專利名稱：二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電的領(lǐng)域，尤其是涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電器對(duì)太陽(yáng)的跟蹤機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前太陽(yáng)能的光伏發(fā)電方法，一般是讓太陽(yáng)光投射在有固定傾角的平板式太陽(yáng)能電池板上，所使用的光電池主要是單晶硅和多晶硅半導(dǎo)體材料。多層P-N結(jié)的光電池可以做聚焦型的光伏發(fā)電使用，但價(jià)格太貴，所以只是少量使用。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最大問(wèn)題是發(fā)電裝置投資太高，發(fā)電成本太貴。其原因主要是光電池的成本很貴和光電轉(zhuǎn)換效率不高，且因晝夜陰晴的自然因素影響使得光電池利用率太低。
除此之外，現(xiàn)有平板光伏發(fā)電方法，使用固定傾斜面安裝方式，造成因太陽(yáng)射線對(duì)光電池板入射非直角的余弦效應(yīng)引起較大損失。一天內(nèi)太陽(yáng)射線對(duì)光電池板的東西方向的入射角是從0～180°之間變化，因余弦效應(yīng)光電池板的發(fā)電效率僅約0.7～0.8；一年內(nèi)太陽(yáng)正午的高度角變化為47°，取平均正午的高度角的位置安裝光電池板，年均南北向因余弦效應(yīng)的發(fā)電效率約為0.97。還有另一個(gè)重要原因是光電池受光強(qiáng)度低，光電池潛力沒(méi)有充分發(fā)揮。
采用聚光和跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電方法，可以避免余弦效應(yīng)的損失和提高電池受光強(qiáng)度，提高光電池利用率，降低光電池成本。但是目前的跟蹤裝置，都是直接控制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸，需要轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大，且隨聚光器增大，跟蹤裝置尺寸也增大，成本很貴。一維的跟蹤裝置的成本約占光伏系統(tǒng)成本的30％，二維的跟蹤約為70％左右。所以一般低倍率跟蹤太陽(yáng)聚光的光伏發(fā)電方案沒(méi)有太大優(yōu)勢(shì)。只有大大降低跟蹤太陽(yáng)機(jī)構(gòu)的成本，才能大幅度降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本，造福社會(huì)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有跟蹤太陽(yáng)機(jī)構(gòu)成本太高的不足，本實(shí)用新型提出一種二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，具有承載能力大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以安裝大面積光電池板或同時(shí)安裝多個(gè)甚至數(shù)十個(gè)聚光型的光伏發(fā)電器組件，且驅(qū)動(dòng)力小，跟蹤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以克服現(xiàn)有光伏發(fā)電方案的不足，大幅度提高太陽(yáng)能發(fā)電裝置的光電池利用率，從而大幅度降低太陽(yáng)能發(fā)電成本。
一種二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，包括有用于承載光伏發(fā)電器的二維跟蹤支架和二維跟蹤太陽(yáng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其特征在于所述的二維跟蹤支架，包括水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架和垂直固定軸，傾斜面搖動(dòng)支架和水平軸；所述的二維跟蹤太陽(yáng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器和太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器，太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器；水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架由垂直套筒、平面支架和平面支架滾輪組成；垂直套筒套著垂直固定軸，平面支架滾輪裝在平面支架下面，在基礎(chǔ)平面的軌道滾動(dòng)，平面支架滾輪由太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架繞垂直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傾斜面搖動(dòng)支架的主體為安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的平面網(wǎng)架；在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框上對(duì)稱裝有兩個(gè)軸套，軸套套在水平軸上，傾斜面搖動(dòng)支架的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)；水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架繞垂直固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)方位角，傾斜面搖動(dòng)支架繞水平軸的搖動(dòng)跟蹤太陽(yáng)高度角，使平面網(wǎng)架的安裝的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的光電池板面的法線始終指向太陽(yáng)；太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架上，太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上。
