CN102124283B - 用于面板的太阳能跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于面板的太阳能跟踪装置。该装置包括模块化结构，其中每个模块由多对共平面的面板（1）形成，所述面板固定到相应轴（2）的端部，所述轴相对于安装到合适支撑件的纵向枢转轴（4）布置成直角，该支撑件紧固到地面上。模块（8）的枢转轴（4）同时旋转，每个包括连接到第一公共连接杆（10）的第一径向臂（9）。继而，单个模块的每对面板（1）的接合轴（2）同时旋转，每个包括相应第二平行径向臂（16），第二平行径向臂的自由端铰接地连接到第二公共连接杆（15）。枢转轴（4）之一通过第一线性致动器（11）旋转，所述第一线性致动器紧固到地面并且紧固到用于其径向杠杆（12）的安装盒（13）。太阳能跟踪装置通过第二致动器（20）来完成，该第二致动器将安装盒（13）连接到第二径向臂（16）之一。

Description

用于面板的太阳能跟踪装置

技术领域

本发明涉及用于面板的太阳能跟踪装置，该装置是用于太阳能光伏发电厂中的两轴太阳能***类型。 

两轴***包括具有两个自由度的基于金属管状轮廓的机械结构。 

该两个自由度在原理上由两个线性致动器控制，每个致动器用于对应每个自由度。 

本发明的目的在于，通过两轴运动解决太阳能面板采用若干列和若干行的定向。 

背景技术

当前，市场上存在大量的单轴和两轴***，它们都基于相同的原理且使用基于管状轮廓的大体金属结构。 

在欧洲专利申请No. 1169604中，要求保护一种太阳能收集器和跟踪装置，其包括位于南北定向轴的相对面部上的矩形太阳能面板组，使得该组太阳能面板被允许在所述南北轴上枢转，用于相对于地球跟踪太阳运动；具有线性致动器，所述致动器具有本体部分和其远端接合到连接至所述南北轴的元件上的杆，将其远端接合到所述元件用于使得所述组太阳能面板围绕轴旋转的线性致动器；和扭矩管件，所述扭矩管件用位于其相对面部上的面板实现（materialized）所述南北轴并且铰接固定到台柱的枢转元件。该总体结构的特征在于，存在由从所述扭矩管件延伸至端部部分的扭矩臂实现的元件，其中线性致动器杆被接合到所述端部部分，并且线性致动器的本体部分安装到从该台柱分离的底座上。 

因此，通过该布置，提供所有面板的同时旋转运动，其中一个自由度是连接到线性移动通过线性致动器的单个刚性元件的扭矩臂。 

实用新型No. 200800777阐述了一种太阳能***，通过该太阳能***得到根据纵向旋转轴和横向旋转轴的共同支撑并引导的多个太阳能收集装置，所述多个太阳能收集装置在上述纵向旋转轴的方向上线性地布置；所述太阳能***包括： 

 至少第一圆柱体状和中空管状元件，其轴向旋转根据纵向旋转轴引起连接到其上且多个太阳能收集装置的定向；

 布置成并且相关于相应太阳能收集装置的第二管状元件截面，其同样是基本圆柱体状和中空的，且其轴向旋转根据横向于前一旋转轴的旋转轴引起多个太阳能收集装置的定向；

 用于同时旋转这些第二管状元件的***；

 用于将第一管状元件支撑到表面上的装置，在该表面上安装太阳能***。从该通常布置开始，太阳能***特征在于第二管状元件通过使用横向固定铰接支撑件接合到第一管状元件，并且第二管状元件牢靠地接合到第一管状元件，所述第一管状元件在连接第二管状元件的分支端部处形状设计为倒置的“U”。不同第二管状元件的同时旋转也通过平行于第一管状元件的杆来进行，从相应第二管状元件延伸的一些连接杆铰接地接合到该杆。通过电机单元的作用，同时旋转杆纵向移动。通过用于实现优化跟踪的该布置，需要用于连接平行对齐的第二管状元件的复杂机械结构，因为为了以相同的对齐旋转，通过连接到公共杆14的一系列连接杆15实现该运动。

在法国发明专利No. 26008741中，也构想出一种太阳能收集器，通过一系列连接杆实现该太阳能收集器的同时旋转，该连接杆共同地连接到面板并且铰接地连接到公共水平杆。 

