自动捕捉太阳光源的重载光伏装置及其应用方法与流程

本发明涉及光伏发电应用领域，具体涉及一种自动捕捉太阳光源的重载光伏装置及其应用方法。

背景技术：

随着经济社会的发展和科技的进步，人们环境保护的意识逐渐加强，对清洁能源的使用也越来越成熟，光伏产业在国内也快速发展，传统的光伏面板是固定不动的，太阳光是随着时间的推移在经度纬度上都在变化的额，而太阳直射光伏面板是吸收太阳能效率最高的一种方式，因此能使光伏面板跟随太阳光方向改变朝向能够提高吸收效率。

现有技术也有追踪太阳能的技术，中国专利文献cn108418526a记载了一种追踪式太阳能发电系统，通过气缸推动铰链机构使太阳能面板朝向改变，通过追踪控制系统控制面板朝着太阳光的方向，但铰链结构本身的承重有限，在杆式的太阳能支撑结构中，太阳能面板的重量都聚集到铰链处，这样的结构不能支撑大面积高重量的太阳能面板，且一套这种机构只能支撑一个面板，使用成本较高，铰链结构自身的可转角度有限，当四季变换时可能需要改变装置本身朝向才能满足需求，有其局限性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动捕捉太阳光源的重载光伏装置及其应用方法，能够使光伏面板朝着太阳光的偏移做经度和纬度方向的旋转运动，装置承重高，能够支撑大面积的光伏面板，且一套装置两面都可以安装光伏面板，且面板在经度纬度方向都可以全角度旋转，能最大化的提高能源吸收效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：自动捕捉太阳光源的重载光伏装置，它包括捕捉装置主体，捕捉装置主体上设有旋转连接的经度旋转法兰，光伏面板固定在经度旋转法兰上，捕捉装置主体上设有两个驱动电机，以驱动光伏面板分别沿水平线和竖直线旋转，捕捉装置主体下部设有固定连接的减速箱体，捕捉装置主体和减速箱体与下方的底座以可相对旋转的方式连接，经度旋转法兰为在捕捉装置主体两侧的两个法兰体，通过经度旋转法兰的旋转，可以带动光伏面板在经度方向做旋转，光伏面板可随着捕捉装置主体和减速箱体在底座上的旋转而做纬度方向上的旋转，实现经纬两个方向都可自由旋转。

上述的减速箱体上固定连接有纬度旋转伺服电机，捕捉装置主体上部固定连接有经度旋转伺服电机。

上述的底座中心上部设有纬度蜗轮固定轴，纬度蜗轮固定轴通过纬度蜗轮固定螺钉与上方的纬度旋转蜗轮固定，纬度旋转蜗轮位于减速箱体内部，纬度旋转蜗轮与纬度旋转蜗杆啮合连接，纬度旋转蜗杆旋转固定于减速箱体壳体上并与纬度旋转伺服电机固定连接，纬度旋转伺服电机带动纬度旋转蜗杆与纬度旋转蜗轮做啮合运动，因为纬度旋转蜗轮与底座固定连接，则纬度旋转蜗杆带动减速箱体及整个捕捉装置主体围绕纬度蜗轮固定轴作纬度方向旋转。

上述的经度旋转伺服电机与捕捉装置主体内的经度旋转蜗杆固定连接，经度旋转蜗杆两端与捕捉装置主体壳体旋转连接，经度旋转蜗杆上螺旋部分与经度旋转蜗轮啮合连接，经度旋转蜗轮与经度旋转输出轴旋转连接，经度旋转输出轴与经度旋转法兰固定连接，经度旋转蜗轮位于捕捉装置主体上部的旋转壳体内部，经度旋转伺服电机带动经度旋转蜗杆与经度旋转蜗轮啮合运动，带动经度旋转蜗轮围绕中心作旋转运动，经度旋转蜗轮带动经度旋转法兰作经度方向的旋转运动。

