光伏太阳能跟踪系统的制作方法

本实用新型总体上属于太阳能发电的领域。

更具体地，本实用新型的一个特别重要但非排他性的应用是光伏太阳能跟踪器系统的领域，所述光伏太阳能跟踪器系统能够在一天的时间中跟踪太阳以最大化光伏模块的能量输出。

背景技术：

最基本的光伏太阳能跟踪器系统是单轴线跟踪器。

这些系统提供了用于使得光伏太阳能模块阵列围绕固定轴线旋转的装置，该装置提供了将模块朝向太阳大致定向的方式。

这些单轴线跟踪器的固定旋转轴线可以是竖直的、水平的或成倾斜角度的。

在美国专利No.7,888,588中描述了单轴线跟踪器的示例性设计，该单轴线跟踪器使得光伏太阳能阵列以倾斜角度围绕轴线旋转。在这种固定倾斜单轴线跟踪器设计中，多个跟踪器单元围绕具有固定倾斜角度的旋转轴线一致地旋转。每个跟踪器单元子组件包括支撑围绕两个固定枢转点旋转的光伏太阳能模块阵列的结构，枢转点所述固定枢转点限定每个跟踪器单元的主旋转轴线。驱动元件和驱动元件耦合器连接不同的跟踪器单元子组件，以迫使它们一致旋转。

与现有技术的围绕固定水平轴线旋转的单轴线跟踪器相比，该设计提供了跟踪精度的显著改进。

然而，围绕具有倾斜角度的轴线旋转的这些固定倾斜跟踪器的动态运动导致每个跟踪器单元的光伏太阳能阵列之间的自遮蔽损失显著增加，从而导致工厂所需的土地增加。

此外，对于固定倾斜跟踪器来说，光伏模块阵列在风暴期间不能移动到使该光伏模块阵列处于平坦的水平位置中的安全位置。

此外，光伏模块阵列围绕倾斜的固定倾斜轴线的旋转引起地面上方的枢转点之间所需距离增加，以为了避免光伏模块阵列与土壤发生机械干扰。

光伏模块阵列的总高度的增加直接转化为跟踪器结构和基础上的更高的风载荷，从而增加了成本。

还已知了双轴线光伏太阳能跟踪器系统，其提供用于更精确地将光伏模块阵列与太阳对准的装置，但代价是系统复杂性显著增加。

该复杂性的增加转化为更高的成本，并且成本的增加通常过高而不能补偿在发电中获得的小增益。

在专利申请PCT/IB2014/000114中描述的示例性设计解决了现有技术的双轴线跟踪器的许多局限性，但这些“倾斜和滚动”跟踪器的动力学并未解决双轴线跟踪系统的地面覆盖率欠佳的一般问题。

此外，双轴线跟踪器提供的更高能量增益只能通过使用低地面覆盖率的现场布置的太阳能设备来实现。低地面覆盖率的使用间接转化为进一步的成本增加，这是因为安装太阳能发电设备需要更多的陆地面积，并且需要更长的电缆来互连现场的跟踪器单元。

