一种斜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南北斜单轴跟踪光伏阵列，属于光伏发电技术领域，方位角跟踪的调节方法包括以下步骤：早上，PV组串朝向正南，倾角为当地地理纬度，当太阳时角为

【技术实现步骤摘要】
一种斜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
，特别涉及一种斜单轴跟踪光伏阵列及其方位角跟踪的调节方法。
[0002]
技术介绍

[0003]光伏水泵是光伏技术的应用之一，基本原理是利用太阳电池将太阳能直接转换为电能,然后驱动电机带动水泵从深井、江、河、湖、塘等水源提水。随着PV电池成本的降低，大功率(40kW~1MW)光伏灌溉系统越来越多的推入市场。跟踪太阳可以减少给定输出所需的PV组件面积的尺寸，提高发电量和整体效率，延长峰值抽水的时间，降低整体系统成本。由于传统跟踪装置（双轴跟踪、单轴跟踪）需要连续实时跟踪，跟踪机制及其相关控制复杂，故障率高，使得传统跟踪式光伏水泵系统难以推广使用。尤其在偏远地区，一旦发生故障，维护维修非常困难。因此，光伏水泵系统中PV组件往往采用固定式安装，朝向正南，倾角等于当地地理纬度，需要使用过多的PV组件。虽然固定式系统比使用跟踪系统需要更少的维护，但是系统整体性能和太阳能利用率低，仅能利用太阳正午前后的太阳辐射。传统斜单轴跟踪式光伏设备PV组串的旋转轴在南北方向、与地面成一定的倾角放置，一般根据当地最佳安装倾角设定，且该类型设备的电池面板跟踪太阳方位角绕旋转轴东西方向转动。与固定式光伏设备和平单轴跟踪设备相比，南北斜单轴跟踪系统既可以设置最佳安装倾角，又可跟踪太阳方位角，能够更大程度地提高光伏电站的发电量，比固定式光伏设备可有效提高发电量20%
‑
30%；与双轴跟踪系统相比，南北斜单轴跟踪系统减少了一个跟踪轴和电机，成本大为降低，但仍然存在连续实时跟踪带来的故障率高的问题。开发廉价、简易的跟踪系统成为光伏水泵领域未来的一个重要发展方向；专利技术人发现现有技术中存在如下问题：传统太阳跟踪技术采用连续实时跟踪，故障率高，维护、维修困难，难以推广应用于光伏水泵。固定式光伏水泵系统仅能利用太阳正午前后的太阳辐射，存在过度设计、太阳能利用率低的缺陷。故此，我们提出一种适用于大功率光伏水泵系统的斜单轴跟踪光伏阵列简易方位角跟踪的调节方法，该方法可以改善光伏水泵系统的性能，大大降低了故障率和系统成本，而抽水量可以达到相同配置的传统南北斜单轴跟踪光伏水泵系统抽水量的98%以上。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种斜单轴跟踪光伏阵列及其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，同时发电量几乎和连续调整的光伏板差距不大。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种斜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，PV组串朝向正南，当太阳时角为
‑
ω
L
（即太阳时为
‑
ω
L
τ
day
/2π），将太阳电
池板旋转朝向东方，偏离太阳正午的方位角为
‑
γ1；（2）正午，在太阳时角为
‑
ω1（即太阳时为
‑
ω1τ
day
/2π）时PV组串绕着倾斜轴旋转至正南方向；（3）下午，在太阳时角为ω1（即太阳时为ω1τ
day
/2π）时旋转PV组串朝向西方，偏离太阳正午的方位角为γ1；（4）傍晚。当太阳时角为ω
L
（即太阳时为ω
L
τ
day
/2π），将PV组串复位至正南位置。
[0006]一种斜单轴跟踪光伏阵列，包括光伏板，所述光伏板设置有大于2的任意数量，最佳数量为4~40个光伏板连接一个电机。每个所述光伏板的下端中部均固定连接有调节机构，每个所述调节机构的下端后部均固定连接有固定板，每个所述固定板的下端左部和下端右部均通过连接座穿插活动连接有伸缩杆，且若干个伸缩杆的下端和每个调节机构的下端前部均固定连接有水泥墩，每个所述调节机构的外表面前部共同啮合有传动机构，所述传动机构的后端右部固定连接有防护机构，所述传动机构的外表面右部通过轴承穿插活动连接有支撑板。
[0007]优选的，所述调节机构包括调节轴，所述调节轴的外表面上部穿插固定连接有调节板，且调节板的上端与光伏板的下端固定连接，所述调节轴的外表面前部和外表面后部均通过轴承穿插活动连接有调节块，且两个调节块的外表面下部均通过连接座与相对应的水泥墩的上端活动连接，所述调节轴的前端穿插固定连接有第一锥齿。
