[实用新型]一种太阳能发电装置的单轴自动跟踪支架

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能发电装置的单轴自动跟踪支架，属于太阳能光伏技术领域。

背景技术

随着社会经济的高速发展，能源和资源的消耗量越来越大。节约能源，保护环境已经成为人类可持续发展的必要条件。人们加强对可再生能源的开发和利用，太阳能光伏发电已经成为目前全球最热门的技术之一。

众所周知，由于太阳能电池板对太阳光的利用具有余弦效应，即太阳能电池板接收到的有效光通量等于光照度乘以电池板面积再乘以太阳光与电池板法线夹角的余弦值。电池板只有正对太阳，即余弦值等于1，才能接收到最大的光通量。因此，具有有自动跟踪太阳能力的太阳能发电装置能够显著提高发电效率。

目前，人们提出了各种各样的太阳跟踪技术，主要可以分为单轴跟踪和双轴跟踪两类。太阳相对地平面的运动轨迹主要可以分为高度角和方位角两个参量，单轴跟踪技术仅能够跟踪其中一个参量，双轴跟踪技术两个参量都能跟踪。目前，从技术的成熟度、可靠性、成本的角度出发，单轴跟踪技术相对双轴跟踪技术还具有明显的优势。

某一地区太阳在某一时刻的高度角h和方位角l可以由如下方式计算得到，

太阳的高度角h满足：                                                ；

太阳的方位角l满足：；

其中：（1）为当地纬度；（2）为赤尾角（单位：度）计算近似公式为：

，其中n为一年中的第n天；（3）为时角（单位：度）计算公式为：，其中T为当地时间。

因此，可以计算出当地任一时刻的太阳高度角和方位角，在此基础上，可以进一步计算出当地全年的太阳平均高度角。

中国专利（CN201590780U）公开了一种单轴自动跟踪支架，该支架围绕一根水平放置的轴旋转，跟踪太阳的高度角或者方位角。但是，这种技术中的旋转轴采用的是水平放置方式，无论是跟踪太阳的高度角还是方位角，另一个参量引起的余弦效应都无法忽略。因此，在不同地域或者不同时间使用，太阳能发电装置的发电效率差异很大。

中国专利（CN201608673U）公开了一种单轴跟踪支架，该支架能够跟踪太阳的高度角。同样，这种技术中的旋转轴采用的也是水平放置方式，不能忽略太阳方位角引起的余弦效应。因此，在不同时间使用，太阳能发电装置的发电效率差异很大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种太阳能发电装置的单轴自动跟踪支架，可以提高太阳能发电装置的发电效率，增强地域的适应性，并且更加安全可靠。

为解决以上技术问题，本实用新型所提供的一种太阳能发电装置的单轴自动跟踪支架，包括太阳能电池板、龙骨及肋骨，所述肋骨对称固定在龙骨上构成支架平面，所述太阳能电池板安装在所述支架平面内，所述龙骨倾斜设置且龙骨与地平面所成夹角等于安装地域的太阳平均高度角的余角；所述龙骨的高端通过轴承座支撑在人字撑上，所述龙骨的低端与蜗轮蜗杆旋转装置的输出轴固定连接并通过蜗轮蜗杆旋转装置支撑在立柱上。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：龙骨倾斜设置且龙骨与地平面所成夹角等于安装地域的太阳平均高度角的余角，相对于龙骨水平设置，能够使太阳能电池板更加正对太阳；控制箱控制驱动电机运转，驱动电机驱动蜗轮蜗杆旋转装置带动龙骨旋转，进而带动支架平面绕着龙骨旋转，使太阳能电池板更好地跟踪太阳的方位角，从而提高太阳能发电装置的发电效率。当支架满载太阳能电池板后，整体质心在龙骨上，并且偏向人字撑，因此具有很好的稳定性和抗风能力。

作为本实用新型的优选方案，所述轴承座上方安装有风速传感器，所述风速传感器的信号线接入控制箱。风速传感器输出脉冲信号给控制箱，当风速超过一定阈值时，控制箱立即控制驱动电机将支架平面转动至垂直于竖直平面，可以提高支架的抗风能力，保护系统的安全运行。

作为本实用新型的另一项优选方案，所述支架平面内位于龙骨及最上端肋骨的交点处安装有光电传感器，所述光电传感器的信号线接入控制箱。光电传感器可以向控制箱提供实时的太阳方位角信号，以便控制箱准确控制支架平面跟踪阳光的偏移。