所述的帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的一種方式是，水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架的兩側(cè)安裝有豎直支架，水平軸安裝在豎直支架的軸承座上，水平軸和軸套位于傾斜面搖動(dòng)支架的重心處；在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框下端裝有搖動(dòng)滾輪，在平面支架上安裝圓心在水平軸的軸心、半徑等于水平軸的軸心至搖動(dòng)滾輪周邊遠(yuǎn)點(diǎn)距離的圓弧軌道，搖動(dòng)滾輪在圓弧軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速；另一種方式是，在平面支架上安裝帶齒搖動(dòng)滾輪，在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框下端固定有圓心在水平軸的軸心的帶齒圓弧軌道，由輻條連接到搖動(dòng)支架的軸套上，帶齒圓弧軌道與帶齒搖動(dòng)滾輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，由安裝在平面支架上的太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速。
所述的帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的再一種方式是，平面支架上離垂直固定軸的遠(yuǎn)端設(shè)置軸承座，水平軸下移安裝在軸承座上，傾斜面搖動(dòng)支架的軸套也移到邊框的下端；傾斜面搖動(dòng)支架的邊框中上部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)付，與一對(duì)搖桿的一端各自相連，搖桿的另一端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接一根橫軸，橫軸再與一個(gè)滑塊連接，滑塊在直線軌道上移動(dòng)，滑塊為螺母、直線軌道為螺桿，滑塊由轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿帶動(dòng)沿直線移動(dòng)，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)又由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速；螺桿和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器均安裝在固定于垂直套筒上的平面支架的底盤(pán)上。
所述的帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的第四種方式是，平面支架的離垂直固定軸的前遠(yuǎn)端的設(shè)置一對(duì)軸承座，水平軸下移安裝在軸承座上，傾斜面搖動(dòng)支架的軸套也移到邊框的下端；傾斜面搖動(dòng)支架的邊框中上部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)付，與一對(duì)搖桿的一端各自相連，搖桿的另一端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接一根橫軸，橫軸的中間架在有前雙輪和后雙輪的中間滾輪架上，在中間滾輪架上裝太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)滑動(dòng)環(huán)，橫軸的兩端還裝有邊滾輪；在平面支架上的裝一條中間滾輪直線軌道和兩條邊滾輪的邊直線軌道，以及一根與中間滾輪直線軌道平行的輔助導(dǎo)向桿，滑動(dòng)環(huán)套在輔助導(dǎo)向桿上；中間滾輪由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，中間滾輪在中間滾輪直線軌道上滾動(dòng)，并帶動(dòng)橫軸前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角，使安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
所述的帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的第五種方式是，平面支架的正前方離垂直固定軸的遠(yuǎn)端的設(shè)置一時(shí)軸承座，水平軸下移安裝在軸承座上，傾斜面搖動(dòng)支架的軸套也移到邊框的下端；傾斜面搖動(dòng)支架的邊框中上部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)付，與一對(duì)搖桿的一端各自相連，搖桿的另一端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接一根橫軸，橫軸的中間固定有一個(gè)帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的有圓弧槽的從動(dòng)輪，橫軸兩端分別裝有搖動(dòng)滾輪；在平面支架上安裝一根從動(dòng)輪的直線軌道，直線軌道的前端和后端與從動(dòng)輪同平面各安裝一個(gè)有圓弧槽的前定位輪和后定位驅(qū)動(dòng)輪，并在前、后固定槽輪之間安裝一個(gè)張緊輪帶用的張緊輪，在平面支架上的兩邊各安裝一條支撐搖動(dòng)滾輪的直線水平軌道；在平面支架上安裝一個(gè)太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器；前定位輪、后定位驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊輪，用一條環(huán)形帶繩聯(lián)系，環(huán)形帶繩在驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪上都環(huán)繞一圈，環(huán)形帶繩繞過(guò)驅(qū)動(dòng)輪，前定位輪，從動(dòng)輪，張緊輪，再回到驅(qū)動(dòng)輪；太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，通過(guò)環(huán)形帶繩帶動(dòng)從動(dòng)輪和橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)并使橫軸前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角，使安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
所述的太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器是由一對(duì)光電管或光二極管及一塊太陽(yáng)方位角偏差陰影隔板組成，太陽(yáng)方位角偏差陰影隔板垂直安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架上，其法線與水平軸平行，一對(duì)光電管安裝在其兩側(cè)；所述的太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器是由一對(duì)光電管或光二極管及一塊太陽(yáng)高度角偏差陰影隔板組成，太陽(yáng)高度角偏差陰影隔板安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上，其平面法線與水平軸和傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線都垂直，一對(duì)光電管安裝在其兩側(cè)。
