太陽能跟蹤系統(tǒng)的制作方法

太陽能跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能跟蹤設(shè)備，包括陣列框架組件、轉(zhuǎn)動裝置和調(diào)節(jié)裝置，所述陣列框架組件適于支撐至少一個太陽能收集產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)動裝置使得所述陣列框架組件能夠沿著固定的主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動而至少從東往西跟蹤太陽，所述調(diào)節(jié)裝置能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線調(diào)節(jié)所述陣列框架組件，以適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和一天中太陽偏角的變化。
【專利說明】太陽能跟蹤系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種使得太陽能收集器陣列在一年四季中更好地跟蹤太陽的跟蹤系統(tǒng)。本發(fā)明還可以涉及一種使該陣列轉(zhuǎn)動并且允許一起驅(qū)動多個單元的驅(qū)動系統(tǒng)。該陣列可以包括PV電池板、太陽能集熱板、雙面模塊或者可以從跟蹤系統(tǒng)獲益的任何其他產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]當陽光以直角照射電池板時，PV電池板(也被稱作PV陣列)是最有效的。在赤道區(qū)，電池板可以支撐在基本水平的軸上。如果陣列可以在一天中繞著水平軸從東往西轉(zhuǎn)動以使該陣列保持與太陽成直角關(guān)系，那么該陣列的效率可以提高達30%。這種類型的轉(zhuǎn)動跟蹤是繞著單軸轉(zhuǎn)動的并且通常被稱作“單軸線跟蹤器”。
[0003]在緯度增加(遠離赤道)時，已知的是，使陣列傾斜以補償緯度。陣列可以繞著傾斜軸(也被稱作主軸)從東往西轉(zhuǎn)動以改進太陽能收集。然而，在緯度增加時，太陽跨過天空的弧度在夏季(當太陽在高空時)與冬季(當太陽在低空時)之間極為不同。已知的是，提供一種可以補償太陽在高緯度的不同軌跡的雙軸線跟蹤器，但是這些跟蹤器復(fù)雜且
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[0004]自動跟蹤系統(tǒng)需要致動器或電機來操作該系統(tǒng)。很常見的是由單獨的電機驅(qū)動各PV陣列。這增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。將兩個或更多個PV陣列連接在一起以由一個電機驅(qū)動導(dǎo)致復(fù)雜和昂貴的系統(tǒng)，這對于笨重并復(fù)雜的雙軸跟蹤系統(tǒng)來說尤其如此。如果可以提供一種使多個陣列由一個或幾個驅(qū)動器控制的跟蹤系統(tǒng)，那么將是有利的。
[0005]對于許多太陽能陣列來說風(fēng)阻都是一個問題。這會使得許多陣列固定在某位置以防止被風(fēng)載荷損壞，但是由于陣列不能轉(zhuǎn)動這將導(dǎo)致效率降低?？蛇x擇地，跟蹤系統(tǒng)可以制成堅固的并且可以承受風(fēng)載荷，但是這增加了成本和重量，因此增大了操作系統(tǒng)所需的力。如果可以提供一種具有風(fēng)容忍性但不具有與復(fù)雜性和重量等相關(guān)的缺點的跟蹤系統(tǒng)，那么將是有利的。
[0006]自陰影對于許多太陽能陣列來說都是一個問題，并且要求各陣列間隔開相當大的距離。這個問題在當太陽在低空時的冬季更普遍。如果可以提供一種以下這種跟蹤系統(tǒng)，那么將是有利的，這種跟蹤系統(tǒng)具有較少自陰影，以允許陣列更近地放在一起(特別是南北間距)，因而使得陣列橫向進一步間隔開，從而能夠更好地收集早晨和傍晚的太陽能而不用增加陣列的占地面積。
[0007]本發(fā)明的一個目的是提供一種可以解決至少一些上述缺點或為市場提供一種有用或商業(yè)選擇的太陽能跟蹤系統(tǒng)。
[0008]對現(xiàn)有技術(shù)的方法、設(shè)備或文獻的任何引用都不當作構(gòu)成它們形成公知常識或形成公知常識的一部分的任何證據(jù)或承認。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種太陽能跟蹤設(shè)備，它包括陣列框架組件、轉(zhuǎn)動裝置和調(diào)節(jié)裝置，
[0010]所述陣列框架組件適于支撐至少一個太陽能收集產(chǎn)品并且具有相對的端部，
[0011]所述轉(zhuǎn)動裝置包括一對間隔開的驅(qū)動元件，使得所述陣列框架組件能夠沿著傾斜的主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動而至少從東往西跟蹤太陽，所述陣列框架組件的相對端部接近所述驅(qū)動元件，以及
[0012]所述調(diào)節(jié)裝置能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線調(diào)節(jié)所述陣列框架組件，以適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和一天中太陽偏角的變化，
[0013]所述調(diào)節(jié)裝置鄰近所述陣列框架組件的每個端部是可操作的，并且包括相對于各驅(qū)動元件連接的第一部分和可調(diào)節(jié)地連接到第一部分的第二部分，使得所述陣列框架組件能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線進行調(diào)節(jié)。