[0008]优选的，所述传动机构包括固定杆，所述固定杆设置有两根，两根所述固定杆的外表面左部、外表面中部和外表面右部均通过轴承穿插活动连接有固定框，两根所述固定杆的外表面均穿插固定连接有四个第二锥齿，两根所述固定杆的外表面右部均通过轴承穿插活动连接有固定箱，两个所述固定箱的相对面中部之间通过轴承共同穿插活动连接有驱动杆，所述驱动杆的前端和后端均穿插固定连接有第三锥齿。
[0009]优选的，所述防护机构包括防护箱，所述防护箱的前箱壁中部固定连接有步进电机，且步进电机的输出端依次贯穿防护箱的前箱壁和后侧的固定箱的后箱壁并与驱动杆的后端固定连接，所述防护箱的左端中部和右端中部均开有若干个散热口，若干个所述散热口内均固定连接有防尘网，所述防护箱的左端和右端均固定连接有若干个挡板，所述防护箱的前端与后侧的固定箱的后端固定连接。
[0010]优选的，左侧每个所述第二锥齿分别与相对应的每个第一锥齿相啮合，两个所述第三锥齿的方向一致，且两个第三锥齿分别与右侧相对应的两个第二锥齿相啮合。
[0011]优选的，若干个所述挡板均呈向下倾斜设置，且若干个挡板与若干个散热口之间呈上下交错分布。
[0012]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太阳电池板的角度，从而有利于太阳电池板对太阳进行跟踪，且太阳电池板每天只需要跟踪四次，故障率大大降低。根据实验数据，四方位跟踪阵列的发电量和抽水量可以达到连续跟踪的光伏板98%以上。对比现有的连续跟踪方案，本专利技术每天只需要跟踪四次，机械机构适用于山地、潮湿、水面、风沙大的恶劣气候地区，根据实验检测结果表明，本专利技术运行2个月是传统连续变动机构故障率的2~3%，故障率大大降低，而抽水量只减少了1~2%，因此在没有削
减电量的前提下降低了光伏发电站的运行维护成本，值得各种光伏发电企业推广。
[0013]如果将本专利技术的装置用于光伏水泵，比固定式光伏水泵大大提高了抽水量，使用了南北水斜轴跟踪器来延长每天的灌溉小时数，并提供灌溉期间光伏组件功率的每日恒定剖面。此外，使用该跟踪器可以使PV发电机的额定功率比固定结构的相同体积的水减少40%。适用于大功率光伏水泵系统。
[0014]2、本专利技术中，通过设置调节机构和传动机构，通过第三锥齿与第二锥齿之间的啮合传动，并配合第二锥齿与第一锥齿之间的啮合传动，这种结构安装和拆卸方便，可以根据齿轮的传动同时对多个太阳能光伏板的采光角度进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜单轴跟踪光伏阵列，包括光伏板（1），其特征在于：所述光伏板（1）设置有至少2个，每个所述光伏板（1）的下端中部均固定连接有调节机构（2），每个所述调节机构（2）的下端后部均固定连接有固定板（3），每个所述固定板（3）的下端左部和下端右部均通过连接座穿插活动连接有伸缩杆（4），且若干个伸缩杆（4）的下端和每个调节机构（2）的下端前部均固定连接有水泥墩（5），每个所述调节机构（2）的外表面前部共同啮合有传动机构（6），所述传动机构（6）的后端右部固定连接有防护机构（7），所述传动机构（6）的外表面右部通过轴承穿插活动连接有支撑板（8）。2.根据权利要求1所述的一种斜单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述调节机构（2）包括调节轴（21），所述调节轴（21）的外表面上部穿插固定连接有调节板（22），且调节板（22）的上端与光伏板（1）的下端固定连接，所述调节轴（21）的外表面前部和外表面后部均通过轴承穿插活动连接有调节块（23），且两个调节块（23）的外表面下部均通过连接座与相对应的水泥墩（5）的上端活动连接，所述调节轴（21）的前端穿插固定连接有第一锥齿（24）。3.根据权利要求2所述的一种斜单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述传动机构（6）包括固定杆（61），所述固定杆（61）设置有两根，两根所述固定杆（61）的外表面左部、外表面中部和外表面右部均通过轴承穿插活动连接有固定框（62），两根所述固定杆（61）的外表面均穿插固定连接有四个第二锥齿（63），两根所述固定杆（61）的外表面右部均通过轴承穿插活动连接有固定箱（64），两个所述固定箱（64）的相对面中部之间通过轴承共同穿插活动连接有驱动杆（65），所述驱动杆（65）的前端和后端均穿插固定连接有第三锥齿（66）。4.根据权利要求1所述的一种斜单轴跟踪光伏阵列，其特征在于：所述防护机构（7）包括防护箱（71），所述防护箱（71）的前箱壁中部固定连接有步进电机（72），且步进电机（72）的输出端依次贯穿防护箱（71）的前箱壁和后侧的固定箱（64）的后箱壁并与驱动杆（65）的后端固定连接，...

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