所述的傾斜面搖動(dòng)支架的平面網(wǎng)架上安裝有太陽(yáng)能光伏發(fā)電器。
所述的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器是碟形聚光式，或槽形聚光式，或平板式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器。
所述的傾斜面搖動(dòng)支架的平面網(wǎng)架，安裝聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層結(jié)構(gòu)，下層安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的全反射聚光器和光電池板及散熱器組件，上層安裝二次反射板和透光蓋板；安裝碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層為圓環(huán)形網(wǎng)格；安裝槽形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層為條形網(wǎng)格；安裝平板式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架為單層方格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
由于本實(shí)用新型的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，驅(qū)動(dòng)力小，采用分解二維跟蹤方法，易于利用現(xiàn)有天文知識(shí)和技術(shù)，可以多個(gè)聚光式光伏發(fā)電器一同裝在一個(gè)架上，大大節(jié)約了跟蹤成本；采用了二維跟蹤方法，使光電池板克服了太陽(yáng)射線余弦效應(yīng)損失，即使是應(yīng)用在最簡(jiǎn)單的平板式太陽(yáng)能電池板上，日光利用率或發(fā)電效率也可以平均提高20％。此外，采用本實(shí)用新型的裝置后就可以采用二維散熱方式和二維聚光的太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，增大聚光比，進(jìn)一步降低成本。
因此，采用上述措施后，單位面積光電池板上輸出電功率可以提高20倍，可大幅度降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本。


圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例1(傾斜面搖動(dòng)支架由搖動(dòng)滾輪帶動(dòng)沿圓弧軌道運(yùn)動(dòng)、碟形太陽(yáng)能光伏發(fā)電器)的結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例1的右視圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例1在A-A處的斷面俯視圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2(傾斜面搖動(dòng)支架由帶齒圓弧軌道帶動(dòng)與帶齒搖動(dòng)滾輪嚙合運(yùn)動(dòng))的結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3(傾斜面搖動(dòng)支架由滑塊帶動(dòng)沿直線軌道運(yùn)動(dòng))的結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3的右視圖。
圖7是本實(shí)用新型中實(shí)施例4(傾斜面搖動(dòng)支架由中間滾輪帶動(dòng)沿直線軌道運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)橫軸前后移動(dòng))的結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖8是本實(shí)用新型中實(shí)施例5(傾斜面搖動(dòng)支架由環(huán)形帶繩和轉(zhuǎn)輪組帶動(dòng)帶動(dòng)橫軸前后移動(dòng))的結(jié)構(gòu)示意主視圖。
圖9給出了本實(shí)用新型所采用的一種碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。
圖10為與一種安裝碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器相匹配的平面網(wǎng)架單元格的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。但本實(shí)用新型并不僅限于此。
實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)關(guān)系和工作原理由圖1、2、3共同說(shuō)明。
實(shí)施例1的裝置主要包括有太陽(yáng)能光伏發(fā)電器1和二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架(以下簡(jiǎn)稱二維跟蹤機(jī)構(gòu))。其中最簡(jiǎn)單的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器就是平板式太陽(yáng)能電池板；所述的二維跟蹤機(jī)構(gòu)由水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2，傾斜面搖動(dòng)支架3，垂直固定軸4，水平軸5，太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器6和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7等組成；垂直固定軸4為整個(gè)裝置的基礎(chǔ)，水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2由太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器6驅(qū)動(dòng)繞垂直固定軸4轉(zhuǎn)動(dòng)；傾斜面搖動(dòng)支架3和水平軸5裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