光伏双轴联动跟踪系统和网格化的光伏双轴联动跟踪系统的制作方法_4

文档序号:8998229阅读:来源:国知局
。为了控制光伏面板安装位450在方向X上的转动,光伏面板安装位450的第二方向转动轴均固定连接有牵引杆460。如图所示的实施例中,牵引杆460垂直耦合于光伏面板安装位450的第二方向转动轴上。当然,牵引杆460也可以以一定角度(例如80度、60度、等等)地固定耦合于光伏面板安装位450。第二方向转动控制结构420包括有图上所示出的单个的第二方向控制电机480。第二方向控制电机480转动,带动旋转杆490发生转动,如图上a、b、c三个位置所示。而旋转杆490进一步活动连接到水平的第二方向转动轴控制杆K。本领域技术人员可以理解到,随着旋转杆490的转动,第二方向转动轴控制杆K在方向X上发生前后移动。由此,实现了由第二方向控制电机480控制的第二方向转动轴控制杆K的X方向的位移。进一步的,第二方向转动轴控制杆K通过活动连接方式(例如,通过铰链)连接于每一个牵引杆460。随着第二方向控制电机480带动第二方向转动轴控制杆K在X方向上进行前后移动,第二方向转动轴控制杆K的前后移动拉动了牵引杆460,由于第二方向转动轴控制杆K与牵引杆460是活动连接的,则牵引杆460可以发生转动,如图上的A、B位置所示。由于牵引杆460与光伏面板安装位450是固定连接的,则随着牵引杆460从A位置转动到B位置,光伏面板安装位450也随即绕第二方向转动轴Kl在方向X上进行转动。在一个实施例中,单个光伏面板安装位450绕第二方向转动轴Kl在方向X上的转动幅度为+/-10至30度。
[0053]进一步的,第二方向转动轴控制杆K可以延长,进而连接到图上右侧的第二组光伏面板安装位450’的牵引杆460’。并且,第二方向转动轴控制杆K可以继续延长到另一个光伏组件子系统上的复数个光伏面板安装位。由此,通过单个的第二方向控制电机480以及一个第二方向转动轴控制杆K,可以带动复数个牵引杆和光伏面板安装位在方向X上进行转动。在一个实施例中,根据架设在跟踪子系统上的光线探测器,由控制器(未在图上示出)对第二方向控制电机480发出第二方向转动控制信号,第二方向控制电机480带动第二方向转动轴控制杆K进行水平前后移动,进而带动其上多个牵引杆460和光伏面板安装位450在方向X上进行转动,实现了对太阳光的跟踪调节。
[0054]图6示出了根据本申请的一个实施例的控制系统的示意图。本申请的第一方向转动控制电机和第二方向转动控制电机可以被耦合至共用的控制器。该耦合可以是通过各种常用的通信形式来进行,例如,有线的电缆传输或无线传输。当整个光伏发电系统被铺设在广阔的面积上时,采用无线传输是更为有利的。例如,可以采用WiF1、蓝牙、2.4Ghz频段的无线传输技术等方式,由某一个物理地点上放置的控制器对所有机架上的第一 /第二方向控制电机发送无线控制信号,由此减少了在广阔面积上的布线需求,节约了成本,提高了布设效率。同样,通过第一 /第二方向的传感器,收集太阳在第一方向和第二方向上的实时位置信息。控制器基于该实时位置信息来产生并输出第一方向转动控制信号和第二方向转动控制信号,以控制所有光伏面板实时地转动。传感器可以同样采用有线或无线的方式耦合到控制器。并且,传感器可以采用多种不同的实现方式。例如,在一个实施例中,传感器可以是设置在不同物理位置上的用于接收光照的光敏传感器。或者,在另一个实施例中,可以不需要传感器,而是通过接收第三方的实时气象资料来产生第一方向转动控制信号和第二方向转动控制信号。该第三方实时气象资料可以是气象台的实时数据,或是其他第三方商业气象预测机构提供的更为准确的太阳实时位置信息。或者,以上多种方式可以被结合使用来提供更为精确的太阳实时位置信息。由此,本领域技术人员可以认识到,本申请的传感器和控制器不需要被设置在光伏系统的附近,而是可以在远程对整个广阔面积上的光伏系统进行控制,这显著降低了控制成本并提高了控制效率。
[0055]图7示出了根据本申请的一个实施例的双轴跟踪系统的多个组件子系统的示意图。图7的上半部分是多个组件子系统互联的侧视图,下半部分是多个组件子系统互联的俯视图。图7中包括有多个组件子系统100、200、300、400。但本领域技术人员可以知道,可以进一步包括有更多的组件子系统,并能按照如下描述的方式等同地进行连接和操作。
