CN206060656U - 光伏电池板的追踪调节装置以及光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光伏发电技术领域，公开了一种光伏电池板的追踪调节装置，包括底座；旋转支柱，其轴线垂直于底座，下端以可绕其轴线转动的方式安装在底座上，上端与光伏电池板铰接；转向调节机构，其包括带动旋转支柱转动的方位角调节单元和用于调整光伏电池板仰角的仰角调节单元；光传感器，其设置在光伏电池板上用于感知太阳光线的照射方向；以及控制器，其分别与光传感器和转向调节机构连接，用于控制转向调节机构来调节光伏电池板的方位角和仰角。该追踪调节装置通过旋转支柱和转向调节机构的动作自动调整光伏电池板的方向，使电池板始终与太阳光线处于垂直状态，以达到单位面积吸收太阳能量最大化。本实用新型还公开了一种光伏发电系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种光伏电池板的追踪调节装置，以及包含该装置的光伏发电系统。
背景技术
随着时代的发展，清洁能源越来越受到大家的青睐，于是太阳能的应用越来越普遍，比如太阳能发电站、太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能蓄电池等。光伏发电是目前太阳能利用的主要方式。而光伏电池板是光伏发电的主要部件。传统的光伏电池板大多为固定式,然而，由于地球的自转，太阳照射到地面上的角度在一天中变化很大，固定式光伏电池板只能接收有限照射方向的太阳光线，且传统固定光伏电池板由于不能始终与太阳光线保持垂直，所以导致光伏电池板接收能量的效率大大下降。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的一个目的是提供一种光伏电池板的追踪调节装置，使光伏电池板始终与太阳光线的照射方向处于垂直状态，以提高光伏电池板接收太阳辐射能量的效率。
本实用新型的另一个目的是提高一种包含上述光伏电池板追踪调节装置的光伏发电系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种光伏电池板的追踪调节装置，其特征在于，包括：
底座；
旋转支柱，该旋转支柱的轴线垂直于底座，旋转支柱的下端以可绕其轴线转动的方式安装在底座上，旋转支柱的上端与光伏电池板铰接；
转向调节机构，该转向调节机构包括位于底座上能够带动旋转支柱转动以改变光伏电池板方位角的方位角调节单元；和设置在旋转支柱上用于调整光伏电池板仰角的仰角调节单元；
光传感器，该光传感器设置在光伏电池板上用于感知太阳光线的照射方向；以及
控制器，该控制器分别与光传感器和转向调节机构连接，用于根据光传感器感知的太阳光线照射方向控制转向调节机构来调节光伏电池板的方位角和仰角。
其中，方位角调节单元包括：
第一旋转动力源，该第一旋转动力源固定在底座上；以及
第一减速机构，该第一减速机构分别与第一旋转动力源的动力输出端和旋转支柱相连接。
其中，第一减速机构包括：
第一蜗杆，该第一蜗杆与第一旋转动力源的动力输出端相连接；以及
齿轮，该齿轮套设在旋转支柱上，并且与第一蜗杆相啮合。
其中，第一旋转动力源采用步进电机。
其中，仰角调节单元包括：
第二旋转动力源，该第二旋转动力源固定在旋转支柱上；以及
第二减速机构，该第二减速机构分别与第二旋转动力源的动力输出端和光伏电池板相连接。
其中，第二减速机构包括：
第二蜗杆，该第二蜗杆与第二旋转动力源的动力输出端相连接；以及
半圆形齿轮，该半圆形齿轮的轴线穿过旋转支柱与光伏电池板的铰接处并呈水平方向，半圆形齿轮的直径部分与光伏电池板连接，半圆形齿轮的弧形部分与第二蜗杆相啮合。
其中，第二旋转动力源采用步进电机。
其中，还包括支撑架，该支撑架采用下三脚架，下三脚架包括顶端的圆环支座和均匀固设在圆环支座下方的三个支腿组成，旋转支柱与下三脚架顶端的圆环支座可旋转式连接。
其中，旋转支柱与下三脚架顶端的圆环支座通过滚珠轴承连接。
