[发明专利]阵列式太阳能斜轴跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种对太阳能进行跟踪利用的光伏发电阵列的装置。

背景技术

 太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，取之不尽，用之不竭，充分开发利用太阳能不仅可以节约日益枯竭的常规能源，缓解严峻的资源短缺问题，而且还可以减少污染，保护人类赖以生存的生态环境。

在众多的太阳能利用技术中，太阳能光伏发电技术实现了直接将太阳能转化为电能，是一种最方便的利用方式，它具有运行安全可靠、无需燃料、无噪声、无污染、可就地利用、使用维护简便、规模可大可小等优点，因而受到了世界各国的重视。

由于太阳能是一种较稀薄的资源，存在不稳定性。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。如果要对太阳能进行收集利用，需要采用不同的跟踪支架装置。目前，国内外光伏发电技术中常见的支架种类有：固定式支架、单立柱二维跟踪、轨道式二维跟踪和斜轴一维跟踪太阳运行。采用单立柱跟踪形式，其单机功率小，自身能耗高。最大的缺点是功率稍大时，结构就会变得非常复杂，抗风性能很差，不适合大范围规模推广。

采用轨道式的二维跟踪机构，与单立柱结构一样，由于太阳光在方位角与高度角两个方向的运动的速率是在不断变化的，不能直接采用常规的匀速转动的电机，而必须采用单片机或PLC等带有逻辑运算功能的电路才可以控制，还要运行专门编写控制程序，可靠性差，维护量高，整体拥有成本高。如果功率稍大一些，则整体转动机构庞大，制造与安装十分困难。

目前，也有采用一套跟踪机构带动一台大型聚光器运行的跟踪机构样机，但随着机型尺寸放大，其成本也成倍增加、稳定性较差，几十吨的大型聚光器对使用场所的基础要求也很高，尤其是抗风性能差，制造成本与维护成本高。以上各种太阳能光伏跟踪系统的各种缺点，也在一定程度上限制了光伏跟踪发电技术的推广。而且，目前采用阵列式跟踪的驱动电机一般为单电机驱动，当电机发电故障时，整个联动的跟踪装置都停止跟踪，发电装置停运，造成发电量下降。又由于太阳能光伏电站多建于西部戈壁荒漠地区，距离遥远，维护成本高，维护不及时，会给光伏电站的发电运营造成巨大影响。

采用单体一维斜轴机构进行跟踪，目前主要也是采用单机控制策略，也就是每一套斜轴跟踪机构采用一套独立的控制系统，自身耗能多，控制成本上升，维护量很大。目前已经制作出样机的例子，或者是进行示范建设的斜轴跟踪太阳能电站，均存在高度尺寸较大的缺点。这势必会使抗风性能减弱。如果尺寸做得小一些，因为控制成本的上升，仍使其丧失了经济上的优势而难以推广。

发明内容

为了克服采用太阳能单体一维斜轴跟踪机构在采用单机控制策略时，自身耗能多、控制成本高、维护量大，阵列式跟踪方式采用单电机驱动的跟踪风险大的缺点和不足，本发明提供一种双电机冗余驱动阵列式太阳能斜轴跟踪装置，利用两个可以冗余备份的主跟踪电机和副跟踪电机，实现用同一个减速机输出的跟踪驱动量，驱动多个太阳能斜单轴跟踪支架阵列的目的，减少了以往单电机跟踪情况下的电机数量，相应地减少故障量和降低跟踪成本。同时，主跟踪电机发生故障，由副跟踪电机提供跟踪动力，使光伏发电阵列能够继续正常工作，给维护人员有充足的时间对损坏的主跟踪电机进行检修更换，不会给光伏电站造成较大的发电量损失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种阵列式太阳能斜轴跟踪装置，包括驱动机构、与所述驱动机构驱动连接的跟踪输出轴、与所述跟踪输出轴固定连接的主跟踪驱动臂、与所述主跟踪驱动臂活动连接的连杆、与所述连杆活动连接的太阳能斜单轴跟踪支架；所述驱动机构，用于提供跟踪动力，驱动旋转所述跟踪输出轴；所述跟踪输出轴用于将动力传输到主跟踪驱动臂；所述主跟踪驱动臂用于带动连杆，所述连杆驱动所述太阳能斜单轴跟踪支架，进而带动设置在所述太阳能斜单轴跟踪支架上的太阳能光伏板对太阳能进行跟踪。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构包括主跟踪电机和副跟踪电机，所述副跟踪电机，用于在主跟踪电机不工作时提供跟踪动力。

进一步地，所述驱动机构还包括减速机、主跟踪电机转轴、副跟踪电机转轴；主跟踪电机和副跟踪电机分别通过主跟踪电机转轴、副跟踪电机转轴与减速机连接，将动力输出至跟踪输出轴。

所述阵列式太阳能斜轴跟踪装置还包括传感器，用于检测跟踪输出轴的转动状态。