一種太陽能聚光及跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能聚光及跟蹤裝置，包括支架腳，支架腳上鉸接有支架，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座，該跟蹤支架座上鉸接有轉動桿，轉動桿上設有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉動的跟蹤裝置。本發(fā)明通過設計一種結構簡單、高效的太陽能聚光裝置及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉化率，以提高能源的利用率，實現節(jié)能減排。
【專利說明】 一種太陽能聚光及跟蹤裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能光伏領域，尤其涉及一種太陽能聚光及跟蹤裝置。
【背景技術】
[0002]當今社會的發(fā)展面臨著能源短缺、環(huán)境污染日益嚴重等問題，世界各國都急需開發(fā)常規(guī)能源的替代品。太陽能作為一種巨大的、清潔的可再生能源，已經得到大力開發(fā)，且逐步將會在能源結構中占有相當的份額。
[0003]目前，太陽能光伏系統(tǒng)現已在家用、交通、通信、空間應用等諸多領域得到廣泛的應用。該系統(tǒng)主要通過太陽能電池將太陽能轉變?yōu)殡娔?，并通過控制器的控制給蓄電池充電或者在滿足負載需求的情況下直接給負載供電。而太陽能電池是太陽能光伏系統(tǒng)中實現光電轉化的核心部件，它的光電轉化率直接影響著光伏系統(tǒng)的性能。但目前的太陽能電池光電轉化率較低，其中很大一部分原因是由于在使用過程中，太陽能電池所接收的光照強度不足。雖然，目前已有一種太陽能聚光及跟蹤裝置的設計，但其造價較高、結構復雜、維護工作量大、故障率高，并不利于推廣應用。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明是為了要克服現有技術的不足，利用跟蹤設計和計算機語言控制單片機技術，設計出結構簡單而高效的一種太陽能聚光及跟蹤裝置。目的在于提供一種結構簡單、高效的太陽聚光及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉化率，以提高能源的利用率，實現節(jié)能減排。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種太陽能聚光及跟蹤裝置，包括支架腳，支架腳上鉸接有支架，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座，該跟蹤支架座上鉸接有轉動桿，轉動桿上設有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉動的跟蹤裝置。根據支架腳與支架，支架與跟蹤支架座，跟蹤支架座與轉動桿，上述的三個層面的鉸接，從而使太陽能聚光裝置始終保持太陽光源最佳的收集效果，更有效追蹤太陽直射點，接收到太陽光垂直射出的最有效太陽光源。并且，支架與跟蹤支架座是由太陽能跟蹤裝設所設有的單片機與伺服電機所操控，在單片機導入C語言編程后，驅動伺服電機根據所輸入的程序，實行對太陽能聚光裝置跟蹤太陽日照的轉動功能，從而得到一個相對日照太陽光跟蹤的靈活性，實現自動化的操作。
[0006]作為對前述技術方案的進一步設計:所述的太陽能聚光裝置包括面向太陽并設有凹面鏡、凹面鏡的凹面鏡組件與凹面鏡對向設置的太陽能電池板，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設置。上述的凹面鏡主要是起到聚光的作用，當太陽光線直接照射在凹面鏡時，太陽光線首先會反射到凹面鏡周圍的其它位置，再經過凹面鏡折射后太陽光線會反射集中在設有的太陽能電池板上，然而在太陽能電池板對向凹面鏡表面上形成形成聚焦平面達到聚光效果，以提高太陽能電池板所接收的光照強度。在一定范圍內，使用凹面鏡聚光后，接收的太陽光源得到更有效的聚光倍數，聚光倍數比的提高，同樣條件下，倍率越高，所需太陽能電池板面積越小而且功效越大。
