[实用新型]一种赤道式光伏电池跟踪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏系统中的太阳能光伏电池板的固定装置，跟踪太阳的座架中的赤道式结构。 

背景技术

目前多数光伏电池采用非跟踪式座架。光伏电池的发电效率与太阳光的入射角有关。入射角θ是太阳光入射线与光伏电池平板法线的夹角，理论上光伏电池的发电相对效率η＝cosθ。 

采用固定座架的光伏电池，由于地球自转和公转，入射角θ存在昼日变化和季节变化，引起光伏电池发电效率的变化。如果光伏电池板的法线落入子午面且赤纬角为零，该光伏电池在春分或秋分那天当地正午时刻效率最高，而其它时间效率下降。表1给出春分(或秋分)和冬至(或夏至)时不同时间(地方时)光伏电池的相对效率(最大值为100％)。 

表1 

现有技术中，有采用地平式光伏电池跟踪架可实现对太阳的跟踪。由于采用了跟踪技术，白天光伏电池的发电相对效率理论上几乎可保持在100％，这就是目前光伏电池希望采用跟踪式座架原因。 

然而，将多个光伏电池单元安装在一个地平跟踪架上，构成中大型跟踪发电设备的方案是可行的，但不是最佳的，并且它不应该成为现代跟踪式光伏发电的主流技术。这种中大型跟踪架存在的主要问题有：1、造价高、性能价格比不低；2、跟踪架自身能耗较高；3、制造、运输、现场安装较难；4、不易维护维修；5、一旦跟踪架出现故障，影响到安装在它上面的所有光伏电池；6、跟踪架较重，应用范围受到限制。 

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种赤道式光伏电池跟踪装置方案。 

一种赤道式光伏电池跟踪装置，它包括一个以上的赤道式跟踪座架，其中，该赤道式跟踪座架由光伏电池板、内框架、外框架和主座架构成，光伏电池板固定在内框架内，内框架活动设置在外框架内同时可沿赤纬轴在外框架内旋转，外框架活动设置在主座架上同时可沿赤经轴在主座架内旋转，且赤经轴与赤纬轴正交平分。 

其中，外框架可采用同步齿轮电机、步进电机、直流稳速电机和交流伺服电机中的任意一种方式驱动。 

其中，外框架跟踪太阳时的转速为1/1440rpm 

其中，内框架采用低功率电动推拉杆驱动。 

其中，主座架下方设有辅助支撑架，保证赤经轴与水平面的夹角等于安装处的地理纬度且位于子午面内。 

其中，采用N个赤道式跟踪座架，构成N元光伏发电阵，并采用一个中央控制箱同步控制N个单元架。 

其中，跟踪架安装在跟踪架上的光伏电池总面积控制在6m²以下。 

一种赤道式光伏电池跟踪装置，它包括一个以上的赤道式跟踪座架，其中，该赤道式跟踪座架包括光伏电池板、外框架和主座架，光伏电池板直接固定在外框架内，外框架活动设置在主座架上同时可沿赤经轴在主座架内旋转。 

该方案的主要特点有： 

1、采用赤道式跟踪架跟踪太阳。 

这种跟踪架与常用的地平式跟踪架相比有如下差别； 

2、采用主支架和辅助支架构成的双立柱式赤道式跟踪架。说明： 

1)双(南北)立柱式跟踪架有构造简单、结构稳定承载能力大等优点。 

2)赤道式跟踪架要求其赤经轴与地球自转轴平行，即要求赤经轴的仰角等于安装处的地理纬度且赤经轴置于该处的子午面内。采用主支架和辅助支架的原因是：主支架是标准件，为了这种赤道式跟踪架可用于不同地理纬度，可安装在不同地面坡度上，采用了附加辅助支架。辅助支架有苦干品种，它们高度不同，另外辅助支架有高度微调的底脚螺铨，可保证赤经轴的安装要求。 

3、采用了内外双框式结构的赤道式跟踪架。 

结构说明： 

1)内框上安装光伏电池。 

2)内框可在外框内绕赤纬轴转动，所需转角为+23.5°～-23.5°，每天开机后微调一次。内框采用瓦级功率电动推拉杆驱动，闭环方式控制运动。 

3)外框带动内框可绕赤经轴转动，时角范围可选6h～18h。跟踪太阳时以1/1440rpm恒速方式转动。赤经轴与赤纬轴正交。 

选择双框结构的理由是： 

a)适合安装平板式光伏电池板。 

b)采用对称的结构，可使重力和风荷产生的旋转力矩接近零值，减小对驱动电机的输出力矩要求(可选用数瓦功率的电机)。 

c)重量轻、强度好、易生产，成本低。