专利名称：无轴式太阳能发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无轴式太阳能发电系统，属于利用太阳能来发电的机械设备
产品结构的技术领域，具体说属于利用太阳能来发电的机械产品中主要具有自动跟踪特点 的太阳能发电设备结构的技术领域。
背景技术：
目前，太阳能的利用越来越得到人们的重视。与传统的水、风、电能源利用比较，尤 其是在一些特定的地区由于其不受地区、地利的限制，最重要的是没有污染使得太阳能有 着更广泛的利用空间。我们知道太阳能的利用就是太阳光照的利用，因为地球不断围绕太 阳的旋转，并随着季节的变化南北照射角不断变化，随着早、中、晚时间的变化，东西照射角 同时在不断变化，因为太阳的不断变化，造成太阳能的利用效率达不到最大。跟踪太阳成为 太阳能利用率的关键环节。通常的跟踪方式是利用一个槽式聚光器围绕安装在一个柱子顶 端上的轴进行旋转跟踪的，也称为轴式跟踪器，大致分为1轴2维、2轴3维等。使用轴进行 旋转跟踪，需要构造支撑支柱与太阳轨迹同步低运转速度的大速比的减速机构，但由于大 速比的减速机构结构复杂，体积庞大，并且对机械精度一般要求很高。按要求，实现太阳能 光伏发电系统功率能耗与系统发电功率比应低于1/100。而一个6KW的光伏发电系统采光 面积达到40平方米，为稳定系统，本身自重须达到3吨左右，需采用2个电机二轴进行驱动 跟踪太阳，每个电机必须小于30W，才能实现系统功率能耗与系统发电功率比低于1/100 ; 反之电机功率增大，系统的自耗功率变大，就会使得系统有效输出功率变小，单位电价成本 变高。
发明内容本实用新型提供了一种无轴式太阳能发电系统，以实现自动跟踪太阳的运行轨 迹，且结构简单，易于安装维修，降低成本的目的。 为达到上述目的本实用新型的技术方案是 —种无轴式太阳能发电系统，包括机架，检测装置，冷却装置，数据采集装置，传动 装置和控制装置，其中，所述的机架包括至少两个弧形反光板支架及与该反光板支架呈垂 直固定的至少一个组件支撑支架，该机架上设置支撑结构与反光板支架固定连接，该支撑 结构一端通过支架旋转轴与混凝土地基以轴固定转动连接，另一端通过推杆旋转轴与传动 装置以轴固定转动连接；所述的组件支撑支架为刚性杆状结构，一端垂直固定于反光板支 架上，并延伸穿过反光板支架与所述的支撑结构一并紧密固定；该组件支撑支架另一端固 定设置至少一个电池组件旋挂支架，端头处设置检测装置；该电池组件旋挂支架上设置至 少一对成V字形状连接固定的太阳能电池组件；该太阳能电池组件背面设置循环水冷却装 置；所述的检测装置，冷却装置，数据采集装置和设置了接触器的传动装置通过屏蔽信号传 输线与控制装置内设置的信号处理器电性连接。 该传动装置包括动力输入机构，支撑推杆，丝杆，导轨和滑块组件，所述的动力输入机构连接并动力驱动呈螺旋转动的丝杆；丝杆螺旋穿套在该滑块组件上，该滑块组件套 滑在该导轨上；所述的支撑推杆呈杆状结构， 一端与机架的支撑结构连接，另一端连接所述 的滑块组件。 所述的滑块组件为呈矩形的刚性结构，一端设置呈凹形贯通的滑块槽口，该滑块 槽口与导轨滑动配合，该滑块组件上一并设置至少一个供所述丝杆螺旋穿套且具有内螺距 通孔的丝杆穿孔。 该丝杆为金属材料制成，其螺距范围为3毫米-12毫米，其最佳螺距为4毫米或8 毫米。 该导轨为杆状结构，其截面形状为工字形，方形或圆形。
该动力输入机构为具有i : io或i : 20速比的减速机。 该检测装置上进一步设置光感跟踪器，该光感跟踪器上设置具有红外接收二极管
的光感测元件，该光感测元件通过屏蔽信号传输线与控制装置内信号处理器电性连接。 该控制装置上进一步设置含有单片机STC12C5410AD的信号处理器和AD/DA数模 转换接口，处理后的命令信号通过屏蔽信号传输线传输至控制吸合启动传动装置中动力输 入机构的接触器。 该太阳能电池组件为太阳能单晶电池、太阳能多晶电池、非晶电池或者太阳能集 热器。 该至少一个反光板支架组合形成的弧形反光面为抛物面反光面。 采用本实用新型的技术方案由于由光感测元件感测太阳光，然后经过单片机对信