技术实现要素：

因此，需要一种替代的光伏太阳能跟踪器系统，其积极地解决了现有技术单轴线和双轴线跟踪器系统的上述限制。

为此，本实用新型主要提出了一种光伏太阳能跟踪系统，其至少包括跟踪器单元，所述跟踪器单元在一天的时间中保持光伏模块阵列与太阳对准，其中所述跟踪器单元包括：

支撑结构，其包括支撑所述光伏模块阵列的多个细长元件和用于刚性支撑所述多个细长元件并布置成沿第一旋转轴线旋转的扭矩管；

可操作地连接到所述支撑结构的杆结构，其具有沿所述第一旋转轴线旋转固定在所述支撑结构上的上部分以及沿与第一旋转轴线正交的第二旋转轴线旋转连接在基础上的下部分，

所述基础；和

转向机构，其机械地将所述第一和第二旋转轴线联接在一起，用于使所述支撑结构和可操作地连接的所述杆结构围绕所述第一和第二旋转轴线以相同的运动旋转。

在一些有利实施例中，还提出和/或进一步提出了包括以下特征中的一个或多个的系统：

﹣杆结构的上部分包括第一对枢转点，该第一对枢转点连接到扭矩管并限定所述支撑结构的第一旋转轴线；

﹣杆结构的下部分包括连接到基础并限定所述第二旋转轴线的第二对枢转点；

﹣转向机构包括上转向臂结构和下转向臂结构；

﹣上转向臂结构包括上臂元件，该上臂元件具有上端和位于所述上端的第一枢转铰接件，所述第一枢转铰接件可操作地连接到扭矩管，所述第一枢转铰接件具有与所述第一旋转轴线正交的枢转轴线；

﹣所述上转向臂结构的上臂元件具有下端，该上臂元件包括位于所述下端处的球形接头，所述球形接头可操作地连接到下转向臂结构；

﹣所述下转向臂结构具有下端，所述下转向臂结构包括在所述下端处的一对转向枢转点，所述一对转向枢转点可操作地连接到基础，所述转向枢转点具有与第二旋转轴线正交的枢转轴线；

﹣该系统包括驱动组件，该驱动组件包括：驱动器，其一侧可操作地连接到固定到基础上的安装结构，另一侧连接到转向机构的所述下转向臂结构，用于使得所述支撑结构运动；

﹣跟踪器单元的杆结构包括两对机械梁元件，即，第一对和第二对，每个机械梁元件均具有上端和下端，其中，每对所述机械梁元件中的一个的上端一起连接到所述第一对枢转点中的连接到所述扭矩管的第一枢转点，每对所述机械梁元件中的另一个的上端一起连接到所述第一对枢转点中的连接到所述扭矩管的第二枢转点其中，每对所述机械梁元件中的一个的下端一起连接到所述第二对枢转点中的第一枢转点，并且其中，每对所述机械梁元件中的另一个的下端一起连接到所述第二对枢转点中的第二枢转点；

﹣所述转向机构的下转向臂包括具有上端和下端的一对转向梁元件，其中，两个转向梁元件的上端均利用球形接头可操作地连接到上转向臂，并且其中梁元件的下端通过第三对枢转点连接到基础；

﹣该系统包括由公共驱动器组件驱动的多个跟踪器单元，该公共驱动器组件包括单个驱动器和多个传动梁，这些传动梁利用其端部处的枢轴或球形接头以串联方式连接；

﹣转向机构的上转向臂结构和下转向臂结构的长度布置成向跟踪系统提供自锁特性；

﹣上和下转向臂结构的长度布置成当跟踪器在日出或日落时移动到其最大角度旋转极限时获得这两个结构(上和下转向臂结构)的主纵向轴线之间的几何正交关系；

﹣该系统包括多个跟踪器单元，所述多个跟踪器单元通过跟踪器连杆梁连接在一起，并且其中该系统还包括附接到每个跟踪器单元杆结构的减震机械缓冲器和附接到每个跟踪器连杆梁的机械锁定支架，以在跟踪器单元移动到它们的旋转位置极限末端时机械地锁定每个跟踪器单元的旋转；

﹣该系统包括多个跟踪器单元，所述多个跟踪器单元通过跟踪器连接梁连接在一起并由公共驱动组件一致地驱动，该公共驱动组件包括公共驱动器和自锁驱动机构，该自锁驱动机构布置成将跟踪器的取向限制在确定位置，从而最小化风对所述公共驱动器的影响；

