太阳能跟随系统的制作方法

本实用新型涉及能源领域，更具体地，涉及一种太阳能跟随系统。

背景技术：

太阳能板能把太阳发出的光能、热能转化为电能，从而实现太阳能发电，比起传统发电方式，太阳能发电本身不使用燃料，不污染空气，不产生噪声，而且太阳能资源取之不尽，用之不竭；太阳能资源随处可得，可就近供电；发电工作性能稳定可靠，且太阳能发电系统的使用寿命可达到30年以上。但目前市场上传统太阳能光伏发电采用固定式光伏板，只能将接收阳光能量的10％至15％转化为电能，以致发电成本居高不下，是限制光伏行业推广应用急需解决的主要问题。理论上单层硅吸收阳光的效率上限可以达30％，设计能自动跟随太阳光伏发电系统，确保收集装置在发电过程中始终与太阳光垂直，经检测光伏转换率提高到22％左右，对光伏发电企业具有良好经济效益和社会效益。

技术实现要素：

基于此，本实用新型在于克服现有技术转换率低的缺陷，提供一种提高光能转换率，控制收集装置始终与太阳光垂直，充分利用太阳能的太阳能跟随系统。

其技术方案如下：

一种太阳能跟随系统，包括驱动装置、传动装置、收集装置、第一检测装置、第二检测装置和控制装置，所述驱动装置通过传动装置和收集装置传动连接，所述控制装置控制驱动装置的转动从而使收集装置转动，第一检测装置设于所述收集装置上，第二检测装置为至少两个并与地面呈不同角度设于所述收集装置一侧，所述第一检测装置和第二检测装置均与控制装置电连接。开启所述太阳能跟随系统，系统初始运行时，控制装置控制收集装置自动转动，当收集装置上的第一检测装置接收到对正光源时，第一检测装置发送指令至控制装置，控制装置记录收集装置此刻的角度位置并控制驱动装置停止驱动，收集装置停止转动；当太阳的光照角度发生变化时，呈不同角度设于所述收集装置一侧的第二检测装置中的其中一个第二检测装置接收到对正光源，该第二检测装置发送指令至控制装置，且控制装置未接收到第一检测装置的指令时，控制装置将该检测到对正光源的第二检测装置的角度位置与收集装置的角度位置比较，判断驱动装置的正反转情况并通过驱动装置驱动收集装置转动，当收集装置上的第一检测装置再次接收到对正光源并发送指令至控制装置后，收集装置停止转动，重复上述环节，从而使得收集装置始终跟随光源转动，解决目前太阳能系统转换率低的问题。对正光源即接收光源的位置与光源垂直，当收集装置上的第一检测装置接收到对正光源并发送指令至控制装置后，收集装置停止转动，所述收集装置始终自动保持与太阳光源垂直，最大限度吸引太阳能。

在其中一个实施例中，所述传动装置包括依次连接的减速器、蜗轮蜗杆机构、链轮机构、第一转轴和支撑柱，所述支撑柱与地面固定连接，所述第一转轴穿设于两根支撑柱之间且可周向转动，所述收集装置与第一转轴固定连接，所述减速器与驱动装置连接。当驱动装置启动后，经由减速器将动力依次传输至蜗轮蜗杆机构、链轮机构和第一转轴，由第一转轴带动收集装置转动。所述蜗轮蜗杆传动结构紧凑、传动比大，且传动平稳、噪声小，且蜗轮蜗杆具有自锁性，可作自锁传动，具有自锁功能，从而使收集装置保持静止，在一定程度上防止风力等外界因素的干扰作用，在阴雨和雾天系统不发电时可以实现自锁，保证蜗轮蜗杆机构停止运转，保护发电设备和跟随系统自由坠落损坏，保证收集装置工作时的安全性。

在其中一个实施例中，所述减速器的输入轴通过联轴器与所述驱动装置连接。

在其中一个实施例中，所述蜗轮蜗杆机构包括蜗杆、蜗轮和穿设于蜗轮的第二转轴，所述蜗杆与减速器连接，蜗轮与蜗杆配合，第二转轴与所述链轮机构连接。

在其中一个实施例中，所述蜗杆的展开螺旋角小于蜗轮蜗杆接触的摩擦角。由于蜗杆驱动蜗轮转动，蜗杆为主动、蜗轮为从动，且蜗杆的展开螺旋角小于蜗轮蜗杆接触的摩擦角，因此本技术方案的蜗轮蜗杆为自锁性蜗轮蜗杆，无法反转，防止风力吹动收集装置，在阴雨和雾天系统不发电时可以实现自锁，保证蜗轮蜗杆机构停止运转，保护发电设备和跟随系统自由坠落损坏，使得收集装置随意转动或防止收集装置由于自身重力在第一转轴上随意转动。

