[發明專利]一種無需光電傳感器的光電和光熱的追蹤系統

在審

• 申請號: 202010775339.4
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111880578A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李杰
• 申請（專利權）人: 廣西圣井新能源科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及新能源領域，具體為一種無需光電傳感器的光電和光熱的追蹤系統。目前市場上光電或光熱幾乎采用的都是固定支架技術的安裝模式，感應式追蹤技術由于其成本高、結構復雜很難大面積的推廣到太陽能制冷制熱產品當中，市場上更是缺少光電和光熱系統一體化的技術，所以在光電或光熱的發電或集熱的轉化率短期內難于有效提高的當下，讓太陽能制冷制熱產品不僅能夠追日而且又具有實用性，就成為光電和光熱行業所遇到的一個亟待解決的技術難題。本發明提供了一種分別采用不同的電機和機械傳動機構的組合體，構建成一個1緯度或2維度追蹤的光電和光熱系統，很好地解決了上述的技術難題，本發明的發電及集熱效率平均多增加了60%左右。

技術領域

本發明涉及新能源領域，具體為一種無需光電傳感器的光電和光熱的追蹤系統。

背景技術

目前市場上光電或光熱幾乎采用的都是固定支架技術的安裝模式，感應式追蹤技術由于其成本高、結構復雜很難大面積的推廣到太陽能制冷制熱產品當中，市場上更是缺少光電和光熱系統一體化的技術，提高光電發電和光熱集熱的效率有兩種方式，一是大幅度提高光電和光熱的轉換率，但以目前的技術短期內還很能實現，二是改變光伏板或集熱裝置的角度，包括方位角和傾角，所以在光電或光熱的發電或集熱的轉化率短期內難于有效提高的當下，讓太陽能制冷制熱產品不僅能夠追日而且又具有實用性，就成為光電和光熱行業所遇到的一個亟待解決的技術難題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明通過提供一種無需光電傳感器的光電和光熱的追蹤系統，使得上述的技術難題得到了解決。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種無需光電傳感器的光電和光熱的追蹤系統，其包含有太陽能角度控制器、T型支柱或支柱、光伏板、太陽能集熱裝置、安全繩、電機組合體，追蹤系統分為獨立和1+N兩種不同的模式，其中獨立模式當中又分為1緯度或2緯度追蹤的兩種不同類型，所述獨立模式中的2緯度追蹤類型的采用的是1根T型支柱，其是一種智能電動柱，固定在地面，其柱體主要由軸、T型空心管所構成，T型空心管固定在軸上隨軸一起旋轉而不能上下移動，T型空心管頂部的翼上固定安裝有S個基座，每個基座上固定有1個滾動軸承或圓環，所述1+N模式是2緯度追蹤，其采用1臺驅動電機或者1根智能電動柱和機械傳動的組合體，驅動N根非自轉支柱的轉動，非自轉支柱通過機座固定在地面上，其機座內除了沒有安裝電機和機械傳動機構之外，其余的包括柱體都與獨立模式的智能電動柱的相同，但軸上多增加了一個齒輪，齒輪安裝在非自轉支柱的空心管之下并固定在軸上，N個非自轉支柱的齒輪通過一根閉合的鏈條鏈接為一體，驅動電機或智能電動柱通過鏈條和機械傳動機構共同驅動N個非自轉支柱同時轉動，一根空心管P，固定在S個滾動軸承或圓環內，空心管P內安裝有1或2個電機的組合體，電機組合體包含了電機、齒輪、電機機座，齒輪與電機的軸連接并固定在空心管內側，電機安放在空心管P內但不與其內壁固定，電機固定在電機機座上，電機機座固定緊固構件上，空心管P的兩端分別連接在緊固構件的轉輪上，兩端的緊固構件固定在支架上，支架分別固定在T型支柱頂部的兩端，所述安全繩是根鏈條或鋼絲繩，其固定方式有兩種類型，第一種是兩端都是固定安裝，其兩端分別是固定在智能電動柱的柱體和光伏板或太陽能集熱器背面的邊框上，第二種是一端固定一端活動，固定的一端是安裝在光伏板或太陽能集熱器背面的邊框或T型空心管頂部的翼上，活動的一端帶有圓形或多邊形的扣件，扣件活動式的卡扣在凹形的環上，凹形的環是以智能電動柱或非自轉支柱為中心固定在地面上，所述凹形環是一個圓環或兩個半圓環，截面為多邊形，開口部是上窄下寬，當智能電動柱在上午時段由東到南、下午時段由北向西轉動時，凹形環是在東面和西面各安裝一個半圓環，由此構建成一個2維度追蹤系統的獨立模式或1+N模式，系統上安裝了光伏板或太陽能集熱器則成為追日型的光電或光熱系統，同時安裝了光伏板和太陽能集熱器則成為光電和光熱一體化追日系統，所述獨立模式中的1緯度追蹤類型當中，光伏板或太陽能集熱器是通過一根空心管F固定在陽臺或墻體上，空心管F安裝有上述1或2個電機組合體，空心管F固定在F個滾動軸承或圓環上，F個滾動軸承或圓環以及電機組合體的支