電器1則裝在傾斜面搖動(dòng)支架3上，傾斜面搖動(dòng)支架3由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)動(dòng)繞水平軸5轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖1是裝置的主視圖，太陽(yáng)射線從圖1的右邊射到傾斜面搖動(dòng)支架3的正面，傾斜面搖動(dòng)支架的正面與裝置的光電池板正面法線方向相同；垂直固定軸4固定安裝在基礎(chǔ)平面(例如水平地面)上，水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2是由垂直套筒2a、平面支架2b和平面支架滾輪2c組成；垂直套筒2a套著垂直固定軸4，平面支架滾輪2c裝在平面支架2b下面，貼水平地面的軌道滾動(dòng)，平面支架滾輪由太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器6驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2繞垂直固定軸4轉(zhuǎn)動(dòng)；太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器6裝在平面支架2b上，包括有電機(jī)6a和蝸輪蝸桿減速齒輪組件，太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器6的控制部件包括太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器6b和設(shè)定的天文觀測(cè)系統(tǒng)中常用的太陽(yáng)方位角跟蹤程序；結(jié)合圖2和圖3，可以看到水平軸5安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2兩側(cè)的三角形的豎直支架2d的軸承座2e上；也可看到傾斜面搖動(dòng)支架3的主體為圓環(huán)形的平面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，平面網(wǎng)架3a上安裝有若干個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電器1(碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器)；為防止灰塵積聚后不便清除，可以在傾斜面搖動(dòng)支架3的平面網(wǎng)架3a頂面的每個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電器上設(shè)置透光蓋板15(例如玻璃或塑料)，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電器罩在透光蓋板下；在傾斜面搖動(dòng)支架3邊框的中心處，最好在傾斜面搖動(dòng)支架的重心處，對(duì)稱裝有兩個(gè)軸套3b，軸套套在水平軸5上，傾斜面搖動(dòng)支架3的傾角改變利用裝在它邊框下端的搖動(dòng)滾輪3c在圓弧軌道3d上轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，圓弧軌道3d固定在平面支架2b上，其圓心是水平軸5的軸心，曲率半徑是水平軸5的軸心到搖動(dòng)滾輪3c輪周邊下緣的徑向距離；搖動(dòng)滾輪3c由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7也包括有電機(jī)和蝸輪蝸桿減速齒輪組件，太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7的控制部件包括太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器7b和設(shè)定的天文觀測(cè)系統(tǒng)中常用的跟蹤程序，安裝在傾斜面搖動(dòng)支架3上；整個(gè)裝置由水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2繞垂直固定軸4的東西向轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)方位角，通過(guò)傾斜面搖動(dòng)支架3繞水平軸5的搖動(dòng)跟蹤太陽(yáng)高度角，使太陽(yáng)能光伏發(fā)電器1的光電池板面的法線始終指向太陽(yáng)。
實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)關(guān)系由圖4說(shuō)明。
實(shí)施例2的裝置與實(shí)施例1的裝置只有一小部份不同，即傾斜面搖動(dòng)支架3的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)不同，其余部分都相同。如圖所示，裝在平面支架2b上的帶齒搖動(dòng)滾輪3e帶動(dòng)裝在搖動(dòng)支架3邊框下端的帶齒圓弧軌道3f的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶齒圓弧軌道3f的圓心是水平軸5的軸心，曲率半徑是水平軸5的軸心到帶齒搖動(dòng)滾輪3e輪周邊上緣的徑向距離，由輻條3g連接到搖動(dòng)支架3的軸套3b上，帶齒搖動(dòng)滾輪3e由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速。這時(shí)太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7也要安裝在平面支架2b上，而太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器7b仍然是安裝在搖動(dòng)支架3上。
實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)關(guān)系由圖5、圖6說(shuō)明。