号进行比较，发出执行命令信号，控制接触器吸合，启动电机或减速机(动力输入机构)，减
速机通过丝杆带动滑块组件借助导轨的支撑沿丝杆水平移动，滑块组件通过连接的支撑推
杆带动机架的活动端以固定点支架旋转轴沿圆周移动。使系统自动调整跟踪太阳光照点，
使整体系统总处于最佳光照点的接收状态，且结构简单，易于安装维修。
[0016]图1为本实用新型结构示意图图2为本实用新型滑块组件与导轨连接结构示意图图3为本实用新型组合结构示意图图中标号说明1、光感跟踪器2、电池组件旋挂支架3、太阳能电池组件4、组件支撑支架5、反光板支架6、支架旋转轴7、混凝土地基8、太阳能电池组件冷却装置9、推杆旋转轴10、动力输入机构[0030] 11、支撑推杆 12、丝杆 13、导轨 14、滑块组件 141、丝杆穿孔 142、滑±央槽口 15、地基 16、地基 17、控制装置
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型详细说明如下。 如图1和图2所示为本实用新型结构示意图和滑块组件与导轨连接结构示意图。 本实用新型一种无轴式太阳能发电系统，包括机架，检测装置，冷却装置，数据采集装置，传 动装置和控制装置，其中，所述的机架包括至少两个弧形反光板支架5及与该反光板支架5 呈垂直固定的至少一个组件支撑支架4，机架和机架上设置的弧形反光板支架5和组件支 撑支架4为金属结构，该机架上设置支撑结构与反光板支架5固定连接，支撑结构为具有力 学结构支撑的杆状物组合而成，可采用金属材料的刚性支撑，通过例如焊接等的金属连接 工艺将支撑结构的主体与反光板支架5弧形凸侧紧固连接成一体结构，连接后形成机架， 机架呈船形两端翘起的结构(如图1所示)。 该支撑结构一端通过支架旋转轴6与混凝土地基7以轴固定转动连接，可考虑在 混凝土地基7顶端预先埋设浇筑突出于所述顶端的金属环状结构，支架旋转轴6将支撑结 构与环状结构销在一起后，机架仍可以销点固定做圆周运动；该支撑结构另一端(远离通 过支架旋转轴6固定的一端)通过推杆旋转轴9与传动装置以轴固定转动连接，最佳结构 为传动装置的支撑推杆11穿过该支撑结构直接延伸连接至反光板支架5上(如图l所示)。 所述的组件支撑支架4为刚性杆状结构(两端装设有呈斜向支撑的支撑杆，如图 1)，组件支撑支架4 一端垂直固定于反光板支架5上，并延伸穿过反光板支架5与所述的支 撑结构一并紧密固定，例如焊接固定；另一端固定设置至少一个电池组件旋挂支架2，端头 处设置检测装置；该电池组件旋挂支架2上设置(或拉拽连接)至少一对成V字形状连接 固定的太阳能电池组件3 ;该太阳能电池组件3背面设置循环水冷却装置； 该传动装置包括(动力输入机构IO，支撑推杆11，丝杆12，导轨13和滑块组件14， 所述的动力输入机构IO(例如减速机或电机)连接并动力驱动呈螺旋转动的丝杆12，该 丝杆12为金属材料制成，其螺距范围为3毫米-12毫米，其最佳螺距为4毫米或8毫米。丝 杆12螺旋穿套在该滑块组件14上，该滑块组件14套滑在该导轨13上；所述的支撑推杆呈 杆状结构， 一端与机架的支撑结构连接，另一端连接所述的滑块组件14。 所述的滑块组件14为呈矩形的刚性结构(例如可由金属材料制造而成)， 一端设 置呈凹形贯通的滑块槽口 142，槽口的形状可视导轨13的形状凸凹配合，该滑块槽口 142与 导轨13滑动配合，该滑块组件14上一并设置(滑块槽口 142上部)至少一个供所述丝杆 12螺旋穿套且具有内螺距通孔的丝杆穿孔141。[0045] 该导轨13为杆状结构(例如可由金属材料制造而成)，其截面形状为工字形，方形 或圆形(对应滑块槽口 142凹槽形状为T型，方形和圆形)；导轨13通过混凝土地基15和 混凝土地基16与地面固定，固定的方式可采用与地面成一个倾斜的角度，例如地基15高于 地基16(如图1)。