﹣自锁驱动机构包括多个机械锁，所述机械锁与可操作地连接到每个跟踪器单元的下转向臂的相应连杆梁的末端相联；

﹣每个机械锁均布置成接合在与每个跟踪器单元的底架结构刚性连接的对应锁定板中，以将每个跟踪器单元的旋转限制在确定位置，所述机械锁由所述公共驱动器同时驱动；

﹣自锁驱动机构还包括转向致动机构，该转向致动机构布置成根据需要释放机械锁，由公共驱动器施加的张力或压缩力致动所述机械锁；

﹣传动梁的重量分布是不平衡的，以获得重力矩，该重力矩使机械锁自动返回到其锁定位置；

﹣由光伏模块阵列和具有重心的模块阵列结构形成跟踪器上部组件，所述重心布置成保持定位到跟踪器杆结构的下枢转点的南部。

﹣第二对枢转点沿着东/西方向对齐，第三对枢转点沿北/南方向对齐，跟踪器上部组件由光伏模块阵列和具有重心的模块阵列支撑结构形成，所述重心的相对位置以这样的方式布置：在跟踪器系统的正常操作期间，所述重心点保持定位于跟踪器杆结构的第二对枢转点的北部；

﹣可在最小和最大长度之间调节上或下转向臂结构的长度，以便进一步优化跟踪器单元在夏季和冬季期间的运动轨迹；

﹣选择所述可调节转向臂结构的最小长度，以将支撑结构驱动到平坦的水平位置；

﹣跟踪系统的基础包括具有管状结构的底架结构、用于驱动器的安装结构，所述安装结构可操作地连接到所述底架结构；

﹣每个跟踪器单元的基础设置在地面上，通过将每个跟踪器单元的基础可操作地连接到埋在每个跟踪器单元下面的地面中的锚固元件将基础固定到地面；

﹣支撑所述光伏模块阵列的所述多个细长元件中的每个细长元件包括一对模块快速夹持支撑元件，其中每个模块快速夹持支撑元件包括用于支撑光伏模块的长的边或轨条的第一固定元件、用于将快速夹持支撑元件附接到扭矩管的第二固定元件、以及用于支撑光伏模块的短的边或轨条的第三固定元件。

附图说明

通过结合附图阅读以下概述和详细描述，本实用新型的上述和其他特征和优点将变得显而易见，在所述附图中：

图1A和1B示出了当分别从西方和北方观察时如在此具体描述的根据本实用新型的光伏太阳能跟踪器单元的第一实施例的两张简图，所述光伏太阳能跟踪器单元根据北/南方向典型地设置在地面上，用于跟踪太阳；

图2A和2B示出了分别从南方和西方观察时的本实用新型的跟踪器系统的第二实施例的示意图，其具有单排，所述单排包括三个机械连接的类似于图1A和1B的跟踪器单元的光伏太阳能跟踪器单元；

图3A和3B示出了分别从西方和北方观察时的根据本实用新型的光伏太阳能跟踪器单元的第三实施例的示意图，其包括可调节的转向臂结构；

图4A和4B示出了分别从西方和北方观察时的根据本实用新型的光伏太阳能跟踪器单元的另一实施例的示意图，所述光伏太阳能跟踪器单元包括底架支撑结构；

图5示出了本实用新型的跟踪器系统的另一实施例的示意图，该跟踪器系统具有单排，该单排包括三个机械连接的配备有自锁驱动机构的光伏太阳能跟踪器单元；

图6示出了本实用新型的光伏太阳能跟踪器(表示为1.5轴线跟踪器)(中断线)和现有技术的固定倾斜单轴线跟踪器(虚线)的太阳轨迹(实线)的笛卡尔坐标图和针对北半球北纬44°的位置这些跟踪器的轨迹与冬至和夏至期间的太阳轨迹之间的角度差异；

图7A和7B示出了使用现有技术单轴线光伏太阳能跟踪器的固定倾斜动力学的相同跟踪器单元的阵列和本实用新型的多轴线跟踪器的阵列的简图。跟踪器使得光伏模块沿着东方在地平线上方30°的角度位置指向太阳；