[0014]在另一種形式中，本發(fā)明可以包括太陽能跟蹤設(shè)備，該太陽能跟蹤設(shè)備包括陣列框架組件、轉(zhuǎn)動裝置和調(diào)節(jié)裝置，所述陣列框架組件適于支撐至少一個太陽能收集產(chǎn)品，所述轉(zhuǎn)動裝置使得所述陣列框架組件能夠沿著主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動而至少從東往西跟蹤太陽，所述調(diào)節(jié)裝置能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線調(diào)節(jié)所述陣列框架組件，以同時適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和太陽偏角(相對于赤道的位置)的每日變化。
[0015]按此方式，所述太陽能跟蹤設(shè)備可以用單軸線跟蹤器的簡單和成本效益提供雙軸線跟蹤器的較高效率。在一年四季中，所述設(shè)備能夠以比大多數(shù)其他跟蹤裝置(尤其是單軸線跟蹤裝置)更有效的方式在早晨和傍晚捕捉太陽能。
[0016]在一個實施方案中，所述設(shè)備可以從東往西繞著傾斜的縱軸(主轉(zhuǎn)動軸線)跟隨太陽的移動，斜角度取決于緯度，并且還可以繞著次級東西軸線通常以漸增的方式調(diào)節(jié)，(所述調(diào)節(jié)裝置)為所述跟蹤設(shè)備提供適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和一天早晚的位置的獨特能力。
[0017]優(yōu)選的是，調(diào)節(jié)裝置允許陣列框架組件的一部分升高到高于主轉(zhuǎn)動軸線以及陣列框架組件的一部分降低到低于主轉(zhuǎn)動軸線。適當?shù)兀ㄟ^使組件的相對端部偏移，使得組件的一個端部偏移到主轉(zhuǎn)動軸線之上，而組件的相對端部偏移到主轉(zhuǎn)動軸線之下來調(diào)節(jié)陣列框架組件。適當?shù)兀评@著跨過組件延伸的次級軸線并且繞著其中間。
[0018]這種偏移可以提供主軸線和次級軸線僅在中午或在春分和秋分設(shè)置時互相垂直[直角]的獨特性能。相比之下，現(xiàn)有的雙軸線跟蹤器的軸線一直都是互相垂直的。
[0019]太陽能跟蹤設(shè)備可以位于地面上、房頂上、平臺上或任何其他合適的位置。不認為僅僅通過優(yōu)選位置的某些非限制性例子的舉例對本發(fā)明進行任意不必要的限制。
[0020]所述設(shè)備可以用于支撐至少一個太陽能收集裝置。太陽能收集裝置可以包括至少一個PV電池板和太陽能集熱器等。PV電池板的類型可以變化，并且可以包括單晶硅電池板、多晶光伏電池板、太陽能層壓板、雙面電池板和太陽能聚光器等。太陽能收集裝置的尺寸可以變化以進行適應(yīng)。作為例子，典型的PV電池板是矩形的，并且具有l(wèi)-2m的長度和
0.5-1.5m的寬度。然而，具有長度為0.2-2.2m和寬度為0.2-1.2m的尺寸的PV電池板也可以是合適的。太陽能集熱器可以包括管子、管道和加熱箱等。太陽能聚光器可以包括反射面和透鏡等，將光或熱會聚到相對較小的區(qū)域上。
[0021]陣列框架組件可以支撐一個或多個太陽能收集裝置，并且可以支撐所有的PV電池板或不同類型的太陽能收集裝置的混合。[0022]陣列框架組件可以具有任意合適的形狀和尺寸。為了產(chǎn)生較少的橫向陰影，陣列框架組件優(yōu)選為基本上矩形的構(gòu)造。陣列框架組件可以具有0.5-30m的長度和0.5-10m的寬度，并且通常具有3-6m的長度和1.5-2.2m的寬度。當然，這些可以變化以進行適應(yīng)。
[0023]陣列框架組件可以由任意合適的材料制成?？蚣芙M件由金屬制成被認為是方便的。合適的金屬是可以處理成防腐蝕的鋼。例如，可以使金屬涂漆、涂粉末、陽極電鍍和鍍鋅等。可選擇地，金屬可以包括鋁。雖然也可以使用其他金屬，但是鋼和鋁可能在框架組件的制造中是最成本有效的?？蚣芙M件可以由金屬以外的材料制成。例如，框架組件可以由強的工程塑料制成。還想到框架組件或框架組件的一部分可以由層壓材料制成。還想到框架組件可以由不同的材料制成，從而得益于一些材料的強度和另外一些材料的重量。
[0024]框架組件可以包括可以彼此連接或相對于彼此連接以形成組件的細長元件。細長元件可以通過包括螺絲釘緊固件、螺母和螺栓緊固件、鉚釘、焊接和壓接等的任意合適手段連接。也可以提供緊固裝置的組合。細長元件可以包括管、實心棒、細長的盒子形狀的元件、L形元件、C形元件、U形元件和通道型元件等。可以提供不同類型的細長元件的組合。組件可以包括橫向件、支桿和加固件等。組件可以包括某種平臺，在該平臺上可以支撐PV電池板。平臺可以包括網(wǎng)孔、鑿孔板、網(wǎng)格狀設(shè)置、組合體和橫向件等。陣列框架也可以采用一個、直的、剛性的元件的形式，在該元件上交叉固定PV電池板。
[0025]本發(fā)明(特別是太陽能跟蹤設(shè)備的構(gòu)造)的一個優(yōu)點是能夠為陣列框架組件添加至少一個延伸元件，使得可以連接另外的PV電池板或其他類型的太陽能收集裝置或反射器。非限制性例子用圖7B中的附圖標記78示出。
[0026]應(yīng)當理解的是，不應(yīng)當僅僅通過延伸元件的非限制性例子的舉例對本發(fā)明進行不必要的限制。
[0027]可以存在具有多于一個陣列框架組件將是有利的情況。例如，太陽能跟蹤設(shè)備可以具有彼此挨著設(shè)置的一對陣列框架組件。它們可以適于沿著共同的主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。