在其中一个实施例中，所述链轮机构包括第一链轮、第二链轮和连接第一链轮与第二链轮的链条，所述第二链轮与第二转轴连接，第一链轮与第一转轴连接。

在其中一个实施例中，所述驱动装置包括正反转电机。控制装置将检测到对正光源的第二检测装置的角度位置与收集装置的角度位置比较，判断驱动装置正反转电机的正反转情况并通过正反转电机的正向转动或反向转动驱动收集装置转动。

在其中一个实施例中，所述收集装置包括光伏板。所述光伏板可由多块光伏板组合，形成光伏组合板，加大光伏板与光源的有效接触面积，提高光源采集效率。

在其中一个实施例中，所述第一检测装置设于所述收集装置的中间位置。当第一检测装置的数量为一个时，设于收集装置的中间位置，保证所述收集装置最大限度的收集到光源。

在其中一个实施例中，第一检测装置为至少两个并分别设于所述收集装置上与第一转轴平行的两侧。当第一检测装置至少有两个时，其中的两个第一检测装置分别设于所述收集装置上与第一转轴平行的两侧，当其两侧的两个第一检测装置所接收到的光源平衡时，即为收集装置的最佳位置，此时第一检测装置发送信号至控制装置，控制收集装置停止转动。

本技术方案还提供一种太阳能跟随系统控制方法，所述太阳能跟随系统为上述任一实施例所述的太阳能跟随系统，所述控制方法如下：

1)、开启所述控制装置，控制装置控制收集装置自动转动，寻找光源位置；

2)、收集装置转动过程中，设于收集装置上的第一检测装置接收到对正光源，同时发送指令至控制装置，控制装置记录收集装置的角度位置并控制驱动装置停止驱动，收集装置停止转动；

3)、呈不同角度设于所述收集装置一侧的第二检测装置中的其中一个第二检测装置接收到对正光源，该检测到对正光源的第二检测装置发送指令至控制装置，且控制装置未接收到第一检测装置的指令时，控制装置将该第二检测装置的角度位置与收集装置的角度位置比较，判断驱动装置的正反转情况并通过驱动装置驱动收集装置转动；

4)、回到步骤2进行循环，控制收集装置始终跟随光源转动，解决目前太阳能系统转换率低的问题。

本实用新型的有益效果在于：

使得收集装置始终跟随光源转动，解决目前太阳能系统转换率低的问题。

所述蜗轮蜗杆传动结构紧凑、传动比大，且传动平稳、噪声小，且蜗轮蜗杆具有自锁性，可作自锁传动，从而使收集装置保持静止，在一定程度上防止风力等外界因素的干扰作用，在阴雨和雾天系统不发电时可以实现自锁，保证蜗轮蜗杆机构停止运转，保护发电设备和跟随系统自由坠落损坏，保证收集装置工作时的安全性。

附图说明

图1为本实用新型的太阳能跟随系统结构示意图一；

图2为图1的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型的太阳能跟随系统的第二检测装置结构示意图；

图4为本实用新型的太阳能跟随系统结构示意图二。

附图标记说明：

10、驱动装置；20、传动装置；21、减速器；22、蜗轮蜗杆机构；221、蜗杆；222、蜗轮；223、第二转轴；23、链轮机构；231、第一链轮；232、第二链轮；233、链条；24、第一转轴；25、支撑柱；26、联轴器；30、收集装置；40、第一检测装置；50、第二检测装置；60、地面。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

