专利名称：一种单驱动太阳能追光系统的制作方法
技术领域：
一种单驱动太阳能追光系统
技术领域：
本实用新型涉及太阳能采光领域，特别涉及一种单驱动太阳能追光系统。
背景技术：
太阳能作为地球上真正取之不尽的清洁能源，将是未来最理想的绿色新能源，目前其利用的有效途径便是利用光伏发电技术将太阳能转化为电能。而太阳能追光系统作为太阳能发电中的核心技术，是目前研究最热门和应用最广泛的技术之一。请参考图1，其示出了现有技术中的一种采用“二维驱动法”的太阳能追光装置的结构示意图。该太阳能追光装置包括立柱101和太阳能采光板102。其中，立柱101与太阳能采光板102之间通过轴承及齿轮传动机构(未具体示出)相连，通过动力源的驱动，可以使太阳能采光板102绕立柱101的轴心线做扇形角度范围内的旋转运动，也即X轴方向的运动；同时太阳能采光板102所属平面与立柱101的轴心线之间的夹角也可以在预定幅度内做调整，也即y轴方向的运动。在工作状态时，按照预定控制逻辑控制太阳能采光板102一方面绕立柱101做旋转运动，一方面调整其所属平面与立柱101的轴心线之间的夹角发生改变，使得太阳能采光板102所属平面与太阳光的入射光线总是保持垂直夹角，从而实现太阳能的追光效果。通常来讲，在太阳升起时，太阳能采光板102处于扇形角度范围内的一个角度端点上，然后在整天的追光过程中，通过间歇移动的方式逐渐向扇形角度范围内的另一个角度端点上移动，在达到另一个角度端点上时，将正好是太阳落下的时刻；最后，在夜晚，太阳能采光板102将会复位到第一个角度端点上，以便第二天重复上述过程。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题现有的太阳能追光装置对于一个太阳能采光板102需要设置一整套驱动机构。如果设置多个太阳能追光装置，就对应需要多套驱动机构，使得整体功耗偏大、维护较为繁复，而且成本非常高，不利于大规模部署。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种单驱动太阳能追光系统，以解决现有的太阳能追光装置整体功耗偏大、维护较为繁复，而且成本非常高，不利于大规模部署的问题。所述技术方案如下本实用新型实施例提供了一种单驱动太阳能追光系统，所述系统，包括主太阳能追光装置和与所述主太阳能追光装置并列设置的至少一个从太阳能追光装。置；所述主太阳能追光装置，包括第一底座，设置于所述第一底座之上且与所述第一底座呈第一预定夹角的第一主轴，与所述第一主轴一端相连且用于驱动所述第一主轴旋转的驱动单元以及设置于所述第一主轴另一端的太阳能采光板；所述从太阳能追光装置，包括第二底座，设置于所述第二底座之上且与所述第二底座呈第一预定夹角的第二主轴，所述第二主轴与所述第一主轴的对应位置通过传动链条相连，所述第二主轴的一端设置有太阳能采光板；[0009]其中，所述太阳能采光板所属平面与所述第一主轴或所述第二主轴的轴心线呈第
二预定夹角。进一步地，所述驱动单元包括设置于所述第一主轴一端的驱动机构，与所述驱动机构相连的减速机和与所述减速机相连的电动机。进一步地，所述第二主轴和第一主轴在对应位置上各自设置有传动轮，所述传动轮所属平面与所述第二主轴和第一主轴的轴心线垂直，所述传统轮之间通过传动链条相连，以便所述第一主轴旋转时同时传动所述第二主轴旋转。进一步地，所述第一预定夹角等于当前位置所对应的纬度值，所述第二预定夹角等于当前时间所对应的黄赤交角。进一步地，所述第一底座与所述第一主轴之间通过可调节紧固构件连接，以便使所述第一预定夹角可调；·所述第二底座与所述第二主轴之间通过可调节紧固构件连接，以便使所述第一预定夹角可调。进一步地，所述太阳能采光板与所述第一主轴或者所述第二主轴之间铰接，以便使所述第二预定夹角可调。进一步地，所述设置于所述第一主轴另一端的太阳能采光板为并列设置的两块；所述设置与所述第二主轴一端的太阳能采光板为并列设置的两块。进一步地，所述系统还包括PIC控制器，所述PIC控制器用于控制所述第一主轴和所述第二主轴以每24小时旋转一周的旋转，且所述太阳能采光板所属平面总是与太阳光入射光线垂直。本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是通过在一个太阳能追光系统中，设置包含驱动单元的主太阳能追光装置和不包含驱动单元的从太阳能追光装置，利用主太阳能追光装置驱动从太阳能追光装置的方案，解决了现有的太阳能追光装置整体功耗偏大、维护较为繁复，而且成本非常高，不利于大规模部署的问题，达到了以较小的功耗且较简单的结构，就可以同时部署多个太阳能采光板，实现较低成本和便于大规模部署的效果。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是现有技术中的一种采用“二维驱动法”的太阳能追光装置的结构示意图；图2是本实用新型一个实施例提供的单驱动太阳能追光系统的结构示意图；图3是本实用新型另一实施例提供的主太阳能追光系统的结构示意图；图4是本实用新型在意实施例提供的从太阳能追光系统的结构示意图。
