全天候太阳能光伏电池板跟踪及角度调节装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池板的调节装置，特别涉及一种全天候太阳能光伏电池板跟踪及角度调节装置，属于太阳能发电工程技术领域。
【背景技术】
[0002]太阳能是世界各国应对能源危机发展的重要的新能源之一，太阳能光伏电池的转换效率主要由太阳能电池自身材料的转换的效率和太阳光的强度两个主要因素决定。太阳能光伏电池板如能始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。但是，太阳相对于地球每时每刻都在运动着，生活在北半球的人们可以感受到太阳并非单纯地由低到高、再由高到低地运动，而是伴随着由东到南、由南到西运动(南半球由东到西、有北到西运动)，要想让太阳能光伏电池板的利用效率提高，就必须采取措施。香港大学的KPCheng和SCMHui教授研宄了太阳光照射角度与太阳能接受率的关系，结果表明:太阳的跟踪与非跟踪，能量的接受效率相差37.7%，高精度的跟踪太阳可使太阳能光伏电池板的利用率大大提尚。
[0003]但现有的各类太阳能产品普遍存在的缺陷是电池板的位置是固定的，且太阳能电池板一般为平面方形，而太阳随着每天时间的变化对太阳能电池板的照射角度的变化将近180度；另外，随着季节的变化，太阳的运动轨迹也从北至南移动较大幅度，采用固定安装的方式在一天中很难采集到最强的太阳光，尤其对于运动设备如车载装置上的光伏发电系统，太阳光照角的变化对光伏系统的受光面积及光利用率的影响更为显著。而对太阳能电池板而言，阳光照射角度直接决定了太阳能量的吸收效率。太阳能电池板角度的偏差会直接影响太阳能的吸收转换效率，甚至可能影响光伏产品的使用效果、稳定性和可靠性。
[0004]在解决太阳能电池板的角度和方向调节方面，很多发明人节付出了诸多努力。申请号为200620102832.5的中国专利公开了一种应用于交通信号灯的可任意调节方向和角度的太阳能电池板，其调节器是由插球和套壳组成，即利用球副来简易地调节太阳能电池板的方向和角度。申请号为200620175297.6的中国专利公开了一种实时跟踪太阳能发电装置，其由包括一组蜗轮蜗杆机构在内的传动机构实现太阳能电池板的经度方向的角度调节和自锁，其缺点是需要在两平衡臂下设置配重砣，且其维度调节须由人工完成。公开号为CN 203466773的中国实用新型专利，公开了一种“可调倾角的太阳能光伏支架”，其采用固定倾角式运行方式，可随地面起伏调节支架檩条角度，从而调节电池板角度，但调节时需对多个螺栓调节，操作繁琐，且无法实现多角度调节。公开后为CN 202905739的中国实用新型专利，公开了一种“太阳能阵列倾角连续可调的调节装置”，其实现在35°?55°间调节角度，但因受结构本身的重力影响，调节阻力大，且角度调节范围有限。申请号为201320874913.7的中国专利公开了一种利用二维倾角传感器的太阳能跟踪支架，克服了公开号为CN102931253的中国专利的一些缺陷，但是其主梁和次梁的旋转无自锁保护装置。
[0005]此外，现有技术中，很少有太阳能电池板支架或调节机构具有负载检测与预防方面的设计。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能实现太阳能电池板绕水平轴和垂直轴的角度和方向的能全天候、全自动跟踪控制与调节，且在两个方向的运动能够实现自锁的太阳能光伏电池板跟踪及角度调节装置。
[0007]本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0008]一种全天候太阳能光伏电池板跟踪及角度调节装置，包括固定底座、安装在固定底座上的水平调节装置、垂直调节装置、太阳能光伏电池组件和安装在固定底座内部的控制器。