在美国专利文献U.S. 4000734中，也可在图2中看出一种通过使用连接杆25来实现不同太阳能收集器的同时运动的布置，所述连接杆25共同地连接到所述收集器并且与其垂直，且连接到公共纵向杆。 

美国专利U.S. 4345582还构想出一种用于太阳能跟踪的动态***，其中若干个面板也与类似杆同时地定向，该类似杆线性移动并且铰接到自身加固太阳能面板的肋，由此实现其同时运动。为了移动面板从而对太阳进行完整跟踪，存在另一垂直杆6，该杆6被切向地拉动通过连接到纵向肋的一些平坦条形物，所述纵向肋由活塞致动。还存在滑轮，所述滑轮由具有张紧构件的平行线缆对经过，用于同时实现用于支撑面板的所有轴的成角度位移，从而同时在方位角上定向。通过其它不同致动器的传输方式是复杂的，且需要经常维护。 

在实用新型200702391中，要求保护用于太阳能跟踪的结构的一些改进，该结构类型结合用作支撑结构的装置的一些臂，从而太阳能面板在三个轴上跟踪太阳路径，用于水平枢转轴的支撑结构包括用于在纵向方向旋转的装置以及用于在横向方向旋转的其他装置，非常类似于上述关于实用新型200800777所描述的。 

发明内容

一般地说，本发明目的的用于面板的太阳能跟踪装置（进一步地，在本发明背景技术中提及的类型）具有模块化结构，其中，每个模块通过固定到公共轴或者共平面布置的多对面板或四重面板形成。共同地连接到面板对的不同锚定轴继而被固定，其中可能将合适地放置到地面上的两个或多个安装元件之间且处于便利高度的枢转轴旋转。 

以南北定向布置的该枢转轴的旋转进行方位角太阳能跟踪。 

每对面板的轴彼此平行并且垂直于枢转轴，能够同时旋转设置有向下径向臂的这些轴的每一个，所述径向臂的自由端铰接地连接到第二公共连接杆。该第二连接杆的线性位移引起所有轴横向于所述枢转轴的旋转，且通过该运动，实现太阳能面板的高度跟踪，即通过在东西定向上的轴实现在南北方向上的运动。 

为了实现所有模块的枢转轴的同时旋转，每个枢转轴都包括第一向下径向臂，所有径向臂铰接地连接到对于它们是公共的第一连接杆。当该第一连接杆线性移动时，第一径向臂成角度地位移，且随之，所有枢转轴同时旋转。 

必须线性移动以便实现期望跟踪的不同模块的第二连接杆是彼此共平面且彼此平行的，其通过与其垂直的接合元件连接，且所述第二连接杆自身平行地移动以便实现该同时运动，其由水平轮廓和横向构件的栅格构成，使得第二连接杆在经过共结合到所述栅格的两个分离第二衬套时可枢转，然而，该第二连接杆缺少相对于所述第二衬套的线性运动。 

通过第一线性类型致动器实施进行完好太阳能跟踪所需且同步的运动，所述致动器将地面上的固定点连接到安装盒的离心点，所述安装盒接合成与任何枢转轴旋转，该离心点通过径向于所述选定枢转轴的杠杆实现。将所述相同的安装盒连接到相同模块的第二径向臂之一的第二线性致动器从该安装盒延伸。通过第一致动器实现高度跟踪，且通过第二致动器实现方位角运动。通过该布置，在通过致动第一致动器旋转枢转轴时，取决于旋转方向，进行拖动或推动连接到第二径向臂的第二致动器，与该第二致动器是否已经改变其长度无关。 

用于同时枢转在相同模块中的面板对的所有接合轴的第二径向臂有利地具有“Y”形状，使得在其分支之间定位枢转轴，且所述分支通过其端部牢靠地接合到面板对的相应接合轴。该“Y”形状的芯的自由端铰接地连接到第二公共连接杆，用于同时移动。 

如上所述，平行且共平面的所有枢转轴以及运动传输机构需要地面连接。支撑件必须提供足够的刚度以耐受负荷而不与跟踪装置的其余元件干涉，且在组装期间必须能够进行高度调节，以便消减距地面的高度差异。 

