CN107861525B - 一种太阳光跟踪装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳光跟踪装置及方法，包括调向太阳能光伏板、太阳能光伏板、传动单元、动力单元、支撑架、触点、永磁体及弹簧，太阳能光伏板与调向太阳能光伏板固定连接，调向太阳能光伏板与传动单元连接，传动单元与动力单元连接，动力单元与支撑架固定连接，支撑架与弹簧一端连接，弹簧另一端连接永磁体，永磁体与触点相对设置。该装置能根据太阳光照射角度的改变自动调整太阳能光伏板的角度，使太阳光始终保持垂直照射太阳能光伏板，从而达到最佳的能量转换效率，解决了现有技术中太阳能光伏板的日平均接收效率与年平均接收效率低的问题。

Description

一种太阳光跟踪装置及方法

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域，特别是一种太阳光跟踪装置及方法。

背景技术

随着世界能源日趋减少，可再生能源发电技术得到了迅猛发展，太阳能发电由于其独特优势越来越受到人们的关注。利用清洁能源替代传统的化石能源是维持可持续发展道路的最佳选择。随着技术的成熟及工艺完善，太阳能光伏产业已经可以商业化，其成本越来越低，效率越来越高，已基本满足日常生活应用。然而，太阳能的能量密度较低，太阳能电池只有在太阳光垂直照射在太阳能光伏板上，才能最大效率的得用太阳能，但现在使用的太阳能光伏板大多是固定朝向一个方向的，目前对太阳能的利用还十分有限，性价比较高的多晶硅电池的平均出厂效率在16%左右，其原因在于目前使用的大多数太阳能光伏板不能随太阳光的移动而调整光伏板的位置。目前国内、外采用的跟踪太阳的方法有很多，也有人设计了太阳能跟踪器，但是这些类型的跟踪装置普遍存在的问题是跟踪精度较差，结构复杂，制作成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种太阳光跟踪装置，以解决太阳能收集效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种太阳光跟踪装置，包括调向太阳能光伏板、太阳能光伏板、传动单元、动力单元、支撑架、继电器、永磁体、触点及弹簧，其特征是：太阳能光伏板与调向太阳能光伏板固定连接，调向太阳能光伏板与传动单元连接，传动单元与动力单元连接，动力单元与支撑架固定连接，支撑架与弹簧一端连接，弹簧另一端连接永磁体，永磁体与触点相对设置；所述触点包括第一触点和第二触点，所述永磁体包括第一永磁体和第二永磁体，所述调向太阳能光伏板包括第一调向太阳能光伏板和第二调向太阳能光伏板；当第一永磁体与第一触点接触时，第一调向太阳能光伏板、动力单元、第一触点及第一永磁体构成第一回路；当第二永磁体与第二触点接触时，第二调向太阳能光伏板、动力单元、第二触点及第二永磁体构成第二回路，其中，第一回路与第二回路中流经动力单元的电流方向相反。

第一调向太阳能光伏板和第二调向太阳能光伏板成倒“V”字形排列。

触点及永磁体均由导电材料组成。

第一永磁体和第二永磁体均与动力单元电连接。

传动单元包括齿轮和齿条，动力单元与齿轮连接，齿轮与齿条连接，齿条与调向太阳能光伏板连接。

传动单元包括蜗轮和蜗杆，动力单元与蜗轮连接，蜗轮与蜗杆连接，蜗杆与调向太阳能光伏板连接。

动力单元包括双向直流电动机。

为解决上述技术问题，本发明所采用的又一技术方案是：一种太阳光跟踪方法，当第一调向太阳能光伏板接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板的光照强度时，第一回路导通，第二回路都断开，动力单元驱动传动单元，传动单元带动第一调向太阳能光伏板及太阳能光伏板向一侧偏转；当第一调向太阳能光伏板接受的光照强度小于第二调向太阳能光伏板的光照强度时，第二回路导通，第一回路断开，动力单元驱动传动单元，传动单元带动第一调向太阳能光伏板及太阳能光伏板向另一侧偏转；当第一调向太阳能光伏板接受的光照强度等于第二调向太阳能光伏板的光照强度时，第一回路及第二回路都断开，动力单元关闭，太阳能光伏板保持不动。