具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。无间歇追光原理从地球上的A点看向太阳，在地球自转的一个周期内(也即24小时内)，太阳的运动轨迹可以看做是一个圆，一个圆锥的底面形成的圆。其中，24小时期间，A点看向太阳的视线或者 说A点与太阳的连线构成圆锥的侧边(母线)。而A点则可以看做是这个圆锥的顶点，地球自转过程中该A点所接受的日照光线为沿着圆锥侧边指向顶点的直线(母线)；地球自转时想象为阳光源沿着圆锥体底面圆进行的等速圆周运动，而光线始终指向A点(当然在晚上时，射向A点的阳光被地球自身挡住，但光线依然是指向A点)。按照此原理，只要知道了 A点纬度和当时的季节，就可以推算出从该A点看向太阳时，太阳所形成的运行轨迹，进而推算出太阳能采光板的旋转方式。然后，为太阳能采光板设置一个与A点维度、季节相对应的角度，控制太阳能接收装置以24小时为周期旋转，这样太阳能采光板就可以无论昼夜始终面向阳光源，总是垂直面对太阳光线的入射方向。请参考图2，其示出了本实用新型一个实施例提供的单驱动太阳能追光系统的结构示意图。该单驱动太阳能追光系统200，具体包括主太阳能追光装置220和与主太阳能追光装置220并列设置的至少一个从太阳能追光装置240。主太阳能追光装置220，包括第一底座221，设置于第一底座221之上且与第一底座221呈第一预定夹角的第一主轴222,与第一主轴222 —端相连且用于驱动第一主轴222旋转的驱动单元223以及设置于第一主轴222另一端的太阳能采光板224。从太阳能追光装置240，包括第二底座241，设置于第二底座241之上且与第二底座241呈第一预定夹角的第二主轴242，第二主轴242与第一主轴222的对应位置通过传动链条260相连，第二主轴242的一端也设置有太阳能采光板224。其中，太阳能采光板224所属平面与第一主轴222或第二主轴242的轴心线呈第
二预定夹角。通常来讲，第一预定夹角等于设置该太阳能采光装置的当前地理位置所对应的纬度值，第二预定夹角等于设置该太阳能采光装置的当前时间所对应的黄赤交角。如此，保证太阳能采光板224所在平面可以与太阳光的入射方向保持垂直。其中，黄赤交角也即第二预定夹角可以在±23.43°之间以一年为周期进行往复变化冬至+23. 43°——^春分0°----^夏至-23. 43。----"秋分 0°----^冬至+23. 43。。在具体工作时，驱动单元223可以驱动第一主轴222按照每24小时旋转一周的速率进行旋转，保持太阳能采光板224所在平面总是可以与太阳光的入射方向保持垂直。而第一主轴222旋转时，也会带动第二主轴242按照同一速率旋转，从而是整个太阳能追光系统中的所有太阳能采光板224均会保持垂直面向太阳光的入射方向的位置。在本实施例中，以三个从太阳能追光装置来举例说明，但是应当意识到，该从太阳能追光装置的数量可以是一至多个，并不局限于上述三个。综上所述，本实施例提供的单驱动太阳能追光系统，通过在一个太阳能追光系统中，设置包含驱动单元的主太阳能追光装置和不包含驱动单元的从太阳能追光装置，利用主太阳能追光装置驱动从太阳能追光装置的方案，解决了现有的太阳能追光装置整体功耗偏大、维护较为繁复，而且成本非常高，不利于大规模部署的问题，达到了以较小的功耗且较简单的结构，就可以同时部署多个太阳能采光板，实现较低成本和便于大规模部署的效果O为了进一步地说明上述实施例中提供的主太阳能追光装置，请参考图3，其示出了本实用新型另一个实施例所提供的主太阳能追光装置的结构示意图。该主太阳能追光装置300，具体包括第一底座301，设置于第一底座301之上且与第一底座301呈第一预定夹角的第一主轴302，与第一主轴302 —端相连且用于驱动第一主轴302旋转的驱动单元303以及设置于第一主轴302另一端的太阳能米光板304。第一底座301与第一主轴302之间通过可调节紧固构件连接，以便使第一预定夹角可调。