陆地太阳跟踪光伏阵列的制作方法

文档序号:7180572
专利名称:陆地太阳跟踪光伏阵列的制作方法
技术领域
本申请案涉及一种陆地太阳跟踪光伏阵列,且更特定地说涉及具有太阳能电池模
块的模块化阵列,所述太阳能电池模块可同时围绕第一及第二正交轴移动以维持所述太阳能电池模块与太阳对准。
背景技术
本申请案涉及一种陆地太阳跟踪光伏阵列,且更特定地说涉及具有太阳能电池模块的模块化阵列,所述太阳能电池模块可同时围绕第一及第二正交轴移动以维持所述太阳能电池模块与太阳对准。 陆地太阳跟踪光伏阵列用于各种应用。所述阵列针对特定输出容量设计且不可针对不同容量以便利方式加以修改。所述阵列的设定容量可从相对小(例如几千瓦)变化为相对大超过几百千瓦。所述阵列可安装于暴露于太阳足够的时间周期以产生所需功率容量的各种位置处。 所述光伏阵列通常包含具有呈面板形式的一个或一个以上太阳能电池模块的框架。所述框架可经调整以朝向太阳定位所述太阳能电池模块。所述框架可在一整天中调整所述太阳能电池模块的位置以保证所述太阳能电池模块保持指向太阳从而最大化功率容 许多现有光伏阵列包含支撑太阳能电池模块的大框架。所述框架的大小及安装要求常常导致其成本相当大。最初,所述框架由大卡车或其它类似设备移动到安装点。需要起重机或其它类似提升设备来将所述框架从卡车提升且将所述框架定位在适当位置处。此安装过程常常因广阔移动及装配所述框架及附装相关联的太阳能电池模块的组装要求而需要大的劳动力。这些现有设计不允许单个人或仅几个人安装所述框架及太阳能电池模块。
这些现有框架还使得能够装配预定数目的太阳能电池模块。不能修改太阳能电池模块的数目以适应特定阵列需要。特定地说,无法在安装期间或安装后远在现场修改设计。

发明内容
本申请案涉及一种陆地太阳跟踪光伏阵列。所述阵列可包含经定大小及定重量以促进以少量人力安装的模块化设计。所述阵列进一步适于在安装期间或安装后加以调整以适应必需功率要求。 所述陆地太阳跟踪光伏阵列包含可由离散区段构造而成的纵向支撑件。所述阵列的总长度可依据所述阵列的必需大小加以调整。驱动器可经配置以使所述纵向支撑件围绕第一轴沿第一及第二方向旋转。太阳能电池模块沿所述纵向支撑件定位且可各自包含具有定位于对应接收器上方的多个透镜的矩形箱。联杆可连接到所述太阳能电池模块且可沿所述纵向支撑件轴向移动以使所述太阳能电池模块在各自正交于第一平面的第二平面内旋转以便在一天的过程期间进一步跟踪太阳。由于各种阵列元件及/或一个或一个以上平衡机构的定位,因此可通过给所述阵列加配重来配置所述阵列以促进围绕所述第一轴的旋转。 各种实施例的各个方面可视需要单独使用或以任一组合使用。


图1是根据- 图2是根据- 图3是根据- 图4是根据- 图5是根据- 图6是根据- 图7是根据- 图8是根据- 图9是根据-向支撑件的驱动器的局部透视图。 图10是根据一个实施例的陆地太阳跟踪光伏阵列的一部分的俯视图。 图11是根据一个实施例的从纵向支撑件向外延伸的防游隙机构的示意性侧视
-个实施例的陆地太阳跟踪光伏阵列的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的支架及太阳能电池模块的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的支架的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的一对支架的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的支架及太阳能电池模块的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的底座的透视图。
-个实施例的联杆及枢轴耦合件的局部透视图。
-个实施例的连接到联杆的耦合件的透视图。