[0028]太陽能跟蹤設(shè)備包括轉(zhuǎn)動裝置，所述轉(zhuǎn)動裝置使得所述陣列框架組件能夠從東往西跟蹤太陽，這能夠通過使陣列繞著主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動實現(xiàn)。
[0029]主轉(zhuǎn)動軸線取決于緯度通常是傾斜的或成角度的。通常，主轉(zhuǎn)動軸線取決于緯度設(shè)在16-22°之間。轉(zhuǎn)動裝置通常包括可轉(zhuǎn)動軸，并且通常具有一對間隔開的可轉(zhuǎn)動軸，陣列框架組件位于間隔開的軸之間。每個軸的轉(zhuǎn)動軸線通常是對齊的，并且對齊的軸線通常包括主轉(zhuǎn)動軸線。主轉(zhuǎn)動軸線根據(jù)使用太陽能跟蹤設(shè)備的區(qū)域的緯度通常成16?22°的角度。
[0030]調(diào)節(jié)裝置可以為主轉(zhuǎn)動軸線提供高達另一個38°的額外的可調(diào)節(jié)偏移，使得太陽能跟蹤設(shè)備很好地適應(yīng)北緯50°和南緯50°之間的緯度。
[0031]調(diào)節(jié)裝置可以包括手動調(diào)節(jié)裝置?？蛇x擇地，調(diào)節(jié)裝置可以使用致動器等自動化。如果需要，調(diào)節(jié)裝置可以是遠程操作的。如果調(diào)節(jié)裝置是手動調(diào)節(jié)裝置，那么它可以包括一些形式的可調(diào)節(jié)鎖定裝置或夾緊裝置或其他類型的保持裝置。
[0032]在例子中，調(diào)節(jié)裝置可以包括子框架組件(下面更詳細地描述的)的一部分，使得陣列框架組件相對于子框架組件可調(diào)節(jié)地安裝。這可以使用一些形式的可調(diào)節(jié)鎖定裝置實現(xiàn)。這種類型的調(diào)節(jié)裝置的非限制性例子至少示于圖3，調(diào)節(jié)裝置的另一個非限制性例子至少示于圖6A和圖6B。[0033]可選擇地，調(diào)節(jié)裝置可以包括子框架組件以外的部分。例如，調(diào)節(jié)裝置可以包括調(diào)節(jié)臂或類似物，這種類型的調(diào)節(jié)裝置的非限制性例子至少示于圖7A、圖7B和圖8。
[0034]子框架組件可以被設(shè)置成支撐陣列框架組件，并且使得陣列框架組件能夠相對于子框架組件的至少一部分轉(zhuǎn)動。子框架組件可以與轉(zhuǎn)動裝置可操作地相關(guān)聯(lián)，使得轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)動引起子框架組件的擺動(例如從東往西)，并且由于陣列框架組件連接到子框架組件，所以陣列框架組件也將擺動(例如從東往西)。陣列框架組件可以可調(diào)節(jié)地安裝到子框架組件上，以在夏季太陽和冬季太陽之間進行補償，尤其是在較高緯度。這將在下面更詳細地描述。
[0035]子框架組件可以由任意合適的材料制成，并且結(jié)合陣列框架組件所描述的材料可以是合適的。在優(yōu)選的實施方案中，子框架組件包括可以彼此連接以形成子框架組件的大量的不同構(gòu)造的細長元件。這將在下面更詳細地描述。
[0036]支撐框架組件可以被設(shè)置成以正確的傾角支撐太陽能跟蹤設(shè)備的其余部分。
[0037]支撐框架組件可以是單獨的并且可以連接到子框架組件上。可選擇地，支撐框架組件可以更方便地形成子框架組件的一部分。在進一步可選方式中，支撐框架組件可以直接連接到陣列面組件，使得不需要子框架組件(例如參照圖8中的例子)。支撐框架組件通常沿著主軸線一般成角度支撐太陽能跟蹤設(shè)備。支撐框架組件可以連接到子框架組件的各端部。
[0038]適當?shù)?，支撐框架組件包括在太陽能跟蹤設(shè)備的其余部分的“極端”的第一子組件和在“赤道端”的第二子組件。第一子組件可以較高，而第二子組件可以較矮，從而取決于緯度以正確的傾角協(xié)助定位設(shè)備。
[0039]支撐框架組件可以由任意合適的材料制成，并且結(jié)合陣列框架組件所描述的材料可以是合適的。在例子中，支撐框架組件包括細長的腿元件。如果需要，這些腿元件可以是長度可調(diào)節(jié)的。每個子組件可以包括一對腿元件(參見作為例子的圖3)?？蛇x擇地，每個子組件可以包括一個腿元件(參見作為例子的圖6A)。在進一步的可選方式中，支撐框架組件可以包括吊架，參照圖8描述了吊架的非限制性例子。不應(yīng)當認為對支撐框架組件進行任何不必要的限制。
[0040]優(yōu)選的是，支撐框架組件支撐部轉(zhuǎn)動裝置。因此，支撐框架組件的一部分可以支撐形成轉(zhuǎn)動裝置的一部分的可轉(zhuǎn)動軸。
[0041]太陽能跟蹤設(shè)備可以由驅(qū)動裝置驅(qū)動。所述驅(qū)動裝置可以包括電機、撞桿、致動器或任何其他合適的驅(qū)動裝置。所述驅(qū)動裝置可以可操作地連接到轉(zhuǎn)動裝置以引起陣列框架組件的轉(zhuǎn)動。
[0042]驅(qū)動裝置可以直接連接到轉(zhuǎn)動裝置上，或可以與轉(zhuǎn)動裝置間隔開并且由可以包括臂、軸、皮帶輪、齒輪、鏈條和皮帶等的中間元件可操作地連接到轉(zhuǎn)動裝置。