实施方式一

如图1所示的一种太阳能跟随系统，包括：驱动装置10、传动装置20、收集装置30、第一检测装置40、第二检测装置50和控制装置(图中未示出)，所述驱动装置10通过传动装置20和收集装置30传动连接，所述控制装置控制驱动装置10的转动从而使收集装置30转动，第一检测装置40设于所述收集装置30上，第二检测装置50为至少两个并与地面60呈不同角度设于所述收集装置30一侧，所述第一检测装置40和第二检测装置50均与控制装置电连接。开启所述太阳能跟随系统，系统初始运行时，控制装置通过控制驱动装置10驱动传动装置20，从而控制与传动装置20连接的收集装置30自动转动，当收集装置30上的第一检测装置40接收到对正光源时，第一检测装置40发送指令至控制装置，控制装置记录收集装置30此刻的角度位置并控制驱动装置10停止驱动，收集装置30停止转动；当太阳的光照角度发生变化时，呈不同角度设于所述收集装置30一侧的第二检测装置50中的其中一个第二检测装置50接收到对正光源，该接收到对正光源的第二检测装置50发送指令至控制装置，且控制装置未接收到第一检测装置40的指令时，控制装置将该第二检测装置50的角度位置与收集装置30的角度位置比较，判断驱动装置10的正反转情况并通过驱动装置10驱动收集装置30转动，当收集装置30上的第一检测装置40再次接收到对正光源并发送指令至控制装置后，收集装置30停止转动，重复上述环节，从而使得收集装置30始终跟随光源转动，解决目前太阳能系统转换率低的问题。

对正光源即接收光源的位置与光源垂直，当收集装置30上的第一检测装置40接收到对正光源并发送指令至控制装置后，收集装置30停止转动，所述收集装置30始终自动保持与太阳光源垂直，最大限度吸引太阳能。

如图3所示，本实施方式中，第二检测装置50的数量为3，与地面60呈不同角度设置于收集装置30一侧，在其他实施方式中，还可增加所述第二检测装置50的数量，以达到更精确的定位效果。由于多个第二检测装置50均呈不同角度设置，因此在同一时刻，最多只有一个能接受到对正光源。

具体地，本实施方式中的第一检测装置40和第二检测装置50均为光敏传感器。

进一步地，如图2所示，所述传动装置20包括依次连接的减速器21、蜗轮蜗杆机构22、链轮机构23、第一转轴24和支撑柱25，所述支撑柱25与地面60固定连接，所述第一转轴24穿设于两根支撑柱25之间且可周向转动，所述收集装置30与第一转轴24固定连接，所述减速器21与驱动装置10连接。当驱动装置10启动后，经由减速器21将动力依次传输至蜗轮蜗杆机构22、链轮机构23和第一转轴24，由第一转轴24带动收集装置30转动。所述蜗轮蜗杆机构22传动结构紧凑、传动比大，且传动平稳、噪声小，且蜗轮蜗杆机构22具有自锁性，可作自锁传动，从而使收集装置30保持静止，在一定程度上防止风力等外界因素的干扰作用，在阴雨和雾天系统不发电时可以实现自锁，保证蜗轮蜗杆机构停止运转，保护发电设备和跟随系统自由坠落损坏，保证收集装置30工作时的安全性。

进一步地，所述至少两个第二检测装置50与地面呈不同角度设置在同一平面内，且该平面与第一转轴24垂直。这种布局使得第二检测装置50的不同角度设置与绕第一转轴24转动的收集装置30的转动方向相适配，使得其中一个第二检测装置50检测到对正光源后，收集装置30能够依据该第二检测装置50的角度位置做相应转动，保证第二检测装置50的光源导向作用。

进一步地，所述减速器21的输入轴通过联轴器26与所述驱动装置10连接。

进一步地，所述蜗轮蜗杆机构22包括蜗杆221、蜗轮222和穿设于蜗轮222的第二转轴223，所述蜗杆221与减速器21连接，蜗轮222与蜗杆2221配合，第二转轴223与所述链轮机构23连接。因此，蜗杆221为主动件，蜗轮222为从动件。

进一步地，所述蜗杆221的展开螺旋角小于蜗轮222与蜗杆221接触的摩擦角。由于蜗杆221驱动蜗轮222转动，蜗杆221为主动、蜗轮222为从动，且蜗杆221的展开螺旋角小于蜗轮221和蜗杆222接触的摩擦角，因此本实施方式的蜗轮蜗杆机构22为自锁性蜗轮蜗杆，无法反转，防止风力吹动收集装置，在阴雨和雾天系统不发电时可以实现自锁，保证蜗轮蜗杆停止运转，保护发电设备和跟随系统自由坠落损坏，使得收集装置30随意转动或防止收集装置30由于自身重力在第一转轴24上随意转动甚至从第一转轴24掉落。