實(shí)施例3的裝置與實(shí)施例1、2的裝置不同點(diǎn)在于該裝置帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架3改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的方式是，傾斜面搖動(dòng)支架3的軸套3b移到邊框的下端，水平軸5也下移到安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架2的軸承座2e上，軸承座2e位于平面支架2b上離垂直固定軸4的遠(yuǎn)端；傾斜面搖動(dòng)支架3的邊框中上部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)付8e，與一對(duì)搖桿8a的一端各自相連，搖桿8a的另一端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接一根橫軸8b，橫軸8b再與一個(gè)滑塊8c連接，滑塊在直線軌道上移動(dòng)，滑塊為螺母、直線軌道為螺桿，滑塊由轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿8d帶動(dòng)沿直線移動(dòng)，螺桿8d的轉(zhuǎn)動(dòng)又由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速。這時(shí)螺桿8d和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7均安裝在固定于垂直套筒2a上的平面底盤(pán)8f上，而太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器7b是安裝在搖動(dòng)支架3上。
由于本實(shí)用新型采用的二維跟蹤太陽(yáng)方法使得控制系統(tǒng)很簡(jiǎn)單，平面支架以地面為依托，承載能力很大；一個(gè)傾斜的搖動(dòng)的平面網(wǎng)架上可以同時(shí)裝很多個(gè)聚光式的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器，并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)都安裝在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)軸的移動(dòng)處，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大、僅需很小驅(qū)動(dòng)力，大大節(jié)約跟蹤器的成本，給方便使用聚光式的太陽(yáng)能光伏發(fā)電創(chuàng)造了條件。
實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)關(guān)系由圖8說(shuō)明。
實(shí)施例4的裝置與實(shí)施例3裝置不同點(diǎn)在于該裝置帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架3改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的搖桿8a的下端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接的一根橫軸8b改用由中間滾輪架8g來(lái)帶動(dòng)沿直線軌道移動(dòng)，改動(dòng)結(jié)構(gòu)是橫軸8b的中間架在有前雙輪和后雙輪的中間滾輪架8g上，在中間滾輪架上裝太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7和一個(gè)滑動(dòng)環(huán)8h，橫軸的兩端還裝有邊滾輪；在平面支架上的裝一條中間滾輪直線軌道2f和兩條邊滾輪的邊直線軌道，以及一根與中間滾輪直線軌道平行的輔助導(dǎo)向桿2g，滑動(dòng)環(huán)8h套在輔助導(dǎo)向桿2g上；中間滾輪3h由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，中間滾輪在中間滾輪直線軌道2f上滾動(dòng)，并帶動(dòng)橫軸8b前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角，使安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)關(guān)系由圖9說(shuō)明。
實(shí)施例5的裝置與實(shí)施例4裝置不同點(diǎn)在于該裝置帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架3改變傾角的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的搖桿8a的下端的橫軸8b改用由環(huán)形帶繩和轉(zhuǎn)輪組帶動(dòng)帶動(dòng)橫軸前后移動(dòng)，改動(dòng)結(jié)構(gòu)是橫軸的中間固定有一個(gè)帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的有圓弧槽的從動(dòng)輪9c，橫軸兩端分別裝有搖動(dòng)滾輪；在平面支架上安裝一根從動(dòng)輪的直線軌道2f，直線軌道2f的前端和后端與從動(dòng)輪同平面各安裝一個(gè)有圓弧槽的前定位輪9b和后定位驅(qū)動(dòng)輪9a，并在前、后固定槽輪之間安裝一個(gè)張緊輪帶用的張緊輪9d，在平面支架上的兩邊各安裝一條支撐搖動(dòng)滾輪的直線水平軌道；在平面支架上安裝一個(gè)太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器7；前定位輪9b、后定位驅(qū)動(dòng)輪9a、從動(dòng)輪9c和張緊輪9d，用一條環(huán)形帶繩9e聯(lián)系，環(huán)形帶繩9e在驅(qū)動(dòng)輪9a和從動(dòng)輪9c上都環(huán)繞一圈，環(huán)形帶繩9e繞過(guò)驅(qū)動(dòng)輪，前定位輪，從動(dòng)輪，張緊輪，再回到驅(qū)動(dòng)輪；太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，通過(guò)環(huán)形帶繩9e帶動(dòng)從動(dòng)輪和橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)并使橫軸前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角，使安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線始終對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
圖9給出了本實(shí)用新型所采用的一種碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。圖10為與一種安裝碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器相匹配的平面網(wǎng)架單元格的結(jié)構(gòu)示意圖。