具体地讲，第一底座301可以包括水平底座301 a和从水平底座301a上延伸形成的 倾斜底座301b。其中，倾斜底座301b可以通过螺丝等组件与第一主轴302实现铰接，从而实现在螺帽松时，可以在垂直方向调节第一主轴302的方向；在螺帽紧时，将第一主轴302与倾斜底座301b紧固连接的目的。驱动单元303具体包括设置于第一主轴302 —端的驱动机构，与驱动机构相连的减速机和与减速机相连的电动机(均为具体示出)。其中，驱动机构可以包括套接在第一主轴302上的套筒，驱动第一主轴302旋转的齿轮等组件。减速机的一端与驱动机构中的齿轮相连，另一端与电动机相连，以便将电动机的高转速减速为第一主轴302所需要的每24小时旋转一周的转速。第一主轴302的中间部分可以设置有齿轮或者滑轮形式的传动轮305，用于通过传动链条与第二主轴的对应部位相连，来向第二主轴提供旋转所需要的动力。与第一主轴302另一端相连的太阳能采光板304为并列设置的两块，并且通过螺丝等组件与第一主轴302实现铰接，以便使第二预定夹角可调。由于第二预定夹角的变化极为细微(每十五天变化约2° )，在发电规模较小的情况下可以考虑人工维护的方式也即，可以在每个太阳能采光板上设置一日晷，每月二到三次调整每个太阳能采光板，使其日晷正对太阳，该方式可大大降低制造成本。当然，在更为优选地实施例中，在发电规模较大的场合下，需要对应季节变换倾角的自动控制来调节太阳能采光板所在平面与第一主轴所在轴心线的夹角，此时，可以增加相应的机械传动装置、驱动装置等，由于此部分细节不是本实用新型的重点，故不再详细赘述。在具体实现时，该主太阳能追光装置还可以包括PIC控制器(未具体示出)，该Pic控制器用于控制驱动单元303按照预定策略运转，以保持第一主轴302以每24小时旋转一周的旋转，且太阳能采光板304所属平面总是与太阳光入射光线垂直。在优选地实施例中，该PIC控制器中还可以加入闭环控制策略，不断采样该主太阳能追光装置的运动情况，并且根据采样结果和期望结果对驱动单元303中的电动机转速进行修正和补偿。综上所述，本实施例提供的主太阳能追光装置，与现有技术相比，其驱动太阳能采光板的运动方式为无间歇连续旋转，而非间歇移动的方式；一方面，可以使太阳能采光板的正面一直都保持与太阳光入射方向相垂直，实现更好的追光效果；另一方面，由于其驱动过程为连续驱动，没有频繁启动和暂停而引发的冲击扭矩，即节省能耗又延长机械部件的寿命，使用20W到40W左右的电动机即可驱动。再者，鉴于本系统所有涉及到的负载只限于转动轴的摩擦和自然界的干扰(风雨冰雪等)，而不需克服重力和惯性等大负载，因此，每个太阳能电池板的面积就不用做得很大，对底座的框架强度的要求会降低，抵抗自然界的干扰(如风力)的要求也会大大降低，从太阳能追光装置的低成本(只有框架和轴承)也会大大降低整套系统的生产成本。为了进一步地说明上述实施例中提供的从太阳能追光装置，请参考图4，其示出了本实用新型再一个实施例所提供的从太阳能追光装置的结构示意图。该从太阳能追光装置400,具体包括第二底座401，设置于第二底座401之上且与第二底座401呈第一预定夹角的第二主轴402，第二主轴402与第一主轴的对应位置通过传动链条相连，第二主轴402 —端还设置有太阳能采光板404。第二底座401与第二主轴402之间通过可调节紧固构件连接，以便使第一预定夹角可调。具体地讲，第二底座401可以包括水平底座401 a和从水平底座40 Ia上延伸形成的倾斜底座401b。其中，倾斜底座401b可以通过螺丝等组件与第二主轴402实现铰接，从而实现在螺帽松时，可以在垂直方向调节第二主轴402的方向；在螺帽紧时，将第二主轴402 与倾斜底座401b紧固连接的目的。第二主轴402的中间部分可以设置有齿轮或者滑轮形式的传动轮403，用于通过传动链条与第一主轴的对应传动轮相连，来获得自身旋转所需要的动力。与第二主轴402另一端相连的太阳能采光板404为并列设置的两块，并且通过螺丝等组件与第二主轴402实现铰接，以便使第二预定夹角可调。由于第二预定夹角的变化极为细微(每十五天变化约2° )，在发电规模较小的情况下可以考虑人工维护的方式也即，可以在每个太阳能采光板上设置一日晷，每月二到三次调整每个太阳能采光板，使其日晷正对太阳，该方式可大大降低制造成本。当然，在更为优选地实施例中，在发电规模较大的场合下，需要对应季节变换倾角的自动控制来调节太阳能采光板所在平面与第一主轴所在轴心线的夹角，此时，可以增加相应的机械传动装置、驱动装置等，由于此部分细节不是本实用新型的重点，故不再详细赘述。