專利名稱：太陽光雙軸跟蹤裝置的制作方法
太陽光雙軸跟蹤裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽光自動跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽光雙軸跟蹤裝置。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)的太陽光跟蹤系統(tǒng)大多都采用光感應(yīng)系統(tǒng)，并且傳統(tǒng)太陽光跟蹤系統(tǒng)一般采用單支柱式結(jié)構(gòu)，也有部分采用園盤式結(jié)構(gòu)的。實際使用過程中，光感應(yīng)系統(tǒng)不僅精度低； 而且由于光感應(yīng)系統(tǒng)在有云彩時會不停地尋找光源，因而造成用電量大的后果；同時云彩離開時，傳統(tǒng)太陽光跟蹤系統(tǒng)還需一定時間去調(diào)準跟蹤，因而在影響發(fā)電量的同時，也增加了許多耗電量。綜上，傳統(tǒng)太陽光跟蹤系統(tǒng)存在精度低、成本高、耗電量大、發(fā)電量較小等缺陷和不足。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種太陽光雙軸跟蹤裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高， 在保證跟蹤精度和設(shè)備可靠性的同時能大幅降低運營成本，且能有效解決現(xiàn)有光感應(yīng)跟蹤系統(tǒng)存在的跟蹤精度低、運營成本高、耗電量大、發(fā)電量較小等問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于包括支撐立柱、位于支撐立柱上方的太陽能光伏板、供太陽能光伏板平穩(wěn)安裝的光伏板安裝支架、對太陽能光伏板的俯仰角度進行控制調(diào)整的俯仰調(diào)整機構(gòu)、對太陽能光伏板的方位角進行控制調(diào)整的水平調(diào)整機構(gòu)以及按照預(yù)先設(shè)置的控制模式對所述俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)進行綜合控制的控制系統(tǒng)；所述俯仰調(diào)整機構(gòu)包括俯仰角伺服電機和在俯仰角伺服電機的驅(qū)動作用下能繞其中心軸線進行間歇性旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)過程中能同步帶動光伏板安裝支架進行前后旋轉(zhuǎn)并相應(yīng)對太陽能光伏板的俯仰角度進行間歇性調(diào)整的旋轉(zhuǎn)主軸，所述旋轉(zhuǎn)主軸的左右兩端部均固定安裝在光伏板安裝支架上，所述俯仰角伺服電機的動力輸出軸與旋轉(zhuǎn)主軸之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接；所述水平調(diào)整機構(gòu)包括安裝在支撐立柱頂部且能持續(xù)不間斷進行勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺、安裝在水平轉(zhuǎn)臺上且能隨水平轉(zhuǎn)臺進行同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動連接件、隨所述轉(zhuǎn)動連接件同步轉(zhuǎn)動并相應(yīng)帶動旋轉(zhuǎn)主軸與光伏板安裝支架同步進行轉(zhuǎn)動以對太陽能光伏板的方位角進行連續(xù)調(diào)整的主軸套和對水平轉(zhuǎn)臺進行驅(qū)動的方位角伺服電機，所述方位角伺服電機的動力輸出軸與水平轉(zhuǎn)臺之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接，所述轉(zhuǎn)動連接件上部固定安裝在主軸套上，所述主軸套同軸套裝在旋轉(zhuǎn)主軸外側(cè)且旋轉(zhuǎn)主軸的左右兩端部均自主軸套兩端伸出；所述俯仰角伺服電機和方位角伺服電機均由控制系統(tǒng)進行控制且二者均與控制系統(tǒng)相接。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是所述水平轉(zhuǎn)臺包括外套圈和同軸套裝在所述外套圈內(nèi)部且能在所述外套圈內(nèi)進行自由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈，所述外套圈固定安裝在支撐立柱上部，且所述內(nèi)圈與所述外套圈之間通過軸承進行連接；所述內(nèi)圈與方位角伺服電機的動力輸出軸之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是兩個所述太陽能光伏板一上一下固定安裝在光伏板安裝支架上，且光伏板安裝支架上對應(yīng)設(shè)置有兩個錯位布設(shè)且分別供兩個所述太陽能光伏板安裝的安裝平臺。