太阳跟踪器制造技术

与太阳能设备一起使用的方法和系统。本发明专利技术可以与太阳能板、太阳能碟、或希望得到对太阳的最优暴露的任何其他设备一起使用。本发明专利技术首先调整太阳能设备的方位角，直到从方位角的视点实现了最优太阳暴露。然后，调整太阳能收集器的高度角，直到从高度角的视点实现了最优太阳暴露。本发明专利技术还使用负荷补偿装置来减轻马达倾斜太阳能收集器所需的提升转矩或制动转矩的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】与太阳能设备一起使用的方法和系统。本专利技术可以与太阳能板、太阳能碟、或希望得到对太阳的最优暴露的任何其他设备一起使用。本专利技术首先调整太阳能设备的方位角，直到从方位角的视点实现了最优太阳暴露。然后，调整太阳能收集器的高度角，直到从高度角的视点实现了最优太阳暴露。本专利技术还使用负荷补偿装置来减轻马达倾斜太阳能收集器所需的提升转矩或制动转矩的量。【专利说明】太阳跟踪器
本专利技术涉及太阳能。更具体地，本专利技术涉及用于与太阳能收集系统一起使用的方法和设备。
技术介绍
当前在绿色或环保技术上的繁荣重新引起了人们对太阳能的兴趣。近期记忆中波动但始终高昂的油价以及太阳能收集技术的新发展使得即便个人也有可能用太阳能来代替其供能需要。太阳能农场(更多地通称为太阳农场)数量上也在增加，它们中的一些甚至将其收集的能量发送到常规的电力公司。一个尚未引起如此多的兴趣或开展如此多的研发的领域是太阳能收集器的效率。人们会认为让能量高效的太阳能收集器收集太阳能将是有用的。不幸的是，情况并不是这样，因为目前的太阳能收集器仍在使用能量效率低的大电动马达。如公知的，太阳能系统需要跟踪太阳以最大化其性能。对于一些使用诸如抛物碟式、抛物槽式和中央塔式系统的设备的太阳能系统，必需整天连续不断地跟踪太阳，而对于光伏(photovoltaic，PV)电池，高度推荐PV板跟踪太阳以得到较高效率。早晨日出时，太阳具有最低的高度角，高度角在太阳正午达到最大值，并再次开始降低直到在日落时降至最小值。因此，太阳能收集器(碟/板)早晨处于近乎竖直位置，并慢慢移动到太阳正午时趋于近乎水平位置，然后慢慢到日落时恢复到竖直位置。由于太阳非常缓慢地改变位置，因此太阳能收集器的运动也应该非常缓慢，即每隔几分钟运动几厘米。当前，大功率马达被用于移动太阳能收集器。在一些情况下，还使用了致动器，但是它们受到其行程长度的限制。当太阳能收集器从竖直位置移动到水平位置时，马达必须抵住收集器重量。然而，当太阳能收集器从水平位置移动到竖直位置时，太阳能收集器的重量提供向下推动太阳能收集器的附加力。在这样的情况下，马达可能不得不抵消该重量以便得到受控的和精确的微小运动。由于马达和变速箱不得不附接得非常接近于太阳能收集器的旋转轴线，因此需要非常大的扭力来将太阳能收集器从垂直位置向水平位置移动。同样，当碟从水平位置向竖直位置移动时，需要大的制动扭力。由于上述技术需要大功率要求，所以一些公司使用轻质材料诸如玻璃纤维用于碟或太阳能收集器。然而，这样的材料昂贵，以及还具有主要的耐久性问题。特别是，这种材料在经受风力方面不理想。当向抛物碟式系统添加接收器时，马达必须移动的负荷进一步增加。对于这样的情况，需要更大的马达。上述所有这些意味着当前使用更大的马达来抵消和平衡太阳能板/太阳能碟组件的重量。由于对整天跟踪太阳所需的微小、精密运动的需要，需要大的扭力，使得较大的能量消耗成为必需。 当前太阳能收集系统的另一问题涉及跟踪太阳的需要。当前系统使用电脑和专用硬件连续地跟踪太阳的位置和连续地调整太阳能板/太阳能碟的位置以获得针对太阳的最有效率的暴露。一旦输入太阳能收集系统的位置的纬度和经度，当前计算机控制的系统能够针对任意指定日期容易地跟踪太阳。能够想象，这样的计算机控制的系统可能是庞大的和相当昂贵的。同时，这样的系统可能有问题，因为太阳能收集系统的位置的经度和纬度的输入上的任何错误都可能脱离计算机的计算，导致太阳能板/太阳能碟相对太阳的非最优暴露。基于所述情况，因此存在对于减轻一如果不能克服的话一现有技术的缺点的系统和设备的需要。就控制太阳能收集器的倾斜的马达而论，当前系统能量效率低，当前太阳跟踪技术需要高精度输入以及昂贵的设备。
技术实现思路