以一個(gè)單元的碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器為例(如圖9虛線框內(nèi)所示)。本實(shí)用新型所配用的一種碟形聚光太陽(yáng)能光伏發(fā)電器，包括有全反射聚光器11，二次反射板12，光電池片13，散熱器14等器件；全反射聚光器為拋物線旋轉(zhuǎn)面形的金屬板(例如鋁板)壓制成形，其底面為平面鍋底狀，上圓周緣翻邊，全反射聚光器底面的正面粘貼有光電池片13，背面有散熱器14；圖10為傾斜面搖動(dòng)支架3的平面網(wǎng)架3a有兩層，上、下兩層都以全反射聚光器的最大直徑劃分單元格，上、下兩層的間距是以全反射聚光器的圓周緣翻邊到二次反射板的背平面的距離確定，下層網(wǎng)架有與全反射聚光器的外形相適應(yīng)的拋物線形托架網(wǎng)，托架網(wǎng)由直徑與全反射聚光器的受光口徑相等的大圓環(huán)3a2，和與全反射聚光器的半腰直徑相等的腰帶環(huán)3a3，大圓環(huán)和腰帶環(huán)的拋物線形連接筋3a5組成，有光電池片和散熱器的全反射聚光器坐落和固定在下層托架網(wǎng)上，上層網(wǎng)架的單元頂層大圓環(huán)3a1內(nèi)同心布置一個(gè)與二次反射板直徑略小的小圓環(huán)3a7，小圓環(huán)用幾條徑向幅線條3a6與頂層大圓環(huán)3a1焊接，二次反射板固定在小圓環(huán)上，透光蓋板固定在上層大圓環(huán)上，上下層間有若干支撐桿3a4連接。
權(quán)利要求1.一種二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，包括有用于承載光伏發(fā)電器的二維跟蹤支架和二維跟蹤太陽(yáng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其特征在于所述的二維跟蹤支架，包括水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架和垂直固定軸，傾斜面搖動(dòng)支架和水平軸；所述的二維跟蹤太陽(yáng)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器和太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器，太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器；水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架由垂直套筒、平面支架和平面支架滾輪組成；垂直套筒套著垂直固定軸，平面支架滾輪裝在平面支架下面，在基礎(chǔ)平面的軌道上滾動(dòng)，平面支架滾輪由太陽(yáng)方位角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架繞垂直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傾斜面搖動(dòng)支架的主體為安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的平面網(wǎng)架；在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框上對(duì)稱裝有兩個(gè)軸套，軸套套在水平軸上，傾斜面搖動(dòng)支架的搖動(dòng)機(jī)構(gòu)由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)傾斜面搖動(dòng)支架繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)；水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架繞垂直固定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)方位角，傾斜面搖動(dòng)支架繞水平軸的搖動(dòng)跟蹤太陽(yáng)高度角，使平面網(wǎng)架的安裝的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的光電池板面的法線始終指向太陽(yáng)；太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架上，太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上。
2.如權(quán)利要求1所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架的兩側(cè)安裝有豎直支架，水平軸安裝在豎直支架的軸承座上，水平軸和軸套位于傾斜面搖動(dòng)支架的重心處；在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框下端裝有搖動(dòng)滾輪，在平面支架上安裝圓心在水平軸的軸心、半徑等于水平軸的軸心至搖動(dòng)滾輪周邊遠(yuǎn)點(diǎn)距離的圓弧軌道，搖動(dòng)滾輪在圓弧軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求2所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于在所述的平面支架上安裝帶齒搖動(dòng)滾輪，在傾斜面搖動(dòng)支架的邊框下端固定有圓心在水平軸的軸心的帶齒圓弧軌道，由輻條連接到搖動(dòng)支架的軸套上，帶齒圓弧軌道與帶齒搖動(dòng)滾輪嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)，由安裝在平面支架上的太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求1所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的平面支架上離垂直固定軸的前遠(yuǎn)端設(shè)置軸承座，水平軸下移到安裝在軸承座上，傾斜面搖動(dòng)支架的軸套也移到邊框的下端；傾斜面搖動(dòng)支架的邊框中上部對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)付，與一對(duì)搖桿的一端各自相連，搖桿的另一端經(jīng)下轉(zhuǎn)動(dòng)付連接一根橫軸，橫軸再與一個(gè)滑塊連接，滑塊在直線軌道上移動(dòng)，滑塊為螺母、直線軌道為螺桿，滑塊由轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿帶動(dòng)沿直線移動(dòng)，螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)又由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速；螺桿和太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器均安裝在固定于垂直套筒上的平面支架的底盤(pán)上。
