CN217063638U - 一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，包括光伏电池组支架、安装于光伏电池组支架上的至少一个光伏电池支架、转动牵引系统、驱动系统和控制系统，光伏电池支架用于放置单个光伏电池模块，转动牵引系统用于转动光伏电池支架，从而带动光伏电池迎向阳光，驱动系统用于驱动转动牵引系统，所述控制系统用于控制驱动系统。本实用新型实现了光伏电池支架的可转动非固定式安装，使得所有光伏电池阵列能够同步追光，解决了现有固定安装式光伏电池板存在的发电效率底的问题，从而有效提高了发电效率，且该系统结构要求简单，附加能耗低，能够对所有光伏电池阵列实现简单、高效的控制。

Description

一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统

技术领域

本实用新型属于光伏发电领域，具体涉及一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统。

背景技术

太阳能光伏发电是新型能源，也是绿色能源，是碳达峰和碳中和的关键环节之一，目前国内外都大力发展光伏发电技术，如何提高发电效率是普遍关心的问题。传统的光伏发电系统中，光伏电池板采用固定安装。太阳从早到晚、从东向西运行，只有太阳光直射光伏电池时，发电效率最高，光伏电池一般朝向正南方向。这样，中午时间，发电效率高，其他时间，发电效率显著下降。这种技术的优点是技术简单，缺点是发电效率低。要提高发电效率，使光伏电池随着太阳的东升西落同步转动的追光系统应运而生。实现单块光伏电池的追光技术相对简单，而光伏发电系统的电池数量众多，成排成行，这样才能提高大量的电力，要实现简单、高效的控制是一个棘手的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其能够实现所有光伏电池阵列的同步追光，有效提高发电效率，且该系统结构要求简单，附加能耗低。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，包括光伏电池组支架、安装于光伏电池组支架上的至少一个光伏电池支架、转动牵引系统、驱动系统和控制系统，所述光伏电池支架用于放置单个光伏电池模块，所述转动牵引系统用于转动光伏电池支架，所述驱动系统用于驱动转动牵引系统，所述控制系统用于控制驱动系统；

所述光伏电池组支架包括上部横梁、下部横梁、底部支架、至少一个支撑轴承组、至少一个滚轮组，所述支撑轴承组包括上支撑轴承和下支撑轴承，所述上支撑轴承和下支撑轴承分别设置于上部横梁和下部横梁上，所述滚轮组包括正向滚轮和反向滚轮，所述正向滚轮和反向滚轮设置于底部支架上；

所述光伏电池支架包括外围框架以及设置于外围框架上的上部支杆、下部支杆、正向钢丝绳扣和反向钢丝绳扣，所述上部支杆和下部支杆分别与上支撑轴承和下支撑轴承相匹配；

所述转动牵引系统包括钢丝绳，所述钢丝绳包括正向钢丝绳和反向钢丝绳，所述正向钢丝绳通过正向滚轮连接着正向钢丝绳扣，所述反向钢丝绳通过反向滚轮连接着反向钢丝绳扣；

所述驱动系统包括驱动滚轮和伺服电机，所述钢丝绳绕接在驱动滚轮上，所述伺服电机用于控制驱动滚轮转动。

进一步地，所述上部横梁的水平位置高于下部横梁，使得光伏电池支架上的太阳能电池阵列处于倾斜状态，能够更好的接收太阳能，提升发电效果。

进一步地，所述上部支杆、下部支杆、正向钢丝绳扣和反向钢丝绳扣分别设置于外围框架的四边的中间位置，使得外围框架能够处于左右平衡状态。

进一步地，所述正向钢丝绳和反向钢丝绳上分别设置有若干正向绳锥和若干反向绳锥，所述正向绳锥和反向绳锥上分别引出正向牵引绳和反向牵引绳，所述正向牵引绳通过正向滚轮连接着正向钢丝绳扣，所述反向牵引绳通过反向滚轮连接着反向钢丝绳扣。

进一步地，所述驱动滚轮和伺服电机之间设置有制动器。

进一步地，所述控制系统包括三相电源、伺服控制器和伺服驱动器，所述三相电源用于给伺服控制器供电，所述伺服控制器用于通过伺服驱动器控制伺服电机。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，通过光伏电池组支架、光伏电池支架、转动牵引系统、驱动系统和控制系统的配合设计，实现了光伏电池支架的可转动非固定式安装，使得所有光伏电池阵列能够同步追光，解决了现有固定安装式光伏电池板存在的发电效率底的问题，从而有效提高了发电效率，且该系统结构要求简单，附加能耗低，能够对所有光伏电池阵列实现简单、高效的控制。