本实用新型还公开了一种光伏发电系统，其包括：光伏电池板和根据上述的光伏电池板的追踪调节装置，该追踪调节装置对光伏电池板的仰角和方位角进行调节。
(三)有益效果
本实用新型提供的光伏电池板的追踪调节装置通过光传感器来检测太阳光线的照射方向，并根据照射方向通过旋转支柱和转向调节机构的动作自动调整光伏电池板的方向，使光伏电池板始终与太阳光线的照射方向处于垂直状态，以达到单位面积吸收太阳能量最大化，从而大大提高太阳能发电效率。
附图说明
图1为根据本实用新型的一个优选实施例的光伏电池板的追踪调节装置的结构示意图；以及
图2为图1中的光伏电池板的追踪调节装置的旋转示意图。
图中，1：底座；2：支撑架；3：第一蜗杆；4：第一旋转动力源；5：滚轴轴承；6：旋转支柱；7：第二旋转动力源；8：球形铰链；9：光伏电池板；10：齿轮；11：第二蜗杆；12：半圆形齿轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1和图2示出了根据本实用新型的光伏电池板的追踪调节装置的一个优选实施例。如图1和图2所示，该实施例中的追踪调节装置包括底座1、旋转支柱6、转向调节机构、光传感器(未示出)以及控制器(未示出)。其中，旋转支柱6的轴线垂直0于底座1，并且其下端通过滚轴轴承以可绕其轴线旋转的方式安装在底座1上，上端与光伏电池板9通过球形铰链8铰接。转向调节机构包括位于底座1上能够带动旋转支柱6转动以改变光伏电池板9方位角的方位角调节单元；和设置在旋转支柱6上用于调整光伏电池板9仰角的仰角调节单元。光传感器设置在光伏电池板9上用于感知太阳光线的照射方向。控制器分别与光传感器和转向调节机构连接，用于接收来自光传感器感知的关于太阳光线照射方向的信号，并根据该信号来控制转向调节机构的动作以调节光伏电池板9的方位角和仰角，使光伏电池板9始终与太阳光线的照射方向处于垂直状态，以达到单位面积吸收太阳能量最大化，从而大大提高太阳能发电效率。
其中，方位角调节单元包括第一旋转动力源4和第一减速机构。该第一旋转动力源4固定在底座1上；第一减速机构分别与第一旋转动力源4的动力输出端和旋转支柱6连接。具体地，第一减速机构包括第一蜗杆3和齿轮10，该第一蜗杆3与第一旋转动力源4的动力输出端刚性连接，齿轮10套设在旋转支柱6上，齿轮10的轴线与旋转支柱6的轴线一致，并且齿轮10与第一蜗杆3相啮合。当太阳的位置角度偏移时，光伏电池板9上的光传感器感知到太阳关系的照射方向发生变化而需要光伏电池板9调整方位角的时候，由控制器对光传感器感知的太阳光线的照射方向进行分析并给出第一旋转动力源4精细的动作信号来转动。第一旋转动力源4输出该旋转运动，相互啮合的第一蜗杆3和齿轮10将该旋转运动进行减速并传递给旋转支柱6，使旋转支柱6绕其轴线进行旋转，以带动与旋转支柱6连接的光伏电池板9进行旋转(如图2中箭头A所示)，从而完成对光伏电池板9的方位角的调整。
仰角调节单元包括第二旋转动力源7和第二减速机构。第二旋转动力源7固定在旋转支柱6上；第二减速机构分别与第二旋转动力源7的输出端和光伏电池板9连接。具体地，第二减速机构包括第二蜗杆11和半圆形齿轮12，该第二蜗杆11与第二旋转动力源7的动力输出端刚性连接。该半圆形齿轮12的轴线穿过旋转支柱6与光伏电池板9的铰接处并呈水平方向，半圆形齿轮12的直径部分与光伏电池9连接，半圆形齿轮12的弧形部分与第二蜗杆11相啮合。当太阳的位置角度偏移时，光伏电池板9上的光传感器感知到太阳关系的照射方向发生变化而需要光伏电池板9调整仰角的时候，由控制器对光传感器感知的太阳光线的照射方向进行分析并给出第二旋转动力源7精细的动作信号来转动。第二旋转动力源7输出该旋转运动，相互啮合的第二蜗杆11和半圆形齿轮12将该旋转运动进行减速并传递给光伏电池板9，使光伏电池板9绕半圆形齿轮12的轴线进行旋转(如图2中箭头B所示)，使光伏电池板9所在的平面旋转至垂直于太阳光线的照射方向，从而完成对光伏电池板9的仰角的调整。
为了增加该追踪调节装置的稳固性，该追踪调节装置还包括用于支撑旋转支柱6的支撑架2。具体地，在该实施例中，该支撑架2采用下三脚架，该下三脚架包括顶端的圆环支座和均匀固设在圆环支座下方的三个支腿组成。优选旋转支柱6与下三脚架顶端的圆环支座通过滚轴轴承5连接。
