CN208459859U - 一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置 - Google Patents

Abstract

一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，包含底座、回转支架、环形轨道、丝杠俯仰机构、光伏方阵，所述底座的回转支承位于环形轨道中心，回转支架通过脚轮支撑在环形轨道上，在底座电动机的驱动下可实现回转运动；所述丝杠俯仰机构安装在回转支架上，包含丝杠、滑块、连杆、俯仰支架，所述丝杠在电动机驱动下带动滑块实现受控水平运动，通过连杆传动实现俯仰支架俯仰运动；在计算机控制下，根据太阳的实时位置，该装置可通过回转支架和俯仰支架的耦合运动，实现光伏方阵姿态的两自由度数控调整，确保始终以最佳角度接收阳光；该种数控轨道式逐日装置相比现有逐日装置结构刚度大、稳定性强、承载能力大，可较好的满足大型光伏方阵逐日的需要。

Description

一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能逐日装置，特别是一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置。

背景技术

太阳能的光电转换已成为人类获取新能源的最佳、最有效的途径，光伏方阵又称光伏阵列，是由多片光伏板在机械或电器结构上按一定的方式组装在一起并具有固定的支撑机构的大规模发电系统，虽然光伏方阵在太阳能开发与利用方面发挥了巨大的作用，但由于地球的自转和绕太阳公转，太阳的高度角随季节和时间不同而随时变化，光伏方阵由于体积、质量庞大，通常安装在固定的支撑机构上，光伏方阵难以随太阳位置的变化而做出姿态调整，大幅制约了光伏方阵的发电效率。

为了最优化太阳光使用，使太阳能光伏发电装置中太阳能电池板通过改变姿态随时正对太阳，保证太阳光线时刻垂直照射太阳能电池板，从而最大程度提高光电转换效率，现有光伏发电装置已开始应用光伏板逐日系统。光伏板逐日系统是根据太阳的实时位置，通过机械结构或者关节电动机实现光伏板的两自由度姿态调整，以最佳的角度接受太阳光，现有光伏板逐日系统主要有太阳运动轨迹跟踪和光电跟踪两种基本类型，其中以太阳运动轨迹跟踪为主的光伏板逐日系统，因不受天气影响，可靠性高而得到了大幅应用。虽然光伏板逐日系统的应用有效提高了光电转换效率高以及发电量，但也存着诸多问题。一方面，现有光伏发电装置多采用串联结构的逐日系统，存在结构刚度差、抗风能力弱等问题，难以满足光伏方阵的技术使用要求；另一方面，现有光伏板逐日系统的驱动电动机多安装在机械支撑结构的活动关节上，造成系统运行运动惯量大、动态稳定性差等问题；总之，现有光伏板逐日装置因具有较差的刚度、稳定性和较弱的承载及抗风能力，难以满足体积、质量庞大的大型光伏方阵。

如何提出并设计一种满足大型光伏方阵使用的逐日装置，具有较高的结构刚度，较好的稳定性和抗风能力，具有较大的承载能力，能满足大型光伏方阵姿态的两自由度数控调整，已成为一个亟需解决的工程问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，具有较高的结构刚度，较好的稳定性和抗风能力，具有较大的承载能力，能较好的满足大型光伏方阵姿态的两自由度数控调整。

本实用新型通过以下技术方案达到上述目的：

一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，包含底座、回转支架、环形轨道、丝杠俯仰机构、光伏方阵。

所述底座和环形轨道固定安装在地面或者平台上，所述底座上安装第一电动机和回转支承，所述回转支承的回转轴线与环形轨道的中心线同轴，回转支架固定安装在回转支承上，回转支架上安装有脚轮，并通过脚轮支撑在环形轨道上，回转支架由第一电动机驱动，在计算机编程控制下，回转支架可一维受控转动。由于回转支架通过脚轮支撑在环形轨道上，通过该设计大幅提高了回转支架的承载能力。