-个实施例的连接到纵向支撑件的支架及以操作方式连接到所述纵 图12是根据一个实施例的以操作方式连接到所述纵向支撑件的偏置构件的局部 示意图。 图13是根据一个实施例的以操作方式连接到陆地太阳跟踪光伏阵列的平衡机构 的示意性端视图。 图14A是根据一个实施例的驱动系的齿轮沿第一定向的示意性侧视图。 图14B是根据一个实施例的驱动系的齿轮沿第二定向的示意性侧视图。 图15是根据一个实施例的太阳能电池阵列模块的透视剖视图。 图16是图解说明太阳在地球上的路径依据仰角及方位角的图。
具体实施例方式
本申请案涉及一种陆地太阳跟踪光伏阵列。图1图解说明通常图解说明为元件 100的阵列的实施例。阵列100包含细长框架110,所述细长框架经配置以依纵向延伸且间 隔开布置来装配太阳能电池模块200。框架110能够使太阳能电池模块200中的每一者沿 第一轴A旋转以便在一天的过程期间同时跟踪太阳的仰角。框架110能够使每一太阳能电 池模块200沿大致垂直于轴A的轴B旋转以便在一天的过程期间跟踪太阳的方位角位置。
框架110定位太阳能电池模块200以跟踪太阳的移动。框架110包含借助间隔 开垂直支撑件130定位于表面300上方的纵向支撑件120。在一个实施例中,纵向支撑件 120为单个连续件。在一个具体实施例中,纵向支撑件120为具有约4英寸的直径且包含约 0. 167英寸的厚度的管。所述管包含约192"的长度及约1101bs的重量。
在另一实施例中,纵向支撑件120可由依端到端布置连接在一起的许多离散区段 121构造而成。每一区段121的长度及构造可相同或可不同。在一个实施例中,每一区段 121经定大小以装配一对或多对太阳能电池阵列模块200。所述模块化设计使得使用者能够将纵向支撑件120构造至支撑必需数目的太阳能电池模块200所需的长度。区段121可 添加到现有框架110以容纳额外太阳能电池模块200,因为阵列100必需产生所要功率输 出。 支架160支撑太阳能电池模块200且连接到纵向支撑件120。支架160可至少部 分地通过底座161连接到纵向支撑件120,如图3及6中最佳地图解说明。支架160可包含 支撑太阳能电池模块200的垂直构件162及水平构件163。支架160可具有不同大小以容 纳不同数目的太阳能电池模块200。图2及3包含经定大小以各自附装到一个太阳能电池 模块200的支架160。图4及5包含经定大小以接收两个太阳能电池模块200的支架160。
支架160还可包含促进太阳能电池模块200围绕第二轴B的枢转运动的枢转构件 165,如下文将详细解释。枢转构件165可延伸穿过底座161或可位于远离底座161处。此 外,枢转构件165可为单个细长构件或可由定位于端到端定向中且连接于底座161处的单 独构件构造而成。 支架160可沿纵向支撑件120的长度定位于各种间距处。图2到5包含沿纵向支 撑件120在纵向支撑件120的相对侧上彼此直接跨越地成偏移对对准的支架160。其它偏 移定位可包含沿长度不均匀地散布的支架160,其中相等数目的支架160从纵向支撑件120 的每一相对侧向外延伸。所述偏移定位帮助使阵列100平衡且促进围绕第一轴A的旋转。 其它配置可包含从纵向支撑件120的相对侧向外延伸的不均匀数目的支架160。
垂直支撑件130沿纵向支撑件120的长度间隔开。垂直支撑件130包含足以将太 阳能电池模块120定位于300上方以便围绕第一轴A的旋转的长度。因此,垂直支撑件130 比太阳能电池模块200的支架160的高度长。 垂直支撑件130沿纵向支撑件120远离支架160定位以防止妨碍太阳能电池模块 200的移动。如图1中所图解说明,垂直支撑件130沿纵向支撑件120的长度与太阳能电池 模块200间隔开。在此布置中,垂直支撑件130依不重叠布置与太阳能电池模块200在一 起。各种数目的垂直支撑件130可沿纵向支撑件120的长度定位。在图l的实施例中,垂 直支撑件130定位于每一对支架160之间。在其它实施例中,垂直支撑件130沿纵向支撑 件120间隔开较大距离。在一个具体实施例中,垂直支撑件130包含4英寸乘4英寸矩形 形状,且包含约0. 188英寸的厚度。垂直支撑件130还可支撑于混凝土垫中。