该动力输入机构为具有i : io或i : 20速比的减速机。 该检测装置上进一步设置光感跟踪器1，该光感跟踪器1上设置具有红外接 收二极管(PD638B 2. 75*5. 25MM2)的光感测元件，该光感测元件通过屏蔽信号传输线 (HPVV9*0. 8匪2)与控制装置17内信号处理器电性连接。 该控制装置17上进一步设置含有单片机STC12C5410AD的信号处理器和AD/DA数 模转换接口 ，处理后的命令信号通过屏蔽信号传输线传输至控制吸合启动传动装置中动力 输入机构(如减速机)的接触器(CJX2 1210交流接触器)，由接触器控制减速机启动。 该太阳能电池组件3为太阳能单晶电池、太阳能多晶电池、非晶电池或者太阳能 集热器。 该至少一个反光板支架5组合形成的弧形反光面为抛物面反光面。 所述的检测装置，冷却装置，数据采集装置和设置了接触器的传动装置通过屏蔽
信号传输线与控制装置17内设置的信号处理器电性连接。 由光感测元件感测太阳光，然后经过单片机对信号进行比较，发出执行命令信号， 控制接触器吸合，启动电机或减速机(动力输入机构10)，减速机通过丝杆12带动滑块组件 14借助导轨13的支撑沿丝杆12水平移动，滑块组件14通过连接的支撑推杆11带动机架 的活动端以固定点支架旋转轴6沿圆周移动。使系统自动调整跟踪太阳光照点，使整体系 统总处于最佳光照点的接收状态。 本发明采用简约的无轴式弧形支架通过丝杆12和导轨13进行水平运动的方式带 动支架旋转进行太阳跟踪方法，驱动采用更简单且更稳定可靠的电动丝杆最多每天往复一 次拉动弧形支架旋转全天跟踪太阳运行。实现了太阳能跟踪系统制造、维护成本与系统自 耗功率的降低，使太阳能跟踪系统能长时间稳定工作的目的，尤其在20-30年前就已经开
始大面积应用的太阳能槽式(抛物线)聚光跟踪系统中经济效益与系统采光效果更明显。 跟踪系统，实现了 1轴2维与2轴3维的太阳能跟踪同样跟踪目的。与传统轴旋
转式太阳能跟踪器比较因为采用数个弧形支架支撑杆同步旋转，可以将太阳能系统采光面
积每组做到几百平方米，可以在大型光伏电站及大型光热系统中应用，随着跟踪系统的重
心降低，可以使跟踪支架高度很低减少风阻保持支架平稳不倒，每组可以通过钢索、杠杆连
接联动增加系统组的结构力量更有效的抵抗大风。 太阳能槽式(抛物线)聚光跟踪系统因为能对太阳能吸热板增强光照幅度实现高
温水或者汽，应用比较广泛，如果换成太阳能电池板是同样可以增加电池板的发电量，目前
太阳能电池板对温度的要求很高，达到或者超过太阳能电池板的一定温度，太阳能电池板
就不能正常工作甚至烧毁，如果加装很贵的冷却系统，聚光光伏系统就显得没有意义，本发
明太阳能跟踪装置中配有水循环冷却系统，使得针对太阳能光伏组件跟踪聚光系统中可以
简单的实现对太阳能电池板的冷却而省掉昂贵的专业的太阳能冷却组件。 本发明无轴式太阳能滚动跟踪系统材料成本接近太阳能固定安装支架，如果与太
阳能光伏及光热聚光系统配合使用，可以实现太阳能发电，热利用成本与煤电，煤热成本接近，运行维护费用更低。所有太阳能光伏、光热利用系统都可以与本发明跟踪系统运行方法 结合使用。 图3为本实用新型组合结构示意图，是中、大型太阳能光伏电站及太阳能光热利
用工程的系统组并可多组联动阵列，各跟踪系统组之间依靠活动连杆连接使各跟踪系统组
之间能同步工作，可以起到抗风与消除各跟踪系统组之间行动误差作用。 本实用新型可以应用在平板非聚光光伏电站系统中，也可以配套其他槽式聚光、
抛物线聚光、透镜式聚光、斗式、碟式等聚光光伏、光热太阳能应用系统中。可以单独东西方
向跟踪太阳，南北方向与同时2个方向跟踪太阳连续工作，在双向跟踪情况下可以在一跟
踪组阵列一端或者二端加装余弦架。
权利要求一种无轴式太阳能发电系统，包括机架，检测装置，冷却装置，数据采集装置，传动装置和控制装置，其特征在于，所述的机架包括至少两个弧形反光板支架(5)及与该反光板支架(5)呈垂直固定的至少一个组件支撑支架(4)，该机架上设置支撑结构与反光板支架(5)固定连接，该支撑结构一端通过支架旋转轴(6)与混凝土地基(7)以轴固定转动连接，另一端通过推杆旋转轴(9)与传动装置以轴固定转动连接；所述的组件支撑支架(4)为刚性杆状结构，一端垂直固定于反光板支架(5)上，并延伸穿过反光板支架(5)与所述的支撑结构一并紧密固定；该组件支撑支架(4)另一端固定设置至少一个电池组件旋挂支架(2)，端头处设置检测装置；该电池组件旋挂支架(2)上设置至少一对成V字形状连接固定的太阳能电池组件(3)；该太阳能电池组件(3)背面设置循环水冷却装置；所述的检测装置，冷却装置，数据采集装置和设置了接触器的传动装置通过屏蔽信号传输线与控制装置(17)内设置的信号处理器电性连接。