所述丝杠俯仰机构包含丝杠、滑块、连杆、俯仰支架，所述丝杠安装在回转支架上，由第二电动机驱动，所述滑块安装在导轨上，并通过螺旋副与丝杠连接，所述连杆一端通过第一转动副与滑块连接，另一端通过第二转动副与俯仰支架连接，所述俯仰支架通过第三转动副与回转支架连接。所述俯仰支架上安装光伏方阵，在计算机控制下，第二电动机驱动丝杠旋转，进而带动滑块沿着导轨做可控水平运动，再通过连杆的传动作用，带动俯仰支架绕第三转动副俯仰运动，进而实现光伏方阵仰角的一维姿态调整。由第二电动机、丝杠、滑块、连杆组成的可控电传动系统具有较高的传动比和自动化水平，并且采用纯机械结构形式，有效提高了俯仰支架的承载能力、稳定性以及可靠性。

所述第一电动机、第二电动机均为伺服电动机，根据太阳的实时位置，在计算机编程控制下，该种数控轨道式逐日装置通过回转支架和俯仰支架的两维可控耦合运动，实现安装在俯仰支架上的光伏方阵姿态的两自由度数控调整，确保光伏方阵始终以最佳角度接收阳光，进而有效提高光伏方阵的光电转换效率。由于光伏方阵由多块光伏板通过机械结构连接而成，存在质量大、迎风面积大、倾覆载荷大等因素，为了进一步提高俯仰支架的刚性及承载能力，该数控轨道式逐日装置可增加连杆以及导轨的数量。该种数控轨道式逐日装置采用环形轨道与丝杠俯仰机构设计，即提高了逐日装置的结构刚度、承载能力以及抗风能力，同时由于电动机构成的电传动系统位于底座、回转支架上，有效降低了该逐日装置的重心，降低了运动惯量，改善了动态性能。综上所述，该种数控轨道式逐日装置能较好的满足大型光伏方阵逐日的需要。

与现有技术相比，本实用新型的突出优点在于：

1.采用由电动机驱动的回转支架及环形轨道设计，有效解决了大型光伏方阵一维受控转动问题，通过采用由丝杠、滑块、连杆、俯仰支架组成并由电动机驱动的丝杠俯仰机构，有效解决了大型光伏方阵一维受控俯仰问题。

2.相比现有串联结构式逐日装置，该种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置克服了大型光伏方阵质量大、迎风面积大、倾覆载荷大等不利因素，有效提高了结构刚度、承载能力以及抗风能力，通过电传动系统下移，有效降低了重心、改善了动态性能，较好的解决了大型光伏方阵两自由度姿态数控调整问题。

3.该种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置结构简单、造价低廉，采用电动机驱动，具有较高的自动化水平，在计算机控制下，通过获取太阳位置，可实现光伏方阵姿态的两自由度数控调整，确保光伏方阵始终以最佳角度接收阳光，进而有效提高了光伏方阵的光电转换效率，解决了大型光伏方阵现有支撑结构难以实现逐日的技术问题，具有较好的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置示意图。

图2为本实用新型底座、环形轨道示意图。

图3为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置的回转支架及其它组件安装示意图。

图4为本实用新型所述丝杠俯仰机构示意图。

图5为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置的俯仰支架示意图。

图6为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置姿态调整示意图之一。

图7为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置姿态调整示意图之二。

图8为本实用新型所述大型光伏方阵数控轨道式逐日装置姿态调整示意图之三。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

对照图1、图2、图3、图4、图5，一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，包含底座1、回转支架3、环形轨道2、丝杠俯仰机构、光伏方阵11。

对照图1、图2，所述底座1和环形轨道2固定安装在地面或者平台上，所述底座1上安装第一电动机13和回转支承12，所述回转支承12的回转轴线与环形轨道2的中心线同轴，回转支架3固定安装在回转支承12上，回转支架3上安装有脚轮4，并通过脚轮4支撑在环形轨道2上，回转支架3由第一电动机13驱动，在计算机编程控制下，回转支架3可一维受控转动。由于回转支架3通过脚轮4支撑在环形轨道2上，通过该设计大幅提高了回转支架3的承载能力。