驱动器170连接到纵向支撑件120以提供力从而使得纵向支撑件120围绕轴A旋 转。在一个实施例中,驱动器170可定位于纵向支撑件120的端处。驱动器170可包含具 有与纵向支撑件120啮合的一个或一个以上齿轮的驱动系。额外驱动器170可沿纵向支撑 件120的长度连接以提供额外旋转力。 驱动器170还可在相对外部端之间定位于纵向支撑件120的中间区段处。此定位 可使由驱动器170施加的扭矩沿纵向支撑件120的长度相等。 耦合件150附装到每一支架160以使得支架160及所附装的太阳能电池模块200 能够围绕第二轴B旋转。如图3、7及8中最佳地图解说明,耦合件150包含定位于底座161 的相对侧上的第一及第二臂151、152。第一臂151以操作方式连接到第一支架160,且第二 臂152以操作方式连接到第二支架160。臂151、52在颈153处连接在一起。臂151、152可 由借助延伸穿过颈153的扣件154连接在一起的单独件构造而成。 耦合件150经连接以在纵向支撑件120的旋转期间围绕第一轴A旋转。耦合件150还以围绕第二轴B旋转的方式与支架160附装在一起。由于臂151U52不连接到底座 161,因此耦合件150在围绕第二轴B的旋转期间相对于底座161及纵向支撑件120移动。 在一个实施例中,臂151U52连接到沿支架160的后部延伸的枢转构件165。
联杆140连接到支架160以使太阳能电池模块200围绕第二轴B旋转。每一联杆 140包含第一端141及第二端142。联杆140依大致平行于纵向支撑件120对准的串附装在 一起。图3及7包含其中每一耦合件150附装到两个单独联杆140的实施例。具体地说, 第一联杆140的第一端141及第二联杆140的第二端142各自连接到耦合件150。邻近联 杆140的端141U42可借助延伸穿过耦合件150的颈153的共同扣件166连接在一起。
图8包含其中单个联杆140连接到耦合件150的实施例。端142定位于臂151与 152之间且与扣件154连接在一起。邻近联杆140定位于端到端定向中且与耦合件150间 隔开。连接器149将联杆140连接在一起于端到端定向中。 驱动器180附装到驱动联杆144,如图9中所图解说明。驱动联杆144包含第一区 段144a及伸縮第二区段144b。第一区段144a以操作方式连接到驱动器180,且第二区段 144b以操作方式连接到联杆140。驱动器180提供力以供移动驱动联杆144及所附装的联 杆140且因此使太阳能电池模块200围绕第二轴B枢转。所述串中由驱动器180及驱动联 杆144移动的联杆140的数目可依据使用背景而变化。在一个实施例中,一个或一个以上 额外驱动器180沿所述联杆串定位,其结合驱动器180工作以移动联杆140。
图10包含其中驱动联杆144连接到邻近于驱动器180的一个或一个以上支架160 的实施例。支架160通过耦合件150以操作方式连接到联杆140,如上文所述。驱动器180 借助通过耦合件150施加到另一下游联杆140的旋转力直接使支架160旋转。
阵列100经构造以促进纵向支撑件120围绕第一轴A的旋转。阵列100经设计以 在围绕第一轴A旋转通过各种角位置期间使驱动器170的功率负载要求平衡。 一种使所述 负载要求平衡的方式是将支架160及太阳能电池模块200放置成使得阵列100的重心在阵 列100的各种旋转位置处通过纵向支撑件120。所述重心在从阵列100的一端观察时可垂 直于纵向支撑件120且通过所述纵向支撑件并向下进入到地球中。 图1及5各自图解说明此定位的实例,其中相等数目的支架160及太阳能电池模 块200从纵向支撑件120的相对侧向外延伸。图1及5图解说明彼此直接跨越纵向支撑件 120成对地对准的支架160及太阳能电池模块200。其它间距可包含不成对且沿长度分散 的支架160及太阳能电池模块200。所述经平衡系统维持近恒定势能,因为沿第一方向的旋 转由从第一侧向外延伸的支架160及太阳能电池模块200的重量促进,且沿第二方向的旋 转由从纵向支撑件120的第二侧向外延伸的相对支架160及太阳能电池200促进。
