[发明专利]一种跟踪太阳的受光支架

说明书

本发明公开一种跟踪太阳的受光支架，包括基座、底座、支撑摇杆、俯仰调整架和受光组件固定架，底座安装于基座上；支撑摇杆下端固定在底座上，上端固定在俯仰调整架上；受光组件固定架固定在俯仰调整架上；本发明在自旋轴的运动靠转动支撑摇杆实现；本发明在俯仰轴的运动靠转动受光组件固定架实现。本发明采用自旋‑俯仰式跟踪方式，采用赤道坐标系，能够降低跟踪能耗，提高支架结构强度，缩短影响正常工作的避险时间长度并降低清理难度。

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，特别是涉及一种跟踪太阳的受光支架。

背景技术

在太阳能利用领域，运用太阳跟踪支架是提高太阳能利用效率最为有效的方法之一，该方法能使受光组件尽可能垂直于光线以便在不改变受光组件面积的情况下增加受光量，从而增加接收的太阳能量。目前，常见的跟踪支架分为单轴和双轴两种，单轴跟踪支架与双轴跟踪支架相比，虽然在大部分时间不能做到受光组件与太阳光线完全垂直，但成本增加较少而接收的太阳能量提升较多，因而具有更高的费效比，是目前跟踪支架的主流形式。而双轴跟踪支架虽然能做到受光组件与太阳光线完全垂直，单位面积接受的太阳能量最大，但一般需要两个动力源，因而成本较高，实际使用较单轴支架少。为了减少控制系统及动力源数量，常采用一套控制系统和动力源联动多个跟踪支架的方式。

单轴跟踪支架分为平单轴、斜单轴和竖轴三种。平单轴又分为转轴南北和东西方向放置两种。转轴南北方向放置的平单轴是随着每日太阳的东升西落，受光组件自正东通过天顶向正西转动；转轴东西方向放置的平单轴是随着一年中正午太阳高度角的变化改变受光组件的角度。斜单轴的转轴南北方向放置，与水平面呈一个角度，效率强于平单轴。竖轴的转轴垂直于水平面，随着每日太阳的东升西落，受光组件自正东通过正南向正西转动。在联动使用时，平单轴既能沿转轴方向联动，也能在转轴垂直方向上联动；斜单轴仅能在转轴垂直的方向联动；竖轴的联动方向不受限制。平单轴沿转轴方向联动一般是在转轴方向布置一根主梁，受光组件通过檩条架在主梁上绕主梁旋转，主梁的长度越长则联动的受光组件越多；平单轴沿转轴垂直方向联动一般是在主梁上固定一摆臂，在相邻的平行转轴之间通过连杆连接上述摆臂，连杆的推拉运动带动主梁旋转。斜单轴的联动方式与平单轴在转轴垂直方向上联动方式一致。竖轴的联动一般是在相邻的支柱间连接一根连杆，通过连杆沿轴向的自转带动所连接的受光组件的方向角改变。

双轴跟踪支架根据跟踪坐标系及自由度方向不同分为方位-俯仰式、横滚-俯仰式和自旋-俯仰式三种。方位-俯仰式和横滚-俯仰式均是以大地坐标系为跟踪坐标系，方位-俯仰式是以垂直于水平面方向旋转的方位角和某个在沿水平面方向旋转的俯仰角两个自由度进行驱动的；横滚-俯仰式是以水平面上的一对相互垂直方向旋转的横滚角和俯仰角两个自由度进行驱动的。自旋-俯仰式采用赤道坐标系为跟踪坐标系，一个自由度是以子午面上的某一固定方向旋转，称为自旋轴自由度；另一自由度是沿水平面上与上述固定方向垂直的方向旋转的俯仰角，称为俯仰轴自由度。自旋轴自由度指受光组件固定架沿地球自转轴方向的运动，用以跟踪由于地球自转引起的太阳位置变动；俯仰轴自由度指受光组件固定架沿其与俯仰调整架之间的旋转轴方向的运动，用以跟踪由于地球公转引起的太阳赤纬变动。在联动使用时，方位-俯仰式一般只联动方位角，方法与单轴的竖轴一致；横滚-俯仰式一般是通过两根连杆或钢索分别驱动两个自由度旋转；自旋-俯仰式的联动方式同横滚-俯仰式一致。

另外，在双轴跟踪中，采用大地坐标系为跟踪坐标系时需要跟踪的方位角和地平高度两个参数变化较快，因而跟踪能耗较大；采用赤道坐标系为跟踪坐标系时同样需要跟踪两个参数，不过其中赤纬的变化速度较慢，平均每日仅变化0.26°，因此跟踪时不需要经常调整俯仰角度，因而跟踪能耗较低，本发明即基于此原理设计。