调向太阳能光伏板接受的光照增强则产生的电流增大，反之，调向太阳能光伏板接受的光照减弱则产生的电流减小。

第一回路和第二回路的电流大小受调向太阳能光伏板产生的电流值影响。

本发明提供的一种太阳光跟踪装置及方法，该装置能根据太阳光照射角度的改变自动调整太阳能光伏板的角度，使太阳光始终保持垂直照射太阳能光伏板，从而达到最佳的能量转换效率，解决了现有技术中太阳能光伏板的日平均接收效率与年平均接收效率低的问题。

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为本发明太阳光跟踪装置一实施例的整体结构示意图。

图2为本发明的太阳能光伏板静止时的电路原理图。

图3为本发明的光照向一侧偏转结构示意图。

图4为本发明的太阳能光伏板向一侧偏转结构示意图。

图5为本发明的太阳能光伏板向一侧偏转电路原理图。

图6为本发明的光照向另一侧偏转结构示意图。

图7为本发明的太阳能光伏板向另一侧偏转结构示意图。

图8为本发明的太阳能光伏板向另一侧偏转电路原理图。

图中：调向太阳能光伏板1，第一调向太阳能光伏板11，第二调向太阳能光伏板12，太阳能光伏板2，传动单元3，动力单元4，支撑架5，触点6，第一触点61，第二触点62，永磁体7，第一永磁体71，第二永磁体72，弹簧9。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示为本发明太阳光跟踪装置一实施例的整体结构示意图，包括调向太阳能光伏板1、太阳能光伏板2、传动单元3、动力单元4、支撑架5、触点6、永磁体7及弹簧9，其特征是：太阳能光伏板2与调向太阳能光伏板1固定连接，调向太阳能光伏板1与传动单元3连接，传动单元3与动力单元4连接，动力单元4与支撑架5固定连接，支撑架5与弹簧9一端连接，弹簧9另一端连接永磁体7，永磁体7与触点6相对设置。由此结构可知，当太阳光垂直照射在太阳能光伏板2上时，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12所接受的光照强度一样，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12产生的电流一样大；当太阳光照射方向偏向第一调向太阳能光伏板11那边时，第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板12所接受的光照强度，因此，第一调向太阳能光伏板11产生的电流值会增大，且第二调向太阳能光伏板12产生的电流值会减小；反之，当太阳光照射方向偏向第二调向太阳能光伏板12那边时，第二调向太阳能光伏板12接受的光照强度大于第一调向太阳能光伏板11所接受的光照强度，因此，第二调向太阳能光伏板12产生的电流值会增大，且第一调向太阳能光伏板11产生的电流值会减小。

如图2所示为本发明的太阳能光伏板静止时的电路原理图。触点6包括第一触点61和第二触点62，永磁体7包括第一永磁体71和第二永磁体72，调向太阳能光伏板1包括第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12。当第一永磁体71与第一触点61接触时，第一调向太阳能光伏板11、动力单元4、第一触点61及第一永磁体71构成第一回路；当第二永磁体72与第二触点62接触时，第二调向太阳能光伏板12、动力单元4、第二触点62及第二永磁体72构成第二回路，其中，第一回路与第二回路中流经动力单元的电流方向相反。

由以上结构可知，当第一调向太阳能光伏板11与第二调向太阳能光伏板12产生的电流一样大时，电流分别流经第一触点61和第二触点62的电流也相等，因此，第一触点61对第一永磁体71的吸引力与第二触点62对第二永磁体72的吸引力大小相等，这样，连接第一永磁体71和第二永磁体72的弹簧9保持不动，第一回路和第二回路保持断开，因此动力单元4不能通电，传动单元3保持不动，进而太阳能光伏板2也保持不动。此时光照是垂直照射太阳能光伏板3的，因此，太阳能光伏板3此时接受的光照强度最强，充分利用了太阳能。

如图3、图4及图5所示，当光照向一侧偏转时，第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板12所接受的光照强度，因此，第一调向太阳能光伏板11产生的电流增大，第二调向太阳能光伏板12产生的电流减小，则通过第一触点61的电流大于通过第二触点62的电流，所以，第一触点61对第一永磁体71的吸引力大于第二触点62对第二永磁体72的吸引力，这样，连接第一永磁体71和第二永磁体72的弹簧9就会伸长或者移动，直至第一永磁体71与第一触点61接触，第一回路导通，第二回路保持断开，电流通过动力单元4的方向如图4所示箭头方向，动力单元4将动力传递给传动单元3，传动单元3则带动太阳能光伏板2向光照方向那一侧偏转，直至光照方向与太阳能光伏板2垂直，此时第一回路就会断开，且第二回路还是保持断开状态。这样就保证了太阳能光伏板3能一直保持与光照方向垂直，最大效率的利用光照。