图8A和8B示出了用于安装附接到本实用新型的跟踪器系统的一个实施例的主纵向支撑件上的光伏模块阵列的优化支撑元件阵列的一个实施例的简图。

具体实施方式

本实用新型基本上提供了一种光伏太阳能跟踪系统，其包括至少一个依靠“摇摆”和“滚动”动力学的跟踪器单元，以在一天的时间中保持光伏模块阵列与太阳对准。这种特定和原创的新跟踪器单元有时在此称为“一个半的轴线”跟踪器单元。

为了简化本实用新型的描述，假设系统安装在位于北半球的地点来系统地描述本实用新型的跟踪系统，但是在执行180度的旋转之后，该跟踪系统也可以安装在位于南半球的地点。

图1A和1B示出了本实用新型的1.5轴线光伏太阳能跟踪器单元的一个实施例的示意图。

跟踪器单元包括模块支撑结构100，该模块支撑结构包括支撑(已知类型的)光伏模块阵列101的模块支撑元件阵列105、用于支撑所述模块支撑梁元件阵列105的主纵向支撑或扭矩管104、以及主旋转装置，主旋转装置用于使所述扭矩管104围绕具有可变倾角α的主滚动旋转轴线或第一旋转轴线106旋转。

跟踪器单元还包括杆结构200，所述杆结构在其上侧包括第一对枢转点102和103，其中所述一对第一枢转点102和103限定所述扭矩管的主“滚动”旋转轴线106；并且所述杆结构在其下端具有第二对枢转点203E和203W，所述第二对枢转点限定了第二“摇摆”旋转轴线或第二旋转轴线204，用于使得杆结构200和可操作地连接的扭矩管104和所述模块阵列支撑结构100旋转，其中，所述第二旋转轴线204与所述第一旋转轴线正交，并且其中所述杆结构100的下端上的所述第二对枢转点203E和203W固定在跟踪器单元的基础500上。

基础在此例如为一块混凝土，其固定、锚固或铺设在地面上。

跟踪器还包括用于使模块支撑结构100旋转的转向机构300。

转向机构由马达驱动，例如本身已知的电动马达致动，所述马达由计算机(未示出)控制，该计算机以本领域技术人员容易理解的方式充分编程。

转向机构300机械地将所述1.5轴线光伏太阳能跟踪器的所述第一旋转轴线106耦合到所述第二旋转轴线204。转向机构包括上转向臂结构303和下转向臂结构301。上转向臂结构303包括上臂元件303A (例如金属管)，所述上臂元件在其可操作地连接到扭矩管104的上端处具有枢转点304，所述扭矩管具有与所述第一旋转轴线106正交的枢转轴线305。

上转向臂元件303A还在其可操作地连接到所述下转向臂结构 301的下端处包括球形接头302，其中所述下转向臂结构301包括一对转向臂元件301N和301S，所述一对转向臂元件301N和301S在其可操作地连接到所述跟踪器的基础500的下端处连接到一对枢转点 306N和306S，所述基础500具有与所述杆结构200的所述第二旋转轴线204正交的枢转轴线307。

根据本实用新型的该实施例，跟踪器还包括驱动组件400，该驱动组件包括驱动器401，例如控制杆的电动马达，所述驱动器的一侧可操作地连接到固定在跟踪器基础500上的安装结构402(即，具有三角形布置并且连接到基础的两条支腿的支撑件)而另一侧固定到所述转向机构300的所述下转向臂元件301，从而提供用于引发所述光伏模块支撑结构100的“摇摆”和“滚动”运动的装置。

在本实用新型的一实施例中，跟踪器单元的杆结构200可包括两对机械梁元件201E和201W以及202E和202W，每个机械梁元件均具有上端和下端，其中，元件201W和202E的上端一起连接到扭矩管104的第一枢转点102，元件201E和202W的上端一起连接到扭矩管104的第二枢转点103，其中，元件201E和202E的下端一起连接到杆结构200的第一枢转点203E，并且元件201W和202W的下端一起连接到杆结构200的第二枢转点203W。

