[发明专利]双轴跟踪太阳光装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体地说是一种能通过简单的时钟程序控制，自动调整映日面，使太阳光始终保持最佳入射角度，达到最大效率利用太阳能的双轴跟踪太阳光装置及其控制方法。 

背景技术

现在的太阳能光伏发电系统，大多是将太阳能电池板固定安装，该结构仅能保证在每年的某一天的某一时间，太阳光以最佳角度照射，所以太阳光的利用率相对较低。因不同地区光照条件不同，动态跟踪技术的使用可以是光伏发电量提高30％--50％以上。但是现有的太阳光跟踪技术大都因为结构复杂等原因导致成本偏高，甚至超过发电装置总投资的30％；而且跟踪装置本身还要消耗一定电能，使用跟踪装置占用的土地也比固定安装时多，设备的养护、维修又需要额外增加技术人员，装置安装较复杂，运行风险也大于固定安装。同时，为了降低跟踪成本，生产厂家现在将跟踪装置做的越来越大，这又增加了装置的不稳定性，安装维护难度增加，对道路和地基要求提高等一系列问题，使得跟踪技术产生的效果的吸引力大大降低，阻碍了太阳光跟踪技术的商业化发展。 

现有的跟踪装置由于很多都是通过传感器实时感应太阳的位置，然后由复杂的反馈系统对装置的状态进行调整；或者将太阳每一瞬间的水平角和俯仰角位置，都代入到程序中，控制跟踪装置俯仰角和水平角的转动，实现跟踪。这样虽然可以保证较高的跟踪精度，但是由于太阳运行的规律，使得它在水平角和俯仰角两个方向转动的角速度是不均匀的，这使得控制程序十分庞大复杂，系统制作和维护成本都很高，运行也不稳定，同样阻碍了跟踪技术的大规模应用。 

发明内容

本发明的目的是提供一种简单有效的双轴跟踪太阳光装置及其控制方法，通过简单的钟控程序控制，自动调整映日面，使太阳光始终保持最佳入射角度，达 到最大效率利用太阳能的目的。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种双轴跟踪太阳光装置，包括电池板固定架、支撑架、俯仰角旋转驱动构件和左右角旋转驱动构件，其特征是，所述的电池板固定架通过一个三维旋转构件与支撑架连接，所述的三维旋转构件由呈十字状布置的俯仰角旋转轴和左右角旋转轴组成，所述的支撑架通过俯仰角旋转轴与三维旋转构件铰接连接，所述左右角旋转轴一端与电池板固定架铰接连接，另一端通过回转驱动装置铰接到电池板固定架上，形成左右角旋转驱动构件； 

所述的俯仰角旋转驱动构件至少包括可以使电池板固定架依托所述三维旋转构件的俯仰角旋转轴进行转动的传动部件和驱动装置。 

进一步地，所述的回转驱动装置包括驱动电机和涡轮蜗杆减速部件，其中涡轮蜗杆减速部件的输出端与所述左右角旋转轴固定连接，涡轮蜗杆减速部件的壳体与电池板固定架固定连接。 

所述的俯仰角旋转驱动构件是一个回转驱动装置，包括驱动电机和涡轮蜗杆减速部件，其中涡轮蜗杆减速部件的输出端与所述俯仰角旋转轴固定连接，涡轮蜗杆减速部件的壳体与支撑架固定连接。 

所述的俯仰角旋转驱动构件的传动部件为其上设有传动构造的半圆弧体，所述的半圆弧体两端固定连接在三维旋转构件的左右角旋转轴上、或两端铰接在电池板固定架上；驱动装置包括固定安装在支撑架上的电机和蜗轮蜗杆减速器，在蜗轮蜗杆减速器的输出轴上安装与半圆弧体的传动构造相配合的传动轮，实现驱动电池板固定架在俯仰角方向上的运动。 

所述的俯仰角旋转驱动构件的传动部件为具有定位构造的半圆弧体，所述的半圆弧体至少一端与三维旋转构件的左右角旋转轴固定连接或与电池板固定架铰接；所述的驱动装置包括可以穿插在支撑架上的定位装置和半圆弧体的定位构造之间的定位销，通过定位销实现将电池板固定架锁定在某一状态的能力。 

所述的俯仰角旋转驱动构件的传动部件为包括第一传动绳和第二传动绳在内的绳状体，所述驱动装置包括固定安装在支撑架上的电机和蜗轮蜗杆减速器；在蜗轮蜗杆减速器的输出轴上安装可以和绳状体相配合的绳轮，所述绳轮为中间 直径小、两端直径大的柱状，且在绳轮柱面上设有两个关于绳轮中间断面对称的第一螺旋导向槽和第二螺旋导向槽；所述的第一传动绳和第二传动绳分别设置在第一螺旋导向槽和第二螺旋导向槽内，其一端固定在相应的螺旋导向槽内，另一端连接在太阳能电池板固定架上或三维旋转构件的左右角旋转轴上，二者之间为收放关系，在绳轮旋转时，两根传动绳一收一放，且收放量不同，可以有效吸收两传动绳直线收放两不同的量。 

所述的俯仰角旋转驱动构件的传动部件为电动直线推杆或液压直线推杆，其一端铰接在支撑架上，另一端铰接在电池板固定架上或三维旋转构件的左右角旋转轴上，用于调节俯仰角角度。