图13图解说明的阵列100的示意性端视图,其中一个或一个以上太阳能电池模块 200连接到纵向支撑件120。驱动器170经连接以使纵向支撑件120及模块200围绕纵轴 A旋转以便在一天的过程期间跟踪太阳的仰角。驱动器170使所述纵向支撑件旋转以便从 一天开始时起始点到一天结束时的结束点跟踪太阳。所述阵列元件的定位可维持所述重心 延伸穿过纵向支撑件120且在各种旋转位置处向下进入到地球中。在图13的实施例中,驱 动器170使所述纵向支撑件在一天的过程期间沿由箭头X所指示的逆时针方向旋转。在下 一天起始之前,所述驱动器使纵向支撑件120沿由箭头Y所指示的相反的方向(亦即,如图 13中所图解说明的顺时针方向)旋转。沿第二方向Y的旋转使阵列100为在下一天的过程
7期间跟踪太阳的仰角做准备。在一个实施例中,驱动器170仅花费短的时间周期(例如,几 分钟)以使所述阵列沿所述第二方向从结束点到起始点旋转。 在一天的初始周期期间,阵列100的重量使得驱动器170施加力以使阵列100沿 方向X旋转。在一天的过程期间的某一时刻,阵列100的质量分布移位且所述重量趋向于使 阵列100沿方向X旋转或沿方向X牵引阵列100。导致所述阵列趋向于向前旋转的此移位 称为游隙。在一个实施例中,一旦此移位发生,驱动器170即施加制动力以减慢旋转从而使 得阵列IOO在一天的剩余时间期间继续跟踪太阳的仰角。在一个实施例中,此时刻在太阳 能电池模块200到达特定旋转位置之后随即开始,例如,所述特定旋转位置为(但不限于) 相对于纵向支撑件120的顶部死中心旋转位置。当此情况发生时,阵列100的重量在驱动 器170上引起应变,因为驱动器170现在抵抗阵列100的牵引力作用。此情况可消极地影 响阵列100的定位精确度,从而导致模块200在一天的过程期间变得不与太阳对准。
此外,此游隙移位可导致驱动器170及/或纵向支撑件120中的齿轮变得脱离。 图14A及14B图解说明齿轮390、490的定向。齿轮390以操作方式连接到驱动器170且与 以操作方式连接到纵向支撑件120的齿轮490啮合。齿轮390、490可仅为将驱动器170与 纵向支撑件120连接在一起的驱动系的两个齿轮,或可为更广阔驱动系的两个齿轮。齿轮 390包含围绕周长间隔开的多个齿391,所述齿各自具有第一边缘392及第二边缘393。同 样地,齿轮490包含多个齿491,所述齿各自具有第一及第二边缘492、493。齿轮390、490 可大致类似,或可依据使用背景而包含不同大小、数目的齿及/或齿间距。
图14A图解说明当驱动器170施加力以使纵向支撑件120旋转时的定向。齿轮 390的齿391的第一边缘392接触抵靠在齿轮490的齿419的第二边缘493上。此接触使 驱动器170的力转移通过齿轮390、490以使纵向支撑件120旋转。 在如图14B中所图解说明的游隙移位的情况中,齿轮490的旋转速度大于齿轮390 的旋转速度。此导致齿轮490在齿轮390前部旋转且不再在边缘392与493之间接触。齿 轮490向前旋转,其中第一边缘492接触抵靠在第二边缘393上。在一些情况中,此接触导 致齿轮490实际上驱动齿轮390直到阵列100安置到平衡位置。此导致太阳能电池模块200 变得不与太阳对准。在一个实施例中,阵列100向前旋转一量,同时太阳能电池模块200垂 直地位于纵向支撑件120下方。 为防止此情况发生,平衡或动态防游隙机构350可连接到阵列100。图13示意性 地图解说明向阵列IOO施加力以驱策沿第二方向Y旋转的机构350。机构350使得驱动器 170能够驱动所述纵向支撑件,其中齿轮390的表面392保持与齿轮490的表面493接触。 机构350可维持阵列100的平衡,其中重心通过纵轴A对准于各种旋转位置中的每一旋转 位置处。 图3图解说明包含滑轮351、配重352及缆线353的动态防游隙机构350。滑轮 351连接到纵向支撑件120。图3图解说明纵向支撑件120的端处的滑轮351,虽然其它实 施例可沿长度将滑轮351定位于不同位置处。配重352借助缆线353附装到滑轮351。配 重352从滑轮351向下悬挂且可沿导轨(未图解说明)骑跨。缆线353可包含各种长度及 构造,包含绳索、链条及编织线。 在使用中,配重352可在一天起始时与纵向支撑件120间隔开一距离。随着一天 的进行,驱动器170使纵向支撑件120沿第一方向旋转,从而导致缆线352巻绕滑轮351且朝向纵向支撑件120向上移动配重。机构350向阵列100施加抗衡力以抵消可在一天的过 程期间的某一时刻发生的游隙加配重。在一天结束时,配重352定位成紧密接近于纵向支 撑件120。在在下一天的过程期间开始跟踪之前,驱动器170使所述纵向支撑件沿第二相反 的方向旋转。此导致缆线353从滑轮351解开且导致配重352远离纵向支撑件120向下移 动。由机构350向阵列100施加的此力帮助驱动器170将阵列100向后旋转到起始位置。
