追日型光伏发电支架概要设计.docx

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追日型光伏发电支架概要设计

光伏发电追日跟踪系统概要设计

1概述

太阳能是资源丰富、无污染的能源替代品，怎样提高对其的利用率逐渐成为各国的研究焦点。

太阳能的利用存在以下问题：

首先，太阳能虽然资源丰富，但能量分散，集中在某点的能量较少，同时太阳能的方向性决定了较长时间内不可能在固定方向一直获取较大的能量；第二，太阳能受环境条件的制约，只有在白天太阳光线较好的情况下，才能获得稳定的太阳能；第三，太阳能电池板的转换效率不高，目前世界上太阳能电池板的转换效率最高也只有30％，而国内使用的转换效率大都在20％左右。

追日跟踪系统是能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，与固定式相比，追日跟踪系统将增加大于35%的太阳辐射接收量，能够显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

光伏发电追日跟踪系统包括：

底座、追日传感器、方位跟踪机、高低跟踪机、电池板支架、控制模块等组成。

2设计方案

全套追日系统的价格约3-4万元，市场价格一般在4万以上。

追日跟踪器的结构见图1。

方位角电机1固定在底座上，主轴及其支撑轴承安装在底座上面（主轴相对于底座可以转动），转动架以及支架固定安装在主轴上，光伏电池、垂直角电机2安装在支架上面（光伏电池相对于支架可以转动），电机2的输出轴连接在光伏电池上。

图1追日跟踪器示意图

具体设计实现详解如下：

2.1追日设计

通过光敏电阻组成的太阳传感器实现追日检测，太阳角传感器属于控制模块的一部分，安装于电池板支架的中心。

跟踪器的传感器结构见下图。

设置一个圆筒形外壳，在圆筒外部东、南、西、北四个方向上分别布置4只光敏电阻;其中P1、P3东西对称安装在圆筒的两侧，用来粗略的检测太阳由东往西运动的偏转角度即方位角;P2、P4南北对称安装在圆筒的两侧，用来粗略检测太阳的视高度即高度角;在圆筒内部，东、南、西、北四个方向上也分别布置4只光敏电阻，用来精确检测太阳由东往西运动的偏转角度和太阳的视高度。

当光线角度与垂直偏差较大，大于a角时，圆筒内部没有光线，只有粗度传感器工作，只有小于a角时，精传感器才工作。

图2传感器结构示意图

圆筒设计的好处是增大迎向阳光和背向阳光的电位差异，便于粗度检测准确定位太阳角度。

较大程度的屏蔽了外界环境的散射光和其它干扰光线，使外界的干扰光对太阳角精度采集的影响降到较低程度，提高跟踪精度。

2.2抗风保护

通过风速传感器测风速，当风速达70km/h，控制程序将系统作水平姿态保护。

风速传感器使用邯郸市丛台锐研智华电子有限公司的RY-FS01型风速传感器，它采用先进的电路模块技术开发变送器，用于实现对环境风速的测量，输出标准的脉冲信号，方便使用。

可广泛用于温室、气象站、船舶、码头、索道、工程机械等环境的风速测量。

技术参数：

量程：

0-60m

输出：

脉冲/4-20mA信号

供电电压：

DC12-24v

精度：

0.667m/s

环境温度：

-20—85℃

传输距离：

＞300m

响应时间：

＜1s

产品特点：

精度高，量程宽，输入线电阻高，稳定性好体积小，安装方便线性度好，传输距离长，抗干扰能力强

2.3追踪机构

采用双轴跟踪系统，包含方位角轴、仰角轴，方位角旋转角度-120º至120º，仰角轴0º至60º。

2.3.1方位角追踪机构

采用PHT公司DS系列行星减速机配合普通电机的方式。

DS系列减速机之设计，可适用于各厂牌伺服马达（servo）与步进马达（step）之连结，具有高刚性、高扭矩与低背隙、高传动效率之行星式减速机。

一高定位精度

采用精密研磨齿轮，齿面光滑，齿形精准。

采用强韧材质之齿箱、托架，及整体之结构设计，使稳定性高。

加以严密的品质管制。

二高扭力

采用高品质滚锥轴承，使输出轴能够承受更大的轴向和径向的负荷。

加以齿箱及托架采用强韧材质，及整体之结构设计。

三高起动性

由于行星式结构平衡的特性及高精度，低惯性矩，因而能有高的起动性。

四低噪音

采用精密研磨齿轮，齿面精度高而平滑，使得齿轮运转平顺而噪音小。

采用精选润滑油:

德制精选人工合成润滑油，而非一般减速机使用之油脂润滑，由于流动性佳，使齿轮能在充分油膜保护下运转，降低噪音。

五低齿背隙

在精密的加工和严格的品质管制下，使得

标准齿背隙在一段为4~6弧分；两段为6~8弧分。

精密齿背隙在一段为2~4弧分；两段为4~6弧分。

如有需要，可接受更低背隙之委制。

六易安装

减速机之连接板及输入轴孔尺寸采弹性设计，使减速机能与各厂牌的伺服马逹相结合。

七长寿命,免保养

精密研磨齿轮，采用高级镍铬钼合金钢材，经滚齿及深层的渗碳硬化处理后，再经齿面研磨，使得齿轮刚性大，且齿面光滑耐磨性佳。

采用德制优质人工合成润滑油，由于流动性佳，及富含极压抗压剂，使得齿箱内各零件间充分得到润滑及保护。

采用德制高品质不易变质油封，使得密封性佳。

采用西欧名牌滚锥轴承，承受最大轴向径向负荷。

以上优异品质综效，使得减速机长寿命免保养

型号：

DS060,DS070,DS090,DS120,DS150,DS180,

DH042,DH060,DH120,DH150

DT120

DL060,DL090,DL120

2.3.2垂直角追踪机构

采用温州市豪凡电器有限公司的HT系列电动推杆。

HT系列电动推杆是一种动力驱动装置,其安装不受地形。

距离限制，是取代液压,气压的理想产品,既节省能耗，又可通过微机控制,便捷实现自动化.现有的家具、座椅、各种器材上所用的执行器,主要为手工操作,使用时多用不便.为此本实用新型针对上述问题研究一种线性执行器,可以广泛应用于飞机、轮船、豪华汽车座的靠背升降及按摩椅,按摩床,消防器材,医疗器材,家具等直线推拉、伸缩之用。

我公司生产的线性执行器设计紧凑、外形美观，适用安装简单方便。

公司是专业生产线性执行器的生产商。

经营理念、质量压倒一切、服务重于泰山的崇旨。

线性执行器的尺寸、规格都可以按照客户的要求生产。

执行器的行程：

25-1000MM、电机12-24-36V、速度4-25mm/s、负载75-1000kg、电流0.2-9A、嗓音50分贝以下。

详细参数如下

HTB600

技术参数

Speclfications

输入电压Input：

12/24V

最大负载LoadCapacity：

6000N

最大速度Speed：

3-25mm/S

标准行程Standardstroke：

100、150、200、250、300、350、400mm（可选Option）

最小安装距Min.installdimension:

S+175mm（可选Option）

行程开关limitswitches：

内置Lnner

使用频率Typeofduty：

S2-10min

环境温度Opera&onTemperature：

-26?

-65?

颜色Colour：

黑色或灰色Btacdorgray

电动推杆推杆电机小推杆线性电机线性制动器电推杆

2.4防盗系统

当组件被断开时，通过GSM模块发送报警信息。

GSM模块采用浙江省金华市金宝无线电厂的JB35G多功能GSM短信遥控、短信报警、短信数传模块。

JB35G模块是防盗报警专用短信模块，不需要外围单片机，只要加上电源和报警探头就能组成一个无线GSM报警器。

即使是初级电子技术人员，也能用它制作出非常专业的汽车GSM防盗报警器、家庭GSM防盗报警器、机房监控报警器等产品。

2.5自动控制系统

全部控制系统包括运行电机在内，全部采用直流24V供电。

控制系统选用广州致远电子有限公司（周立功电子）的EPCM-2940数据采集工控主板。

选用该主板的可以增加各个追日系统的数据采集、监控功能，并能够进行集中监控。

光敏电阻采集电路

EPCM-2940是EPCM2000系列MiniISA远程数据采集主板中功能最丰富的产品之一。

它不仅仅拥有完整的底层驱动库和通信协议，更具有数据采集、大容量存储、通信及控制等丰富的外围电路，从而充分减少了您二次开发时间。

　　EPCM-2940采用NXP的32位ARM处理器LPC2378，具有8路模拟量输入、8路数字量输入和8路数字量输出、以太网、3线和全功能RS-232接口、CAN-bus接口、CF卡接口，同时它支持MiniISA扩展总线，您可以快捷方便地扩展功能强大的应用产品。

利用它完善的底层驱动库，您只需调用相应的接口函数就可以实现模拟量输入、数字量输入/输出、利用各种通信协议通信、利用CF卡存储大量数据等功能。

产品如下图

产品特点：

内嵌μC/OS-II正版实时操作系统；

内嵌TCP/IP协议、Modus等协议；

FAT32文件系统；

2MByte数据存储器；

8路单端（或4路差分）模拟量输入；

模拟量输入类型可选为电压型或电流型；

8路数字量输出（其中4路可选为PWM）；

8路数字量输入（其中4路可选为捕获）；

1路10/100M以太网；

2路RS-232；

2路CAN-bus；

1个I2C接口；

1个PCF8563实时时钟*。

*用户需订货前声明，否则默认为50ppm

产品应用：

水情自动测报

闸门与泵站调度监控

水环境监测与水资源实时监控

灌区信息化

水土保持监测

煤炭产量监控