对照图1、图3、图4、图5，所述丝杠俯仰机构包含丝杠5、滑块6、连杆9、俯仰支架10，所述丝杠5安装在回转支架3上，由第二电动机8驱动，所述滑块6安装在导轨7上，并通过螺旋副24与丝杠5连接，所述连杆9一端通过第一转动副14与滑块6连接，另一端通过第二转动副15与俯仰支架10连接，所述俯仰支架10通过第三转动副16与回转支架3连接。所述俯仰支架10上安装光伏方阵11，在计算机控制下，第二电动机8驱动丝杠5旋转，进而带动滑块6沿着导轨7做可控水平运动，再通过连杆9的传动作用，带动俯仰支架10绕第三转动副16俯仰运动，进而实现光伏方阵11仰角的一维姿态调整。由第二电动机8、丝杠5、滑块6、连杆9组成的可控电传动系统具有较高的传动比和自动化水平，并且采用纯机械结构形式，有效提高了俯仰支架10的承载能力、稳定性以及可靠性。

对照图1、图3、图4、图6、图7、图8，所述第一电动机13、第二电动机8均为伺服电动机，根据太阳的实时位置，在计算机编程控制下，该种数控轨道式逐日装置通过回转支架3和俯仰支架10的两维耦合运动，实现安装在俯仰支架10上的光伏方阵11姿态的两自由度数控调整，确保光伏方阵11始终以最佳角度接收阳光，进而有效提高光伏方阵11的光电转换效率。由于光伏方阵11由多块光伏板通过机械结构连接而成，存在质量大、迎风面积大、倾覆载荷大等因素，为了进一步提高俯仰支架10的刚性及承载能力，该数控轨道式逐日装置可增加第二连杆18、第三连杆19等多个连杆，以及增加第二导轨17等多个导轨，即所述第二连杆18一端通过第四转动副20与滑块6连接，另一端通过第五转动副21与俯仰支架10连接，所述第三连杆19一端通过第六转动副22与滑块6连接，另一端通过第七转动副23与俯仰支架10连接，所述第二导轨17固定安装在回转支架3上，与导轨7共同支撑导引滑块6。

该种数控轨道式逐日装置通过采用环形轨道2与丝杠俯仰机构设计，即提高了逐日装置的结构刚度、承载能力以及抗风能力，同时由于电动机构成的电传动系统位于底座1、回转支架3上，有效降低了该逐日装置的重心，降低了运动惯量，改善了动态性能。综上所述，该种数控轨道式逐日装置能较好的满足大型光伏方阵11逐日的需要。

本实施例也适用于光伏方阵11为单一光伏板的情形。

Claims (2)

1.一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，包含底座、回转支架、环形轨道、丝杠俯仰机构、光伏方阵，其特征在于：

所述底座和环形轨道固定安装在地面或者平台上，所述底座上安装第一电动机和回转支承，所述回转支承的回转轴线与环形轨道的中心线同轴，回转支架固定安装在回转支承上，回转支架上安装有脚轮，并通过脚轮支撑在环形轨道上，回转支架由第一电动机驱动，

所述丝杠俯仰机构包含丝杠、滑块、连杆、俯仰支架，所述丝杠安装在回转支架上，由第二电动机驱动，所述滑块安装在导轨上，并通过螺旋副与丝杠连接，所述连杆一端通过第一转动副与滑块连接，另一端通过第二转动副与俯仰支架连接，所述俯仰支架通过第三转动副与回转支架连接，所述俯仰支架上安装光伏方阵。

2.根据权利要求1所述的一种大型光伏方阵数控轨道式逐日装置，其特征在于：所述第一电动机、第二电动机均为伺服电动机。