图11包含防游隙机构350,其中配重352定位于从纵向支撑件120向外延伸的刚 性支撑件354上。配重352的量及支撑件354的长度经配置以帮助驱动器170使阵列100 旋转。 动态防游隙机构350可经配置用于驱动器170以在沿第一方向的旋转期间向纵向 支撑件120施加恒定扭矩。驱动器170可进一步包含控制器以向纵向支撑件120施加恒定 扭矩。 动态防游隙机构350可使不平衡阵列100平衡。不均匀平衡可由纵向支撑件120 的一个侧上不均匀数目的支架160及太阳能电池模块200引起。配重352的量及支撑件 354的长度经确定以抗衡纵向支撑件120上的原本不均匀重量分布。 阵列100的平衡加配重消除或减小驱动器170的重量负载及摩擦负载问题。这减 小驱动器170的功率要求及驱动系上的摩擦损耗。所述平衡加配重还可因驱动器170及驱 动系中减小的应变而改善阵列100的跟踪。 动态防游隙机构350还可包含连接到纵向支撑件120的一个或一个以上拉紧构 件。图12包含其中拉紧构件358以操作方式连接到纵向支撑件120的实施例。拉紧构件 358包含附装到纵向支撑件120的第一端356及锚定在远离纵向支撑件的点处(例如在表 面300、垂直支撑件130或其它元件上)的第二端357。延伸臂359可从纵向支撑件120向 外延伸且向第一端356提供远离纵向支撑件120的附装点。在使用中,纵向支撑件120的 旋转导致拉紧构件358伸长且施加回程力。纵向构件120旋转得越远,拉紧构件358可施 加越大的力以补偿阵列IOO旋转所导致的增加的重量偏移。拉紧构件358可进一步包含围 绕所述纵向支撑件延伸的螺旋弹簧。第一及第二端356、357中的一个端附装到纵向支撑件 120。纵向支撑件120的旋转导致拉紧构件358再次提供回程力。 在一个具体实施例中,动态防游隙机构350包含两个拉紧弹簧,这两个拉紧弹簧 各自具有锚定到垂直支撑件130中的一个垂直支撑件的1601b最大力。纵向支撑件120包 含借助链条连接到所述弹簧的链轮。在一个实施例中,所述链轮为Martin (马丁 ) 50A65链 轮,且所述链条包含#50链条的三个足。在一天的过程期间,动态防游隙机构350随着所述 阵列移动跟踪太阳而施加变化量的力。在早晨,由阵列100形成的力矩逆时针作用且动态 防游隙机构350用作防游隙装置,其中所述弹簧处于松弛条件中且贡献极小的力。到中午, 阵列100实际上平衡且所述弹簧产生约一半的所述力(在1601b弹簧的所述实施例中,各 自约801bs),从而产生逆时针防游隙力矩。稍后在下午,由阵列100形成的力矩改变极性且 沿相反的方向作用,其中所述弹簧产生能够沿相反的方向压制力的近全部力且仍充当防游 隙机构。 在一个实施例中,太阳能电池模块200各自约43"乘67"。图15图解说明太阳能 电池模块200的实施例,所述太阳能电池模块具有将总重量减小到约70磅的铝框架及塑料 或波形塑料侧。在一个实 例中,每一太阳能电池模块200包含定位于对应接收器410上方的透镜400的3X5阵列。所述透镜可包含各种形状及大小,其中一个具体实施例包含约 13"平方的透镜。此外,透镜400与接收器410之间的焦长度为20"。 当装配于表面300上时,纵向支撑件120可定位于北N-南S定向中,如图1中所 图解说明。在一个实施例中,表面300为地球表面。纵向支撑件120包含间隔开所要数目 的太阳能电池模块200的长度。在一整天的过程中,阵列IOO经调整以维持太阳能电池模 块200面朝向太阳。