综上所述，本实施例提供的从太阳能追光装置，与现有技术相比，其驱动太阳能采光板的运动方式为无间歇连续旋转，而非间歇移动的方式；一方面，可以使太阳能采光板的正面一直都保持与太阳光入射方向相垂直，实现更好的追光效果；另一方面，由于其驱动过程为连续驱动，没有频繁启动和暂停而引发的中击扭矩，即节省能耗又延长机械部件的寿命，使用20W到40W左右的电动机即可驱动。再者，鉴于本系统所有涉及到的负载只限于转动轴的摩擦和自然界的干扰(风雨冰雪等)，而不需克服重力和惯性等大负载，因此，每个太阳能电池板的面积就不用做得很大，对底座的框架强度的要求会降低，抵抗自然界的干扰(如风力)的要求也会大大降低，从太阳能追光装置的低成本(只有框架和轴承)也会大大降低整套系统的生产成本。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述系统，包括主太阳能追光装置和与所述主太阳能追光装置并列设置的至少一个从太阳能追光装置； 所述主太阳能追光装置，包括第一底座，设置于所述第一底座之上且与所述第一底座呈第一预定夹角的第一主轴，与所述第一主轴一端相连且用于驱动所述第一主轴旋转的驱动单元以及设置于所述第一主轴另一端的太阳能采光板； 所述从太阳能追光装置，包括第二底座，设置于所述第二底座之上且与所述第二底座呈第一预定夹角的第二主轴，所述第二主轴与所述第一主轴的对应位置通过传动链条相连，所述第二主轴的一端设置有太阳能采光板； 其中，所述太阳能采光板所属平面与所述第一主轴或所述第二主轴的轴心线呈第二预定夹角。
2.根据权利要求I所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述驱动单元包括设置于所述第一主轴一端的驱动机构，与所述驱动机构相连的减速机和与所述减速机相连的电动机。
3.根据权利要求I或2所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述第二主轴和第一主轴在对应位置上各自设置有传动轮，所述传动轮所属平面与所述第二主轴和第一主轴的轴心线垂直，所述传统轮之间通过传动链条相连，以便所述第一主轴旋转时同时传动所述第二主轴旋转。
4.根据权利要求I或2所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述第一预定夹角等于当前位置所对应的纬度值，所述第二预定夹角等于当前时间所对应的黄赤交角。
5.根据权利要求4所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述第一底座与所述第一主轴之间通过可调节紧固构件连接，以便使所述第一预定夹角可调； 所述第二底座与所述第二主轴之间通过可调节紧固构件连接，以便使所述第一预定夹角可调。
6.根据权利要求4所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述太阳能采光板与所述第一主轴或者所述第二主轴之间铰接，以便使所述第二预定夹角可调。
7.根据权利要求6所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述设置于所述第一主轴另一端的太阳能采光板为并列设置的两块； 所述设置与所述第二主轴一端的太阳能采光板为并列设置的两块。
8.根据权利要求I或2所述的单驱动太阳能追光系统，其特征在于，所述系统还包括PIC控制器，所述PIC控制器用于控制所述第一主轴和所述第二主轴以每24小时旋转一周的旋转，且所述太阳能采光板所属平面总是与太阳光入射光线垂直。
专利摘要本实用新型公开了一种单驱动太阳能追光系统，属于太阳能采光领域，所述系统，包括主太阳能追光装置和与所述主太阳能追光装置并列设置的至少一个从太阳能追光装置；所述主太阳能追光装置，包括第一底座，设置于所述第一底座之上且与所述第一底座呈第一预定夹角的第一主轴，与所述第一主轴一端相连且用于驱动所述第一主轴旋转的驱动单元以及设置于所述第一主轴另一端的太阳能采光板；所述从太阳能追光装置，不包括驱动单元，但其主轴与所述第一主轴通过传动链条相连其中，所述太阳能采光板所属平面与所述第一主轴或所述第二主轴的轴心线呈第二预定夹角。
文档编号G05D3/12GK202771271SQ20122047462
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月18日 优先权日2012年9月18日
发明者杨晓枫 申请人:杨晓枫