[0056]组件子系统200、300、400和前文参考图1 一 4所描述的组件子系统100相同结构。并且,组件子系统200、300、400均包括有第一方向转动轴M,示出为M200、M300、M400。M200、M300、M400通过万向轴连器互相连接,并且M200的一端连接到组件子系统100 (最右侧)的第一方向转动轴M0组件子系统100的第一方向转动轴M的另一条连接到第一方向转动控制机构(图上没有示出)。第一方向转动控制机构包括第一方向转动控制电机。太阳运动跟踪传感器(没有在图中示出)被设置在双轴跟踪系统的各个组件子系统100、200、300、400上。控制器(例如,如图6所示的控制器)基于传感器的输出信号来输出控制信号以实时地驱动控制电机,进而调节第一方向转动轴M在Y方向上的转动角度。经由万向轴连器,第一方向转动轴M的转动带动了第一方向转动轴M200、M300、M400和转动,从而机械联动调节组件子系统200、300、400上的固定梁杭架结构在Y方向上的转动,近而使得所有组件子系统的固定梁杭架结构上的所有光伏面板都在Y方向上发生角度改变。由此,通过单个控制装置和单个轴,可以实现多个组件子系统的光伏面板在Y方向上的转动角度同时发生改变。
[0057]同样,组件子系统200、300、400中的每个光伏面板安装位均包括有在Y方向上的第二方向转动轴(未示出标记)。由第二方向转动轴控制杆K连接所有的组件子系统100、200、300、400。组件子系统100的第二方向转动轴控制杆K连接到第二方向转动控制机构。第二方向转动控制机构包括设置在组件M200和M300之间的单个的第二方向控制电机480。在控制器(例如,如图6所示的控制器)的指示下,第二方向控制电机480带动第二方向转动轴控制杆K发生水平方向上的前后移动,从而通过活动连接方式带动组件子系统200、300,400上所有光伏面板安装位的第二方向转动轴在X方向上发生转动。由此,通过单个控制装置和单个轴,使得所有光伏面板安装位能同时在X方向上发生受控的转动。在本实施例中,由于使用四个组件子系统,则为了使水平方向上的驱动力均匀,因此在中央位置,即M200和M300之间的位置设置该单个的第二方向控制电机480。由此,第二方向控制电机480在水平方向上的左右两侧均驱动基本相同长度的第二方向转动轴控制杆K,平衡了功率输出。由于本申请不限定彼此连接的组件子系统的数量,因此可以联接尽可能多的组件子系统。根据本申请的设计,一个第二方向控制电机480可以同时带动大约二十至四十个组件子系统的所有光伏面板安装位进行转动。
[0058]通过单个的第一方向转动控制机构和第二方向转动控制机构,可以同时地分别调节所有组件子系统上的光伏面板在X和Y两个方向上的转动角度,从而无死角地精确调节光伏面板为垂直正面迎向太阳光的入射方向。由此可以最大化太阳能入射角度,提高光伏面板的光伏转换效率。在一个测试系统中,相对于单轴系统,可提高10% -15%的发电效率。同时,可以实现一套跟踪控制系统对复数个光伏组件子系统的控制跟踪,大幅度降低跟踪控制成本。
[0059]此外,固定梁杭架结构在不使用时的初始状态为处于水平面。固定梁杭架结构采取了框架结构在三维方向上都具有优良的抗拉扯性能。由此有效提高整个光伏跟踪系统的抗风性能,提尚安全性和持久耐用性。
[0060]现在参考图8,图8示出了根据本申请的另一个改进实施例的网格化双轴跟踪系统的示意图。进一步而言,图8示出了与例如图3C和图4类似的侧面。图8中示出了三组系统纵列8-1、8-2和8-3。可以认识到,这仅仅是示意性的,本申请可以不限于三组系统纵列,并且可以组成多达数十组系统纵列。每一组系统纵列均是如图7所示的串联有组件子系统200、300、400(以及更多)的纵列控制结构,实现本申请如上所示的第一方向/第二方向转动控制。改进之一在于,与图3C和图4相比,省略了中央支撑柱312架设在底部横梁314上所需要三角形两边支柱。而进而,在在彼此相邻的两两系统纵列的相对应组件子系统的中央支撑柱之间,通过纵列横梁810进行水
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