驱动器170可经周期性地启动以提供力以使纵向支撑件120且因此支 架160及所附装太阳能电池模块200中的每一者旋转。由驱动器170施加的力使得太阳能 电池接收器200中的每一者能够移动相同量从而使得每一太阳能电池阵列模块200同步且 一致地移动。纵向支撑件120的旋转可使得太阳能电池模块200能够在一天的过程期间跟 踪太阳的仰角。 除纵向支撑件120的旋转外,一个或一个以上驱动器180移动联杆140以进一步 维持太阳能电池模块200与太阳对准。驱动器180经周期性地启动以移动第一联杆140a及 所附装串联杆140。所述移动导致耦合件150及所附装的支架160及太阳能电池模块200 围绕各个轴B枢转。这些轴B可正交于轴A。所述串联杆140使太阳能电池模块200中的 每一者能够围绕其相应轴B —致地移动。围绕所述B轴的所述移动可允许太阳能电池模块 200在一天的过程期间跟踪太阳的方位角位置。 控制器190可控制陆地太阳跟踪阵列100的移动。控制器190可包含具有相关联 的存储器的微控制器。在一个实施例中,控制器190包含微处理器、随机存取存储器、只读 存储器及输入、输出接口。控制器190控制一个或一个以上驱动器170的操作以使纵向支 撑件120及太阳能电池模块200围绕第一轴A旋转。控制器190进一步控制一个或一个以 上驱动器180以驱动联杆140且使所述太阳能电池模块围绕第二轴B旋转。控制器190可 包含内部定时机构以使得所述驱动器的操作对应于太阳能电池模块200的时间以便跟踪 太阳的方位角及仰角。 给定太阳能电池模块200的投影取决于其大小及形状,且还取决于其相对于太阳 在天空中的位置的位置。在东西方向,太阳位置可变化多达150。。关于这一点,应注意,通 常接受在太阳的仰角在地平线上方低于15°处,太阳射线不具有足够强度来产生有用量
的电。定位太阳能电池阵列ioo处的纬度因此具有小的影响。 在南北方向,在地轴相对于其轨道围绕太阳倾斜23°角的情况下,太阳位置变化 46° 。关于这一点,将了解,低于23。的纬度服从不同条件,且高于45。的纬度可能因差的 直射辐射强度(DNI)水平而不相关。 太阳能电池阵列100以消除或最小化太阳能电池模块200之间的遮蔽问题的方式 加以构造。在一个实施例中,太阳能电池模块200的纵向支撑件120及个别区段121经定 大小以使每一模块200间隔开使得所述每一模块在太阳处于地平线以上15°的位置均能 被照射到,且不存在任一给定模块200被任一其它模块200遮蔽的情况。
图16是显示在35。北的维度处所有高于15。的角度的太阳的仰角的太阳路径 图。所述图显示一年的三个时期的太阳路径,亦即,夏至(由最高虚线指示)、冬至(由最低 虚线指示)及春(秋)分(由中间虚线指示)。在所有其它时期,太阳路径均落在由最高及 最低虚线所界定的包络中。因此,在冬至,太阳路径从约45。的负方位角行走到约45。的 正方位角,且从15。的仰角行走到约27。的仰角,并然后回到15。。显然,夏至及春(秋)分的太阳路径有类似范围。 受让与Emcore Corporation (安科公司)的美国专利第7, 381, 886号揭示太阳能 电池阵列及相对于太阳路径的定位,且所述专利以全文引用方式并入本文中。
在一个实施例中,陆地太阳跟踪阵列100可以简单明了的方式安装。各种组件经 定大小以装配在标准车辆内且具有轻质量以允许由单个人或有限数目的人安装。此外,阵 列100的模块化方面促进最初安装后的修改。额外区段121及垂直支撑件130可添加到框 架110以容纳所要数目的额外太阳能电池模块200。此外,阵列100的大小可在安装后通过 移除一个或一个以上太阳能电池模块200来减小。 一个或一个以上动态防游隙机构350可 视需要添加到阵列100。在一个实施例中,当阵列100的大小增加时添加额外机构350以容 纳额外太阳能电池模块200 。此外,配重352或偏置机构的数目或大小可变更以提供必需的 平衡力。 虽然已显示及描述了本发明的特定实施例,但所属领域的技术人员将理解,基于 本文中的教示,可在不背离本发明及其更广泛方面的情况下作出改变及修改,且因此,所附 权利要求书将在其范围内囊括属于本发明的范围内的所有此类改变及修改。