[0043]在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，提供了一種縱向驅(qū)動系統(tǒng)以使得多于一個的太陽能跟蹤設(shè)備能夠由驅(qū)動裝置(例如電機)驅(qū)動。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選方面中，兩個或更多個太陽能跟蹤設(shè)備可以可操作地連接以由一個驅(qū)動裝置驅(qū)動。縱向驅(qū)動系統(tǒng)可以被設(shè)置使得這種可操作連接成為可能?？v向驅(qū)動系統(tǒng)可以包括使一個太陽能跟蹤設(shè)備的轉(zhuǎn)動裝置與第二個太陽能跟蹤設(shè)備的轉(zhuǎn)動裝置互相連接的互相連接的可轉(zhuǎn)動軸。互相連接的可轉(zhuǎn)動軸可以包括一個軸或互相連接的多個軸。使兩個單獨的太陽能跟蹤設(shè)備互相連接的縱向驅(qū)動系統(tǒng)的例子如圖14中附圖標記82所示?？蛇x擇地，縱向驅(qū)動系統(tǒng)可以包括如圖14的后部的皮帶和皮帶輪系統(tǒng)或鏈條和齒輪系統(tǒng)或者任何其他合適類型的縱向驅(qū)動系統(tǒng)。
[0044]在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方面中，提供了一種橫向驅(qū)動系統(tǒng)。所述橫向驅(qū)動系統(tǒng)可以附加或取代縱向驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置。優(yōu)選的是，除了縱向驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)置之外，還設(shè)置橫向驅(qū)動系統(tǒng)。橫向驅(qū)動系統(tǒng)的非限制性例子如圖14中的附圖標記131/134所示。橫向驅(qū)動系統(tǒng)可以包括如圖14所示的至少一個往復(fù)臂元件或軸元件。然而，應(yīng)當理解的是，不應(yīng)當僅僅通過特定類型的橫向驅(qū)動系統(tǒng)的舉例對本發(fā)明進行特定限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]可以從下面為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供了足夠信息以實施發(fā)明的詳細說明中了解本發(fā)明的優(yōu)選特征、實施方案和變形。以下的詳細說明不被認為以任何方式限制之前的
【發(fā)明內(nèi)容】
的范圍。具以下的詳細說明將參考如下多幅附圖:
[0046]圖1A示出設(shè)備的朝東仰角，示出典型的冬季中午偏移，并且示出使陣列面組件與冬季的太陽光線成直角放置的較大傾角的陣列面組件。
[0047]圖1B示出朝東仰角，示出典型的夏季中午偏移，并且示出使陣列面組件與夏季的太陽光線成直角放置的較小傾角的陣列面組件。
[0048]圖2A示出顯示陣列面組件在典型的冬季上午和下午時的位置的俯視圖。
[0049]圖2B示出顯示陣列面組件在典型的夏季上午和下午時的位置的俯視圖。
[0050]圖3示出根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的設(shè)備的右上視圖，并且示出鎖定到連接到可轉(zhuǎn)動軸上的子框架組件的一個例子上的陣列框架組件，特別示出在子框架組件上的雙V框架加固臂。
[0051]圖4A示出圖3的陣列框架組件的端視圖，特別示出固定的鎖定支架和V形加固元件。
[0052]圖4B示出圖3的陣列框架組件的右手端的側(cè)視圖，特別示出固定的可鎖定支架和V形加固元件。
[0053]圖5示出具有稍微不同子框架形狀以及只有一對支撐陣列框架組件的V形構(gòu)件的設(shè)備的右上視圖。這些構(gòu)件不在子框架上樞轉(zhuǎn)。
[0054]圖6A示出根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的設(shè)備的右上視圖，特別示出彎軌子框架，該設(shè)備的陣列面組件在冬天白天的位置。
[0055]圖6B示出圖6A的設(shè)備在春分或秋分位置時的朝東仰角，特別示出彎軌子框架和輪與導(dǎo)向件。
[0056]圖6C示出子軌實施方案的另一個變形。
[0057]圖7A示出根據(jù)本發(fā)明第三實施方案的設(shè)備的朝東仰角，特別示出用于不需要子框架組件就可以實現(xiàn)偏移的調(diào)節(jié)臂，該設(shè)備的陣列面組件在冬天白天的位置。
[0058]圖7B示出圖7A的設(shè)備的陣列面組件在夏天白天的位置，并且還示出可以添加另外的PV模塊的位置。
[0059]圖8示出第三實施方案的設(shè)備的右上視圖，該設(shè)備的陣列面組件在冬天白天的位置，特別示出調(diào)節(jié)臂，包括可以縱向連接鄰近跟蹤器的扭轉(zhuǎn)軸的縱向驅(qū)動系統(tǒng)的例子的一部分，以及包括經(jīng)由地面支撐元件連接的A框架端點支撐的支撐框架組件。[0060]圖9示出支撐框架的右上視圖，該支撐框架支撐PV跟蹤器，并且具有兩對向外傾斜的A框架，該向外傾斜的A框架用具有角落錨固點的地面支撐連接元件錨固到地面或其他結(jié)構(gòu)。在這個框架上的跟蹤器可以獨立于其他跟蹤器操作。
[0061]圖10示出其中縱向鄰接的跟蹤器用懸臂式通用或CV接頭連接到共同驅(qū)動軸的跟蹤器支撐系統(tǒng)的右上視圖。可以用伸縮動作調(diào)節(jié)軸承架的高度和扭轉(zhuǎn)軸的長度。
[0062]圖1lA示出用共同扭轉(zhuǎn)軸連接兩個太陽能跟蹤設(shè)備的縱向驅(qū)動系統(tǒng)的例子的朝東仰角，其中該共同扭轉(zhuǎn)軸不具有支撐功能，以及其中U形接頭的遠端由支架以所需的角度保持在臂的遠端上，該臂橫跨在一個跟蹤器的南端和下一個極性定位跟蹤器的北端上的A框架。
[0063]圖1lB示出與圖1lA所示的相似的驅(qū)動系統(tǒng)，除了 U形接頭現(xiàn)在在A框架的延伸支架上。