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是所述方位角伺服電機固定安裝在支撐立柱上部，所述俯仰角伺服電機固定安裝在主軸套上。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是所述主軸套與旋轉(zhuǎn)主軸之間通過軸承進行連接。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是所述內(nèi)圈和所述外套圈均與支撐立柱呈同軸布設(shè)。
上述太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)動連接件為肋板。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
1、結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、拆裝方便、成本低且使用操作簡便。
2、實用價值高，本發(fā)明采用雙軸跟蹤裝置，具體用水平調(diào)整機構(gòu)驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)調(diào)整太陽能光伏板的方位角，同時通過俯仰調(diào)整機構(gòu)控制旋轉(zhuǎn)主軸的俯仰角，并使得太陽能光伏板始終對準太陽。本發(fā)明雖然采用兩組伺服電機驅(qū)動，但俯仰調(diào)整機構(gòu)的伺服電機間歇工作，既降低了運營成本又保證了系統(tǒng)的可靠性。而傳統(tǒng)的靠光感應(yīng)系統(tǒng)跟蹤方式， 由于光感應(yīng)系統(tǒng)在有云彩時，因不停尋找光源造成用電量大；而云彩離開時，需時間調(diào)準跟蹤，影響發(fā)電量同時增加耗電量，因而設(shè)備運營成本高。實際使用時，本發(fā)明能有效解決傳動光感應(yīng)系統(tǒng)所存在的能耗高、設(shè)備運營成本高等實際問題，其采用雙伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)， 單組電機間歇工作的方法，既保證了跟蹤精度和系統(tǒng)的可靠性，又大大降低了運營成本，降低了耗電量。
3、跟蹤過程不受天氣因素的影響，因而更進步提高了裝置的跟蹤精度和工作性能可靠性，且適用范圍寬。
4、各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，主要包括太陽能光伏板、光伏板安裝支架、俯仰調(diào)整機構(gòu)、水平調(diào)整機構(gòu)和支撐立柱，其中俯仰調(diào)整機構(gòu)調(diào)整旋轉(zhuǎn)主軸俯仰，并相應(yīng)改變太陽能光伏板的俯仰角；水平調(diào)整機構(gòu)驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，并相應(yīng)改變太陽能光伏板的方位角；通過預(yù)先計算好的太陽高度角數(shù)據(jù)，合理設(shè)置方位角伺服電機的轉(zhuǎn)速，水平調(diào)整機構(gòu)持續(xù)驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)調(diào)整方位角，并且俯仰調(diào)整機構(gòu)間歇性調(diào)整俯仰角，保證太陽能光伏板時刻跟蹤太陽光。
綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，在保證跟蹤精度和設(shè)備可靠性的同時能大幅降低運營成本，且能有效解決現(xiàn)有光感應(yīng)跟蹤系統(tǒng)存在的跟蹤精度低、運營成本高、耗電量大、發(fā)電量較小等缺陷和不足。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明光伏板安裝支架與旋轉(zhuǎn)主軸之間的裝配示意圖。
附圖標記說明
1-太陽能光伏板；2-安裝支架； 3-旋轉(zhuǎn)主軸；
4-俯仰角伺服電機； 5-主軸套；6-方位角伺服電機；
