电机13，所述副跟踪电机13，用于在主跟踪电机11不工作时提供跟踪动力。

所述驱动机构还包括减速机10、主跟踪电机转轴12、副跟踪电机转轴14；主跟踪电机11和副跟踪电机13分别通过主跟踪电机转轴12、副跟踪电机转轴14与减速机10连接，将动力输出至跟踪输出轴15。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括传感器16，用于检测跟踪输出轴15的转动状态。

所述太阳能斜单轴跟踪支架3包括：斜单转动轴30、后支撑杆31、前转动支撑32、从跟踪驱动臂34、太阳能光伏板；斜单转动轴30通过后支撑杆31和前转动支撑32活动支撑，从跟踪驱动臂34的一端固定安装在斜单转动轴30上，其另一端活动连接所述连杆，所述太阳能光伏板固定设置在所述斜单转动轴30上。

所述太阳能斜单轴跟踪支架3还包括从动关节轴承35，从跟踪驱动臂34通过从动关节轴承35与主连杆21或副连杆22连接，主连杆21用于连接主跟踪驱动臂19和从跟踪驱动臂34，副连杆22用于连接从跟踪驱动臂34和从跟踪驱动臂34。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括主动关节轴承20，所述主跟踪驱动臂19通过主动关节轴承20与主连杆21连接，主连杆21用于连接主跟踪驱动臂19和从跟踪驱动臂34。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括：活动支撑所述跟踪输出轴15的纵向轴转动支架18。

所述跟踪输出轴15包括若干节，节与节之间通过法兰17连接。

所述跟踪输出轴15安装布置为南北方向。

所述太阳能斜单轴跟踪支架3有四组以上。

由同一个主跟踪驱动臂19连接的太阳能斜单轴跟踪支架3按东西向进行安装布置。

如图1所示，本实用新型提供一种双电机冗余驱动阵列式太阳能斜轴跟踪装置，包括：减速机10、主跟踪电机11、主跟踪电机转轴12、副跟踪电机13、副跟踪电机转轴14、跟踪输出轴15、传感器16、法兰17、纵向轴转动支架18、主跟踪驱动臂19、主动关节轴承20、主连杆21、副连杆22、太阳能斜单轴跟踪支架3；太阳能斜单轴跟踪支架3包括：斜单转动轴30、后支撑杆31、前转动支撑32、从跟踪驱动臂34、从动关节轴承35。其中：主跟踪电机11、副跟踪电机13都安装在减速机10上，利用现有公知的技术，能够实现同一时间，主跟踪电机11、副跟踪电机13两者只有其中的一个电机会通电工作；当主跟踪电机11通电工作时通过主跟踪电机转轴12的转动，能够使副跟踪电机13的副跟踪电机转轴14转动；当副跟踪电机13通电工作时通过副跟踪电机转轴14的转动，能够使主跟踪电机11的主跟踪电机转轴12转动；主跟踪电机11、副跟踪电机13两者之中任何一个电机通电工作时，都能驱动减速机10工作。

在正常情况下，只有主跟踪电机11通电工作，副跟踪电机13不通电且不工作，通过主跟踪电机转轴12的转动，使跟踪输出轴15输出转动量；传感器16安装在跟踪输出轴15上，能够检测到跟踪输出轴15的转动；在主跟踪电机11和副跟踪电机13都正常的情况下，只有主跟踪电机11通电工作；当主跟踪电机11发生故障时，跟踪输出轴15无法正常转动跟踪，被传感器16检测到后，使主跟踪电机11停止通电工作，改为副跟踪电机13通电工作，从而使跟踪输出轴15能够正常输出转动跟踪量，使光伏发电阵列能够继续正常工作，给维护人员有充足的时间对损坏的主跟踪电机11进行检修更换，不会给光伏电站造成较大的发电量损失。

跟踪输出轴15安装布置为南北方向，即图1所示的AB方向，中间通过法兰17连接形成较长长度；跟踪输出轴15通过多个南北布置的且在同一直线上的纵向轴转动支架18进行轴向固定；跟踪输出轴15安装有多个主跟踪驱动臂19，跟踪输出轴15转动时使主跟踪驱动臂19同时发生摆动；主跟踪驱动臂19的臂端安装有主动关节轴承20。