[0064]圖12A示出可以連接和操作多個設(shè)備的橫向驅(qū)動系統(tǒng)的東西段，三幅圖示出所述設(shè)備從中午移動到傍晚然后開始回轉(zhuǎn)到東邊。
[0065]圖12B示出圖12A的驅(qū)動系統(tǒng)的東西段，顯示設(shè)備往回移動到最東邊操作位置然后是每日移動的初始部分。
[0066]圖13A示出通過地面支撐元件的東段，顯示具有C通道型的往復(fù)臂的根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的橫向驅(qū)動系統(tǒng)。
[0067]圖13B示出通過地面支撐元件的東段，顯示具有雙輪導(dǎo)向件和管式往復(fù)臂的根據(jù)本發(fā)明第二實施方案的橫向驅(qū)動系統(tǒng)。
[0068]圖14不出顯不具有一個橫向驅(qū)動系統(tǒng)和兩個縱向驅(qū)動系統(tǒng)的并排和首尾相連疊放的四個單獨設(shè)備的右上視圖，前面的設(shè)備的扭轉(zhuǎn)軸具有詳細描述的U形接頭設(shè)計，后面的設(shè)備示出可選擇的齒輪和鏈條(或皮帶和皮帶輪)驅(qū)動裝置。
【具體實施方式】
[0069]注意:附圖針對的是北半球，為示意性的，不是按比例繪制的，并且所描述的所有實施方案都是針對北半球。
[0070]實施方案的太陽能跟蹤設(shè)備都具有陣列框架組件13。在一些實施方案中，陣列框架組件可調(diào)節(jié)地連接到固定到轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸12上的子框架組件(圖3中的59，或圖6A/6B中的61/62)上。在其他實施方案中，沒有子框架組件，并且陣列面可調(diào)節(jié)地安裝到驅(qū)動軸上(例如圖8)。在所有的實施方案中，提供了一種可以包括錐形腿(圖1)、單柱(圖6A)或吊架(圖8)的支撐框架組件。
[0071]在優(yōu)選實施方案中所示出和描述的本發(fā)明為一種太陽能跟蹤系統(tǒng)，其中太陽能陣列可以通過使陣列面(A)每天繞著主傾斜縱軸從東往西移動，以及(B)隨著增量調(diào)節(jié)繞著次級東西軸移動來追蹤太陽的移動。這種增量調(diào)節(jié)包括使得陣列框架的一端升高到高于在一端的縱軸線的支點，以及使得陣列框架的另一端降低到低于縱軸的另一個支點(如果在中午進行調(diào)節(jié))。這給了跟蹤器適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和一天中早晚的位置的能力，并且使得跟蹤器能夠?qū)㈥嚵忻嬖谝荒曛忻刻斓脑缤矶贾赶驇缀醮怪庇谔柕姆较颉?br> [0072]跟蹤器還可以結(jié)合一種新型的東西驅(qū)動方法以及結(jié)合有一種創(chuàng)新的(南北)驅(qū)動系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng)比大多數(shù)2軸和方位單軸線跟蹤器具有更高的風(fēng)容忍性和更少的自陰影，并且比大多數(shù)跟蹤系統(tǒng)需要更小的驅(qū)動力。它的設(shè)計還使得在溫暖的月份太陽捕捉區(qū)域能夠擴展。
[0073]—個實施方案包括結(jié)合有兩個新驅(qū)動系統(tǒng)的新型支撐系統(tǒng)，一個驅(qū)動并排的跟蹤器(橫向驅(qū)動系統(tǒng))，另一個可以驅(qū)動首尾相連的跟蹤器(縱向驅(qū)動系統(tǒng))。這意味著許多陣列可以由一個驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動。
[0074]陣列框架組件可以是矩形的，并且當在操作模式時，為南北走向，保持一個或多個PV或CPV模塊或太陽能收集裝置。
[0075]支撐框架組件經(jīng)由兩個可轉(zhuǎn)動軸保持跟蹤陣列的極端高于赤道端。在這兩個可轉(zhuǎn)動軸之間的線表示朝向赤道傾斜的主軸線。
[0076]陣列框架組件每天繞著該軸線從東往西轉(zhuǎn)動并且再回來。
[0077]提供了一種調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括使得陣列框架的每端向相對側(cè)向上或向下偏移遠離可轉(zhuǎn)動軸上的支點的方法。這些調(diào)節(jié)隨著季節(jié)推移逐漸增加并且可以包括同時使一端向上移動以及使另一端向下移動以改變傾角?？蛇x擇地，該調(diào)節(jié)裝置可以先調(diào)節(jié)一端然后調(diào)節(jié)另一端。
[0078]概述了實現(xiàn)這種偏移的不同方式。一種方式可以要求陣列框架向上或向下傾斜然后鎖在懸掛在可轉(zhuǎn)動軸之間的子框架上。另一種方式涉及使用調(diào)節(jié)臂實現(xiàn)偏移。
[0079]跟蹤器可以作為單獨的跟蹤器與它自己的支撐系統(tǒng)獨立操作，或如果使用圖10、圖1lA和圖1lB中示出的所描述的驅(qū)動系統(tǒng)，那么共用驅(qū)動軸可以支撐一個陣列的北端和相鄰陣列的南端。
[0080]在實施方案中所描述的系統(tǒng)的主要元件的附圖標記和標識如下所示。所示出的實施方案可以含有其他的附圖標記:
[0081]10 陣列面
[0082]12可轉(zhuǎn)動驅(qū)動軸
[0083]13陣列框架組件
[0084]15主(南北)軸線
[0085]16軸線的傾角(Θ )，其取決于緯度設(shè)在16?22度
[0086]17 偏移角 Θ I
[0087]18陣列框架的斜角(Θ 2)，其為Θ + Θ I的和
[0088]19赤道端支撐結(jié)構(gòu)
[0089]20極端支撐結(jié)構(gòu)