7-支撐立柱；8-水平轉(zhuǎn)臺；9-肋板。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括支撐立柱7、位于支撐立柱7上方的太陽能光伏板1、 供太陽能光伏板1平穩(wěn)安裝的光伏板安裝支架2、對太陽能光伏板1的俯仰角度進行控制調(diào)整的俯仰調(diào)整機構(gòu)、對太陽能光伏板1的方位角進行控制調(diào)整的水平調(diào)整機構(gòu)以及按照預(yù)先設(shè)置的控制模式對所述俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)進行綜合控制的控制系統(tǒng)。所述俯仰調(diào)整機構(gòu)包括俯仰角伺服電機4和在俯仰角伺服電機4的驅(qū)動作用下能繞其中心軸線進行間歇性旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)過程中能同步帶動光伏板安裝支架2進行前后旋轉(zhuǎn)并相應(yīng)對太陽能光伏板1的俯仰角度進行間歇性調(diào)整的旋轉(zhuǎn)主軸3，所述旋轉(zhuǎn)主軸3的左右兩端部均固定安裝在光伏板安裝支架2上，所述俯仰角伺服電機4的動力輸出軸與旋轉(zhuǎn)主軸3之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接。所述水平調(diào)整機構(gòu)包括安裝在支撐立柱7頂部且能持續(xù)不間斷進行勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺8、安裝在水平轉(zhuǎn)臺8上且能隨水平轉(zhuǎn)臺8進行同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動連接件、隨所述轉(zhuǎn)動連接件同步轉(zhuǎn)動并相應(yīng)帶動旋轉(zhuǎn)主軸3與光伏板安裝支架2同步進行轉(zhuǎn)動以對太陽能光伏板1的方位角進行連續(xù)調(diào)整的主軸套5和對水平轉(zhuǎn)臺8進行驅(qū)動的方位角伺服電機6，所述方位角伺服電機6的動力輸出軸與水平轉(zhuǎn)臺8之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接，所述轉(zhuǎn)動連接件上部固定安裝在主軸套5上，所述主軸套5同軸套裝在旋轉(zhuǎn)主軸3 外側(cè)且旋轉(zhuǎn)主軸3的左右兩端部均自主軸套5兩端伸出。所述俯仰角伺服電機4和方位角伺服電機6均由控制系統(tǒng)進行控制且二者均與控制系統(tǒng)相接。
本實施例中，所述水平轉(zhuǎn)臺8包括外套圈和同軸套裝在所述外套圈內(nèi)部且能在所述外套圈內(nèi)進行自由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈，所述外套圈固定安裝在支撐立柱7上部，且所述內(nèi)圈與所述外套圈之間通過軸承進行連接；所述內(nèi)圈與方位角伺服電機6的動力輸出軸之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接。實際進行布設(shè)安裝時，所述內(nèi)圈和所述外套圈均與支撐立柱7 呈同軸布設(shè)。
本實施例中，兩個所述太陽能光伏板1 一上一下固定安裝在光伏板安裝支架2上， 且光伏板安裝支架2上對應(yīng)設(shè)置有兩個錯位布設(shè)且分別供兩個所述太陽能光伏板1安裝的安裝平臺。
實際進行布設(shè)安裝時，所述方位角伺服電機6固定安裝在支撐立柱7上部，所述俯仰角伺服電機4固定安裝在主軸套5上。本實施例中，所述主軸套5與旋轉(zhuǎn)主軸3之間通過軸承進行連接。所述轉(zhuǎn)動連接件為肋板9。
綜上，本發(fā)明主要包括太陽能光伏板1、光伏板安裝支架2、俯仰調(diào)整機構(gòu)、水平調(diào)整機構(gòu)和支撐立柱7，其中光伏板安裝支架2采用錯層設(shè)計，提高了太陽能光伏板1工作時的散熱能力；水平調(diào)整機構(gòu)包括水平轉(zhuǎn)臺8、肋板9和方位角伺服電機6，水平轉(zhuǎn)臺8的內(nèi)圈與肋板9相連且其外套圈固定在支撐立柱7上；俯仰調(diào)整機構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)主軸3和俯仰角伺服電機4，實際安裝時，俯仰角伺服電機4的外框與主軸套5相連，且其動力輸出軸通過內(nèi)部傳動部件直接連接旋轉(zhuǎn)主軸3 ；而旋轉(zhuǎn)主軸3通過主軸套5安裝與肋板9相連；支撐立柱7 的底部固定在大地上，且其上半部分立柱與水平轉(zhuǎn)臺8的外套圈固連，承載整個系統(tǒng)。