此外,应理解, 本发明仅由所附权利要求书加以界定。 所属领域的技术人员将理解,一般来说,本文中且尤其所附权利要求书(例如,所 附权利要求书的主要部分)中所使用的术语通常打算作为"开放"术语(例如,术语"包含 (including)"应解释为"包含但不限于",术语"具有(having)"应解释为"至少具有",术语 "包含(includes)"应解释为"包含但不限于"、"包括(comprise)"及其变型(例如,"包括 (comprises)"及"包括(comprising)")将以开放、包含性意义理解,即理解为"包含,但不 限于"等等)。所属领域的技术人员将进一步理解,如果希望指定所介绍权利要求叙述的具 体数目,那么将在所述权利要求中明确地叙述此意图,且在缺少此叙述的情况下,不存在此 意图。例如,为帮助理解,以上所附权利要求书可含有使用介绍性短语"至少一个(at least one)"及"一个或一个以上(one or more)"来介绍权利要求叙述。然而,使用此类短语不 应理解为暗示以不定冠词"一 (a)"或"一 (an)"来介绍权利要求叙述将含有所述所介绍的 权利要求叙述的任一特定权利要求限于仅含有一个此类叙述的发明,即使当同一权利要求 包含介绍性短语"一个或一个以上(one ormore)"或"至少一个(at least one)"及例如 "一 (a)"或"一 (an)"等不定冠词时也如此(例如,"一 (a)"及/或"一 (an)"通常应解释 为意指"至少一个(at least one)"或"一个或一个以上(one or more)");此对用于介绍 权利要求叙述的定冠词的使用同样适用。另外,即使明确地叙述了所介绍的权利要求叙述 的具体数目,所属领域的技术人员也将认识到,此叙述通常应解释为意指至少所叙述的数 目(例如,无其它修饰语的"两个叙述"的无修饰叙述通常意指至少两个叙述,或两个或两 个以上叙述)。
权利要求
一种陆地太阳跟踪光伏阵列,其包括纵向支撑件,其延伸于地球表面上方;驱动器,其以操作方式连接到所述纵向支撑件以使所述纵向支撑件在一天的过程期间沿第一方向旋转以便跟踪太阳的仰角,且使所述纵向支撑件在所述天结束后沿第二方向旋转;多个平面太阳能电池模块,其以可枢转方式耦合到所述纵向支撑件且沿所述纵向支撑件的长度间隔开,所述模块沿所述纵向支撑件的所述长度间隔开,其中第一组所述模块从所述纵向支撑件沿第一方向向外延伸且第二组所述模块沿相反的第二方向向外延伸;多个垂直支撑件,其各自包含经配置以接触抵靠在支撑表面上的第一端及以操作方式连接到所述纵向支撑件的第二端,所述垂直支撑件中的每一者沿所述纵向支撑件与所述太阳能电池模块中的每一者间隔开;平衡机构,其连接到所述纵向支撑件,所述平衡机构经配置以施加力以沿所述第二方向以旋转方式驱策所述纵向支撑件;所述纵向支撑件经颈轴连接而旋转以允许所述模块在一天的过程期间同时跟踪太阳的所述仰角;所述模块以可枢转方式耦合以允许所述模块中的每一者沿大致正交于所述纵向支撑件的纵轴的轴同时旋转且在所述天的过程期间跟踪太阳的方位角位置。
2. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述平衡机构经配置以将所述力 施加到所述纵向支撑件以在所述纵向支撑件已沿所述第一方向旋转超过预定旋转位置后 抵消所述多个太阳能电池模块的质量分布。
3. 如权利要求2所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其进一步包括以操作方式连接到所述 驱动器的第一齿轮及以操作方式连接到所述纵向支撑件的第二齿轮,其中所述平衡机构在 所述第一齿轮沿所述第一方向旋转以跟踪太阳的所述仰角期间维持所述第一与第二齿轮 啮合在一起。
4. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述多个太阳能电池模块沿所述 纵向支撑件定位,以使重心在从所述阵列的一端观察时垂直于且穿过所述纵向支撑件。
5. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述平衡机构包括沿所述纵向支 撑件定中心的滑轮、配重及延伸于所述配重与所述滑轮之间的缆线。
6. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述平衡机构维持所述阵列的恒 定势能级。
7. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其进一步包括沿所述纵向支撑件定位 的第二平衡机构,所述第二平衡机构沿所述纵向支撑件的长度与所述平衡机构间隔开。
8. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中每一太阳能电池模块包含具有定 位于对应接收器上方的多个透镜的矩形箱。
9. 如权利要求8所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述矩形箱包含约43英寸的宽度 及约67英寸的长度。
10. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其进一步包括与所述纵向支撑件间 隔开且将所述太阳能电池模块中的每一者连接在一起的一串联杆,所述串联杆可沿所述纵 向支撑件轴向移动以使所述太阳能电池模块沿大致正交于所述纵轴的所述轴旋转以在所述天的过程期间跟踪太阳的所述方位角位置。
11. 如权利要求io所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其进一步包括第二驱动器,所述第二驱动器向所述串联杆提供力以使所述串联杆沿所述纵向支撑件轴向移动且使所述太阳能电池模块旋转。
12. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述多个垂直支撑件中的每一者包含具有各自约4英寸的高度及宽度的矩形横截面形状。
13. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述纵向支撑件大致沿南北方向延伸于地球表面上方。
14. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述模块沿所述纵向支撑件的所述长度成对地对准,其中所述对的第一模块从所述纵向支撑件沿所述第一方向向外延伸且所述对的第二模块沿所述相反的第二方向向外延伸。
15. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述平衡机构经配置用于所述驱动器以在沿第一旋转方向在所述天开始时的第一旋转位置与所述天结束时的第二旋转位置之间移动期间,在所述纵向支撑件上施加恒定扭矩。
16. 如权利要求1所述的陆地太阳跟踪光伏阵列,其中所述驱动器定位于所述纵向支撑件的远离相对外端中的每一者的中间区段处。
全文摘要
本发明揭示一种陆地太阳跟踪光伏阵列,其包含可由离散区段构造而成的纵向支撑件。所述阵列的总长度可依据所述阵列的必需大小加以调整。驱动器可经配置以使所述纵向支撑件围绕第一轴沿第一及第二方向旋转。太阳能电池模块沿所述纵向支撑件定位且可各自包含具有定位于对应接收器上方的多个透镜的矩形箱。联杆可连接到所述太阳能电池模块且可沿所述纵向支撑件轴向移动以使所述太阳能电池模块在各自正交于第一平面的第二平面内旋转以便在一天的过程期间进一步跟踪太阳。所述阵列可经配置以促进围绕所述第一轴的旋转。所述阵列可经构造以使所述阵列的重心延伸穿过所述纵向支撑件。
文档编号H01L31/052GK101728981SQ20091020664
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月23日 优先权日2008年10月24日
发明者加里·D·赫林, 彼得·艾伦·扎瓦兹基, 特拉维斯·多德, 米哈伊尔·卡茨, 约翰·兰内利, 詹姆斯·舍曼 申请人:安科太阳能公司
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