上述的经度旋转输出轴与经度旋转法兰连接结构为：经度旋转法兰的两个法兰盘位于旋转壳体两侧，两个法兰中心设有相互接近的轴体，轴体通过键与经度旋转输出轴内侧定位，两个轴体通过旋转法兰固定螺钉固定连接。

上述的经度旋转法兰的两个轴体与经度旋转输出轴内侧为匹配的锥度配合，通过旋转法兰固定螺钉的紧固涨紧，通过键的轴向定位以及随着旋转法兰固定螺钉的紧固而使经度旋转法兰的两个轴体与经度旋转输出轴内侧之间的锥度紧密配合，使得经度旋转法兰与经度旋转蜗轮相固定。

上述的捕捉装置主体和减速箱体与下方的底座旋转连接结构为：底座中心上位于减速箱体的下方设有一定位凸台，定位凸台外侧固定设有旋转支撑，旋转支撑的下断面与底座固定连接，旋转支撑上端面与减速箱体下表面固定连接，通过此结构，减速箱体及上部旋转壳体包括内部的经度旋转蜗轮、经度旋转蜗杆和经度旋转伺服电机的重量都由旋转支撑承载。

上述的旋转支撑为端面轴承。

上述的旋转壳体还设有油窗，装置工作时需向捕捉装置主体注入润滑油，油窗用于观察装置内的油位。

自动捕捉太阳光源的重载光伏装置的应用方法，其特征在于，装置工作的具体步骤为：

步骤s1：将装置通电，将装置两个旋转轴回到原点位置，查询安装位置的经纬度和当前时间，并将当前太阳光的行进轨迹转化为装置相对于原点的经度旋转度数和纬度旋转度数传入电机的控制器；

步骤s2：实用控制器对电机进行控制，并转化为装置经度方向的旋转和纬度方向的旋转，使装置上的光伏面板始终面对太阳；

步骤s3：当太阳落山后，装置恢复到原点位置待命，待下次太阳升起时再对准太阳。

本发明提供的一种自动捕捉太阳光源的重载光伏装置，通过两个蜗轮副使得光伏面板可以在经度和纬度上跟随太阳光运动，使得光伏面板始终与太阳光垂直，能够最大化的吸收太阳能，同时因为蜗轮的高精度和静音，使该装置有很好的跟随经度和静音效果，同时蜗轮也是很好的减速机，可以很好匹配太阳光偏移的慢速效果，使用旋转支撑来支撑转至主体的纬度旋转，可以实现重载，能够使装置装在大重量的光伏面板。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明的后视剖视图；

图4为图2的剖视图。

图中：捕捉装置主体1、驱动电机2、光伏面板3、底座4、经度旋转法兰5、减速箱体6、经度旋转伺服电机7、纬度旋转伺服电机8、经度旋转蜗轮9、经度旋转输出轴10、经度旋转蜗杆11、纬度旋转蜗杆12、纬度旋转蜗轮13、纬度蜗轮固定轴14、旋转壳体15、旋转支撑16、油窗17、纬度蜗轮固定螺钉18、旋转法兰固定螺钉19。

具体实施方式

如图1、2中，自动捕捉太阳光源的重载光伏装置，它包括捕捉装置主体1，捕捉装置主体1上设有旋转连接的经度旋转法兰5，光伏面板3固定在经度旋转法兰5上，捕捉装置主体1上设有两个驱动电机2，以驱动光伏面板3分别沿水平线和竖直线旋转，捕捉装置主体1下部设有固定连接的减速箱体6，捕捉装置主体1和减速箱体6与下方的底座4以可相对旋转的方式连接，经度旋转法兰5为在捕捉装置主体1两侧的两个法兰体，通过经度旋转法兰5的旋转，可以带动光伏面板3在经度方向做旋转，光伏面板3可随着捕捉装置主体1和减速箱体6在底座4上的旋转而做纬度方向上的旋转，实现经纬两个方向都可自由旋转。