[0007]作為對前述技術方案的進一步設計:所述的跟蹤裝置包括單片機、由單片機控制驅動的伺服電機、伺服電機上設有的主動齒輪、連接于跟蹤支架座并與主動齒輪嚙合的從動齒輪。所述的單片機為程序控制器。該從動齒輪套于第二轉軸上。單片機、伺服電機和齒輪之間的關系:在于驅動第二轉軸運動，根據周日視太陽運動從東向西的特點，得出某地區(qū)某一時期太陽的運行軌跡，設定第二轉軸的轉動軌跡為每天轉動150度、每20分鐘轉5度。利用C語言編程控制單片機，驅動伺服電機和齒輪按照需求轉動，以實現太陽能聚光裝置跟蹤太陽轉動的功能。上述的單片機能操控伺服電機使伺服電機按單片機所編入的程序進行有規(guī)律的運轉，從而使帶動主動齒輪和從動齒輪轉動更加有規(guī)律地控制相應的部件運動。
[0008]作為對前述技術方案的進一步設計:所述的跟蹤支架座與轉動桿通過第一轉軸連接，支架與跟蹤支架座通過第二轉軸連接，支架腳與支架通過第三轉軸連接。該第一轉軸與第三轉軸均為橫向設置，第二轉軸為縱向設置；或者第一轉軸與第三轉軸均為縱向設置，第二轉軸為橫向設置。其中，跟蹤支架座與轉動桿通過第一轉軸連接，用于根據某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進行調整，每月調整I一2次，為人手調控；支架腳與支架通過第三轉軸連接，用于根據使用地區(qū)的緯度調整跟蹤軌跡，作一次性調整，為人手調控；支架與跟蹤支架座通過第二轉軸連接，該轉動軸的轉動由計算機語言、單片機、伺服電機控制，用于跟蹤太陽每天從東向西的自轉運動軌跡進行自動調控。
[0009]作為對前述技術方案的進一步設計:所述的跟蹤支架座兩側分別設有兩個調節(jié)轉動桿角度的調節(jié)螺釘。上述兩個調節(jié)螺釘于跟蹤支架座的兩側，而且可以根據太陽能聚光裝置所收集太陽光源最佳的位置作相應調節(jié)，從而對調節(jié)螺釘進行調控固定，該調節(jié)螺釘具有調節(jié)轉動桿所設有的太陽能聚光裝置的一個調整收集太陽光源所指定最佳位置的作用。
[0010]本發(fā)明針對目前太陽能電池光電轉化率低的問題，根據太陽運動規(guī)律及太陽能電池板光電轉化原理，采用三軸縱橫跟蹤設計，根據不同地區(qū)緯度、同一地區(qū)太陽赤緯變化、太陽每天運動軌跡變化進行精確跟蹤。三軸縱橫跟蹤裝置由太陽赤緯軸、周日轉動軸、地區(qū)緯度軸組成。其中，第一轉軸為太陽赤緯軸，用于根據某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進行調整，每月調整I一2次；第二轉軸為周日轉動軸用于跟蹤太陽每天從東向西的運動軌跡，該轉軸的轉動由計算機語言、單片機、伺服電機控制；第三轉軸為地區(qū)緯度軸用于根據使用地區(qū)的緯度調整跟蹤軌跡，作一次性調整。
[0011]本發(fā)明設計一種結構簡單、高效的太陽能聚光裝置及跟蹤裝置，在太陽能光伏系統(tǒng)中提高太陽能電池的光電轉化率，以提高能源的利用率，實現節(jié)能減排。隨著聚光比的提高，聚光光伏系統(tǒng)所接收的光線的角度范圍就會減少，為了更充分的利用太陽光，使太陽光總是能夠精確地垂直入射再聚光在太陽能電池板上，必須配備跟蹤裝置。根據太陽周年視運動及周日視運動的特點，利用計算機語言控制單片機技術，驅動伺服電機追蹤太陽直射點，并采取周日定時跟蹤以及對周年視察的修正，使太陽能電池始終工作在最大功率點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例1 一種太陽能聚光及跟蹤裝置的示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1一種太陽能聚光及跟蹤裝置的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
本發(fā)明實施例1所描述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，如圖1及圖2所示，包括支架腳1，支架腳上鉸接有支架2，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座3，該跟蹤支架座上鉸接有轉動桿4，轉動桿上設有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉動的跟蹤裝置。所述的太陽能聚光裝置包括面向太陽并設有凹面鏡6、凹面鏡的凹面鏡組件與凹面鏡對向設置的太陽能電池板7，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設置。所述的跟蹤裝置包括單片機8、由單片機控制驅動的伺服電機9、伺服電機上設有的主動齒輪5、連接于跟蹤支架座并與主動齒輪嚙合的從動齒輪11。所述的單片機為程序控制器。所述的跟蹤支架座與轉動桿通過第一轉軸連接12，支架與跟蹤支架座通過第二轉軸13連接，支架腳與支架通過第三轉軸14連接。所述的第一轉軸與第三轉軸均為橫向設置，第二轉軸為縱向設置；或者第一轉軸與第三轉軸均為縱向設置，第二轉軸為橫向設置。所述的跟蹤支架座兩側分別設有兩個調節(jié)轉動桿角度的調節(jié)螺釘。
