一种平单轴跟踪光伏阵列及其方位角跟踪调节方法技术

本发明专利技术公开了一种平单轴跟踪光伏阵列，属于光伏发电技术领域，包括底座、驱动机构、控制连杆、限位槽、齿条、限位机构、连接机构、转轴、支撑机构、固定板、光伏板等结构，电动机可以带动光伏板进行多角度调节，同时本发明专利技术也提供一种平单轴跟踪光伏阵列的其方位角跟踪调节方法，采用每隔一段时间调整一次跟踪方位角的简单跟踪技术，可在7个计算好的时间点将光伏组件调整至一定角度，光伏发电效率为全天候跟踪的99%以上，同时具有机械故障率极低的特点，可以提高发电量，降低维修成本，具有很高的经济效益，适合广泛运用。适合广泛运用。适合广泛运用。

【技术实现步骤摘要】
一种平单轴跟踪光伏阵列及其方位角跟踪调节方法


[0001]本专利技术涉及太阳能发电
，特别涉及一种平单轴跟踪光伏阵列及简易方位角跟踪的调节方法。

技术介绍

[0002]平单轴跟踪支架是南北向排布，东西方向跟踪的一种跟踪支架形式。平单轴跟踪器工作时，依据天文算法，驱动电机带动支架，组件绕南北水平轴（旋转轴的轴线与水平面平行）自东向西跟着太阳旋转，使组件跟踪太阳的方位角，增加光伏组件表面接收的太阳直射分量，以提高发电量。因由于成本低、占地面积少等原因，平单轴跟踪技术已经广泛使用在光伏发电领域，与传统固定式最佳倾角安装光伏系统相比，通常能为光伏电站带来15%~22%的发电量提升。传统南北平单轴跟踪光伏阵列的跟踪角度范围一般为
±
45
°
，跟踪精度要求较高，一般为≤
±2°
或≤
±1°
，跟踪频率为1~2分钟跟踪一次。跟踪系统一旦发生故障，光伏组件往往卡在不恰当的位置，影响了跟踪系统的能量增益，由此还带来操作、维护等使用不便利的问题；专利技术人发现现有技术中存在如下问题：传统南北平单轴跟踪光伏阵列采用连续实时跟踪，跟踪精度要求较高，相关控制复杂，故障率高，而大型光伏电站为降低故障率，不得不采用价格昂贵、高质量的电机及传动、控制系统，增加了成本。实际上，在晶体或薄膜光伏电站中，即使入射角偏离垂直入射20
°
，其采光量损失少于6% （因为cos20
°
=0.94），且只要入射角小于40
°
，入射角对太阳电池转换效率几乎没有影响。如果在不明显降低系统发电量的前提下减少跟踪次数，那么系统的故障率大为降低。故此，我们提出一种平单轴跟踪光伏阵列简易方位角跟踪的调节方法，该方法可以提高光伏板调节的稳定性，大大降低了故障率和系统成本。在不考虑故障率的情况下，该方法发电性能可以达到传统南北平单轴跟踪光伏阵列总发电性能的99%以上；如果考虑到实用中的故障问题，该方法明显优于传统连续跟踪。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提供一种平单轴跟踪光伏阵列，可以提高光伏板调节的稳定性，大大降低了故障率。具体技术方案如下：一种平单轴跟踪光伏阵列，包括底座，所述底座的上端前部固定连接有驱动机构，所述驱动机构的外表面中部穿插活动连接有控制连杆，所述控制连杆的前端中部开有限位槽，所述控制连杆的下端中部固定连接有齿条，所述控制连杆的外表面左部和外表面右部均穿插活动连接有限位机构，且两个限位机构的下端均与底座的上端固定连接，所述控制连杆的上端左部和上端右部均固定连接有两个连接机构，四个所述连接机构的外表面上部均穿插固定连接有转轴，四根所述转轴的前端和右端均通过轴承穿插活动连接有支撑机构，且八个支撑机构的下端均与底座的上端固定连接，四根所述转轴的外表面中部均穿插固定连接有固定板，四个所述固定板的上端均固定连接有光伏板。
[0004]作为上述方案的进一步改进，所述驱动机构包括固定箱，所述固定箱的前端中部固定连接有防护罩，所述防护罩的左罩壁中部和右罩壁中部均穿插固定连接有散热窗，所述固定箱的前端中部固定连接有驱动器，所述驱动器的输出端贯穿固定箱的前箱壁并固定连接有驱动轴，且驱动轴的前端和后端均通过轴承分别与固定箱的前箱壁和后箱壁活动连接，所述驱动轴的外表面中部穿插固定连接有驱动齿轮，所述固定箱的左箱壁上部和右箱壁下部均开有移动口，所述固定箱的下端与底座的上端固定连接。
[0005]作为上述方案的进一步改进，所述限位机构包括固定杆，所述固定杆的上端固定连接有限位框，所述限位框的前框壁中部固定连接有限位块，所述固定杆的外表面下部穿插固定连接有固定座，且固定座的下端与底座的上端固定连接。
[0006]作为上述方案的进一步改进，所述连接机构包括连接柄，所述连接柄的外表面下部通过活动轴穿插活动连接有连接座，且连接座的下端与控制连杆的上端固定连接，所述连接柄远离连接座的一端固定连接有连接块，所述连接块的前端中部开有连接孔，且连接孔与相对应的转轴的外表面前部固定连接。
[0007]作为上述方案的进一步改进，所述支撑机构包括支撑框，所述支撑框的左框壁中部和右框壁中部均开有滑槽，两条所述滑槽之间共同滑动连接有滑块，且滑块的后端通过轴承与转轴的前端穿插活动连接，所述支撑框的下端左部和下端右部均固定连接有支撑架，两个所述支撑架中横架的上端均固定连接有螺丝，两个所述支撑架的下端之间通过两个螺丝共同固定连接有支撑座，所述支撑座的下端与底座的上端固定连接。
[0008]作为上述方案的进一步改进，所述防护罩罩在驱动器的外表面，所述驱动齿轮的上端与齿条的下端相啮合，所述移动口的宽度与控制连杆的宽度一致，且移动口的下口壁低于齿条的下端面。
[0009]作为上述方案的进一步改进，所述固定座下端面的长度和宽度大于其长上端面的长度和宽度，所述限位框内框的宽度和高度与控制连杆的宽度和高度一致，所述限位块与限位槽滑动连接。