附图说明

图1是光伏阵列支架示意图。

图2是光伏电池支架示意图。

图3是光伏阵列转动牵引驱动控制示意图。

图4是控制柜内容组成示意图。

图1中：1.光伏电池组支架；1-1.上部横梁；1-2.下部横梁；1-3.正向滚轮；1-4.下支撑轴承；1-5.上支撑轴承；1-6.反向滚轮；1-7.底部支架。

图2中：2.光伏电池支架；2-1.外围框架；2-2.正向钢丝绳扣；2-3.下部支杆；2-4.反向钢丝绳扣；2-5.上部支杆。

图3中：3.转动牵引系统；3-1.反向钢丝绳；3-2.正向钢丝绳；3-3.反向第一级绳锥；3-4.反向第二级绳锥；3-5.正向第一级绳锥；3-6.正向第二级绳锥；3-7.钢丝绳；3-5-1正向第一级牵引绳；3-6-1正向第二级牵引绳；3-3-1反向第一级牵引绳；3-4-1反向第二级牵引绳；4.驱动系统；4-1.滚轮；4-2.制动器；4-3.伺服电机；4-4.驱动电缆；

图4中：5.控制柜；5-1.三相电源；5-2.伺服控制器；5-3.伺服驱动器；5-4.电源线；5-5.控制电缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-图4所示，本实用新型提供一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，包括光伏电池组支架1、安装于光伏电池组支架1上的三个光伏电池支架2、转动牵引系统3、驱动系统4和控制系统5。

参照图1，本实施例中光伏电池组支架1包括上部横梁1-1、下部横梁1-2、底部支架1-7、三个支撑轴承组、三个滚轮组，上部横梁1-1和下部横梁1-2分别设置于底部支架1-7两端，且上部横梁1-1的水平位置高于下部横梁1-2，支撑轴承组包括上支撑轴承1-5和下支撑轴承1-4，上支撑轴承1-5和下支撑轴承1-4分别设置于上部横梁1-1和下部横梁1-2上，三个滚轮组分别设置于底部支架1-7上的三个纵向梁上，滚轮组包括正向滚轮1-3和反向滚轮1-6；

参照图2，光伏电池支架2包括外围框架2-1以及分别设置于外围框架2-1四边的中间位置上的上部支杆2-5、下部支杆2-3、正向钢丝绳扣2-2和反向钢丝绳扣2-4，上部支杆2-5和下部支杆2-3分别与上支撑轴承1-5和下支撑轴承1-4相匹配；

参照图3，转动牵引系统3包括钢丝绳3-7，驱动系统包括驱动滚轮4-1、制动器4-2、伺服电机4-3，伺服电机4-3连接着驱动滚轮4-1，且制动器4-2设置于伺服电机4-3和驱动滚轮4-1之间，驱动滚轮4-1上设置有绳槽，钢丝绳3-7通过绳槽绕接在驱动滚轮4-1上形成正向钢丝绳3-2和反向钢丝绳3-1，正向钢丝绳3-2通过最远端的正向滚轮1-3连接着最远端的正向钢丝绳扣2-2，反向钢丝绳3-1通过最远端的反向滚轮1-6连接着最远端的反向钢丝绳扣2-4，正向钢丝绳3-2上还设置有正向第一级绳锥3-5和正向第二级绳锥3-6，正向第一级绳锥3-5上引出有正向第一级牵引绳3-5-1，正向第一级牵引绳3-5-1通过位于中间的正向滚轮1-3连接着位于中间的正向钢丝绳扣2-2，正向第二级绳锥3-6上引出有正向第二级牵引绳3-6-1，正向第二级牵引绳3-6-1通过最近端的正向滚轮1-3连接着最近端的正向钢丝绳扣2-2，反向钢丝绳3-1上设置有反向第一级绳锥3-3和反向第二级绳锥3-4，反向第一级绳锥3-3上引出有反向第一级牵引绳3-3-1，反向第一级牵引绳3-3-1通过位于中间的反向滚轮1-6连接着位于中间的反向钢丝绳扣2-4，反向第二级绳锥3-4上引出有反向第二级牵引绳3-4-1，反向第二级牵引绳3-4-1通过最近端的反向滚轮1-6连接着最近端的反向钢丝绳扣2-4，控制系统5通过驱动电缆4-4连接着伺服电机4-3。

参照图4，驱动系统5采用控制柜的形式，包括三相电源5-1、伺服控制器5-2和伺服驱动器5-3，三相电源5-1通过电源线5-4连接着伺服控制器5-2用于给伺服控制器5-2供电，伺服控制器5-2通过控制电缆5-5连接着伺服驱动器5-3，伺服驱动器5-3通过驱动电缆4-4连接着伺服电机4-3。

基于上述方案，本实施例中将上述太阳能电池阵列同步追光牵引系统进行实例应用，具体如下：

系统安装：

首先将太阳能电池分别排列在外围框架2-1内形成太阳能电池阵列，也就是单个光伏电池模块，然后将外围框架2-1的上部支杆2-5和下部支杆2-3分别对接在上支撑轴承1-5和下支撑轴承1-4上，完成三个外围框架2-1的安装后，将钢丝绳3-7按照图3所示进行安装。