在本实用新型的该实施例中，杆结构200包括：两对梁元件(例如金属管)，其提供机械上坚固且轻质的机械结构；和用于将上部结构的固定负载和由风载荷产生的作用在光伏模块阵列101的表面上的力传递到基础500的有效装置。

在本实用新型的另一个实施例中，转向机构300的下转向臂301 可包括一对具有上端和下端的梁元件301N和301S，其中，梁元件301N 和301S两者的上端利用球形接头302可操作地连接到上转向臂303，其中，梁元件301N和301S的下端通过一对枢转点305N和305S连接到基础500。

在本实用新型的该特定实施例中，所述一对梁元件301N和301S 的形状是三角形，所述三角形使其成为机械上坚固且轻质的机械结构，这提供了用于将驱动组件400的致动力传递到转向机构300的上转向臂303的有效装置。

驱动组件400的驱动器401在此由轴或管形成，该轴或管由液压或电子千斤顶从固定在两个梁元件上的中心杆(例如其中部)上的固定点推动或拉动来致动。

在本实用新型的一实施例中，多个跟踪器单元可以由公共驱动器驱动。图2A和2B示出了本实用新型的这样一种实施例的示意图，其具有一排三个机械连接的1.5轴线(一个半的轴线)光伏太阳能跟踪器单元1000、1100和1200，它们由公共驱动组件400一致地驱动，所述公共驱动组件包括单个驱动器401和多个传动梁403。

传动梁403在其端部利用枢转接头或球形接头以串联方式连接。每个传动梁403的长度均可调节，以便在如果安装区域的地面不平坦的情况下适应高度的一些变化。

在本实用新型的一个优选实施例中，可以优化转向机构300的上转向臂303和下转向臂301的长度，以便为机械系统提供有利的自锁特性。

为此，选择上转向臂303和下转向臂301的长度，以便在跟踪器在日出和日落时移动到其最大角度旋转极限时获得这两个元件301和 303的主纵向轴线(每个沿轴线伸长)之间的几何正交关系。当满足该正交条件时，由模块支撑结构100传递并由上转向臂303传递到下转向臂301的风载荷的力矩Cm引起的力Fw具有完全平行于下转向臂301的主纵向轴线的方向。

作为有利的结果，力Fw的完整性因此通过下转向臂301的下部的一对枢转点306完全传递到基础500，因此没有力传递回跟踪器单元的驱动梁403和公共驱动器401。

这代表了与现有技术的固定的水平或倾斜跟踪系统相区别的重要区别特征，现有技术的跟踪系统不具有这种特定的自锁机械特性。

在这些现有技术的跟踪系统中，它们的连杆梁和公共驱动器需要显著地过大，这是因为由每个跟踪器单元上的风载荷引起的力矩的总和被加总并且被第一连杆梁传递回它们的公共驱动器。

利用本文公开的本实用新型的上述自锁特性，可以使用较小的连杆梁403和功率较小的公共驱动器401，因为这些元件仅需要克服在系统的正常操作条件期间获得的较小的风载荷。

当系统暴露于更高的风速时，跟踪器单元可以放置在它们的角度旋转极限位置处，在该角度旋转极限位置处，本文公开的转向机构具有自锁属性并且有效地将每个跟踪器单元的所有风载荷转移到它们的基础中而不是将这些风载荷传送回系统的公共驱动器401。

在本实用新型的另一个实施例中，减震机械缓冲器205附接到每个跟踪器单元杆结构200，并且机械锁定支架404附接到每个跟踪器连杆梁403，以便在它们移动到旋转位置极限末端时机械地锁定每个跟踪器单元的旋转。

这种机械缓冲器205和机械锁定支架404可以安装在每个跟踪器单元上，以便当它们达到它们的指向东方的机械极限或者它们的指向西方的极限或这两个旋转极限时锁定它们的旋转。