进一步地，所述链轮机构23包括第一链轮231、第二链轮232和连接第一链轮231与第二链轮232的链条233，所述第二链轮232与第二转轴223连接，第一链轮231与第一转轴24连接。通过第二链轮232转动带动第一链轮231转动，从而实现第一转轴24带动收集装置30转动。

进一步地，所述驱动装置10包括正反转电机。控制装置将检测到对正光源的第二检测装置40的角度位置与收集装置30的角度位置比较，判断正反转电机的正反转情况并通过正反转电机的正向转动或反向转动驱动收集装置30转动。

进一步地，所述收集装置30包括光伏板。所述光伏板可由多块光伏板组合，形成光伏组合板，加大光伏板与光源的有效接触面积，提高光源采集效率。

进一步地，所述第一检测装置40设于所述收集装置30的中间位置。本实施例中，第一检测装置30设于收集装置30的中间位置，保证所述收集装置30最大限度的收集到光源。

进一步地，所述控制装置主要包括单片机和以单片机为核心的电路，同时对单片机配置相应的驱动程序，具有安装简单、成本低廉、功能齐全、简单易操作和稳定性好的特点。由光敏二极管组成光敏传感器，将光信号变成电信号。所述电路包括10k电阻、LM393双电压比较器和电位器。光敏二极管与10k电阻串联分压后输入运放LM393的反相端，与运放LM393同相端的电压即10k电位器的电压进行比较，当电位器的电压比光敏二极管的电压高时，运放输出高电平，电机不转动，当光敏二极管的电压比电位器的电压高时，运放输出低电平，控制电机转动。所述正反转电机采用三极管控制正反方向。

所述第一检测装置的光敏传感器置于收集装置的中间位置，工作状态时，第一检测装置及第二检测装置会把自身检测到的光强数据时时发送给单片机控制系统，且控制正反转电机转动。

当单片机接收到光强数据后，单片机会自动运用第二检测装置给出的数据与第一检测装置给出的数据作比较，从而相应控制正反转电机的转动，当第一检测装置与某个第二检测装置的照强度相等时即收集装置与太阳光垂直时停止转动，从而达到控制正反转电机动作再控制收集装置朝向的目的。

本实用新型还提供一种太阳能跟随系统控制方法，所述太阳能跟随系统为上述任一实施例所述的太阳能跟随系统，所述控制方法如下：

1)、开启所述控制装置，控制装置控制收集装置30自动转动，寻找光源位置；

2)、收集装置30转动过程中，设于收集装置30上的第一检测装置40接收到对正光源，同时发送指令至控制装置，控制装置记录收集装置30的角度位置并控制驱动装置停止驱动，收集装置30停止转动；

3)、呈不同角度设于所述收集装置30一侧的第二检测装置50中的其中一个第二检测装置50接收到对正光源，使得收集装置30始终自动保持与太阳光源垂直，最大限度吸引太阳能。该第二检测装置50发送指令至控制装置，且控制装置未接收到第一检测装置40的指令时，控制装置将该第二检测装置50的角度位置与收集装置30的角度位置比较，判断驱动装置10的正反转情况并通过驱动装置10驱动收集装置30转动；

4)、回到步骤2进行循环，控制收集装置30始终跟随光源转动，解决目前太阳能系统转换率低的问题。

实施方式二

如图4所示，本实施方式与实施方式一的结构和原理相似，其区别在于，本实施方式的第一检测装置40为至少两个，且两个第一检测装置40分别设于所述收集装置30上与第一转轴24平行的两侧，当其两侧的两个第一检测装置40所接收到的光源平衡时，即为收集装置30的最佳位置，此时第一检测装置40发送信号至控制装置，控制收集装置30停止转动。

实施方式三

本实施方式与实施方式一的结构和原理相似，其区别在于，本实施方式的第一检测装置40为三个，分别设于第一检测装置40分别设于所述收集装置30上与第一转轴24平行的两侧，以及收集装置30的中间位置，当设于两侧的第二检测装置50所接收到的光强数据大于中间位置的第二检测装置50的光强数据时，则控制正反转电机做相应转动，直至位于两侧的第二检测装置50与位于中间位置的第二检测装置50接收到的光源平衡时，收集装置停止转动。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。