[发明专利]一种太阳自动跟踪装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种太阳自动跟踪装置及控制方法，其包括太阳能板，太阳能板的一侧设有与所述太阳能板平行设置的追光器，所述太阳能板底部中心通过球铰固定设置在底座上，太阳能板底部以球铰为中心周向等距设有与其铰接的伸缩杆，底座上设有固定座，伸缩杆穿过所述固定座与位于所述固定座内的顶杆联动配合，顶杆内设有垂直所述伸缩杆设置的导线，且导线两端分别接电源的正负极，固定座内对称设有磁极，两个磁极之间形成可供顶杆轴向滑移的空间。通过追光器实时检测太阳光的入射角度，利用磁极以及通电的顶杆之间的磁力变化，来实现伸缩杆的轴向位移变化，从而实现对太阳能板的角度调节，且由于利用磁力进行调节，不会因为机械联动导致的系统能量损耗。

技术领域

本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种太阳自动跟踪装置及控制方法。

背景技术

随着社会的发展，节能减排已成为人们所关注的问题，太阳能作为一种新兴的绿色能源，正得到迅速发展与应用，尤其是在无电力设施或电力线难以到达的偏远地区，利用太阳能发电就显得极为重要。

由于太阳相对地球的运动，导致照射到固定的光伏电池板上的太阳光每天在不同的时刻或每年不同的时间具有不同的入射角。此种入射光线会降低太阳能电池板的收集效率及减少太阳能电池板产生的电量。由于收集的太阳能量与余弦角成正比，即太阳光的入射角与太阳能电池板的垂直表面之间的夹角，此效果所导致的损失即为熟知的余弦损失。为提高太阳光的收集效率，太阳能电池板可使用一个跟踪装置以便使其与太阳入射光保持接近垂直的位置。理论研究表明，采用太阳跟踪比不采用时能量的接受率提高37.7％。

跟踪装置通常是一种自动化设备，其跟踪太阳精度是影响能量转化效率的一个重要因素。根据跟踪装置的机械特性，可以将跟踪装置分为单轴跟踪装置和二轴跟踪装置。由于单轴跟踪装置一般只能实现一个方向的太阳跟踪，而不能同时对太阳的东西和南北方向的角度变化进行自动跟踪，导致太阳能板吸收太阳光效率较低。二轴跟踪装置可以保证太阳能板在一年四季高精度的跟踪太阳光运动，获得较高的能量转化效率。

中国发明专利文献CN200610088374.9、CN200610044529.9、CN200610088177.7、CN200610088118.X分别公开了四种太阳能光伏发电跟踪装置，从结构上看，均属于串联式结构，即跟踪一个角度方向的首端驱动系统的重量必须由跟踪另一角度方向的未端驱动装置来承担，这势必会增加未端驱动装置的功率，同时体积庞大，浪费材料和能源。

文献“基于并联球面机构的太阳跟踪装置研究”（张顺心、宋开峰等，《河北工业大学学报》，2003，32(6) ：44-48） 介绍了基于三自由度并联球面机构的二轴跟踪装置，能实现对太阳运动的完全跟踪，大大提高接收器的接收效率，具有高刚度、工作空间大、结构紧凑等特点，其缺点是，机构复杂、正逆解非解耦性强、控制过程比较复杂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种太阳自动跟踪装置及控制方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳自动跟踪装置，其包括太阳能板，所述太阳能板的一侧设有与所述太阳能板平行设置的追光器，所述太阳能板底部中心通过球铰固定设置在底座上，所述太阳能板底部以球铰为中心周向等距设有与其铰接的伸缩杆，所述底座上设有固定座，所述伸缩杆穿过所述固定座与位于所述固定座内的顶杆联动配合，所述顶杆内设有垂直所述伸缩杆设置的导线，且所述导线两端分别接电源的正负极，所述固定座内对称设有磁极，两个磁极之间形成可供顶杆轴向滑移的空间，通过通电导线在两个磁极之间产生的磁场的作用力，带动所述顶杆发生轴向位移，从而使得太阳能板根据所述追光器获取的太阳光入射角度调节自身角度。

所述伸缩杆的一侧设有齿，所述固定座内对应设有棘轮机构，所述棘轮机构包括棘轮和止回棘爪，所述止回棘爪的上端设有用于吸附所述止回棘爪的电磁铁。