[0090]L 陣列面在赤道端從軸線的偏移距離
[0091]LI陣列面在極端從軸線的偏移距離。
[0092](對于具有子框架的跟蹤器，L將等于LI，除非由于重量平衡原因?qū)㈥嚵忻嬖O(shè)定為高于主軸線)
[0093]L3夏季在極端的偏移距離，一般小于L和LI
[0094]L4 夏季在赤道端的偏移距離。在不具有子框架的實施方案中，L3和L4可以相等或可以不相等。
[0095]24陣列框架的近邊緣
[0096]51 軸承[0097]52安裝有軸承的支架(高度可調(diào)節(jié)的)。也可以看作高度可調(diào)節(jié)的支架。升高這個支架將次級軸線推向右側(cè)
[0098]53固定到陣列框架上的可鎖定支架
[0099]53A赤道端固定支架
[0100]53B極端固定支架
[0101]54V形加固元件
[0102]55浮動的可鎖定支架
[0103]56次級東西軸線
[0104]57V形陣列框架支撐
[0105]59子框架組件
[0106]502鎖緊銷
[0107]60連接桿和子框架之間的樞軸元件
[0108]61固定到陣列框架上的彎曲的(或成角度的)元件
[0109]62在可轉(zhuǎn)動軸之間懸掛的彎曲的子框架
`[0110]63固定到彎軌上并且可用鎖緊銷鎖定到陣列框架上的導(dǎo)向件
[0111]64固定到在子框架軌上運行的彎軌上的輪
[0112]65加固臂
[0113]71可以在陣列框架、可轉(zhuǎn)動軸和它們之間的彎頭上樞轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)臂
[0114]72可樞轉(zhuǎn)彎頭
[0115]73可樞轉(zhuǎn)地連接到沿著在下臂上的銷滑動的上部調(diào)節(jié)臂上并且當在所需的位置時鎖定的滑動臂
[0116]74當接近高傾角時阻止陣列向下擺動的拉緊帶
[0117]78可以在一年的暖日末尾，秋分和春分之間安裝的另外的太陽能模塊、太陽能收集裝置或反射器的位置
[0118]81通用接頭或CV接頭
[0119]82扭轉(zhuǎn)軸
[0120]83用于將軸承和可轉(zhuǎn)動軸保持在所需的角度的延伸支架
[0121]84向赤道端會聚的地面支撐元件
[0122]92較高的、極性的、向外傾斜的(側(cè)視)A框架(端視)
[0123]93較低的、赤道的、向外傾斜的A框架
[0124]95諸如錨樁或錨栓等緊固件
[0125]96間隔件或隔墊
[0126]102可以伸縮地滑進或滑出以改變扭轉(zhuǎn)軸的長度并且用銷或鎖定螺母鎖在適當位置的較小直徑的可伸/縮軸
[0127]103鎖緊銷
[0128]111橫跨A框架支撐的臂，將軸承支架以及因此的通用接頭保持在所需的角度
[0129]112軸承支架
[0130]113將橫跨臂連接到A框架支撐的支架
[0131]121連接桿[0132]122往復(fù)臂
[0133]131 C-段往復(fù)臂
[0134]132導(dǎo)輪/導(dǎo)向軸承
[0135]133固定支架
[0136]134管或桿往復(fù)臂
[0137]135輪導(dǎo)向件
[0138]136輪導(dǎo)向件的軸
[0139]137固定到往復(fù)臂上的凸耳
[0140]138塑料軸承中的樞軸銷
[0141]141具有齒輪和鏈條或皮帶輪和皮帶的扭轉(zhuǎn)軸
[0142]142齒輪或皮帶輪
[0143]143鏈條或皮帶
[0144]下面更詳細地參考附圖，首先是圖1A，圖1A示意性地示出在冬季中午陣列面10的基本位置并且示出偏移角。相反，圖1B示意性地示出在夏季中午陣列框架組件10的基本位置并且示出較小的(并且反向的)偏移角。陣列面組件10可操作地安裝到為兩個可轉(zhuǎn)動軸12形式的一對間隔開的轉(zhuǎn)動裝置上，一個軸12位于支撐框架組件19的上端，另一個軸位于支撐框架組件20的上端。
[0145]軸12沿著也可以稱為主(南北)軸線的主轉(zhuǎn)動軸線15成直線。轉(zhuǎn)動軸線15根據(jù)近似緯度傾斜。軸線的傾角標示為圖1A中的Θ并且將取決于緯度設(shè)定在16?22°。
[0146]提供了一種調(diào)節(jié)裝置以使得陣列面能夠從轉(zhuǎn)動軸線15進一步傾斜或偏移。字母L示出陣列面在設(shè)備的赤道端從軸線15的偏移距離，而字母LI示出陣列面在極端從軸線15的偏移距離。如圖1A(冬季偏移)和圖1B(夏季偏移)所示，夏季在極端的偏移距離L3 —般小于冬季的偏移。
[0147]附圖標記17(參見圖1A)示出陣列框架的斜角Θ 2，其為Θ + Θ I的和。附圖標記18示出偏移角Θ I。
[0148]圖2A示出顯示陣列框架組件10在典型的冬季上午和下午的位置的俯視圖，圖2B示出顯示陣列框架組件10在典型的夏季上午和下午的位置的俯視圖?？赊D(zhuǎn)動軸12作為固定的參考點不于每幅圖中。
[0149]圖3示出根據(jù)第一實施方案的完整的太陽能跟蹤設(shè)備。該設(shè)備簡要包括由子框架組件59支撐的陣列框架組件13。子框架組件59具有相對的端部，每個端部都固定到為驅(qū)動軸12形式的轉(zhuǎn)動裝置上。因此,驅(qū)動軸12以順時針方式或逆時針方式的轉(zhuǎn)動將引起子框架組件59以相應(yīng)的順時針方式或逆時針方式擺動,該擺動將引起陣列框架組件13擺動，從而能夠跟蹤太陽。驅(qū)動軸12安裝到支撐框架組件19，20的上端。在這個特定的實施方案中，支撐框架組件包括在設(shè)備一端的較短的第一子組件20和在另一端的較長的第二子組件19。每個子組件包括一對腿元件。軸承51位于高度可調(diào)節(jié)的軸承支架52上，而該支架安裝到每個子組件的上端。
[0150]子框架組件59包括被制成大體采用細長U形的細長元件。細長元件的每端固定到相應(yīng)的驅(qū)動軸12上。