为了提高旋转的稳定性，第一旋转动力源4和第二旋转动力源7均采用步进电机。
优选第一旋转动力源4和第二旋转动力源7都是采用太阳能发电的。
该光伏电池板的追踪调节装置的工作过程如下。
当任意方向的太阳光线以与水平方向成α角度射入时，首先由光传感器感知太阳光线的照射方向，并将关于太阳光线照射方向的信息与控制器通信，控制器根据光传感器感知的太阳光线的照射方向来分别控制第一旋转动力源4和第二旋转动力源7的动作，第一旋转动力源4输出旋转运动到第一蜗杆3上，并通过第一蜗杆3和齿轮10的啮合来带动旋转支柱6转动，使旋转支柱6绕其轴线进行转动，以带动与旋转支柱6相连的光伏电池板9旋转至面相太阳光线的照射方向；同时，第二旋转动力源7工作带动半圆形齿轮12转动，使光伏电池板9仰角调整为90-α度(此时，太阳光线的照射方向与光伏电池板9垂直)。该追踪调节装置通过不断感知太阳光线的照射方向，通过控制器实时调整光伏电池板9，使太阳光线能够始终垂直照射在光伏电池板上，从而最大程度地利用光伏电池板9把光能转化电能的效率。
本实用新型还公开了一种光伏发电系统，其包括：光伏电池板9和如上所述所述的光伏电池板的追踪调节装置，该追踪调节装置对光伏电池板9的仰角和方位角进行调节。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏电池板的追踪调节装置，其特征在于，包括：
底座；
旋转支柱，该旋转支柱的轴线垂直于底座，旋转支柱的下端以可绕其轴线转动的方式安装在底座上，旋转支柱的上端与光伏电池板铰接；
转向调节机构，该转向调节机构包括位于底座上能够带动旋转支柱转动以改变光伏电池板方位角的方位角调节单元；和设置在旋转支柱上用于调整光伏电池板仰角的仰角调节单元；
光传感器，该光传感器设置在光伏电池板上用于感知太阳光线的照射方向；以及
控制器，该控制器分别与光传感器和转向调节机构连接，用于根据光传感器感知的太阳光线照射方向控制转向调节机构来调节光伏电池板的方位角和仰角。
2.根据权利要求1所述的追踪调节装置，其特征在于，方位角调节单元包括：
第一旋转动力源，该第一旋转动力源固定在底座上；以及
第一减速机构，该第一减速机构分别与第一旋转动力源的动力输出端和旋转支柱相连接。
3.根据权利要求2所述的追踪调节装置，其特征在于，第一减速机构包括：
第一蜗杆，该第一蜗杆与第一旋转动力源的动力输出端相连接；以及
齿轮，该齿轮套设在旋转支柱上，并且与第一蜗杆相啮合。
4.根据权利要求2所述的追踪调节装置，其特征在于，第一旋转动力源采用步进电机。
5.根据权利要求1所述的追踪调节装置，其特征在于，仰角调节单元包括：
第二旋转动力源，该第二旋转动力源固定在旋转支柱上；以及
第二减速机构，该第二减速机构分别与第二旋转动力源的动力输出端和光伏电池板相连接。
6.根据权利要求5所述的追踪调节装置，其特征在于，第二减速机构包括：
第二蜗杆，该第二蜗杆与第二旋转动力源的动力输出端相连接；以及
半圆形齿轮，该半圆形齿轮的轴线穿过旋转支柱与光伏电池板的铰接处并呈水平方向，半圆形齿轮的直径部分与光伏电池板连接，半圆形齿轮的弧形部分与第二蜗杆相啮合。
7.根据权利要求6所述的追踪调节装置，其特征在于，第二旋转动力源采用步进电机。
8.根据权利要求1所述的追踪调节装置，其特征在于，还包括支撑架，该支撑架采用下三脚架，下三脚架包括顶端的圆环支座和均匀固设在圆环支座下方的三个支腿组成，旋转支柱与下三脚架顶端的圆环支座可旋转式连接。
9.根据权利要求8所述的追踪调节装置，其特征在于，旋转支柱与下三脚架顶端的圆环支座通过滚珠轴承连接。
10.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：光伏电池板和根据权利要求1-9中任一项所述的光伏电池板的追踪调节装置，该追踪调节装置对光伏电池板的仰角和方位角进行调节。
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