[發(fā)明專利]一種立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510644166.1
• 申請日: 2015-10-08
• 公開（公告）號: CN105183007B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙躍
• 申請（專利權(quán)）人: 趙躍
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;H02S20/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

本發(fā)明公開了一種立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，其特征在于，包括內(nèi)支撐立柱，內(nèi)支撐立柱的外部套有與內(nèi)支撐立柱同軸的外支撐筒，內(nèi)支撐立柱和外支撐筒的上部設(shè)置有承載部，外支撐筒的下部設(shè)置有驅(qū)動部，外支撐筒的下部還設(shè)置有下部支撐架構(gòu)。本發(fā)明還公開了上述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的設(shè)計(jì)方法。本發(fā)明的一種立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，將承載部、驅(qū)動部、下部支撐架構(gòu)分離設(shè)置，承載部采用推力軸承，驅(qū)動部采用與推力軸承獨(dú)立的齒環(huán)齒輪結(jié)構(gòu)，避免了機(jī)械旋轉(zhuǎn)力矩的浪費(fèi)，可以有效降低制造成本，而且，各個(gè)部分之間的損壞不相互影響；本發(fā)明裝置采用雙齒輪消隙控制結(jié)構(gòu)，精確度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽位置跟蹤系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，還涉及上述裝置的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

單立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于太陽能光伏發(fā)電和太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域。

在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域：

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中電池板的安裝分為固定式和跟蹤式，光伏跟蹤系統(tǒng)可以減小電池板法線與太陽入射光之間的夾角，從而提高發(fā)電效率。跟蹤式又分為單軸和雙軸跟蹤系統(tǒng)。所謂立柱式跟蹤系統(tǒng)是指在一個(gè)垂直安裝的立柱或支架的頂端設(shè)置水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，用于跟蹤太陽的方位角。如果水平旋轉(zhuǎn)裝置之上不再設(shè)置太陽高度角跟蹤裝置則系統(tǒng)為垂直單軸跟蹤系統(tǒng)，如果在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置之上還安裝電池板俯仰角度調(diào)節(jié)裝置用于跟蹤太陽高度角則系統(tǒng)為雙軸跟蹤系統(tǒng)。

在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域：

太陽能光熱發(fā)電分為槽式光聚熱發(fā)電，蝶式光聚熱發(fā)電和塔式光聚熱發(fā)電三種，單立柱太陽跟蹤系統(tǒng)可用于蝶式和塔式光聚熱發(fā)電兩種系統(tǒng)。當(dāng)單立柱跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用與上述兩種光聚熱發(fā)電時(shí)必須采用雙軸跟蹤方式。

在蝶式光聚熱發(fā)電中，聚光碟需要始終面向太陽，使聚光碟法線始終指向太陽。在塔式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中定日鏡需要將入射到聚光鏡上的太陽光反射到塔上的吸熱器上。

在這幾種太陽跟蹤系統(tǒng)中雖然太陽跟蹤角度的計(jì)算有所差別，所承載的上部設(shè)備也不相同。但是這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是在一個(gè)垂直的立柱頂端安裝水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置用于跟蹤太陽的方位角變化，并在其上承載上部設(shè)備。因此我們將其統(tǒng)一稱為“立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)”，目前在這一類立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中，廣泛采用的是盤式減速機(jī)技術(shù)。

盤式減速機(jī)包括外盤和內(nèi)盤，外盤渦輪在內(nèi)盤連接的蝸桿驅(qū)動下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩，內(nèi)外盤組裝在一起成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。在立柱式光伏跟蹤系統(tǒng)中，盤式減速機(jī)的外盤和內(nèi)盤分別連接在垂直支撐立柱上和立柱上部的跟蹤機(jī)構(gòu)及電池板或反射鏡上。提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動與結(jié)構(gòu)支撐功能。

但用盤式減速機(jī)作為立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)的方位角驅(qū)動部件存在以下的具體問題：

①盤式減速機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要用于輸出較大的旋轉(zhuǎn)扭矩，但是立柱式跟蹤系統(tǒng)在水平旋轉(zhuǎn)方向的扭矩需求比較小，盤式減速機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的功能并未完全發(fā)揮，浪費(fèi)了成本，導(dǎo)致跟蹤系統(tǒng)整體價(jià)格升高。

②盤式減速機(jī)容易在風(fēng)載荷作用下?lián)p壞，當(dāng)跟蹤支架上的電池板或者反射鏡承受較大的水平風(fēng)載荷時(shí)，盤式減速機(jī)內(nèi)外盤之間除了正常的旋轉(zhuǎn)扭矩和垂直承載力之外還會產(chǎn)生傾側(cè)方向的強(qiáng)大傾側(cè)扭轉(zhuǎn)力，由于盤式減速機(jī)的厚度較小導(dǎo)致抗傾側(cè)的力臂短，該扭力會形成較大的破壞性扭矩，引起盤式減速機(jī)損壞。

③盤式減速機(jī)一旦損壞，維修更換不便，由于立柱與上部跟蹤支架的所有連接均以盤式減速機(jī)為節(jié)點(diǎn)，維修更換盤式減速機(jī)時(shí)必須把上部結(jié)構(gòu)全部拆除或者吊離，檢修維護(hù)不方便。

④對于塔式光聚熱發(fā)電，中大型定日鏡的跟蹤精度要求較高，采用普通盤式減速機(jī)無法滿足跟蹤精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，解決現(xiàn)有立柱式太陽跟蹤系統(tǒng)中使用的盤式減速機(jī)容易損壞且性價(jià)比低的問題。