2. 如权利要求1所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该传动装置包括动力输 入机构(IO)，支撑推杆(ll)，丝杆(12)，导轨(13)和滑块组件(14)，所述的动力输入机构 (10)连接并动力驱动呈螺旋转动的丝杆(12);丝杆(12)螺旋穿套在该滑块组件(14)上， 该滑块组件(14)套滑在该导轨(13)上；所述的支撑推杆(11)呈杆状结构，一端与机架的 支撑结构连接，另一端连接所述的滑块组件(14)。
3. 如权利要求2所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于所述的滑块组件(14)为 呈矩形的刚性结构，一端设置呈凹形贯通的滑块槽口 (142)，该滑块槽口 (142)与导轨(13) 滑动配合，该滑块组件(14)上一并设置至少一个供所述丝杆(12)螺旋穿套且具有内螺距 通孔的丝杆穿孔(141)。
4. 如权利要求2所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该丝杆(12)为金属材料制 成，其螺距范围为3毫米-12毫米，其最佳螺距为4毫米或8毫米。
5. 如权利要求l所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该导轨(13)为杆状结构， 其截面形状为工字形，方形或圆形。
6. 如权利要求1所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该动力输入机构为具有i : io或i : 20速比的减速机。
7. 如权利要求1所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该检测装置上进一步设置光感跟踪器(l)，该光感跟踪器(1)上设置具有红外接收二极管的光感测元件，该光感测元件通过屏蔽信号传输线与控制装置(17)内信号处理器电性连接。
8. 如权利要求l所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该控制装置(17)上进一步 设置含有单片机STC12C5410AD的信号处理器和AD/DA数模转换接口 ，处理后的命令信号通 过屏蔽信号传输线传输至控制吸合启动传动装置中动力输入机构的接触器。
9. 如权利要求l所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该太阳能电池组件(3)为 太阳能单晶电池、太阳能多晶电池、非晶电池或者太阳能集热器。
10. 如权利要求1所述的无轴式太阳能发电系统，其特征在于该至少一个反光板支架 (5)组合形成的弧形反光面为抛物面反光面。
专利摘要本实用新型公开了一种无轴式太阳能发电系统，属于利用太阳能来发电的机械产品中主要具有自动跟踪特点的太阳能发电设备结构的技术领域。包括带弧形反光板支架5的机架，光感跟踪器，传动装置和控制装置，其中，传动装置的动力输入机构10连接并动力驱动丝杆12；丝杆12穿套在滑块组件14上，滑块组件14套滑在该导轨13上。采用本实用新型的技术方案由于由光感测元件感测太阳光，然后经过单片机对信号进行比较，发出执行命令信号，控制接触器吸合，启动减速机，减速机通过丝杆12和滑块组件14的水平移动，使支撑推杆带动机架的活动端以固定点沿圆周移动。使系统自动调整跟踪太阳光照点，使整体系统总处于最佳光照点的接收状态。
文档编号H01L31/052GK201490937SQ2009202666
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者孙国锋, 陈朗秋 申请人:孙国锋;陈朗秋