支撑件形状设计成构造有金属管状轮廓以及顶部竖直元件的四面体，该竖直元件可进行高度调节，用于东西运动的相应模块的枢转轴的圆柱体状铰链位于该竖直元件上。 

四面体在底座处接合到其它管状轮廓并且通过混凝土基脚连接到地面。 

附图说明

为了便于理解作为该说明书的整体部分的本发明特征，附上一些平面图，其附图是示意性而不是限制性的，以下示出附图： 

图1是本发明目的的用于面板的太阳能跟踪装置的局部示意性透视图。

图2是图1所示的太阳能跟踪装置的平面图，包括位于地面上的夹持件或支撑件以及第二连接杆的接合元件。 

图3、图4和图5是根据图2所示的太阳能跟踪装置的不同正视图，包括第二致动器和由面板顺序地占用的位置。 

图6是沿着图2的线I-I的正视图，其中面板处于水平位置。 

图7和图8是图6所示的视图的两个局部视图，对应于模块之一且处于面板的两个倾斜位置。 

图9是类似于图6的视图，此时面板对已经围绕其自身接合轴旋转。 

图10和图11是分别类似于图7和图8的视图的两个视图，此时已经进行围绕所述接合轴旋转。 

图12是沿着图2的切割线II-II的剖视图，类似于图6的视图但是包括用于在南北方向上同时移动面板的第二连接杆的接合元件。 

图13和图14是对应于单个模块且处于面板的两个倾斜位置的图12的局部视图。 

图15是用于观看第一公共连接杆的位置的沿着图2中的切割线III-III的截面。 

图16和图17是对应于单个模块且处于面板（未示出）的两个倾斜位置的图15的局部视图。 

图18是沿着图2的切割线IV-IV的截面，用于观测模块之一中致动第一致动器所产生的枢转轴的三个旋转位置a）、b）和c）。 

图19是模块之一的局部示意性透视图，且尤其用于观看共同地连接到枢转轴之一并且由第一致动器移动的安装盒，其继而连接到第二致动器。 

图20a-20c代表枢转轴的支撑件的不同实施例，其中面板被支撑在枢转轴。 

图21是接合成与枢转轴一起旋转的安装盒的实施例的透视图，其中面板安装到枢转轴。 

具体实施方式

参照在附图中采用的附图标记，可以看出如图1所示，本发明所提出的用于面板的太阳能跟踪装置如何包括成对分布的多个面板1，所述面板锚定到一些接合轴2的端部，所述接合轴布置成彼此平行并且通过两个分离的第一衬套3，所述两个第一衬套横向共同地连接到枢转轴4并且可围绕该枢转轴旋转。枢转轴4水平地支撑在一系列支撑件5、5’上，所述支撑件通过适当的轴承7（见图2）固定到基脚6和6’上。在图2-18中，示出了具有三个分支的支撑件5、5’，且图20a示出了具有单个竖直分支的支撑件5、5’，其上端支撑轴承7，且在图20b和图20c中，示出了包括两个分支的两个支撑件5、5’。 

固定到枢转轴4上的面板2的对构成模块8之一，且存在多个相同模块8，其枢转轴4平行、共平面，且通过将每个枢转轴设置有第一径向臂9并且将其自由端铰接地连接到第一公共连接杆10而可同时旋转。 

当通过使用第一致动器11（见图18和图19）来旋转这些枢转轴4中的任何枢转轴时，所述第一致动器连接到从安装件13突出的杠杆12，该安装件共同地连接到选定枢转轴4（在图2中心的枢转轴）。在图18中可以看出，该第一致动器11布置在固定到基脚6’’的立柱14中，其中两个支撑件5’固定到安装件13的一侧和另一侧。在图21中，示出了所述安装件13的实施例。 

回到图1，在前述中已经阐述了当枢转轴4线性地作用在第一连接杆10上时面板1以一个自由度的旋转运动。该运动实现方位角的方向或者面板的东西方向。 

为了跟踪太阳能，太阳能面板1在高度和南北向上存在第二运动，这是通过旋转接合到相同模块8的每对面板1的轴2以及使用平行于枢转轴4的第二连接杆15来实现的，通过其分支牢靠地接合到相应轴2上的形状设计为“Y”的第二径向臂16的下端铰接地连接到该第二连接杆15上。这些径向臂16的芯端部铰接地连接到第二连接杆15。第二连接杆15的线性位移（在由双向箭头17标记的方向上进行）对于不同模块的所有第二连接杆15同时进行，所有第二连接杆都具有如图1示意性地示出的水平轮廓和横向构件的栅格实现的接合元件18。因此，接合元件18自身平行地移动，并且通过其运动拖动所有第二连接杆15。由此，每对面板1围绕其轴2旋转，以便进行在南北方向的太阳能跟踪或方位角运动。 

