线传动式连动跟踪光线系统及其反射聚光系统技术方案

本实用新型专利技术涉及线传动式连动跟踪光线系统及其反射聚光系统，属于太阳能自动跟踪及其反射聚光领域。利用太阳光线偏转很慢及±90°左右范围的特点，及钢丝绳传动与轮组合可实现任何空间角度的拉动传动的特点，正反向都采用拉动使太阳能利用装置跟踪光线偏转或者返回复位。线传动即可以控制单独的太阳能利用装置也可以通过互相串连、并联的连动的方式实现太阳能利用装置阵列式连动跟踪，可大幅度降低跟踪成本，同时提出了线传动式的太阳能定点反射聚光方法和聚光光伏发电的电池散热方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能自动跟踪及其反射聚光领域。
技术介绍
太阳能利用系统采用跟踪技术可以增加产能降低投资，而且对于聚光的太阳能利用方案跟踪是必须的，另外，太阳能发电随着成本下降将得到普遍推广，而发电系统采用跟踪后可以延长每天的发电高峰时间，在夏天还可以延长每天的发电时间，可以缓解对电网稳定的冲击，因此低成本高精度跟踪技术对普遍利用太阳能有着极其重要意义。然而目前太阳能领域的跟踪技术主要模式依然是基于“方位角+升角”控制的双轴双电机的独立跟踪控制方式，跟踪控制成本一直高居不下，常常通过增大电池板或聚光镜面的面积降低单位功率的跟踪成本，却增大了抗风难度与施工及维护成本，对降低太阳能利用成本效果不明显。近几年有一些太阳能跟踪领域的新技术新理论的提出，但是对降低太阳能利用的综合成本没有实质性突破。申请号为200810182738. 9的专利技术专利申请《低成本太阳能跟踪聚光发电方法》提出了连杆连动式太阳能反射聚光方法，是对跟踪理论的根本突破，反射镜按角平分线式定向反射原理安装，只需控制角平分线式定向反射机构中的跟踪摇杆与太阳光线同步偏转就可以实现按设定方向的定向反射。全部反射镜阵列通过连杆机构互相连接统一连动，一个阵列的控制系统只需控制两个电机实现二维跟踪聚光(而传统的方法需要控制全部反射镜数量的二倍的电机)，可望大幅度降低跟踪成本。但是，连杆连动的跟踪方式使太阳能利用装置的偏转空间有所局限，而连杆重量即增加跟踪电耗也影响控制精度，因此太阳能跟踪方案仍有很大的改进空间。跟踪聚光技术的一个重要用途是太阳能聚光光伏，一般需要对电池有良好散热， 目前技术方案主要采用水冷或空冷效果有限不适合较高倍率聚光，采用普通热管冷却虽有提出可是因技术难度与成本的因素没有实用的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的大幅度降低降低太阳能跟踪成本及太阳能利用成本。本专利技术的技术方案利用太阳光线偏转很慢及一般在士90°左右的范围内有限偏转的特点，通过低成本的钢丝绳传动、链传动或带传动等线传动装置，利用线与轮组合可实现任何空间角度拉动传动的特点，正反向分别都采用拉动传动拖动太阳能利用装置跟踪光线偏转或者返回复位。线传动即可以控制单独的太阳能利用装置也可以通过互相串连、 并联或串连与并联相结合的连动的方式实现太阳能利用装置阵列式连动跟踪，尤其采用钢丝绳传动时可彻底降低跟踪成本。为实现线传动式跟踪反射聚光低成本方案，采用改进的角平分线式定向反射原理，角平分线式定向反射机构的跟踪摇杆的转轴按与地球极轴平行的方式安装，即跟踪摇杆采用极轴跟踪方式，在一些特殊位置，采用平行连杆机构的等效跟踪摇杆满足跟踪机构各部件自由的工作空间。这样，因为极轴跟踪的特点，跟踪摇杆的方位角跟踪为与地球自转对应的勻速旋转规律，而高度角为与地球公转对应的一年只有在士23. 5°范围变化一个周期，所有反射镜的跟踪摇杆都同步工作。显然，即使每个反射镜的跟踪摇杆都直接采用电机控制也比传统的复杂的控制方案有实质性优势，而用线传动方式取代平行连杆式使连动跟踪无论投资成本还是跟踪性能都是实质性突破。在低倍反射聚光领域，线传动式跟踪系统按时钟控制的开环方式就可以满足跟踪精度要求而不需要增加传感器反馈系统，是最经济的跟踪方式，而低倍聚光最主要的用途是低倍聚光光伏。采用光伏电池背板散热措施满足电池聚光下正常工作，可充分发挥线传动式连动跟踪方法的低成本优势而使太阳能发电成本大幅度下降。线传动式跟踪的具体解决方案灵活多样，具体将结合实施例进一步说明。本专利技术的优点1.