在本实用新型的一个优选实施例中，优化跟踪器上部组件(包括光伏模块阵列101和模块阵列支撑结构100)的重心的相对位置，使得在跟踪器系统的正常操作期间，该重心点保持定位于跟踪器杆结构 200的下枢转点203的北部。

当满足该几何条件时，系统的整体可靠性得到改善，这是因为在本文公开的转向机构300具有自锁属性的情况下，当跟踪器朝向其行程极限末端移动时，重力FG帮助公共驱动器401。

如果在极端条件下连杆梁403松动或断裂，则以串联布置连接在断开的连杆梁后面的跟踪器单元将自然地移动到安全的风暴位置，并且在此公开的本实用新型的自锁转向机构300将防止这些跟踪器单元的任何进一步旋转。

在本实用新型的又一个实施例中，上转向臂303的长度可以形成为可调节的，以为了进一步优化跟踪器单元在夏季和冬季的运动轨迹。

图3A和3B示出了这样一实施例的示意图，在该实施例中，转向机构300的下转向臂301的一个梁元件被可调节长度的元件(例如剪式千斤顶301S)代替。

其他可调节长度的机械元件(例如千斤顶柱型梁)也可以提供相同的功能。

在本实用新型的又一个实施例中，使用公共驱动机构机械地联接这些可调节长度的机械元件，从而提供用于以集中方式调节这些元件的长度的装置。

这些元件的长度的调节可以由操作者手动完成，或者通过使用可以包括电动马达的自动驱动器自动完成。

在本实用新型的另一个实施例中，选择可调节长度的机械元件的最小长度，以为了将模块支撑结构100驱动到平坦的水平位置。如果跟踪系统安装在暴露于非常高风暴的场地上，则可以使用该安全位置代替先前描述的行程终点极限位置。

以类似的方式，跟踪器的扭矩管104配备有多个预定义的附接位置，所述多个预定义的附接位置可用于修改上转向臂303的上枢转点304在跟踪器的扭矩管104上的枢转位置。

在本实用新型的另一个实施例中，跟踪器的基础500包括底架结构510，该底架结构可包括如图4A和4B所示的管状结构。

在本实用新型的该实施例中，驱动器401的安装结构402可操作地连接到该底架结构510。

在本实用新型的该实施例中，跟踪器的杆结构200的下枢转点 203E和203W以及下转向臂301的一对下枢转点306N和306S可操作地连接到跟踪器底架结构510。在本实用新型的该实施例中，驱动器401连接到下转向臂301的联动点403可以位于本文公开的本实用新型的跟踪器的下转向臂301的枢转轴线307的下方。底架结构可包括多个子元件，例如弯曲的钢管，其中，多个终端与地面1000接触。

这些子元件可以用可调节长度的支脚端接，以便补偿地面地形的局部变化，从而提供保持跟踪器结构水平的装置。

作为本实用新型的另一个实施例，本文公开的跟踪器可以通过将底架结构510可操作地连接到锚固元件600而固定到地面，该锚固元件可以埋入地面1000中。

诸如可调节长度的缆索张紧器的张紧装置可以用于在跟踪器底架结构500和锚固元件600之间施加预张紧力。

以类似的方式，如果跟踪器安装在建筑物屋顶的表面上，则张紧装置也可用于将底架结构510固定到单个锚定点。如果每年多次调节转向机构300的下转向臂301，则可以优化系统的跟踪精度。

在本实用新型的又一实施例中，多个跟踪器单元可以配备有由公共驱动器驱动的自锁驱动机构。

这种公共驱动器可以授权从中心位置起作用，从而允许朝向东方或朝向西方关于该中心位置的对称运动。

图5示出了本实用新型的这种实施例的示意图，其具有一排三个机械连结的1.5轴线(一个半的轴线)光伏太阳能跟踪器单元1000、 1100和1200，它们由包括公共驱动器401和多个传动梁4200和4300 的公共驱动组件一致地驱动，所述多个传动梁配备有机械锁4212，例如，将所有物体阻挡在一起的触发装置。