如上所述，用于提供方位角运动的东西方向的太阳能跟踪通过第一连接杆10的线性位移（见图1中的双向箭头19）来实现。在图19中，示出了从连接到安装件13的枢转轴4延伸的第一径向臂9’之一。还观测到第一连接杆10，所述径向臂9’连接到所述第一连接杆用于同时移动所有的枢转轴4。 

接合元件18在双向箭头17方向上的平行位移通过第二致动器20（见图3和图19）来进行，该第二致动器从安装件13的臂21作用到第二臂16之一上。由此，通过致动第一致动器11来实现枢转轴4的旋转，同时进行第二致动器20在第二径向臂16上的拖动或推动（见图19），而与第二线性致动器的长度是否变化无关。如果第一致动器11纵向移动，同时第二致动器20也以预想值和所编程的顺序纵向移动，则所实现的是，用于面板1的优化太阳能跟踪总是垂直于太阳光线。自然地，其在晚上（overnight）返回至开始位置。 

Claims (5)

1.一种用于面板的太阳能跟踪装置，所述类型的太阳能跟踪装置包括模块化结构，所述模块化结构由通过共平面地布置并且固定到单个接合轴（2）上的多对面板（1）形成的模块（8）限定，且这些接合轴（2）彼此平行并且垂直于枢转轴（4），所述枢转轴（4）通过使用连接到所述枢转轴（4）的第一径向臂（9）的第一致动器（11）移动，所有模块的枢转轴（4）相互平行地布置，且其相应第一径向臂（9）铰接地连接到第一公共连接杆（10），用于通过所述第一致动器（11）同时枢转；各个在相同模块（8）内的每对面板（1）的接合轴（2）分别通过使这些模块（8）两两分离和平行的第二径向臂（16）而能够同时旋转和枢转，所述第二径向臂（16）的自由端铰接地连接到第二连接杆（15），且所有模块（8）的第二连接杆（15）由第二致动器（20）辅助用于使其同时运动，其特征在于，所述第一致动器（11）是线性类型，并且将固定点接合至安装盒（13）的离心点，所述安装盒（13）接合成通过杠杆臂（12）的自由端实现所述枢转轴（4）中的一个旋转，所有枢转轴（4）通过所述杠杆臂（12）同时旋转，并且所述第二致动器（20）将所述安装盒（13）连接到模块（8）之一的第二径向臂（16）之一，从而使得所有模块（8）中的所有接合轴（2）同时旋转，且每个所述接合轴（2）通过所有第二连接杆（15）的接合元件（18）连接到所述枢转轴（4）上。

2.根据权利要求1所述的用于面板的太阳能跟踪装置，其特征在于，用于枢转面板对（1）的接合轴（2）的第二径向臂（16）具有“Y”形状，第二径向臂（16）的分支牢靠地接合到所述接合轴（2）的对称点，且第二径向臂（16）的芯铰接到第二连接杆（15）上。

3.根据权利要求1或2所述的用于面板的太阳能跟踪装置，其特征在于，每个模块（8）的共平面的每对面板（1）的接合轴（2）通过第一衬套（3）并且能在所述第一衬套（3）内旋转，所述第一衬套（3）共同地连接到相应枢转轴（4）上。

4.根据权利要求1所述的用于面板的太阳能跟踪装置，其特征在于，彼此平行且共平面的第二连接杆（15）共同地连接到与其垂直的接合元件（18）。

5.根据权利要求4所述的用于面板的太阳能跟踪装置，其特征在于，第二连接杆（15）的接合元件（18）与自身平行地移动，并且由水平轮廓和横向构件的栅格实现，所述第二连接杆（15）被第二衬套贯通，所述第二衬套共同地连接到所述栅格，有可能使得这些第二衬套旋转而不产生轴向位移。

Images