[发明专利]全天候太阳能光伏电池板跟踪及角度调节装置

说明书

技术领域

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

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教授研究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高。

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。

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。

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

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。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。

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。

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。

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。