[0009]所述的固定底座包括用于将本发明固定在地面或移动设备上的底座安装法兰、斜支架和用于固定安装水平调节装置、垂直调节装置的安装平台，用于支撑安装平台的斜支架的数量不少于三个，且斜支架的底端与底座安装法兰固连，斜支架的顶端与安装平台固连。
[0010]所述的水平调节装置用于调节太阳能光伏电池组件绕垂直轴的转角，即调节水平转角。所述的水平调节装置包括电机、蜗轮蜗杆减速器、主动齿轮、从动齿轮。其中，所述的电机为水平调节装置提供动力，其输出端与蜗轮蜗杆减速器的输入端相连接；所述的主动齿轮安装在具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器的输出轴上；从动齿轮安装在固定底座的安装平台上，且与安装平台之间通过止推轴承和径向轴承相连接；所述的主动齿轮与从动齿轮相啮合，主动齿轮驱动从动齿轮及安装在其上的垂直调节装置及太阳能光伏电池组件绕垂直轴转动。
[0011]所述的垂直调节装置包括底支座、三角形倾角调节机构、电磁锁闭开关和滑移驱动机构。其中，所述的底支座安装在固定底座的安装平台上，所述的三角形倾角调节机构的后端与底支座通过铰链相连接，三角形倾角调节机构的前端与底支座通过移动副相连接，所述的电磁锁闭开关安装在三角形倾角调节机构的底部前端。所述的滑移驱动机构的前端与三角形倾角调节机构通过铰链相连接，其后端与底支座通过铰链相连接。
[0012]所述的太阳能光伏电池组件包括电池固定框、太阳能电池和光电传感器，所述的电池固定框通过螺栓安装在三角形倾角调节机构的顶部，所述的太阳能电池和光电传感器安装在电池固定框内。
[0013]所述的底支座的前端设有前铰链座，在底支座的后端设有后铰链座，所述的底支座的中部通过螺钉与从动齿轮固连，且在所述的底支座与从动齿轮之间设有三维力传感器，用于测量来自太阳能光伏电池组件和垂直调节装置三维载荷。
[0014]所述的三角形倾角调节机构由限位齿条、Y型支撑架、调节连杆、止动销轴、滑块组、张紧弹簧、手动操作杆组成，所述的限位齿条的前端与底支座的前铰链座通过铰链相连接，其后端与底支座的后铰链座通过铰链相连接；所述的Y型支撑架的后端与限位齿条、底支座通过同轴铰链相连接，Y型支撑架的中部与调节连杆的后端通过铰链相连接，且在Y型支撑架的顶部设有安装电池固定框的支撑座；所述的滑块组套接在限位齿条上，包括两个对称布置的U型滑块和中连板，在所述的U型滑块上设有弧形导向槽；所述的调节连杆的前端置于滑块组的U型滑块内，且与止动销轴通过转动副相连接；所述的止动销轴的两端置于U型滑块上的弧形导向槽内，两根张紧弹簧的下端分别勾挂在两个U型滑块底部的挂钉上，其上端勾挂在止动销轴的两端；所述的手动操作杆包括操作手柄、连接杆和撬钩，所述的两个撬钩对称固连在连接杆的两端，所述的撬钩的末端置于U型滑块内且位于止动销轴的下方，所述的操作手柄位于连接杆的中部外侧，且与连接杆固连。
[0015]所述的电磁锁闭开关用于驱动止动销轴的两端卡入或脱开限位齿条的限位齿槽，包括前移电磁铁、后移电磁铁、前吸板、后吸板、前吸板限位器、后吸板限位器，所述的前移电磁铁、后移电磁铁的数量均为二，且对称布置安装在滑块组的中连板上；所述的前吸板、后吸板、前吸板限位器和后吸板限位器套在止动销轴上，前吸板限位器安装在前吸板的背部，后吸板限位器安装在后吸板的背部，所述的前吸板限位器和后吸板限位器分别用于限定前吸板、后吸板的摆角，且均通过锁紧螺钉固定在止动销轴上。
[0016]所述的滑移驱动机构由前连接耳座、电动推杆和后连接耳座组成，所述的滑移驱动机构的前连接耳座安装在滑块组的中连板上，后连接耳座安装在底支座的后端，所述的电动推杆的前后两端分别与前连接耳座、后连接耳座通过铰链相连接；所述的电动推杆可由气缸、液压缸或其它直线往复运动机构替换。
[0017]使用时，先根据使