架都是固定在陽臺或墻體上，光伏板或太陽能集熱器的一端固定在空心管F上，安全繩的一端固定陽臺或墻體上，另一端固定在光伏板或太陽能集熱器背面的底端或中部上，上述所有的智能電動柱的柱體都是固定在機座上，其的驅動都是采用固定在機座內的電機和機械傳動機構的組合體來進行，光電和光熱系統角度的調節，是調節光伏板或太陽能集熱器的角度，將由安裝有嵌入式的角度傳感器的太陽能角度控制器，來進行控制，所述太陽能角度控制器，是利用時間計時來控制光伏板或太陽能集熱器的角度發生改變的一種智能控制裝置，其主要有主芯片、角度傳感器、GPS衛星定位或電子指南針、時鐘芯片、藍牙、電機驅動的模塊，主芯片通過讀取實時的時鐘及角度數值，根據不同的時間段來控制光伏板或太陽能集熱器角度的變化，時鐘芯片在太陽能角度控制器接通電源后，將自動采用GPS或藍牙進行時間的校對，光伏板或太陽能集熱器角度調節的工作原理為，太陽能角度控制器，在2緯度追蹤當中與光伏板或太陽能集熱器安裝在同一個水平面上，當時間到達預設的調節時刻時，太陽能角度控制器接受到一個調節角度的信號，則通過控制電機的控制模塊來使角度檢測模塊做出轉動動作，以使得光伏板或太陽能集熱器完成水平或傾斜的動作，此時的智能電動柱或非自轉支柱將隨著電機的轉動完成水平或伸或縮的運動，推動光伏板或太陽能集熱器轉動到預定位置的同時，角度傳感器輸出的模擬量經過模擬數字轉換器轉換后送入主控制器，主控制器再根據此輸入來判定光伏板或太陽能集熱器是否已經轉動到預定的角度，并據此來控制電機的控制模塊，由此完成一次角度的調節，電子指南針調節方位角的具體實施方式為，在電子指南針的刻度上，北面是在刻度為0度之處，東面是在刻度為90度之處，南面是在刻度為180度之處，西面是在刻度為270度之處，東西南北4個方面的方位角度值和模擬電壓值分別為90°、θ伏；270°、ζ伏；180°、β伏；0°、η伏，把東面或西面的角度及模擬電壓值預先輸入到控制器的儲存模塊當中，則在上午或下午時段，方位角在0°~180°或180°~360°，模擬電壓值在η~β或β~θ的區間變化時，根據輸入的方位角度值或模擬電壓值，就能夠調節方位角時刻朝向東面或西面；在傾角1日之內的多次調節模式當中，每次新調節的角度值，在上午時段為ψ-J*ψ/F；正午時段，傾角固定不變，在下午時段為γ+ψ/F，把計算出每次所需調節的傾角角度值跟與其相對應的模擬電壓值或調節時刻一起預先輸入到控制器的儲存模塊當中，具體的實施方式為，當角度傳感器處于水平位置角度為0°時，輸出端Vo輸出的為A伏的模擬電壓，當角度傳感器與水平面成最大傾角的角度值ψ時，此時輸出的是B伏的模擬電壓，當角度傳感器在0°~ψ或ψ~180°的區間變化時，輸出端Vo輸出的電壓將從A伏依此變化到B伏或B伏依此變化到A伏的模擬電壓信號，因此通過測定角度傳感器輸出端Vo電壓的大小，就可以確定光伏板或太陽能集熱器與水平面間的夾角，其特征在于：不需要光電傳感裝置，分別采用電機和機械傳動機構的不同組合體，構建成一個1緯度或2維度追蹤的光電和光熱的追日系統，方位角和傾角的調節將采用時間計時，采用太陽能角度控制器來進行控制，所述太陽能角度控制器是根據時間的計時，通過控制智能電動柱或驅動電機驅動光伏板或太陽能集熱器方位角水平朝東或朝西方向移動或傾角從東面到西面進行轉動，由此調節光伏板或太陽能集熱器的方位角或傾角跟隨時間的變化而發生改變的方法，調節的順序為方位角調節在先，傾角在后，所述方位角的調節由太陽能角度控制器根據GPS或電子指南針模塊輸出的信號控制其朝東或朝西轉動，所述傾角的調節有輸入法或計算法兩種不同的方法，所述傾角的調節為輸入法，所述輸入法是采用最大傾角算術平均法計算得出的所需調節的傾角角度值跟與其相對應的調節時刻一起預先輸入到控制器的儲存模塊當中，所述最大傾角算術平均法是指在上午或下午的時段內，光伏板或太陽能集熱器所能夠形成的最大傾角，按調節的次數進行算術平均的方法，所述時間計時是一日之內三次或多次，2維度追蹤的調節的時間段分為上午、正午、下午三個時段，一日之內的三次調節，上午時段，光伏板或太陽能集熱器面朝東面，傾角最大，正午時段，光伏板或太陽能集熱器是水平狀；下午時段，光伏板或太陽能集熱器面朝西面，傾角最大，每間隔E分鐘進行一次方位角的調節，在E分鐘內傾角調節F次，所述輸入法當中的光伏板或太陽能集熱器的最大傾角ψ的角度值按算術平均分成F次，每次調節的角度值為ψ/F，三個時間段內光伏板或太陽能集熱器的朝向與1日之內三次調節的相同，在上午時段，每次新調節的角度值為ψ-J*ψ/F，J是整數的數字系列值，最小值為1，最大值為F；在下午時段，每次新調節的角度值為γ+ψ/F，γ是調節前一時刻的角度值，每次方位角進行調節時，傾角都已經歸位到初始的位置，空心管P內的電機每次旋轉的角度與上述每次傾角調節的角度相同，1緯度追蹤傾角的多次調節分別是在上午或下午的1個時間段內進行。