如图6、图7及图8所示，当光照向另一侧偏转时，第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度小于第二调向太阳能光伏板12所接受的光照强度，因此，第一调向太阳能光伏板11产生的电流减小，第二调向太阳能光伏板12产生的电流增大，则通过第一触点61的电流小于通过第二触点62的电流，所以，第一触点61对第一永磁体71的吸引力小于第二触点62对第二永磁体72的吸引力，这样，连接第一永磁体71和第二永磁体72的弹簧9就会伸长或者移动，直至第二永磁体72与第二触点62接触，第一回路导通，第二回路保持断开，电流通过动力单元4的方向如图4所示箭头方向，动力单元4将动力传递给传动单元3，传动单元3则带动太阳能光伏板2向光照方向那一侧偏转，直至光照方向与太阳能光伏板2垂直，此时第一回路就会断开，且第二回路还是保持断开状态。这样就保证了太阳能光伏板3能一直保持与光照方向垂直，最大效率的利用光照。

优选的方案中，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12成倒“V”字形排列，由此结构可知，当光照垂直照射太阳能光伏板2时，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12接受到的光照强度相等，当光照不是垂直照射太阳能光伏板2时，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12接受到的光照强度就会不一样。

在其他可选方案中，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12可以分别是多个太阳能光伏板组成。

优选的方案中，触点6及永磁体7均由导电材料组成。由此结构可知，当触点6及永磁体7接触时，就可以通电。

在其他可选的方案中，可以在触点6及永磁体7的表面布置导线，使得当触点6及永磁体7接触时，在触点6及永磁体7上的导线能接通导电。

优选方案中，第一永磁体71和第二永磁体72均与动力单元4电连接，由该结构可知，当第一回路导通时，第一永磁体71通电驱动动力单元4，当第二回路导通时，第二永磁体72通电驱动动力单元4，且第一回路和第二回路流向动力单元4内的电流方向相反。

优选的方案中，传动单元3包括齿轮和齿条，动力单元4与齿轮连接，齿轮与齿条连接，齿条与太阳能光伏板2连接。由此结构可知，动力单元4将动力输出给齿轮，齿轮带动齿条，进而带动太阳能光伏板2。

在其他可选的方案中，齿轮齿条配合还可以是两个齿轮配合，或者将齿条与太阳能光伏板2做成一个整体。

优选的方案中，传动单元3包括蜗轮和蜗杆，动力单元4与蜗轮连接，蜗轮与蜗杆连接，蜗杆与太阳能光伏板2连接。

在其他可选的方案中，传动单元3包括蜗轮和蜗杆，动力单元4与蜗轮连接，蜗轮连接与蜗杆连接，蜗杆与太阳能光伏板2连接。

优选的方案中，动力单元4包括双向直流电动机。由此结构可知，当电流流经双向直流电动机的方向相反时，双向直流电动机转动的方向也是相反的。

在其他可选的方案中，动力单元4还可以是其他电机和控制器的组合，只要通过动力单元4的电流相反时能满足动力单元4旋转的方向也是相反的即可。

本发明提供的一种太阳光跟踪装置及方法，该装置能根据太阳光照射角度的改变自动调整太阳能光伏板的角度，使太阳光始终保持垂直照射太阳能光伏板，从而达到最佳的能量转换效率，解决了现有技术中太阳能光伏板的日平均接收效率与年平均接收效率低的问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，提出了一种太阳光跟踪方法，当第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板12的光照强度时，第一回路导通，动力单元4驱动传动单元3，传动单元3带动太阳能光伏板2向一侧偏转；当第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度小于第二调向太阳能光伏板12的光照强度时，第二回路导通，动力单元4驱动传动单元3，传动单元3带动太阳能光伏板2向另一侧偏转；当第一调向太阳能光伏板11接受的光照强度等于第二调向太阳能光伏板12的光照强度时，第一回路及第二回路都断开，动力单元4关闭，太阳能光伏板2保持不动。

优选的方案中，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12接受的光照增强则产生的电流也会增大，反之，第一调向太阳能光伏板11和第二调向太阳能光伏板12接受的光照减弱则产生的电流也会减小。