實際使用過程中，所述控制系統(tǒng)按照事先計算出的本發(fā)明所在地某月某日某時的太陽高度角數(shù)據(jù)對方位角伺服電機6和俯仰角伺服電機4進行同步控制，由方位角伺服電機6控制驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺8的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，并帶動肋板9繞支撐立柱7旋轉(zhuǎn)，由于同軸套裝在旋轉(zhuǎn)主軸3上的主軸套5與肋板9相連，故可實現(xiàn)太陽能光伏板1的水平轉(zhuǎn)動，并對其方位角進行調(diào)整；與此同吋，通過俯仰角伺服電機4直接間歇式控制旋轉(zhuǎn)主軸3進行自旋，使太陽能光伏板1進行上下擺動，并對其俯仰角進行調(diào)整；二者(即方位角伺服電機6與俯仰角伺服電機4)聯(lián)合驅(qū)動，使得太陽能光伏板1正對太陽光入射光線。通常使用過程中，水平調(diào)整機構(gòu)的方位角伺服電機6持續(xù)工作，驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺8的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)同時通過肋板9 帶動旋轉(zhuǎn)主軸3以一定角速度繞支撐立柱7的中心軸線旋轉(zhuǎn)，由此控制太陽能光伏板1在東西方向旋轉(zhuǎn)角度；同吋，根據(jù)預(yù)先計算出的太陽高度角數(shù)據(jù)，俯仰調(diào)整機構(gòu)的俯仰角伺服電機4間歇性工作，并帶動旋轉(zhuǎn)主軸3自旋，使太陽能光伏板1做俯仰運動，調(diào)整系統(tǒng)的俯仰角，并將太陽能光伏板1調(diào)整至正對太陽光入射方向。工作過程中，水平方向的旋轉(zhuǎn)角度由水平調(diào)整機構(gòu)保證，俯仰方向的角度按照預(yù)先計算的太陽高度角數(shù)據(jù)由俯仰調(diào)整機構(gòu)保
IIto綜上所述，本發(fā)明的工作過程是所述控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先計算得出的各時刻的太陽高度角數(shù)據(jù)自動對俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)進行控制，其中俯仰調(diào)整機構(gòu)中的俯仰角伺服電機4間歇工作，控制旋轉(zhuǎn)主軸3自旋，改變太陽能光伏板1的俯仰角，從而實現(xiàn)太陽能光伏板1的俯仰角度調(diào)節(jié)；與此同吋，水平調(diào)整機構(gòu)中的方位角伺服電機6持續(xù)工作， 驅(qū)動水平轉(zhuǎn)臺8的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)且其內(nèi)圈帶動肋板9繞支撐立柱7自旋，又由于主軸套5與肋板9相連，故可實現(xiàn)太陽能光伏板1的水平轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)太陽能光伏板1在要求時間段內(nèi)不間斷地勻速旋轉(zhuǎn)，時刻保證太陽能光伏板1正對太陽入射光線。隨著一天太陽的東升西落，俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)能共同保證太陽能光伏板1時刻跟蹤太陽光入射方向。實際加 エ制作吋，太陽能光伏板1可以根據(jù)具體情況制作成矩形、圓形及橢圓等形狀；光伏板安裝支架2采用錯層設(shè)計，將兩塊大陣面太陽能光伏板1分開放置于不同水平面，有利于設(shè)備的抗風(fēng)能力。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于包括支撐立柱(7)、位于支撐立柱(7)上方的太陽能光伏板(1)、供太陽能光伏板(1)平穩(wěn)安裝的光伏板安裝支架O)、對太陽能光伏板(1)的俯仰角度進行控制調(diào)整的俯仰調(diào)整機構(gòu)、對太陽能光伏板(1)的方位角進行控制調(diào)整的水平調(diào)整機構(gòu)以及按照預(yù)先設(shè)置的控制模式對所述俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)進行綜合控制的控制系統(tǒng)；所述俯仰調(diào)整機構(gòu)包括俯仰角伺服電機(4)和在俯仰角伺服電機的驅(qū)動作用下能繞其中心軸線進行間歇性旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)過程中能同步帶動光伏板安裝支架( 進行前后旋轉(zhuǎn)并相應(yīng)對太陽能光伏板(1)的俯仰角度進行間歇性調(diào)整的旋轉(zhuǎn)主軸(3)，所述旋轉(zhuǎn)主軸(3)的左右兩端部均固定安裝在光伏板安裝支架( 上，所述俯仰角伺服電機的動力輸出軸與旋轉(zhuǎn)主軸( 