传动梁使用位于其端部的一对枢转接头以串联方式连接在一起，并且通过球形接头连接件308可操作地连接到每个跟踪器单元的下转向臂301。

如果安装场地的地面不平坦，则每个传动梁的长度可调节，以适应高度的一些变化。

如图5所示，当跟踪器处于它们的模块支撑结构100朝向南方(当安装在南半球时朝向北方)取向的中心行程位置时，每个传动梁的机械锁4212接合到锁定板511中，所述锁定板刚性地连接到每个跟踪器单元的底架结构510。

在该中心行程位置中，机械锁4212阻止每个跟踪器单元的旋转。

在本实用新型的优选实施例中，在高风暴条件下使用该位置，以阻止每个跟踪器单元的旋转。由风压引发作用到跟踪器模块101和支撑结构100上的力矩被锁定板511阻挡，因此没有力被传递回公共驱动器。

为了在正常操作条件下恢复跟踪器单元的操作，必须激活转向致动机构4100以释放机械锁4212。

在本实用新型的一个实施例中，转向致动机构4100可以由公共驱动器401机械地致动。

图7示出了本实用新型的这种实施例的示意图，其具有转向致动机构4100，该转向致动机构在一侧机械连接到公共驱动器401而在另一侧机械地连接到第一传动梁4200。

在所示的示例性实施例中，转向致动机构410由公共驱动器401 施加的张力或压缩力致动。当公共驱动器401没有施加张力或压缩力时，顺从元件4103将转向致动机构4100带入其休止(即非致动)位置。

转向致动机构4100的致动引起传动梁4200和4300围绕旋转轴线4400的旋转运动，该旋转轴线平行于其主纵向方向。传动梁4200和 4300的引发旋转运动从锁定板511释放机械锁4212，从而允许跟踪器单元旋转。

在本实用新型的一优选实施例中，传动梁4200和4300的重量分布不平衡，以为了从重力获得力矩，该力矩自动地将传动梁4200和 4300的机械锁4212带回到它们的锁定位置。

在本实用新型的一实施例中，转向致动机构4100可以由单独的致动器(例如电动马达、螺线管或其他代替装置)致动。

在本实用新型的一优选实施例中，跟踪器上部组件(包括光伏模块阵列101和模块阵列支撑结构100)的重心的相对位置被优化，以使得在跟踪器系统的正常操作期间，该重心点保持定位在跟踪器杆结构200的下枢转点203的南部。当满足该几何条件时，系统的整体可靠性得到改善，这是因为在本文公开的机械锁4212阻止每个跟踪器单元的旋转的条件下当跟踪器移动向它们中心位置时重力有助于公共驱动器401。

因此，跟踪器朝向装置前方下落到更安全的位置。

如果在极端条件下连杆梁4200和4300变得松动或断裂，则在断裂的连杆梁后面以串联布置连接的跟踪器单元将自然地移动到安全风暴位置，在此处，本实用新型公开的自锁驱动机构将防止这些跟踪器单元的任何进一步旋转。

作为示例，图6示出了本实用新型的在此公开的1.5轴线光伏太阳能跟踪器针对北纬44°N的北半球地点在冬至和夏至期间的轨迹的笛卡尔图。在该示例中，转向机构300的下转向臂301的长度具有对应于夏季或冬季的两个不同的长度值。

通过计算跟踪器的轨迹与太阳的轨迹之间的角度差来计算在图的底部图中示出的系统指向误差。这些结果表明本文公开的1.5轴线跟踪器能够跟随太阳，与现有技术的固定倾斜单轴线跟踪器相比具有显著提高的跟踪精度。