提出最简单的以钢丝绳为主要方式的线传动式连动跟踪解决方案将彻底降低太阳能跟踪成本。2.充分发挥线传动的低成本优势，可尽可能采用大半径传动，减小构件应力，增加太阳能利用装置的跟踪稳定性及抗风性能。3.以并联方式为主的连动方式，而且母线可采用钢筋钢管等刚性件，可避免误差与变形累积，确保太阳能跟踪阵列有足够的稳定性与跟踪精度。4.提供了从普通太阳能装置到反射聚光系统，从屋顶到地面的各种线传动式跟踪的完全解决方案，具有普遍的适用性。5. 一个连动跟踪阵列可以做到单轴跟踪只须有一个电机或者双轴跟踪只须两个电机，整个阵列除主动轮外无需减速机构，可实现无油润滑直接传动，更容易适应荒漠地区，抗风沙寿命长传动效率高。6.充分发挥了连动跟踪的超低成本优势，将对太阳能产业包括各种太阳能光伏发电(如普通光伏的单轴或双轴跟踪、低倍及高倍聚光光伏等)、中高温甚至低温太阳能热利用及太阳能热发电等各领域产生重要影响。附图说明图1是单台太阳能利用装置采用半轮式线传动跟踪原理图；图2是单列双母线并联方式的线传动式连动跟踪原理图；图3是多列双母线并联方式的线传动式连动跟踪原理图；图4与图5是两种线传动导向轮安装方式；图6是两种单母线并联方式的线传动式连动跟踪原理图；图7是一种多列单母线并联方式原理图；图8是一种串联方式的线传动式连动跟踪的示意图；图9与图10是按竖直拉驱动方式的线传动式连动跟踪两种位置图；图11是竖直拉传动方式的线传动式连动跟踪的双母线连接驱动原理图；图12是斜直拉驱动方式的线传动式跟踪原理图；图13是斜直拉驱动方式的几何计算分析图；图14是斜直拉驱动方式的凸轮式张紧补偿原理图；图15是太阳能利用装置上增加了线支撑架的两种工作状态示意图；图16是采用斜直拉驱动的太阳能利用装置线作用点高于受光面的示意图；图17与18是可用于线传动极轴式双轴跟踪的悬臂斜轴支架示意图；图19是悬臂斜轴与三脚支架结合处采用销轴连接的偏心旋转结构示意图；图20是线传动式跟踪系统反馈补偿装置的螺母螺杆执行机构原理图；图21与图22是角平分线式定向反射机构原理图。图23是跟踪摇杆采用平行连杆结构的等效机构原理图；图M是角平分线式定向反射机构的跟踪摇杆采用极轴式跟踪示意图；图25是具有背板液槽散热功能的聚光电池组件示意图；图沈是电池板散热液槽结构简图；图27是水平轴单轴跟踪支架上的反射镜阵列实现跟踪聚光示意图；图28是圆盘支架采用线传动式跟踪示意图；图四棘轮机构式线传动方式示意图；图30棘轮机构式线传动方式连动示意图；图31圆盘支架导轨示意图。具体实施方式实施例1，半轮线传动式跟踪及其阵列串并联连动如附图1所示的单台太阳能利用装置采用线传动跟踪原理图，太阳能利用装置1 安装了大直径半轮2，由主动轮4通过钢丝绳3的绕合传动拖动半轮即拖动太阳能利用装置 1跟踪太阳光线偏转，主动轮4与绕合的钢丝绳直接利用摩擦力传动，适合任何太阳能利用装置的单轴跟踪。因为其跟踪角度一般都在士90°范围内，太阳能利用装置采用半轮传动， 可尽可能增大轮直径甚至可以超过太阳能利用装置的宽度，增加减速比减小传动应力且节约材料，拖动主动轮的减速电机成本也大幅下降。半轮并不局限只是180度的圆周，可视传动需要大于或小于180度。附图2是单列双母线并联方式的线传动式连动跟踪原理图，拖动半轮旋转的钢丝绳经过导向轮5及连接扣6与母线钢丝绳7连接，与母线并联的太阳能利用装置统一由母线主动轮8拖动实现线传动式连动跟踪，图中所示太阳能利用装置与母线钢丝绳都是水平布置的，半轮及其传动钢丝绳是竖直平面内安装的。附图3是多列双母线并联方式的线传动式连动跟踪原理图，支线母线9通过导向轮与总线母线10连接最终由总母线主动轮11拖动实现整个阵列的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种线传动式连动跟踪光线系统，控制系统通过传动系统使太阳能利用装置跟踪光线偏转，其特征是：太阳能利用装置采用线传动机构单独或统一连动跟踪光线偏转，线传动机构通过轮或者半轮或者棘轮机构连接驱动太阳能利用装置偏转，或者直接连接驱动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张玉良，
申请(专利权)人：张玉良，
类型：实用新型
国别省市：11