之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接；所述水平調(diào)整機構(gòu)包括安裝在支撐立柱(7)頂部且能持續(xù)不間斷進行勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)臺(8)、安裝在水平轉(zhuǎn)臺(8)上且能隨水平轉(zhuǎn)臺(8)進行同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動連接件、隨所述轉(zhuǎn)動連接件同步轉(zhuǎn)動并相應(yīng)帶動旋轉(zhuǎn)主軸(3)與光伏板安裝支架O)同步進行轉(zhuǎn)動以對太陽能光伏板(1)的方位角進行連續(xù)調(diào)整的主軸套( 和對水平轉(zhuǎn)臺(8)進行驅(qū)動的方位角伺服電機 (6)，所述方位角伺服電機(6)的動力輸出軸與水平轉(zhuǎn)臺(8)之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接，所述轉(zhuǎn)動連接件上部固定安裝在主軸套( 上，所述主軸套( 同軸套裝在旋轉(zhuǎn)主軸 (3)上且旋轉(zhuǎn)主軸C3)的左右兩端部均自主軸套( 兩端伸出；所述俯仰角伺服電機(4)和方位角伺服電機(6)均由控制系統(tǒng)進行控制且二者均與控制系統(tǒng)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于所述水平轉(zhuǎn)臺(8)包括外套圈和同軸套裝在所述外套圈內(nèi)部且能在所述外套圈內(nèi)進行自由旋轉(zhuǎn)的內(nèi)圈，所述外套圈固定安裝在支撐立柱(7)上部，且所述內(nèi)圈與所述外套圈之間通過軸承進行連接；所述內(nèi)圈與方位角伺服電機(6)的動力輸出軸之間通過傳動機構(gòu)一進行傳動連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于兩個所述太陽能光伏板(1) 一上一下固定安裝在光伏板安裝支架( 上，且光伏板安裝支架( 上對應(yīng)設(shè)置有兩個錯位布設(shè)且分別供兩個所述太陽能光伏板(1)安裝的安裝平臺。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于所述方位角伺服電機(6)固定安裝在支撐立柱(7)上部，所述俯仰角伺服電機(4)固定安裝在主軸套(5)上。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于所述主軸套(5)與旋轉(zhuǎn)主軸( 之間通過軸承進行連接。
6.按照權(quán)利要求2所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于所述內(nèi)圈和所述外套圈均與支撐立柱(7)呈同軸布設(shè)。
7.按照權(quán)利要求1或2所述的太陽光雙軸跟蹤裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)動連接件為肋板(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽光雙軸跟蹤裝置，包括支撐立柱、位于支太陽能光伏板、光伏板安裝支架、俯仰調(diào)整機構(gòu)、水平調(diào)整機構(gòu)以及按照預(yù)先設(shè)置的控制模式對俯仰調(diào)整機構(gòu)和水平調(diào)整機構(gòu)進行綜合控制的控制系統(tǒng)；俯仰調(diào)整機構(gòu)包括俯仰角伺服電機和繞其中心軸線進行間歇性旋轉(zhuǎn)且旋轉(zhuǎn)過程中對太陽能光伏板的俯仰角度進行間歇性調(diào)整的旋轉(zhuǎn)主軸；水平調(diào)整機構(gòu)包括水平轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)動連接件、隨轉(zhuǎn)動連接件同步轉(zhuǎn)動并相應(yīng)對太陽能光伏板的方位角進行連續(xù)調(diào)整的主軸套和對水平轉(zhuǎn)臺進行驅(qū)動的方位角伺服電機。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、使用操作簡便且工作成本低、性能可靠、操作精度高，在保證跟蹤精度和設(shè)備可靠性的同時也能大幅降低運營成本。
文檔編號G05D3/00GK102541073SQ20101058139
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者張超, 胡劍峰 申請人:西安大昱光電科技有限公司