如图1所示，本实用新型所提供的一种双电机冗余驱动阵列式太阳能斜轴跟踪装置中包括四组以上的太阳能斜单轴跟踪支架3；每个太阳能斜单轴跟踪支架3包括：一个斜单转动轴30、两个后支撑杆31、一个前转动支撑32；斜单转动轴30通过两个后支撑杆31和前转动支撑32形成轴向固定；斜单转动轴30通常设置为最佳倾角，在斜单转动轴30上安装太阳能发电组件。斜单转动轴30上安装有从跟踪驱动臂34，跟踪驱动臂34的一端安装有从动关节轴承35；两个相邻的太阳能斜单轴跟踪支架3之间，通过从动关节轴承35和副连杆22进行连接；主连杆21的一端连接主跟踪驱动臂19的主动关节轴承20，另一端连接太阳能斜单轴跟踪支架3上的从动关节轴承35；主跟踪驱动臂19通过主动关节轴承20和主连杆21，推动每个相连接的太阳能斜单轴跟踪支架3上的斜单转动轴30对太阳能进行跟踪；与同一个主跟踪驱动臂19连接的太阳能斜单轴跟踪支架3按东西向进行安装布置，即图1中所示的CD方向；跟踪输出轴15安装有多个主跟踪驱动臂19，每个主跟踪驱动臂19都可以驱动连接的东西方向排列的多个太阳能斜单轴跟踪支架3。利用两个可以冗余备份的主跟踪电机11和副跟踪电机13，能够实现用同一个减速机10输出的跟踪驱动量，驱动多个太阳能斜单轴跟踪支架3阵列的目的，减少了以往单电机跟踪情况下的电机数量，相应地减少故障量和降低跟踪成本。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (12)

1.一种阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，包括驱动机构、与所述驱动机构驱动连接的跟踪输出轴（15）、与所述跟踪输出轴（15）固定连接的主跟踪驱动臂（19）、与所述主跟踪驱动臂（19）活动连接的连杆、与所述连杆活动连接的太阳能斜单轴跟踪支架（3）；所述驱动机构，用于提供跟踪动力，驱动旋转所述跟踪输出轴（15）；所述跟踪输出轴（15）用于将动力传输到主跟踪驱动臂（19）；所述主跟踪驱动臂（19）用于带动连杆，所述连杆驱动所述太阳能斜单轴跟踪支架（3），进而带动设置在所述太阳能斜单轴跟踪支架（3）上的太阳能光伏板对太阳能进行跟踪。

2.如权利要求1所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述驱动机构包括主跟踪电机（11）和副跟踪电机（13），所述副跟踪电机（13），用于在主跟踪电机（11）不工作时提供跟踪动力。

3.如权利要求2所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述驱动机构还包括减速机（10）、主跟踪电机转轴（12）、副跟踪电机转轴（14）；主跟踪电机（11）和副跟踪电机（13）分别通过主跟踪电机转轴（12）、副跟踪电机转轴（14）与减速机（10）连接，将动力输出至跟踪输出轴（15）。

4.如权利要求1或2所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括传感器（16），用于检测跟踪输出轴（15）的转动状态。

5.如权利要求1所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述太阳能斜单轴跟踪支架（3）包括：斜单转动轴（30）、后支撑杆（31）、前转动支撑（32）、从跟踪驱动臂（34）、太阳能光伏板；斜单转动轴（30）通过后支撑杆（31）和前转动支撑（32）活动支撑，从跟踪驱动臂（34）的一端固定安装在斜单转动轴（30）上，其另一端活动连接所述连杆，所述太阳能光伏板固定设置在所述斜单转动轴（30）上。

6.如权利要求5所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述太阳能斜单轴跟踪支架（3）还包括从动关节轴承（35），从跟踪驱动臂（34）通过从动关节轴承（35）与主连杆（21）或副连杆（22）连接，主连杆（21）用于连接主跟踪驱动臂（19）和从跟踪驱动臂（34），副连杆（22）用于连接从跟踪驱动臂（34）和从跟踪驱动臂（34）。

7.如权利要求1所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括主动关节轴承（20），所述主跟踪驱动臂（19）通过主动关节轴承（20）与主连杆（21）连接，主连杆（21）用于连接主跟踪驱动臂（19）和从跟踪驱动臂（34）。

8.如权利要求1所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括：活动支撑所述跟踪输出轴（15）的纵向轴转动支架（18）。

9.如权利要求1或8所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述跟踪输出轴（15）包括若干节，节与节之间通过法兰（17）连接。

10.如权利要求1所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述跟踪输出轴（15）安装布置为南北方向。

11.如权利要求5所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，所述太阳能斜单轴跟踪支架（3）有四组以上。

12.如权利要求5或11所述的阵列式太阳能斜轴跟踪装置，其特征是，由同一个主跟踪驱动臂（19）连接的太阳能斜单轴跟踪支架（3）按东西向进行安装布置。