优选的方案中，第一回路的电流大小受第一调向太阳能光伏板11产生的电流大小影响，第二回路的电流大小受第二调向太阳能光伏板12的产生的电流大小影响。

本发明提供的一种太阳光跟踪装置及方法，该装置能根据太阳光照射角度的改变自动调整太阳能光伏板的角度，使太阳光始终保持垂直照射太阳能光伏板，从而达到最佳的能量转换效率，解决了现有技术中太阳能光伏板的日平均接收效率与年平均接收效率低的问题。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的技术特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种太阳光跟踪装置，包括调向太阳能光伏板（1）、太阳能光伏板（2）、传动单元（3）、动力单元（4）、支撑架（5）、触点（6）、永磁体（7）及弹簧（9），其特征是：太阳能光伏板（2）与调向太阳能光伏板（1）固定连接，调向太阳能光伏板（1）与传动单元（3）连接，传动单元（3）与动力单元（4）连接，动力单元（4）与支撑架（5）固定连接，支撑架（5）与弹簧（9）一端连接，弹簧（9）另一端连接永磁体（7），永磁体（7）与触点（6）相对设置；

所述触点（6）包括第一触点（61）和第二触点（62），所述永磁体（7）包括第一永磁体（71）和第二永磁体（72），所述调向太阳能光伏板（1）包括第一调向太阳能光伏板（11）和第二调向太阳能光伏板（12）；当第一永磁体（71）与第一触点（61）接触时，第一调向太阳能光伏板（11）、动力单元（4）、第一触点（61）及第一永磁体（71）构成第一回路；当第二永磁体（72）与第二触点（62）接触时，第二调向太阳能光伏板（12）、动力单元（4）、第二触点（62）及第二永磁体（72）构成第二回路，其中，第一回路与第二回路中流经动力单元（4）的电流方向相反；

当第一调向太阳能光伏板（11）接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板（12）的光照强度时，第一回路导通，第二回路都断开，动力单元（4）驱动传动单元（3），传动单元（3）带动第一调向太阳能光伏板（11）及太阳能光伏板（2）向一侧偏转，具体为：当光照向一侧偏转时，第一调向太阳能光伏板（11）接受的光照强度大于第二调向太阳能光伏板（12）所接受的光照强度，因此，第一调向太阳能光伏板（11）产生的电流增大，第二调向太阳能光伏板（12）产生的电流减小，则通过第一触点（61）的电流大于通过第二触点（62）的电流，所以，第一触点（61）对第一永磁体（71）的吸引力大于第二触点（62）对第二永磁体（72）的吸引力，这样，连接第一永磁体（71）和第二永磁体72的弹簧（9）就会伸长或者移动，直至第一永磁体（71）与第一触点（61）接触，第一回路导通，第二回路保持断开，动力单元（4）将动力传递给传动单元（3），传动单元（3）则带动太阳能光伏板（2）向光照方向那一侧偏转，直至光照方向与太阳能光伏板（2）垂直，此时第一回路就会断开，且第二回路还是保持断开状态；

当第一调向太阳能光伏板（11）接受的光照强度小于第二调向太阳能光伏板（12）的光照强度时，第二回路导通，第一回路断开，动力单元（4）驱动传动单元（3），传动单元（3）带动第一调向太阳能光伏板（11）及太阳能光伏板（2）向另一侧偏转；

当第一调向太阳能光伏板（11）接受的光照强度等于第二调向太阳能光伏板（12）的光照强度时，第一回路及第二回路都断开，动力单元（4）关闭，太阳能光伏板（2）保持不动。

2.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述第一调向太阳能光伏板（11）和第二调向太阳能光伏板（12）成倒“V”字形排列。

3.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述触点（6）及永磁体（7）均由导电材料组成。

4.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：第一永磁体（71）和第二永磁体（72）均与动力单元（4）电连接。

5.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述传动单元（3）包括齿轮和齿条，动力单元（4）与齿轮连接，齿轮与齿条连接，齿条与调向太阳能光伏板（1）连接。

6.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述传动单元（3）包括蜗轮和蜗杆，动力单元（4）与蜗轮连接，蜗轮与蜗杆连接，蜗杆与调向太阳能光伏板（1）连接。

7.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：动力单元（4）包括双向直流电动机。

8.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述调向太阳能光伏板（1）接受的光照增强则产生的电流增大，反之，调向太阳能光伏板（1）接受的光照减弱则产生的电流减小。

9.根据权利要求1所述的太阳光跟踪装置，其特征是：所述第一回路和第二回路的电流大小受调向太阳能光伏板（1）产生的电流值影响。

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