本专利技术提供用于与太阳能收集器系统一起使用的方法和系统。本专利技术可以与太阳能板、太阳能碟或希望得到对太阳的最优暴露的任何其他设备一起使用。本专利技术首先调整太阳能收集器的方位角直到从方位角的视点实现最优的太阳暴露。然后，本专利技术调整太阳能收集器的高度角直到从高度角的视点实现最优的太阳暴露。本专利技术还使用扭力弹簧系统来减小马达倾斜太阳能收集器所需的提升转矩或制动转矩的量。在第一方面，本专利技术提供一种用于跟踪太阳以提供对太阳能收集器的太阳暴露的系统，该系统包括:用于调整该收集器的高度角的高度角马达；用于调整该收集器的方位角的方位角马达；用于控制所述高度角马达和所述方位角马达的启动和停止的控制器；用于检测对该收集器的太阳暴露的高度角传感器，所述高度角传感器被耦接到所述控制器；用于检测对该收集器的太阳暴露的方位角传感器，所述方位角传感器被耦接到所述控制器；用于反转所述高度角马达的极性的高度角开关，当所述收集器处于太阳正午位置时所述高度角开关被启动；用于反转所述方位角马达的极性的方位角开关，当所述收集器达到极限方位角位置时所述方位角开关被启动；耦接到所述收集器的支撑机构的扭力弹簧，所述扭力弹簧附接到所述支撑机构，使得当所述收集器的所述高度角正被所述高度角马达调整时所述弹簧部分地支撑所述收集器的重量；其中:所述控制器基于来自所述高度角传感器的读数而启动和停止所述高度角马达，当所述高度角传感器检测到对于所述收集器的足够太阳暴露时所述高度角马达被停止；以及所述控制器基于来自所述方位角传感器的读数而启动和停止所述方位角马达，当所述方位角传感器检测到对于所述收集器的足够太阳暴露时所述方位角马达被停止。在第二方面，本专利技术提供了一种用于跟踪太阳以提供对太阳能收集器的太阳暴露的系统，该系统包括:用于调整该收集器的高度角的高度角马达；用于调整该收集器的方位角的方位角马达；用于控制所述高度角马达和所述方位角马达的启动和停止的控制器；用于检测对该收集器的太阳暴露的高度角传感器，所述高度角传感器被耦接到所述控制器；用于检测对该收集器的太阳暴露的方位角传感器，所述方位角传感器被耦接到所述控制器；用于反转所述高度角马达的极性的高度角开关，当所述收集器处于太阳正午位置时所述高度角开关被启动；用于反转所述方位角马达的极性的方位角开关，当所述收集器到达极限方位角位置时所述方位角开关被启动；其中:所述控制器基于来自所述高度角传感器的读数而启动和停止所述高度角马达，当所述高度角传感器检测到对于所述收集器的足够太阳暴露时所述高度角马达被停止；以及所述控制器基于来自所述方位角传感器的读数而启动和停止所述方位角马达，当所述方位角传感器检测到对于所述收集器的足够太阳暴露时所述方位角马达被停止。在另一方面，本专利技术提供用于倾斜地支撑负荷的支撑机构，该机构包括:用于支撑所述负荷的质量的主支撑轴；用于倾斜所述负荷的倾斜机构，所述倾斜机构被耦接到所述主支撑轴，所述倾斜机构包括:用于倾斜所述负荷的倾斜马达；用于部分地支撑所述设备的所述质量的负荷补偿装置，使得所述马达需要较少转矩来倾斜所述负荷。【专利附图】【附图说明】从下面结合附图的本专利技术的详细考虑，附图示出的特征和优点将更加清楚，附图中:图1是根据本专利技术一个方面的包括方位角开关和高度角开关的方位角调整子系统的图示；图2是根据本专利技术一个方面的高度角调整子系统的图示；以及图3A是处于竖直位置的太阳能收集器的侧视图；图3B是处于水平位置的太阳能收集器的侧视图；和图3C是使用扭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于跟踪太阳以向太阳能设备提供太阳暴露的系统，该系统包括：用于调整该设备的高度角的高度角马达；用于调整该设备的方位角的方位角马达；用于控制所述高度角马达和所述方位角马达的启动和停止的控制器；用于检测对该设备的太阳暴露的高度角传感器，所述高度角传感器被耦接到所述控制器；用于检测对该设备的太阳暴露的方位角传感器，所述方位角传感器被耦接到所述控制器；用于反转所述高度角马达的极性的高度角开关，当所述设备在太阳正午位置时所述高度角开关被启动；用于反转所述方位角马达的极性的方位角开关，当所述太阳能设备到达极限方位角位置时所述方位角开关被启动；耦接到所述设备的支撑机构的负荷补偿装置，所述负荷补偿装置附接到所述支撑机构，使得当所述设备的所述高度角正被所述高度角马达调整时所述负荷补偿装置部分地支撑所述设备的重量；其中：所述控制器基于来自所述高度角传感器的读数而启动和停止所述高度角马达，当所述高度角传感器检测到对于所述设备的足够太阳暴露时所述高度角马达被停止；以及所述控制器基于来自所述方位角传感器的读数而启动和停止所述方位角马达，当所述方位角传感器检测到对于所述设备的足够太阳暴露时所述方位角马达被停止。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡姆兰·西迪齐，哈桑·哈桑，
申请(专利权)人：西安大略大学，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA