在结构上分割聚光光伏系统中的两轴式跟踪器组件的制作方法
【专利摘要】描述了一种用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法和装置。将该两轴式跟踪机构的太阳能阵列在结构上分割成具有多组能独立地运动的聚光光伏(CPV)电池。而且，所述两轴式跟踪器的其余部分以简单的节段被制造，这些简单节段容易在现场进行安装并同时保持该跟踪器组件的对准。该CPV电池位于两个或更多个桨板组件中，并且所述桨板组件联接到一共用滚动轴。所述多个桨板组件中的每个桨板组件均包括其自身的CPV太阳能电池组，该CPV太阳能电池组能独立于所述两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组在其自身的倾斜轴上运动。每个桨板组件均具有其自身的用于该倾斜轴的驱动机构。
【专利说明】在结构上分割聚光光伏系统中的两轴式跟踪器组件
[0001]相关申请
[0002]本申请是于2010年12月17日提交的申请序列号为61/424，537名称为“集成电子器件系统”的美国临时申请、于2010年12月17日提交的申请序列号为61/424，515名称为“两轴式跟踪器和跟踪器校准”的美国临时申请、于2010年12月17提交的申请序列号为61/424，518名称为“光伏电池和桨板”的美国临时申请、以及于2011年9月8日提交的申请序列号为13/227，645名称为“在结构上分割聚光光伏系统中的两轴式跟踪器组件”的部分连续申请，并要求这些申请的权益和优先权。
[0003]版权说明
[0004]本专利文献的公开内容的一部分含有属于版权保护的材料。当它出现在专利商标局的文件或记录中时，版权所有者并不反对任何相关人员进行复制翻印，然而在别的方面却保留所有的版权权利。
【技术领域】
[0005]一般地，讨论一种具有用于光伏系统的两轴式跟踪器组件的光伏系统。
【背景技术】
[0006]两轴式跟踪器可分割其太阳能阵列以实现更高效的运行。两轴式跟踪器可被设计用于更加容易地进行现场安装。
【发明内容】
[0007]描述了一种用于光伏系统的多种方法和装置。在一实施方式中，共用滚动轴定位在:1)支柱之间；以及2)多个CPV桨板组件之间。这多个桨板组件中的每个桨板组件均包括其自身的被包括在该CPV桨板组件中的CPV太阳能电池组，所述CPV太阳能电池组能独立于所述两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组运动。每个桨板组件均能关于其自身的倾斜轴线独立地运动。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]多个附图涉及本发明的实施方式。
[0009]图1A和图1B示出了用于具有多组能独立地运动的聚光光伏太阳能(CPV)电池的聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的实施方式的图。
[0010]图2示出了具有销孔以保持对准的滚动轴承组件的实施方式的图。
[0011]图3示出了内部具有塑料轴承的滚动轴承组件的实施方式的侧部立体图和分解图。
[0012]图4示出了联接到每个桨板组件的折叠结构的线性致动器的实施方式的侧部立体图。
[0013]图5示出了联接桨板对以形成能由单个线性致动器控制的桨板组件的中央桁架的实施方式的图。
[0014]图6示出了锥形滚轴的一个节段和垂直倾斜轴的实施方式的图，其中两个或更多个节段在现场安装时联接以形成该跟踪器组件的共用滚动轴。
[0015]图7示出了具有其轮廓框架和CPV模块的桨板的实施方式的分解图，每个CPV模块的内部均具有多个CPV电池，其中所述CPV模块被安装并容纳在该轮廓框架中。
[0016]图8示出了一桨板的实施方式的示意图，该桨板具有被安装好的CPV电池和中央支撑管，所述桨板的所述中央支撑管对准以在现场安装时容易滑动到倾斜轴上。
[0017]尽管本发明具有多种修改和替换形式，但在附图中以示例的方式示出了其特定实施方式，并且这里将会进行详细的描述。应当理解的是，本发明并不限于所公开的具体形式，相反，本发明覆盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替换例。
【具体实施方式】
[0018]在下面的描述中，阐述了多个特定的细节，例如特定的电池、指定的部件、连接结构、连接结构的类型等的示例，从而提供对本发明的完全理解。然而，应当清楚的是，对本领域技术人员来说，本发明可以被实践为不具有这些特定的细节。在其它情况下，已公知的部件或方法并未被详细地描述，而是呈简要的形式，从而避免不必要地模糊本发明。可使用进一步的特定数字进行标记，例如第一桨板。然而，特定的数字标记不应被解释为字面连续顺序，而应被解释为第一桨板不同于第二桨板。因此，所阐述的特定细节仅仅是示例性的。这些特定的细节可发生变化，但是仍然应当被理解为落入本发明的精神和范围内。
[0019]一般而言，讨论了用于光伏系统的多种方法和装置。在一实施方式中，将两轴式跟踪机构的太阳能阵列在结构上分割成具有多组能独立地运动的聚光光伏太阳能(CPV)电池。而且，该两轴式跟踪器组件的其余部分以简单的节段进行制造，这些节段在现场容易组装同时保持该跟踪器组件的对准。CPV电池位于两个或更多个桨板组件中，并且这些桨板组件联接到共用滚动轴。多个桨板组件中的每个桨板组件均包括其自身的CPV太阳能电池组，其自身的CPV太阳能电池组能相对于该两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组能够在其自身的倾斜轴上独立地运动。每个桨板组件均具有其自身的用于该倾斜轴的驱动机构。在结构上分割该太阳能阵列允许该阵列能够更高效地运行，并提供为用于在现场更容易安装该集合体两轴式跟踪器组件。
[0020]图1A和图1B示出了用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的实施方式的图，该聚光光伏系统具有多组能独立地运动的聚光光伏太阳能(CPV)电池。图1A示出了包括CPV电池的桨板组件，例如四个桨板组件，这些桨板组件相对于共用滚动轴位于水平位置。图1B示出了包括CPV电池的桨板组件，这些桨板组件借助线性致动器相对于共用滚动轴向上竖直地倾斜。
[0021]共用滚动轴102位于:1)支柱之间；以及2)多个CPV桨板组件之间。这多个桨板组件中的每一个桨板组件(例如第一桨板组件104)包括其自身的被包括在该CPV桨板组件内的CPV太阳能电池组，该CPV太阳能电池组相对于该两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组(例如第二桨板组件106中的CPV电池组)能独立地运动。每个桨板组件均能够关于其自身的倾斜轴线独立地运动并具有其自身的用于该倾斜轴的驱动机构。该驱动机构可以是具有有刷DC马达的线性致动器。每个模块例如可具有24个CPV电池的示例数量，每个CPV桨板具有8个模块，每个桨板组件具有两个CPV桨板，每个倾斜轴线具有I个桨板组件，并且每个共用滚动轴线具有4个独立地控制的倾斜轴。
[0022]每个桨板对组件均具有用于其驱动机构的其自身的倾斜轴线线性致动器，例如第一线性致动器108，以允许该桨板对能独立于该两轴式跟踪机构中的其它桨板对运动和最优化。每个倾斜轴均垂直于共用滚动轴102枢转。共用滚动轴102包括两段或更多段滚动梁，这些滚动梁联接到回转驱动马达110，然后在另一端与用于保持所述太阳能两轴式跟踪机构的滚动轴线对准的具有销孔的滚动轴承组件联接，以形成共用滚动轴102，。回转驱动马达110和滚动轴承组件直接支撑在支柱上。位于太阳跟踪器上的集成电子器件壳体中的马达控制板使得所述线性倾斜致动器和回转驱动马达110联合起来使每个桨板组件和其CPV电池在该桨板组件的活动范围内移动至任意角度。每个桨板组件都关于其自身的倾斜轴线旋转，并且这些桨板组件全部在共用滚动轴102上沿滚动轴线一起旋转。
[0023]跟踪器电路主要利用太阳在天空中相对于太阳能阵列的角度来将桨板的角度移动到合适位置以实现最大辐照度。混合算法经由从跟踪器上的本地GPS单元或者其它类似源提供的以下参数来确定太阳相对于太阳能阵列的已知位置，这些参数包括一天中的时间、地理位置、以及一年中的时间。该两轴式跟踪器基于来自所述GPS的连续的纬度和经度馈送以及连续的时间和数据馈送来跟踪太阳。该混合算法还将通过定期地分析从电功率输出电路产生的功率(1-V)曲线而微调模块在桨板中的定位，从而最大化从该太阳跟踪器产生的功率。
[0024]该混合太阳能跟踪算法向用于回转驱动装置和倾斜致动器的马达控制板提供指导，以控制该两轴式太阳能跟踪机构的运动。该混合太阳能跟踪算法利用I)天体位置计算和2)与一矩阵的偏离值来确定被包括在待被移动的两轴式太阳能跟踪机构中的CPV电池的角坐标，从而实现该CPV电池的最高功率输出。运动控制电路构造成将该CPV电池移动到由施加到天体位置计算的结果的偏离值得到的所确定的角坐标。
[0025]注意，利用太阳能阵列上的4个能独立地运动的桨板对组件对太阳进行最优跟踪与大约占据与4个阵列相同量区域的单个大阵列相比，在这4个桨板对的情况下是更加容易且更加精确的。在一示例中，4个或更多个桨板均包括一组CPV电池，并且形成该两轴式太阳能跟踪机构的一部分。这些桨板中的每个桨板均可以是桨板对组件的关于其自身倾斜轴线旋转的部分。例如，位于第一倾斜轴的第一节段上的包括CPV电池的第一桨板和位于该第一倾斜轴的第二节段上的包括CPV电池的第二桨板均关于该第一倾斜轴的轴线旋转。同样，位于第二倾斜轴的第一节段上的包括CPV电池的第三桨板和位于该第二倾斜轴的第二节段上的包括CPV电池的第四桨板均关于该第二倾斜轴的轴线旋转。此外，该第一倾斜轴和第二倾斜轴垂直于能多方位旋转所有倾斜轴的共用滚动轴连接。
[0026]该两轴式跟踪器包括:用于4个桨板对中的结合在共用支柱上的桨板对中的每个桨板对的精确线性致动器；以及连接到共用滚动轴102的回转驱动装置。能够使用一组磁性簧片传感器来确定用于倾斜线性致动器的基准位置以控制倾斜轴线以及来确定用于回转马达的基准位置以控制共用滚动轴102上的转动轴线。每个倾斜线性致动器均可以具有其自身的磁性簧片开关传感器，例如第一磁性簧片传感器112。对于该倾斜基准簧片传感器(例如位于每个桨板对的南侧且位于滚动梁的东侧)，在设置于穿过桨板的端部的滚动梁上的孔中安装有倾斜传感器安装件和倾斜传感器开关。而且，磁体安装件和磁体拧入在桨板组件上。
[0027]安装在跟踪器上的集成电子器件系统壳体可以包括运动控制电路、逆变器、接地故障电路等，并且该集成电子器件系统壳体可以充当该太阳能阵列的本地系统控制点。
[0028]该桨板结构仅有几个部件需要被组装以在现场在跟踪器组件上安装并固定就位。4个倾斜轴和滚动梁组件由5个支柱支撑，并且具有一个集成电路器件系统来控制该跟踪器组件。这些支柱支撑跟踪器组件并且在这些CPV桨板对之间共用。在共用和未共用的支柱处，每个滚动梁的锥形滚动梁的端部为了支撑而联接到滚动轴承中。该两轴式跟踪器包括锥形段滚动梁(固定轴)，所述滚动梁具有垂直于该滚动梁的多个桨板对倾斜轴枢接点。因此，每个桨板对均具有其自身的滚动梁部分和自身的倾斜轴。每个桨板对均具有其自身的倾斜轴线线性致动器，以允许该桨板对能独立于该跟踪器组件中的其它桨板对运动且最优化。所述倾斜致动器和所述回转驱动马达控制桨板的倾斜位置和滚动角，以将CPV电池成取向成使得最大射入光聚焦到该桨板对中的光伏收集器/接收器。
[0029]该回转驱动马达在两轴式跟踪机构的共用滚动轴的中间定位并联接到该共用滚动轴，这为位于所述共用滚动轴的端部处的桨板组件赋予了更好的整体指示精确度，这是因为与该回转驱动马达联接在偏离该共用滚动轴的中心的其它地方的情况相比，这些桨板组件更加靠近并且更加接近该回转驱动马达。注意，每个跟踪器的有限数量(例如4个)的桨板对组件在共用滚动轴上产生可接受的扭矩而不以共用滚动轴上造成指示误差或者材料疲劳。
[0030]图2示出了具有销孔的滚动轴承组件的实施方式的图。每个滚动轴承216均联接在来自该两轴式跟踪器的锥形滚动轴的较窄端部之间。具有销孔的滚动轴承组件216保持太阳能跟踪机构在相邻的能独立地运动的CPV桨板对之间的滚动轴线对准。每个滚动轴承均联接并销接在一对支柱之间。每个滚动轴承组件216均可以具有用于帮助对准并便于现场安装的凸缘连接点。该两轴式跟踪器具有一回转驱动装置和两个或更多个滚动轴承，所述滚动轴承与滚动轴的节段联接并销接以形成共用滚动轴。所述滚动轴承对准并支撑每个跟踪器的共用滚动轴节段的旋转。
[0031]滚动轴的心轴可连接到滚动轴承216的下半部分中。当位于这个位置时，该滚动梁和凸缘利用板上的指示销对准并相互配合。
[0032]图3示出了内部具有塑料轴承的滚动轴承组件的实施方式的侧部立体图和分解图。每个滚动轴承组件316均可以具有设计为终生耐磨的超高分子量的塑料轴承318，以最小化现场维护。共用滚动轴上的旋转限制由顶部帽提供。轴向限制由加工狭槽提供。
[0033]图4示出了联接到每个桨板组件的折叠结构的线性致动器的实施方式的侧部立体图。线性致动器408也连接到锥形滚动轴并沿着该锥形滚动轴的长度延伸。注意，该桨板对中的两个桨板的轮廓形式是在未安装CPV模块组的情况下示出的，以示出该滚动轴、倾斜轴、折叠结构以及线性致动器的该示例实施方式的更加清楚的连接关系。
[0034]如所讨论的，每个桨板对的线性致动器408均允许太阳能阵列上的这些桨板对中的每个桨板对实现独立地倾斜旋转和桨板的倾斜致动的独立控制。注意，也可以使用其它驱动机构来移动桨板对。
[0035]折叠结构420联接到该桨板组件并且是该桨板组件的一部分。折叠结构420具有多个弯曲支架。每个弯曲支架均具有铰链，以在运输该桨板时抵靠其桨板轮廓框架折叠成平的。当在现场安装时，中央桁架连接在弯曲支架之间，以允许所连接的线性致动器使得桨板在倾斜轴上倾斜铰接。线性致动器408在一端上联接到该滚动轴的底部，并且在另一端上联接到折叠结构的中央桁架408。该中央桁架联接到两个半圆形弯曲十字叉支架的内侧表面。每个桨板上的螺丝扣臂均联接到其半圆形弯曲十字叉支架的外侧表面。
[0036]线性致动器408以几乎竖直的取向联接到该桨板结构的螺丝扣和中央桁架。线性致动器马达连接到其在滚动轴上的安装支架中，并且位于线性致动器的延伸臂的端部的吊环螺栓利用U形夹销和开口销接收到其在中央桁架上的接收支架中。螺丝扣臂是折叠结构420的一部分，该螺丝扣臂将其两个U形夹销和开口销联接到铰链上的弯曲支架。借助其铰链上的位于其完全延伸位置中的弯曲条，所述螺丝扣臂能够在弯曲十字叉支架上安装在两个已知和固定位置中的任一个位置。U形夹销和开口销在螺丝扣吊环螺栓与接收它们的支架之间形成连接。螺丝扣臂可以通过转动螺丝扣臂而被延伸或缩回，以匹配弯曲条延伸部中的孔。螺丝扣臂的这种安装对于该对中的另一桨板来说进行重复。在该桨板对的水平对准过程中，通过转动每侧的螺丝扣臂来实现对准该桨板的细小调整。
[0037]图5示出了联接桨板对以形成能由单个线性致动器控制的桨板组件的中央桁架的实施方式的图。中央桁架522被安装并连接在每个桨板上的半圆形弯曲十字叉支架524、526之间，以将这两个桨板形成为能由单个线性致动器控制的单个桨板组件。当桁架522被安装时，该桨板对现在被联接在一起。位于该中央桁架524、526上的螺母的调整可在竖直轴线上对准该桨板对(即，使这些桨板共面)。多个其它调整机构能够被设计成将桁架522联接到弯曲支架524、526，但是所述调整机构也设计成将这两个部件联接。该折叠结构包括:中央桁架522 ;两个弯曲支架524、526，这两个弯曲支架在它们的铰链上连接到桨板框架；以及连接到每个桨板上的桨板框架的两个螺丝扣臂，并且该折叠结构联接到其自身的线性致动器，该线性致动器用于控制桨板的倾斜铰接。在一实施方式中，在折叠结构的中央桁架522被安装之后，然后可将该桨板对对准并且然后最终能将该线性致动器联接到折叠结构的中央桁架522。
[0038]图6示出了锥形滚动轴的一个节段和垂直的倾斜轴的实施方式的图。所述共用滚动轴包括两段或更多段锥形的滚动梁/轴624，这些滚动梁/轴经由以下任一种方式联接在一起，即:1)联接机构、2)滚动轴承组件、3)联接到该锥形滚动轴的凸缘状较窄节段的回转驱动马达、以及4)这三者的任意组合。滚动梁的较窄端部均可具有凸缘状分度连接板，以帮助便于现场安装以及保持该共用滚动轴在整个跟踪器组件上的对准。锥形滚动梁的较宽部分靠近倾斜轴连接，以帮助在交叉部处产生的更高的扭矩要求。多个桨板对均具有垂直于共用滚动轴枢转的倾斜轴。
[0039]图7示出了具有其轮廓框架和CPV模块的桨板的实施方式的分解图，每个CPV模块内部均具有多个CPV电池，其中该CPV模块安装并容纳在所述轮廓框架中。用于聚光光伏的两轴式跟踪机构具有包括CPV太阳能电池的多个桨板结构。桨板728被构造为使得包括在桨板中的CPV电池组在被安装在该桨板中时保持三维对准。每个桨板结构728均具有包括多个单独的CPV电池的轮廓框架，这些CPV电池在制造过程中彼此三维预对准，当将聚光光伏电池安装在该桨板中时，这些CPV电池设置成网格状图案。在每个矩形壳体模块(例如第一 CPV模块)中，可以包括多个CPV太阳能电池。每个桨板组件还具有连接到轮廓框架的中心线对准管732。桨板的该整体结构在运输过程中以及在两轴式跟踪机构的操作过程中保持所安装的CPV电池的三维对准。示例性两轴式跟踪器单元对于每个模块可以具有24个CPV太阳能电池、每个桨板8个模块、每个桨板组件两个或更多个桨板、以及每个倾斜轴线一个桨板组件。
[0040]在一实施方式中，每个CPV模块组件均可以在包括例如24个单独的聚光光伏电池的矩形网格的情况下形成，每个CPV电池位于其自身的太阳能接收器中。具有太阳能电池的CPV功率单元可以与制造过程中对准的菲涅耳透镜光学联接。已经制造的模块具有相对于安装在模块模板中的其它接收器竖直和水平对准地安装的CPV接收器。从而，单个模块中的CPV电池通过制造过程彼此三维对准，并且利用成形或销接成仅以一种方式装配在一起的键式部件，使得包括CPV电池的所有太阳能接收器在安装在CPV模块中时都保持它们的对准。桨板结构728然后在太阳能阵列的运输以及操作过程中保持已安装好模块的对准。
[0041]CPV功率单元收集并集中太阳光。然而，通过具有形成两轴式跟踪器的太阳能阵列的多个桨板，与单个更大的单元式阵列相比，密集地组装的CPV电池的表面区域被分割为多对桨板，这使得能够更加容易地运输和更加容易地安装。
[0042]图8示出了一桨板的实施方式的图，该桨板安装有CPV电池，并且该桨板的中央支撑管对准从而当在现场安装时能够容易地滑动到倾斜轴上。该两轴式跟踪器组件的部件的现场组装通过多种设计特征而变得容易，这些设计特征包括:将桨板结构828滑动到倾斜轴的一部分上；以及在回转驱动马达和滚动轴承的制造中对准的连接点处将共用滚动轴802的多个节段连接在一起。
[0043]如所讨论的，每个桨板结构828都具有滑动到其倾斜轴上的中心线对准管。两个或更多个倾斜轴联接到共用滚动轴802，并且该倾斜轴的每侧均具有滑动到该倾斜轴上并固定到该倾斜轴上的桨板结构828。该倾斜轴联接到滚动轴802的一个节段的较宽锥形部分。两段或更多段滚动梁在该梁的一端联接到回转驱动马达，然后每个滚动梁在另一端与对应的滚动轴承联接。其中该锥形滚动轴的较窄端部均可具有凸缘状的分度连接板，并且每个滚动轴承组件均具有对准销孔，以保持该太阳能两轴式跟踪机构的滚动轴线对准。该回转驱动马达和滚动轴承组件被直接地支撑在支柱上。该两轴式跟踪机构的这些部件容易在现场进行组装。
[0044]因此，该太阳能阵列支撑结构可以具有用于容易安装桨板828的联接件；并且相应地，桨板自身的设计被构造成使得桨板828在安装于分离支柱中的支撑结构的倾斜轴上容易安装滑动。所制造和组装的桨板828 (当到达太阳能发电场所时该桨板的CPV模块组件已经被安装并对准)有助于使得安装工作更加容易和更加快速。同样地，自身包括少量独特部件(例如8种主要不同类型的部件)的跟踪器组件使得需要较少数量的步骤/操作来安装这些阵列和桨板。中央管上的引入特征帮助对准部件并且防止损坏。注意，桨板的筒状中央支撑管由比柱形倾斜轴线臂的薄壁直径的材料制成。在操作过程中移动该桨板的绝大部分扭矩将会产生在倾斜轴上，而不是产生在设计为用于联接到倾斜轴的中央支撑管上。
[0045]用于组装和安装具有已安装好和对准的CPV电池的桨板的示例过程可如下所述。整体上，这些步骤能简单地为:将桨板提升出运输包装物；转动该桨板使得其水平；将该桨板滑动到倾斜轴上；利用压缩环确保该桨板至倾斜轴的安装；以及校验该桨板的对准。整个跟踪器的物理对准过程可利用激光来产生，从而使得这些桨板保持它们的对准。
[0046]簧片开关和其它部件上的附加点
[0047]簧片开关接触部分被安装在回转驱动装置的固定外壳上的已知固定位置处。簧片开关的磁性部分被安装在联接到共用滚动轴的旋转部分上的已知固定位置处。从而，使用例如一组5个磁性簧片开关来提供在操作过程中桨板的基准位置。位于每个测量轴线处的这组磁性簧片传感器用于确定:1)用于倾斜线性致动器的基准位置以控制CPV电池的倾斜轴线；以及2)用于回转驱动马达210的基准位置以控制CPV电池的滚动轴线。例如，在4个桨板对的底部上使用例如总共4个磁性簧片开关以指示线性致动器的0，O的倾斜轴线角度，并且在回转驱动马达上使用一个磁性簧片开关以指示回转驱动装置的0，0的滚动轴线角度。这些磁性簧片传感器被定位并构造成使得关于太阳跟踪器的滚动轴线的旋转度数与回转驱动马达的转数精确地相关。类似的，用于该倾斜轴线的磁性簧片传感器被定位并构造成使得沿着每个线性致动器的位置与关于太阳跟踪器的倾斜轴线的旋转度数精确地相关。
[0048]注意，当每个桨板对如上所述那样对准时，每对的滚动角度和每对的倾斜角度都已被记录下来并输入存储器中。理想地，所有的测量结果应当是相同的，即，接近但是不必须为零度。在已知的和校验的物理水平对准桨板对之间形成实质的偏差，并且其中簧片开关指示回转驱动马达处于坐标0，0处，以及同时已知的和校验的物理竖直对准桨板对处于对准并且该线性致动器处于坐标0，90处。螺丝扣臂能被用作沿倾斜轴线的微调件，并且位于中央桁架上的螺母和螺栓能够被用作沿滚动轴线的微调件直至读数基本上相同，这表示CPV模块处于相同平面(或平行平面)。注意，在对准之后，在桨板下方，位于螺丝扣臂的两侧的锁定螺母应当被锁定，以防止进一步的转动。对在该对的数字水平(不同于零度)上注明的角度读数进行重新校验并将其存储在存储器中。
[0049]集成电子器件壳体中的马达控制电路可以包括用于回转驱动装置、倾斜线性致动器和上述基准簧片开关的控制装置和关于它们的参数。另外，集成电子器件壳体可以包括逆变器AC发电电路。该壳体也可包括用于每个桨板组件的太阳跟踪算法的本地代码。
[0050]尽管为了清楚理解的目的已经对前面实施方式的一些细节进行了描述，但是本发明并不限于所提供的细节。太阳能阵列可被组织到一个或多个桨板对中。电路块的功能可在硬件逻辑、包括电容器和电感器的有源部件、电阻以及其它类似电气部件中实施。凸缘可以用联接件以及类似的连接器替代。功能可被配置为硬件逻辑、软件代码、以及这两者的任意组合。任何的软件编码算法或功能将会以可执行的格式存储在相应的机器可读介质中。该两轴式跟踪器组件可以是三轴或更多轴的多轴跟踪器组件。存在多种可选方式来实施本发明。所公开的实施方式是示意性的并不是限制性的。
【权利要求】
1.一种用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该聚光光伏系统具有多组能独立地运动的聚光光伏太阳能(CPV)电池；该两轴式跟踪机构包括: 共用滚动轴，该共用滚动轴设置在:1)支柱之间；以及2)多个桨板组件之间，其中这多个桨板组件中的每个桨板组件均包括其自身的CPV太阳能电池组，所述CPV太阳能电池组能够独立于该两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组在其自身的倾斜轴上运动，其中每个桨板组件均具有其自身的用于该倾斜轴的驱动机构。
2.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括: 具有销孔的滚动轴承组件，所述滚动轴承组件用于保持所述太阳能跟踪机构在相邻的能独立地运动的CPV桨板对之间的滚动轴线对准，并且其中滚动轴承组件联接并销接到支柱之间的所述共用滚动轴。
3.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，其中，每个桨板对组件均具有其自身的用于其驱动机构的倾斜轴线线性致动器，以允许该桨板对相对于所述两轴式跟踪机构中的其它桨板对能够独立地运动并最优化，其中每个倾斜轴均垂直于所述共用滚动轴枢转。
4.根据权利要求3所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括: 第一桨板组件； 一折叠结构联接到 所述第一桨板组件并且是该第一桨板组件的一部分，并且所述折叠结构连接到第一线性致动器的一端，其中所述折叠结构具有多个弯曲支架，其中弯曲支架具有铰链以在运输所述桨板时抵靠所述桨板的桨板轮廓框架折叠为平的，并且所述折叠结构具有中央桁架以在现场安装时连接在所述弯曲支架之间，以允许所连接的所述第一线性致动器使得桨板在所述倾斜轴上倾斜铰接，并且 每个桨板组件均关于其自身的倾斜轴线旋转，并且这些桨板组件在所述共用滚动轴上沿滚动轴线全部一起旋转。
5.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，其中，所述共用滚动轴包括两段或更多段锥形滚动梁，这些滚动梁经由以下任一种方式联接在一起，即:1)联接机构、2)滚动轴承组件、3)联接到所述锥形滚动梁的凸缘状较窄部分的旋转驱动马达、以及4)这三者的任意组合，并且其中这多个桨板对均具有垂直于所述共用滚动轴枢转的倾斜轴，并且所述锥形滚动梁的较宽部分靠近所述倾斜轴连接。
6.根据权利要求3所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括: 回转驱动马达； 两个或更多个滚动轴承组件； 两个或更多个支柱；并且 其中所述共用滚动轴包括两段或更多段滚动轴，这些滚动轴联接到所述回转驱动马达，然后在另一端与用于保持所述太阳能两轴式跟踪机构的滚动轴线对准的、具有销孔的滚动轴承组件联接，以形成共用滚动轴，其中所述回转驱动马达和所述滚动轴承组件直接支撑在所述支柱上，并且位于所述两轴式跟踪器上的集成电子器件壳体中的马达控制板使得所述线性倾斜致动器和所述回转驱动马达联合起来使每个桨板组件及其CPV电池在该桨板组件的活动范围内移动至任意角度。
7.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，其中，桨板被构造为使得包括在该桨板中的CPV电池组当被安装在所述桨板中时保持三维对准，其中桨板组件具有包括多个单独的CPV电池的轮廓框架，这些CPV电池在制造过程中彼此三维预对准，当将所述聚光光伏电池安装在所述桨板中时，这些CPV电池布置成网格状图案，并且每个桨板还具有连接到所述轮廓框架的中心线对准管，并且所述桨板组件的该整体结构保持所安装的CPV电池在所述两轴式跟踪机构的运输过程中以及操作过程中的三维对准。
8.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括: 回转驱动马达； 具有凸缘连接点和超高分子量塑料轴承的两个或更多个滚动轴承组件； 两个或更多个支柱； 每个桨板组件还具有滑动到其倾斜轴上的中心线对准管，并且两个或更多个倾斜轴联接到所述共用滚动轴，并且所述倾斜轴的每侧均具有滑动到该倾斜轴上并固定到该倾斜轴上的桨板组件；并且 其中所述共用滚动轴包括 两段或更多段滚动轴，这些滚动轴在该滚动轴的一端联接到所述回转驱动马达，然后每个滚动轴在另一端与用于保持所述太阳能两轴式跟踪机构的滚动轴线对准的、具有销孔的滚动轴承组件中的一个联接，以形成共用滚动轴，其中所述回转驱动马达和所述滚动轴承组件被直接支撑在所述支柱上，并且其中所述两轴式跟踪机构的这些部件容易在现场组装。
9.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括: 其中四个或更多个桨板均包括一组CPV电池并形成所述两轴式太阳能跟踪机构的一部分，并且每个桨板均关于其自身的倾斜轴线旋转， 一组磁性簧片传感器，在每个测量轴线处具有一个磁性簧片传感器，所述磁性簧片传感器用于确定:1)用于所述倾斜线性致动器的基准位置以控制所述CPV电池的倾斜轴线；以及2)用于所述回转驱动马达的基准位置以控制所述CPV电池的滚动轴线， 其中所述磁性簧片传感器中的一个或多个磁性簧片传感器被定位并构造成使得关于所述太阳能跟踪器的滚动轴线的旋转度数与所述回转驱动马达的转数精确地相关， 其中所述磁性簧片传感器中的一个或多个磁性簧片传感器被定位并构造成使得沿着每个线性致动器的位置与关于所述太阳能跟踪器的倾斜轴线的旋转度数精确地相关，并且 其中第一磁性簧片传感器的第一磁性簧片开关部分借助联接到所述回转驱动装置的所述共用滚动轴定位在所述回转驱动装置的外部壳体上，并且所述磁性簧片传感器的磁性部分附接到联接于所述共用滚动轴的所述回转驱动装置的驱动部分。
10.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，该两轴式跟踪机构进一步包括:位于第一倾斜轴的第一节段上的包括CPV电池的第一桨板以及位于所述第一倾斜轴的第二节段上的包括CPV电池的第二桨板； 位于第二倾斜轴的第一节段上的包括CPV电池的第三桨板以及位于所述第二倾斜轴的第二节段上的包括CPV电池的第四桨板，其中所述第一倾斜轴和所述第二倾斜轴垂直于共用滚动轴线连接；并且 第一支柱支撑所述两轴式跟踪器组件并位于所述第一倾斜轴和所述第二倾斜轴之间。
11.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，其中在所述两轴式跟踪器组件中两段或更多段锥形滚动轴以及垂直的倾斜轴联接在一起，并且所述锥形滚动轴的较窄端部均可以具有凸缘状分度连接板，以帮助方便现场安装以及保持所述共用滚动轴在整个所述两轴式跟踪器组件上对准，并且其中每个桨板结构均具有弯曲支架，并且当现场安装时一中央桁架连接在至少两个桨板结构的所述弯曲支架之间以形成桨板组件，以允许所连接的线性致动器使得用于该桨板组件的桨板在所述倾斜轴上倾斜铰接，并且 其中两段或更多段所述锥形滚动轴在所述滚动轴的一端上联接到所述回转驱动马达，然后每个滚动轴均在另一端与对应的滚动轴承联接，并且所述共用滚动轴、所述回转驱动马达和所述滚动轴承被直接支撑在所述支柱上，并且每个倾斜轴均联接到其滚动轴的节段的较宽锥形部分。
12.根据权利要求1所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构，其中所述回转驱动马达在所述两轴式跟踪机构的所述共用滚动轴的中间定位并联接到所述共用滚动轴，这为位于所述共用滚动轴的端部处的所述桨板组件赋予了更好的整体指示精度，这是因为与所述回转驱动马达联接在偏离所述共用滚动轴的中心的其它地方的情况相比，这些桨板组件更加靠近并且更接近所述回转驱动马达。
13.—种用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法,该方法包括: 将所述两轴式跟踪机 构的太阳能阵列在结构上分割成具有多组能独立地运动的聚光光伏太阳能(CPV)电池；并且 将所述CPV电池定位在联接到共用滚动轴的两个或更多个桨板组件中，其中这多个桨板组件中的每个桨板组件均包括其自身的CPV电池组，所述CPV电池组能独立于所述两轴式跟踪机构上的其它CPV电池组在其自身的倾斜轴上运动，并且其中每个桨板组件均具有其自身的用于所述倾斜轴的驱动机构。
14.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 借助具有销孔的至少两个或更多个滚动轴承组件保持所述太阳能跟踪机构在相邻的能独立地运动的CPV桨板对之间的滚动轴线对准，并且其中每个滚动轴承组件均联接并销接到位于所述支柱之间的所述共用滚动轴。
15.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 借助其自身的倾斜轴线线性致动器驱动每个桨板对组件，以允许该桨板对相对于所述两轴式跟踪机构中的其它桨板对独立地运动并最优化，其中每个倾斜轴均垂直于所述共用滚动轴枢转。
16.根据权利要求15所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 将第一桨板组件联接到联接于该第一桨板组件的折叠结构； 将所述折叠结构连接到第一线性致动器的一端，其中所述折叠结构具有多个弯曲支架，这些弯曲支架均具有铰链，以使得当所述桨板组件被运输时抵靠所述第一桨板组件折叠为平的； 当现场安装时在所述多个弯曲支架之间连接一中央桁架，以允许所连接的线性致动器使得桨板在所述倾斜轴上倾斜铰接；以及 将每个桨板组件配置成关于其自身的倾斜轴线旋转，并且将所述桨板组件配置成在所述共用滚动轴上沿滚动轴线全部一起旋转。
17.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 在所述共用滚动轴包括两段或更多段锥形滚动轴的情况下，这些滚动轴经由以下任一种方式联接在一起，即，I)联接机构、2)滚动轴承组件、3)联接到所述锥形滚动轴的凸缘状较窄部分的回转驱动马达、以及4)这三者的任意组合；以及 其中所述多个桨板对均具有垂直于所述共用滚动轴枢转的倾斜轴，并且所述锥形滚动轴的较宽部分接近所述倾斜轴连接。
18.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 使具有中心线对准管的每个桨板组件滑动到其倾斜轴上，其中两个或更多个倾斜轴联接到所述共用滚动轴，并且所述倾斜轴的每侧均具有滑动到该倾斜轴上并固定到该倾斜轴上的桨板组件。
19.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，其中桨板组件被构造为使得包括在该桨板组件中的CPV电池组当安装在该桨板组件中时保持它们的三维对准，其中每个桨板组件均具有包括多个单独的CPV电池的轮廓框架，这些CPV电池在制造过程中彼此三维预对准，当所述聚光光伏电池被安装在所述桨板组件中时，这些CPV电池布置成网格状图案，并且所述桨板组件的该结构保持所安装的CPV电池在所述两轴式跟踪机构的运输过程中以及操作过程中的三维对准。
20.根据权利要求13所述的用于聚光光伏系统的两轴式跟踪机构的方法，该方法进一步包括: 利用一组磁性簧片传感器来确定:1)用于所述倾斜线性致动器的基准位置以控制所述CPV电池的倾斜轴线；以及2)用于所述回转驱动马达的基准位置以控制所述CPV电池的滚动轴线，其中在每个测量轴线处具有一个磁性簧片传感器； 定位所述磁性簧片传感器以使得关于所述太阳能跟踪器的滚动轴线的旋转度数与所述回转驱动马达的转数精确地相关； 定位所述磁性簧片传感器以使得沿着每个线性致动器的位置与关于所述太阳能跟踪器的倾斜轴线的旋转度数精确地相关。
【文档编号】H02S20/32GK103765762SQ201180060573
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2011年12月16日 优先权日:2010年12月17日
【发明者】W·米勒, B·辛曼, V·奥赛古达, A·沃达尔恰克 申请人:索泰克太阳能公司