5.如權(quán)利要求4所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的橫軸的中間架在有前雙輪和后雙輪的中間滾輪架上，在中間滾輪架上裝太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)滑動(dòng)環(huán)，橫軸的兩端還裝有邊滾輪；在平面支架上的裝一條中間滾輪直線軌道和兩條邊滾輪的邊直線軌道，以及一根與中間滾輪直線軌道平行的輔助導(dǎo)向桿，滑動(dòng)環(huán)套在輔助導(dǎo)向桿上；中間滾輪由太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，中間滾輪在中間滾輪直線軌道上滾動(dòng)，并帶動(dòng)橫軸前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角。
6.如權(quán)利要求4所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的橫軸的中間固定有一個(gè)帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的有圓弧槽的從動(dòng)輪，橫軸兩端分別裝有搖動(dòng)滾輪；在平面支架上安裝一根從動(dòng)輪的直線軌道，直線軌道的前端和后端與從動(dòng)輪同平面各安裝一個(gè)有圓弧槽的前定位輪和后定位驅(qū)動(dòng)輪，并在前、后固定槽輪之間安裝一個(gè)張緊輪帶用的張緊輪，在平面支架上的兩邊各安裝一條支撐搖動(dòng)滾輪的直線水平軌道；在平面支架上安裝一個(gè)太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器；前定位輪、后定位驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊輪，用一條環(huán)形帶繩聯(lián)系，環(huán)形帶繩在驅(qū)動(dòng)輪和從動(dòng)輪上都環(huán)繞一圈，環(huán)形帶繩繞過(guò)驅(qū)動(dòng)輪，前定位輪，從動(dòng)輪，張緊輪，再回到驅(qū)動(dòng)輪；太陽(yáng)高度角跟蹤驅(qū)動(dòng)器驅(qū)使驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)和控制轉(zhuǎn)速，通過(guò)環(huán)形帶繩帶動(dòng)從動(dòng)輪和橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)并使橫軸前后移動(dòng)，調(diào)整傾斜面搖動(dòng)支架的傾角。
7.如權(quán)利要求1所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的太陽(yáng)方位角跟蹤光電探測(cè)器是由一對(duì)光電管或光二極管及一塊太陽(yáng)方位角偏差陰影隔板組成，太陽(yáng)方位角偏差陰影隔板垂直安裝在水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架上，其法線與水平軸平行，一對(duì)光電管安裝在其兩側(cè)；所述的太陽(yáng)高度角跟蹤光電探測(cè)器是由一對(duì)光電管或光二極管及一塊太陽(yáng)高度角偏差陰影隔板組成，太陽(yáng)高度角偏差陰影隔板安裝在傾斜面搖動(dòng)支架上，其平面法線與水平軸和傾斜面搖動(dòng)支架上的光電池面法線都垂直，一對(duì)光電管安裝在其兩側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的傾斜面搖動(dòng)支架的平面網(wǎng)架上安裝有太陽(yáng)能光伏發(fā)電器。
9.如權(quán)利要求8所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的太陽(yáng)能光伏發(fā)電器是碟形聚光式，或槽形聚光式，或平板式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器。
10.如權(quán)利要求1所述的二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，其特征在于所述的傾斜面搖動(dòng)支架的平面網(wǎng)架，安裝聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層結(jié)構(gòu)，下層安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的全反射聚光器和光電池板及散熱器組件，上層安裝二次反射板和透光蓋板；安裝碟形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層為圓環(huán)形網(wǎng)格；安裝槽形聚光式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架分上、下兩層為條形網(wǎng)格；安裝平板式太陽(yáng)能光伏發(fā)電器時(shí)，平面網(wǎng)架為單層方格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種二維跟蹤太陽(yáng)的光伏發(fā)電器支架，涉及太陽(yáng)能光伏發(fā)電的領(lǐng)域。其特征是，所述的二維跟蹤支架包括水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架和垂直固定軸，傾斜面搖動(dòng)支架和水平軸，太陽(yáng)方位角光電探測(cè)器和跟蹤驅(qū)動(dòng)器，太陽(yáng)高度角光電探測(cè)器和跟蹤驅(qū)動(dòng)器等；多個(gè)光伏發(fā)電器一同安裝在傾斜面搖動(dòng)支架的平面網(wǎng)架上；水平面轉(zhuǎn)動(dòng)支架繞垂直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傾斜面搖動(dòng)支架繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使太陽(yáng)能光伏發(fā)電器的光電池板面的法線始終指向太陽(yáng)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，驅(qū)動(dòng)力小，同時(shí)承載多組件，大大節(jié)約了跟蹤成本，并克服了光照余弦損失，提高發(fā)電池板的利用率和發(fā)電效率，為開(kāi)發(fā)二維聚光的光伏發(fā)電技術(shù)提供了支撐。
文檔編號(hào)G05D3/00GK2919681SQ20062007451
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者陳則韶, 陳美英 申請(qǐng)人:陳則韶