提高的跟踪精度直接转化为由跟踪系统支撑的光伏太阳能模块产生的能量的总体增加。

本文公开的1.5轴线跟踪器的特定动力学也有利于减少系统自遮蔽损失，所述系统自遮蔽损失是与每个跟踪器单元投射的阴影的重叠相关的损失。

作为示例，图7A和7B分别示出了本实用新型的1.5轴线跟踪器阵列和使用现有技术的固定倾斜单轴线光伏太阳能跟踪器的动力学的相同跟踪器单元的简图。

跟踪器单元将它们的光伏模块阵列指向太阳，在该示例中，太阳以30°的角度位置位于东方的地平线上方高度。

每幅图中的下图均显示了从太阳的位置观察的跟踪器单元阵列的视图。

在每个跟踪器单元上使用的太阳能模块阵列的尺寸是相同的，只有跟踪器的动力学被修改，以为了提供两个系统的动力学影响的准确比较。

对于该示例的所选构造(其中每个跟踪器单元均配备有5×2光伏太阳能模块阵列)，6600mm的间距足以避免使用本实用新型的在此公开的动力学的1.5轴线跟踪器单元的任何单元间阴影。

对于使用现有技术的固定倾斜动力学的动力学的跟踪器单元来说，单元之间的间距需要增加到7365mm的值(比在此公开的本实用新型多115％)以为了避免单元间阴影。

结果，本文公开的1.5轴线跟踪器的动力学使得能够实现更高的地面覆盖率并因此减少太阳能设备所需的陆地面积。

本文公开的1.5轴线太阳能跟踪器系统可以安装在平坦的地面、斜坡、不平坦的地面、或平屋顶上。

跟踪器的基础可以包括子结构，以升高系统并使该1.5轴线太阳能跟踪器系统适合于覆盖停车场、或例如用于耕种下面的植物以用于农业应用。

本文公开的1.5轴线太阳能跟踪器系统与多个基础解决方案兼容，包括但不限于有压载的基础块、螺钉或桩驱动梁、埋地锚、或浇注混凝土基础。

在本实用新型的另一个实施例中，具有优化机械设计的模块支撑元件可用于将光伏模块阵列安装到本实用新型的1.5轴线跟踪器的主纵向支撑件上。图8A示出了从光伏模块阵列的南侧和底侧观察的本实用新型的这种实施例的示意图。

在该具体实施例中，每个模块支撑元件105均包括一对模块快速夹持支撑元件105A和105B，用于将成对布置的光伏模块的线性阵列 101A和101B安装到主纵向支撑件104上，所述主纵向支撑件包括一对梁成型件104A和104B。

图8B提供了优化的模块快速夹持支撑元件105A或105B的设计的更详细视图，其结合了多个特征并且包括：a)用于支撑光伏模块的长的边或轨条的第一固定元件1051；b)用于将快速夹持支撑元件附接到主要纵向支撑梁成型件104A或104B中的一个的第二固定元件 1053；以及支撑光伏模块的短的边或轨条的第三固定元件1055。

在所示的设计中，模块快速夹持支撑元件包括将第一固定元件 1051连接到第二固定元件1053的第一连接构件1052、将第二固定元件1053连接到第三固定元件1055的第二连接构件1053、以及将一对快速夹持支撑元件连接在一起的第三连接构件1056。

如图8B所示，第三固定元件1055可包括：上支撑元件1055A，该上支撑元件设计成与光伏模块的上表面机械接触；下支撑元件 1055B，其与光伏模块的底表面接触；保持夹1055C，其设计成在系统安装阶段暂时将光伏模块保持就位。

然后通过模块快速夹持支撑元件的不同孔插入诸如螺栓、金属螺钉或铆钉的紧固元件，以为了将快速夹持支撑元件和光伏模块永久地固定到本实用新型的1.5轴线跟踪器的主要纵向支撑件104上。

已经参考各种具体和优选的实施例和技术描述了本实用新型。然而，应该理解的是可以在保持在本实用新型的精神和范围内的同时进行变化和修改。本实用新型不受所公开的实施例的限制，包括附图中所示或说明书中举例说明的任何实施例，这些实施例是以举例的方式或说明而非限制的方式给出。本实用新型的范围仅受权利要求的限制。