如图2中所示，上述的减速箱体6上固定连接有纬度旋转伺服电机8，捕捉装置主体1上部固定连接有经度旋转伺服电机7。

如图3中所示，上述的底座4中心上部设有纬度蜗轮固定轴14，纬度蜗轮固定轴14通过纬度蜗轮固定螺钉18与上方的纬度旋转蜗轮13固定，纬度旋转蜗轮13位于减速箱体6内部，纬度旋转蜗轮13与纬度旋转蜗杆12啮合连接，纬度旋转蜗杆12旋转固定于减速箱体6壳体上并与纬度旋转伺服电机8固定连接，纬度旋转伺服电机8带动纬度旋转蜗杆12与纬度旋转蜗轮13做啮合运动，因为纬度旋转蜗轮13与底座4固定连接，则纬度旋转蜗杆12带动减速箱体6及整个捕捉装置主体1围绕纬度蜗轮固定轴14作纬度方向旋转。

如图3中所示，上述的经度旋转伺服电机7与捕捉装置主体1内的经度旋转蜗杆11固定连接，经度旋转蜗杆11两端与捕捉装置主体1壳体旋转连接，经度旋转蜗杆11上螺旋部分与经度旋转蜗轮9啮合连接，经度旋转蜗轮9与经度旋转输出轴10旋转连接，经度旋转输出轴10与经度旋转法兰5固定连接，经度旋转蜗轮9位于捕捉装置主体1上部的旋转壳体15内部，经度旋转伺服电机7带动经度旋转蜗杆11与经度旋转蜗轮9啮合运动，带动经度旋转蜗轮9围绕中心作旋转运动，经度旋转蜗轮9带动经度旋转法兰5作经度方向的旋转运动。

如图3、4中所示，上述的经度旋转输出轴10与经度旋转法兰5连接结构为：经度旋转法兰5的两个法兰盘位于旋转壳体15两侧，两个法兰中心设有相互接近的轴体，轴体通过键与经度旋转输出轴10内侧定位，两个轴体通过旋转法兰固定螺钉19固定连接。

如图3中所示，上述的经度旋转法兰5的两个轴体与经度旋转输出轴10内侧为匹配的锥度配合，通过旋转法兰固定螺钉19的紧固涨紧，通过键的轴向定位以及随着旋转法兰固定螺钉19的紧固而使经度旋转法兰5的两个轴体与经度旋转输出轴10内侧之间的锥度紧密配合，使得经度旋转法兰5与经度旋转蜗轮9相固定。

如图3、4中所示，上述的捕捉装置主体1和减速箱体6与下方的底座4旋转连接结构为：底座4中心上位于减速箱体6的下方设有一定位凸台，定位凸台外侧固定设有旋转支撑16，旋转支撑16的下断面与底座4固定连接，旋转支撑16上端面与减速箱体6下表面固定连接，通过此结构，减速箱体6及上部旋转壳体15包括内部的经度旋转蜗轮9、经度旋转蜗杆11和经度旋转伺服电机7的重量都由旋转支撑16承载。

上述的旋转支撑16为端面轴承，因为端面轴承的接触面积大，因此可以承载很大重量的上部结构。

上述的旋转壳体15还设有油窗17，装置工作时需向捕捉装置主体1注入润滑油，油窗17用于观察装置内的油位。

自动捕捉太阳光源的重载光伏装置的应用方法，其特征在于，装置工作的具体步骤为：

步骤s1：将装置通电，将装置两个旋转轴回到原点位置，查询安装位置的经纬度和当前时间，并将当前太阳光的行进轨迹转化为装置相对于原点的经度旋转度数和纬度旋转度数传入电机的控制器；

步骤s2：实用控制器对电机进行控制，并转化为装置经度方向的旋转和纬度方向的旋转，使装置上的光伏面板始终面对太阳；

步骤s3：当太阳落山后，将装置恢复到原点位置待命，待下次太阳升起时再对准太阳。