[0014]該一種太陽能聚光及跟蹤裝置采用三軸縱橫跟蹤設計，根據不同地區(qū)緯度、同一地區(qū)太陽赤緯變化、太陽每天運動軌跡變化進行精確跟蹤。三軸縱橫跟蹤裝置由太陽赤緯軸、周日轉動軸、地區(qū)緯度軸組成。其中，太陽赤緯軸用于根據某一地區(qū)太陽周年赤緯(即太陽直射地理緯度)變化進行調整，每月調整I一2次；地區(qū)緯度軸用于根據使用地區(qū)的緯度調整跟蹤軌跡，作一次性調整；周日轉動軸用于跟蹤太陽每天從東向西的運動軌跡，該轉軸的轉動由計算機語言、單片機、伺服電機控制；單片機、伺服電機和齒輪:用于驅動周日轉動軸運動。根據周日視運動的 特點，得出某地區(qū)某一時期太陽的運行軌跡，再根據當地緯度以及太陽周年視運動所造成的黃緯差異加以修正。由于地平線以上15度的地暉影響，設定周日轉動軸裝置的轉動軌跡為每天轉動150度、每20分鐘轉5度。利用C語言編程控制單片機，驅動伺服電機和齒輪按照需求轉動，以實現太陽能聚光裝置跟蹤太陽轉動的功能。
[0015]該太陽能聚光裝置主要由凹面鏡和太陽能電池板組成。當太陽照射到凹面鏡表面時，凹面鏡將光線反射出去，在某一位置上形成焦平面，將太陽能電池板反向安放在焦平面位置，以接收高強度的太陽光，提高光電轉化率。太陽能電池板經過反射聚光后，輸出電功率有明顯的提高，即提高了電池的光電轉化率。采用三軸縱橫跟蹤設計，并利用計算機編程語言控制單片機技術，能使裝置較為準確地實現太陽跟蹤，增強太陽能電池的光照強度，以進一步提高電池的光電轉化率。
[0016]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術內容作任何形式上的限制。凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:包括支架腳(1)，支架腳上鉸接有支架(2)，所述的支架上鉸接有跟蹤支架座(3)，該跟蹤支架座上鉸接有轉動桿(4)，轉動桿上設有太陽能聚光裝置；還包括有控制跟蹤支架座轉動的跟蹤裝置。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的太陽能聚光裝置包括有面向太陽并設有凹面鏡(6 )、凹面鏡的凹面鏡組件與及凹面鏡對向設置的太陽能電池板(7)，凹面鏡的鏡面與太陽能電池板的鏡面對向設置。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的跟蹤裝置包括有單片機(8)、由單片機控制驅動的伺服電機(9)、伺服電機上設有的主動齒輪(5)、連接于跟蹤支架座并與主動齒輪嚙合的從動齒輪(11)。
4.根據權利要求3所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的單片機為程序控制器。
5.根據權利要求1-4任意一項所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的跟蹤支架座與轉動桿通過第一轉軸連接(12)，支架與跟蹤支架座通過第二轉軸(13)連接，支架腳與支架通過第三轉軸(14)連接；所述的從動齒輪套于第二轉軸上。
6.根據權利要求5所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的第一轉軸與第三轉軸均為橫向設置，第二轉軸為縱向設置；或者第一轉軸與第三轉軸均為縱向設置，第二轉軸為橫向設置。
7.根據權利要求6所述的一種太陽能聚光及跟蹤裝置，其特征在于:所述的跟蹤支架座兩側分別設有兩個調節(jié)轉動桿角度的調節(jié)螺釘。
【文檔編號】G05D3/10GK103457510SQ201210173128
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權日:2012年5月30日
【發(fā)明者】趙汝益, 麥德平, 李琳琳 申請人:江門市第一中學