系统调试和参数设定：

根据装置安装的地理位置以及太阳运行规律，确定一天中任何时刻太阳在天空中的位置，然后相应调节伺服驱动器5-3和伺服电机4-3的参数。

系统运行：

三个光伏电池支架2上的太阳能电池阵列直面着早晨升起的太阳，吸收太阳能进行光伏发电，此时太阳能电池阵列不需要转动，为了防止风吹动光伏电池使光伏电池支架2转动，制动器4-2这时处于抱闸状态，三个光伏电池支架2处于平衡静止状态；随着太阳的逐渐升起向西半球运动，根据伺服驱动器5-3和伺服电机4-3的设定，制动器4-2处于非抱闸状态，伺服电机4-3控制驱动滚轮4-1做逆时针旋转，转动的速度受伺服电机4-3的控制，驱动滚轮4-1做逆时针旋转通过摩擦力带动反向钢丝绳3-1、反向第一级绳锥3-3、反向第二级绳锥3-4向右运动，同时，正向钢丝绳3-2、正向第一级绳锥3-5、正向第二级绳锥3-6向左运动，这样便导致三个光伏电池支架2也随之逆时针方向转动，转动的角度取决于驱动滚轮4-1的转动角度，这样光伏电池支架2上的太阳能电池阵列同步转动，则会始终迎着太阳，实现追光控制达到最优的发电效率；

当太阳落山时，驱动滚轮4-1停止逆时针转动，在伺服驱动器5-3和伺服电机4-3的设定和控制下，驱动滚轮4-1开始做顺时针转动，通过摩擦力带动正向钢丝绳3-2、正向第一级绳锥3-5、正向第二级绳锥3-6向右运动，同时，反向钢丝绳3-1、反向第一级绳锥3-3、反向第二级绳锥3-4向左运动，这样便导致三个光伏电池支架2也随之顺时针方向转动，最终朝向早晨太阳升起的方位停止，实现三个光伏电池支架2的复位，等待第二天太阳升起时，再逆时针转动，实现追光控制。

本实施例中伺服电机4-3可以每分钟转动一个角度调整一下光伏电池阵列追光的位置，也可以每10分钟、每30分钟、或者每1小时调整一次，更加降低牵引控制的能耗。在其他时间，由于制动器4-2抱闸，使装置稳固，即使风吹光伏电池，也不会偏离设定的位置，保证了运行可靠。

Claims (6)

1.一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，包括光伏电池组支架、安装于光伏电池组支架上的至少一个光伏电池支架、转动牵引系统、驱动系统和控制系统，所述光伏电池支架用于放置单个光伏电池模块，所述转动牵引系统用于转动光伏电池支架，所述驱动系统用于驱动转动牵引系统，所述控制系统用于控制驱动系统；

所述光伏电池组支架包括上部横梁、下部横梁、底部支架、至少一个支撑轴承组、至少一个滚轮组，所述支撑轴承组包括上支撑轴承和下支撑轴承，所述上支撑轴承和下支撑轴承分别设置于上部横梁和下部横梁上，所述滚轮组包括正向滚轮和反向滚轮，所述正向滚轮和反向滚轮设置于底部支架上；

所述光伏电池支架包括外围框架以及设置于外围框架上的上部支杆、下部支杆、正向钢丝绳扣和反向钢丝绳扣，所述上部支杆和下部支杆分别与上支撑轴承和下支撑轴承相匹配；

所述转动牵引系统包括钢丝绳，所述钢丝绳包括正向钢丝绳和反向钢丝绳，所述正向钢丝绳通过正向滚轮连接着正向钢丝绳扣，所述反向钢丝绳通过反向滚轮连接着反向钢丝绳扣；

所述驱动系统包括驱动滚轮和伺服电机，所述钢丝绳绕接在驱动滚轮上，所述伺服电机用于控制驱动滚轮转动。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，所述上部横梁的水平位置高于下部横梁。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，所述上部支杆、下部支杆、正向钢丝绳扣和反向钢丝绳扣分别设置于外围框架的四边的中间位置。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，所述正向钢丝绳和反向钢丝绳上分别设置有若干正向绳锥和若干反向绳锥，所述正向绳锥和反向绳锥上分别引出正向牵引绳和反向牵引绳，所述正向牵引绳通过正向滚轮连接着正向钢丝绳扣，所述反向牵引绳通过反向滚轮连接着反向钢丝绳扣。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，所述驱动滚轮和伺服电机之间设置有制动器。

6.根据权利要求1所述的一种太阳能电池阵列同步追光牵引系统，其特征在于，所述控制系统包括三相电源、伺服控制器和伺服驱动器，所述三相电源用于给伺服控制器供电，所述伺服控制器用于通过伺服驱动器控制伺服电机。

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