[0151]陣列框架組件13支撐一個或多個PV電池板?？蚣芙M件13包括由子框架組件59按以下方式支撐的金屬框架?？蚣芙M件13的下端(參見圖3)通過可鎖定支架53A連接到子框架組件59的下端?？涉i定支架53A可以在不同位置鎖到子框架組件59上以調(diào)節(jié)陣列框架組件13相對于子框架組件的角度。子框架組件設(shè)置有多個間隔開的開口，并且可鎖定支架53A可以經(jīng)由鎖緊銷鎖到這些開口的任一個中。
[0152]按相似的方式，第二浮動的可鎖定支架55設(shè)置在子框架組件59的另一端上，并且支架55還可以被鎖進在子框架組件的該另一端上的間隔開的開口的任一個中。
[0153]一對V形加固元件54被設(shè)置為將陣列框架組件的上端與子框架組件間隔開。另一對相似的加固元件54被設(shè)置為支緊陣列框架組件13的下端，并且第二對加固元件固定到另一個浮動的可鎖定支架55上。另一個支撐設(shè)置有一對框架支撐57，其下端通常連接到子框架組件上。最后，設(shè)置高度可調(diào)節(jié)的支架58，其下端可以可調(diào)節(jié)地安裝到子框架組件59上，其上端固定到陣列框架組件13上。支架58的移動(調(diào)節(jié))(并且特別是支架的升高)將次級軸線56推向右側(cè)。
[0154]該設(shè)置使得陣列框架組件13能夠相對于子框架組件以特定的方式轉(zhuǎn)動或偏移。相對于簡單地使陣列框架組件的一端向上或向下傾斜，陣列框架組件可以通過繞著次級軸線56的一些轉(zhuǎn)動而相對于主轉(zhuǎn)動軸線15被調(diào)節(jié)。這種特定的偏移設(shè)置導(dǎo)致陣列框架組件的一半移動到主轉(zhuǎn)動軸線15之上，而陣列框架組件的另一半移動到主轉(zhuǎn)動軸線15的之下，這示于圖3中并且還至少示于圖1A和圖1B中。
[0155]圖4A是陣列框架組件13的端視圖的特寫，特別示出固定的鎖定支架53和鎖進圖3所示的子框架組件上的一個開口中的鎖緊銷502。圖4A還示出V形框架加固臂54，其下端連接到也具有鎖緊銷502的浮動的可鎖定支架55上。圖4B是陣列框架組件的右手端的側(cè)視圖。
[0156]圖5示出子框架形狀的細微變化。只有一對剛性地固定到子框架上的V形支撐元件。這種設(shè)置沒有移動?xùn)|西軸線56的位置的裝置。
[0157]圖6A、圖6B和圖6C不出本發(fā)明另一個主要的實施方案,主要區(qū)別在于子框架組件的構(gòu)造。在這個特定的構(gòu)造中，陣列框架組件13支撐在大致彎曲的組件上。該組件包括固定到陣列框架組件上的上部彎曲元件61和位于上部彎曲元件61下面的下部彎曲元件62。可以使用大量導(dǎo)輪64沿著下部彎曲元件62弓丨導(dǎo)上部彎曲元件61。
[0158]因此，陣列框架組件13的斜角可以相對于子框架組件調(diào)節(jié)，并且當處于所需的構(gòu)造中時，可以由三個間隔開的可鎖定引導(dǎo)元件63鎖在適當?shù)奈恢?。引?dǎo)元件63形成雙重功能，(I)保持上部彎曲元件61不從下部彎曲元件62脫落下來和(2)將上部彎曲元件61 (因此將陣列框架組件13)鎖到下部彎曲元件62(子框架組件的一部分)上。該鎖定可以使用鎖緊銷以可以類似于參照圖3所述的鎖定設(shè)置的方式完成。
[0159]下部彎曲元件62具有相對的端部，該端部固定到驅(qū)動軸12上，使得驅(qū)動軸12的轉(zhuǎn)動引起下部彎曲元件62的轉(zhuǎn)動，因此引起上部彎曲元件61和陣列面10的轉(zhuǎn)動。主轉(zhuǎn)動軸線(驅(qū)動軸12的共同轉(zhuǎn)動軸線)傾斜到所需的角度(取決于緯度)，這使用包括支撐框架組件的一對間隔開的支撐部20與19來實現(xiàn)。因此，如圖6A和圖6B所示的太陽能跟蹤設(shè)備提供了與圖3和圖5所示的太陽能跟蹤設(shè)備相同的功能，但是卻具有不同的結(jié)構(gòu)。
[0160]下面參照圖7A、圖7B和圖8，示出基本上無需圖3、圖6A和圖6B所述的子框架組件就能支撐陣列框架組件13的本發(fā)明第三實施方案，。在本發(fā)明的第三實施方案中，陣列框架組件13由可調(diào)節(jié)的樞轉(zhuǎn)臂71保持在所需的角度。第三實施方案的太陽能跟蹤設(shè)備也包括一對相對的一般直立的支撐部19與20,在該支撐部上以與之前描述的相同的方式可轉(zhuǎn)動地支撐驅(qū)動軸12。樞轉(zhuǎn)臂71的一端連接到各驅(qū)動軸12上。該樞轉(zhuǎn)臂的另一端經(jīng)由可樞轉(zhuǎn)彎頭72連接到另一個樞轉(zhuǎn)臂71上。彎頭72的樞轉(zhuǎn)軸線與驅(qū)動軸12的轉(zhuǎn)動軸線成直角。因此，驅(qū)動軸12的轉(zhuǎn)動將使得一對樞轉(zhuǎn)臂在順時針或逆時針(視情況而定)方向擺動。然而，每對樞轉(zhuǎn)臂可以相對于彼此調(diào)節(jié)(即，每對樞轉(zhuǎn)臂之間的角度可以調(diào)節(jié))，這將調(diào)節(jié)陣列面組件10的斜角。與圖7B相比，在圖7A中清楚地顯示了這種情況，其中在圖7B中，每對樞轉(zhuǎn)臂相對于彼此樞轉(zhuǎn)以比圖7A中的每對樞轉(zhuǎn)臂的角度彼此更靠近。因此，在圖7A所示的樞轉(zhuǎn)臂之間的鈍角處，陣列面組件10的傾斜大于其中陣列面組件采用更多水平方向的圖7B所示的樞轉(zhuǎn)臂之間的銳角處的傾斜。
[0161]為了將樞轉(zhuǎn)臂71保持在所需的角度，提供了當各臂元件處于所需的位置時樞轉(zhuǎn)地連接到一個臂元件上并且可以鎖到另一個臂元件上的另一個滑動臂73。
[0162]最后，拉緊帶74可以被設(shè)置以當接近高傾角時阻止陣列向下擺動。