[0010]作为上述方案的进一步改进，所述连接柄与连接块之间设置为一体化结构，所述连接孔的直径长度与转轴的直径长度一致。
[0011]作为上述方案的进一步改进，所述滑块的左端中部和右端中部均设置有凸起，两个所述支撑架均设置为倾斜的L型结构，所述支撑座设置为梯形结构。
[0012]一种平单轴跟踪光伏阵列简易方位角跟踪的调节方法，包括以下步骤：（1）早上，光伏组串朝向东方，极限方位角γ
L
为
‑
45
°
。当太阳时角为
‑
ω1，通过底座上的驱动机构将控制连杆向左驱动，并通过限位机构的限位，使连接机构稳定的带动转轴转动，将PV组串旋转至偏离太阳正午的方位角为
‑
4θ
a
的位置；（2）当太阳时角为
‑
ω2，将PV组串旋转至偏离太阳正午的方位角为
‑
2θ
a
的位置；（3）太阳正午前，在太阳时角为
‑
ω3时，PV组串绕水平轴旋转至水平方向；（4）下午，在太阳时角为ω4时旋转PV组串朝向西方，偏离太阳正午的方位角为2θ
a
；（5）下午，在太阳时角为ω5时旋转PV组串，偏离太阳正午的方位角为4θ
a
；（6）傍晚，在太阳时角为ω6时，将PV组串旋转至极限方位角
‑
γ
L
为45
°
（朝向西方）。
[0013]（7）傍晚，在太阳时角为ω7时，将PV组串复位至极限方位角γ
L
为
‑
45
°
（朝向东方）。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
1、本专利技术中，通过设置驱动机构，通过驱动器带动驱动齿轮转动，然后通过驱动齿轮与齿条之间的啮合传动，即可带动控制连杆向右移动，通过控制连杆的移动可调节光伏板的角度，从而有利于光伏板对太阳进行跟踪，且光伏板每天只需要跟踪七次，故障率大大降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.根据权利要求1所述的一种平单轴跟踪光伏阵列，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）的上端前部固定连接有驱动机构（2），所述驱动机构（2）的外表面中部穿插活动连接有控制连杆（3），所述控制连杆（3）的前端中部开有限位槽（4），所述控制连杆（3）的下端中部固定连接有齿条（5），所述控制连杆（3）的外表面左部和外表面右部均穿插活动连接有限位机构（6），且两个限位机构（6）的下端均与底座（1）的上端固定连接，所述控制连杆（3）的上端左部和上端右部均固定连接有两个连接机构（7），四个所述连接机构（7）的外表面上部均穿插固定连接有转轴（8），四根所述转轴（8）的前端和右端均通过轴承穿插活动连接有支撑机构（9），且八个支撑机构（9）的下端均与底座（1）的上端固定连接，四根所述转轴（8）的外表面中部均穿插固定连接有固定板（10），四个所述固定板（10）的上端均固定连接有光伏板（11）。2.根据权利要求1所述的一种平单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述驱动机构（2）包括固定箱（21），所述固定箱（21）的前端中部固定连接有防护罩（22），所述防护罩（22）的左罩壁中部和右罩壁中部均穿插固定连接有散热窗（23），所述固定箱（21）的前端中部固定连接有驱动器（24），所述驱动器（24）的输出端贯穿固定箱（21）的前箱壁并固定连接有驱动轴（25），且驱动轴（25）的前端和后端均通过轴承分别与固定箱（21）的前箱壁和后箱壁活动连接，所述驱动轴（25）的外表面中部穿插固定连接有驱动齿轮（26），所述固定箱（21）的左箱壁上部和右箱壁下部均开有移动口（27），所述固定箱（21）的下端与底座（1）的上端固定连接。3.根据权利要求1所述的一种平单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述限位机构（6）包括固定杆（61），所述固定杆（61）的上端固定连接有限位框（62），所述限位框（62）的前框壁中部固定连接有限位块（63），所述固定杆（61）的外表面下部穿插固定连接有固定座（64），且固定座（64）的下端与底座（1）的上端固定连接。4.根据权利要求1所述的一种平单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述连接机构（7）包括连接柄（71），所述连接柄（71）的外表面下部通过活动轴穿插活动连接有连接座（72），且连接座（72）的下端与控制连杆（3）的上端固定连接，所述连接柄（71）远离连接座（72）的一端固定连接有连接块（73），所述连接块（73）的前端中部开有连接孔（74），且连接孔（74）与相对应的转轴（8）的外表面前部固定连接。5.根据权利要求1所述的一种平单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述支撑机构（9）包括支撑框（91），所述支撑框（91）的左框壁中部和右框壁中部均开有滑槽（92），两条所述滑槽（92）之间共同滑动连接有滑块（93），且滑块（93）的后端通过轴承与转轴（8）的前端穿插活动连接，所述支撑框（9...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴茂刚，孙传伯，佘德勇，
申请(专利权)人：皖西学院，
类型：发明
国别省市：