[发明专利]一种伞式单轴跟踪光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏发电装置。

背景技术

目前化石能源的逐渐枯竭以及环保呼声的高涨，迫切需要人们开发清洁的可再生能源，太阳能发电便是人们青睐的可再生能源之一。伞式单轴跟踪光伏发电系统通过跟踪运动增强了太阳光辐射，提高了光伏电池板的光电转换效率，节省了大量昂贵的光伏电池板。相对于那些普通光伏跟踪系统而言，伞式单轴跟踪光伏发电系统具有结构简单，总体成本低，抗风性能好，而发电效率比普通单轴跟踪类型高特点。

在现有的国内外跟踪太阳能技术中，所设计的太阳能跟踪装置大多采用双轴和单轴的方式实现时时追踪太阳。但目前这些机械结构需要大量昂贵的钢结构，导致推广使用其难度大。

发明内容

本发明的目的是克服目前太阳能跟踪光伏发电系统需要大量昂贵的钢结构，提出一种伞式单轴跟踪光伏发电系统。本发明能够增强太阳光利用效率，提高光伏电池板发电量，抗风性能提高，同时节省大量昂贵的钢结构，降低发电成本。

本发明通过一维跟踪太阳光辐射角度，提高太阳能电池板的转化效率。

本发明包括控制器、伞式单轴跟踪机械结构和光伏电池板组。

所述的控制器每天按时自动启动并控制电机随太阳光线自动运行，安装在一个全封闭的不锈钢的控制箱体内，控制箱体安装在伞式单轴跟踪机械结构的中空六方形钢管的承载立柱顶面。控制器控制伞式单轴跟踪机械结构在水平面内的运转，跟踪太阳。

所述的伞式单轴跟踪机械结构由机械支撑部分和机械传动部分组成。机械支撑部分由承载立柱、固定在承载立柱上的焊接桁架，以及斜支撑角钢组成。承载立柱为一个中空六方形钢管。所述的斜支撑角钢安装在焊接桁架顶面，其上安装有光伏电池板组。所述的机械传动部分为一套安装在所述的伞式单轴跟踪光伏发电系统底部的复合减速器，所述的复合减速器提供所述的单轴跟踪机械结构的传动旋转动力。

所述的复合减速器由蜗轮蜗杆减速器、谐波减速器和由控制器控制的步进电机组成。复合减速器提供所述的伞式单轴跟踪机械结构的传动旋转动力。复合减速器中的蜗轮蜗杆减速器上安装所述的机械支撑部分。复合减速器的步进电机、谐波减速器和蜗轮蜗杆减速器依次顺序安装连接，步进电机的输出轴和谐波减速器的输出轴机械连接，谐波减速器的输出轴和蜗轮蜗杆的蜗杆机械连接；所述的蜗轮蜗杆减速器上安装有所述的机械支撑部分；步进电机谐波减速器和蜗轮蜗杆减速器依次顺序连接安装，蜗轮蜗杆减速器的蜗轮和机械支撑部分的六方形管钢管承载立柱连接。

本发明通过由蜗轮蜗杆减速器、谐波减速器和由控制器控制的步进电机组成的复合减速器控制伞式单轴跟踪机械结构回转并随太阳在天空角度变化而变化。所述的伞式单轴跟踪机械结构的机械传动部分中还设有一个角度传感器来辅助控制器控制角度变化，角度传感器内装有转动齿轮，角度传感器依靠所述的转动齿轮传动，所述的转动齿轮和机械传动部分的复合减速器连接在一起并随之同速转动，此角度传感器和机械传动部分同步运动。角度传感器外部为一个不锈钢壳，角度传感器内部安装有限位开关，实现限位功能。角度传感器具有实时向控制器发送机械传动部分的旋转角度检测数据。这样角度传感器在检测角度的同时，也能很好地保护整个跟踪系统。

角度传感器采集旋转编码器反馈的伞式单轴跟踪机械结构回转的位置信号，通过外电路将位置信号传送给控制器，控制器利用该信号对光伏电池板组的位置进行闭环控制。

控制器控制所述的机械传动部分运动，使光伏电池板组的安装面和太阳光最接近。控制器外接三套电路系统，和复合减速器、角度传感器及限位开关连接，接收来自复合减速器、角度传感器及限位开关的信号。

光伏电池板组安装在机械部分顶部的斜支撑角钢上。光伏电池板组和斜支撑角钢均按照一定角度朝南倾斜安装，光伏电池板的安装面是南北方向的多排层次结构，整个多排层次结构的顶面在同一水平面内，每排之间间隔一定间距，保证电池板受太阳光线照射时互相不遮挡。

本发明的光伏发电特性效率在相同条件下比太阳光伏固定式支架发电系统效率可以提高30%，但机械成本只比固定式发电系统每瓦提高1元左右，由于采取电池板安装面南北方向成多排层次结构，整个多排层次结构顶面在一个水平面内的设计，使本发明的抗风性能比起传统的结构提高2-3倍。

附图说明

图1是本发明的总体结构图；

图2是本发明的总体仰视图；

图3是本发明的控制器工作原理图；

图4是本发明太阳跟踪示意图，图4a为跟踪前的示意图，图4b为跟踪结束后的示意图；