[0163]圖7B還示出能夠提供延伸部78，以允許在一年的暖日末尾的秋分和春分之間安裝另外的太陽能模塊(例如PV電池板)(當陣列面組件10處于圖7B所示的任意更水平位置時，因此可以連接延伸板78而不需要撞擊地面或太陽能跟蹤設(shè)備的其他元件)。
[0164]參照圖8，示出了圖7A和圖7B的實施方案的細微變化，變化之處在于一般直立的支撐柱19與20被吊架式地面支撐元件84取代。支撐元件84具有下部地面接觸元件和向上延伸的端元件92與93。每個端元件的上端包含其上可以連接軸承51并且驅(qū)動軸12可以由各自軸承51支撐的延伸支架83。
[0165]在這個特定的實施方案中，示出了一種機構(gòu)，使得不同的太陽能跟蹤設(shè)備能夠結(jié)合在一起并由一個電機驅(qū)動。這使用縱向驅(qū)動系統(tǒng)來實現(xiàn)。縱向驅(qū)動系統(tǒng)包括細長的扭轉(zhuǎn)軸82，該扭轉(zhuǎn)軸的一端結(jié)合到被連接到各自驅(qū)動軸12的通用接頭81。同一個細長的扭轉(zhuǎn)軸82的另一端連接到被連接到第二個太陽能跟蹤設(shè)備的驅(qū)動軸的另一個通用接頭81。按此方式，可以通過使用細長的扭轉(zhuǎn)軸82將設(shè)備彼此連接而使用一個電機或其他類型的致動器轉(zhuǎn)動兩個或更多個太陽能跟蹤設(shè)備。
[0166]下面，參照圖10，更詳細地示出了一種特定類型的細長的扭轉(zhuǎn)軸82。軸82可以由間隔開的軸承51支撐以轉(zhuǎn)動，每個軸承支撐在支架52上，該支架由細長的腿元件或支撐結(jié)構(gòu)19，20支撐。軸82的長度可以由較小直徑的可伸/縮軸102調(diào)節(jié)，該較小直徑可伸/縮軸可以相對于軸82的其余部分伸縮并且可以用鎖緊銷103鎖在所需的位置。在這個特定的實施方案中，需要指出的很重要的一點是，扭轉(zhuǎn)軸82的每端都直接結(jié)合到子框架組件或太陽能跟蹤設(shè)備的其他元件上，因此扭轉(zhuǎn)軸82的每端都包括確定的驅(qū)動軸12。
[0167]圖1lA示出一種稍微不同類型的扭轉(zhuǎn)軸設(shè)置，其中扭轉(zhuǎn)軸82本身不是由軸承51等支撐，而是與由軸承51支撐的驅(qū)動軸12互相連接，該驅(qū)動軸用通用接頭81連接到扭轉(zhuǎn)軸82上。
[0168]圖1lB與圖1lA所示的實施方案相似，除了軸承51支撐在延伸支架83上，而不是圖1lA中所示的支撐框架組件111。
[0169]下面，參照圖9，示出了一種太陽能跟蹤設(shè)備用的吊架式支撐設(shè)置，示出了各種錨桿95和間隔件96以協(xié)助將太陽能跟蹤設(shè)備錨定在支撐面上。圖9還示出了多對導(dǎo)輪，其形成如在圖14中最佳不出的橫向驅(qū)動系統(tǒng)的一部分,它的可選方案如圖13A和圖13B所不。
[0170]圖14示出橫向和縱向驅(qū)動系統(tǒng)的例子，它們的組合可以允許許多并排和首尾相連疊放的跟蹤器由一個驅(qū)動電機驅(qū)動。示出了使用共同扭轉(zhuǎn)軸的兩個可能的縱向驅(qū)動系統(tǒng)。
[0171]圖14還示出了由橫向驅(qū)動系統(tǒng)互相連接的一對并排的太陽能跟蹤設(shè)備，該橫向驅(qū)動系統(tǒng)包括可以是C段往復(fù)臂131 (如在圖13A中更詳細地示出的)或細長的桿或管式往復(fù)臂134(如在圖13B中更詳細地示出的)的往復(fù)臂。臂131/134位于每個太陽能跟蹤設(shè)備的支撐吊架上的相對的輪導(dǎo)向件135之間。臂131/134由同時鉸接到臂和子框架組件59上的連接桿121連接到子框架組件59上。因此，臂的往復(fù)運動將引起每個太陽能跟蹤設(shè)備的陣列面組件10轉(zhuǎn)動以跟蹤太陽。
[0172]重要的是，當陣列在其最受風(fēng)位置時，連接桿121將具有近似垂直的定向，并且由于導(dǎo)向件132與135阻止臂向上或向下移動，所以跟蹤器比常規(guī)橫向驅(qū)動系統(tǒng)更能夠承受風(fēng)力。
[0173]此外，通過具有縱向驅(qū)動系統(tǒng)82或141和橫向驅(qū)動系統(tǒng)131，一個驅(qū)動電機可以轉(zhuǎn)動(以同步的方式)可以是縱向地(一個在另一個的后面)或橫向地(一個挨著一個)排列的多個太陽能跟蹤設(shè)備的陣列面組件。
[0174]下面，參照圖13A，示出了特定類型的橫向驅(qū)動系統(tǒng)的一個非限制性實施方案。在這個特定的系統(tǒng)中，臂元件131包括C段并且由在軸136上運行的導(dǎo)輪132支撐以往復(fù)移動，該軸由可以螺栓連接到太陽能跟蹤設(shè)備的支撐吊架84的一部分上的L形支架133支撐。連接桿121經(jīng)由支架137樞轉(zhuǎn)地連接到往復(fù)臂131，并且連接桿121以相似的方式通常連接到太陽能跟蹤設(shè)備的一部分上。
[0175]圖13B大致類似，除了 C形往復(fù)臂131被替換為由繞著垂直軸線轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輪135所引導(dǎo)的圓管134。
[0176]圖12A和圖12B示出橫向驅(qū)動組件的往復(fù)運動如何能使得陣列面組件10從東往西以及從西往東樞轉(zhuǎn)。
[0177]當陣列框架鎖到在與縱軸線平行的平面中的子框架上時，跟蹤器能夠扮作傾斜單軸線跟蹤器。這發(fā)生在春分或秋分前后。
[0178]此外，陣列框架北端和南端可以向彼此相反的方向偏移。一端鎖到低于軸線的位置，因此從早晨到傍晚，這端擺動通過在軸線下面的弧線。當陣列每天轉(zhuǎn)過主縱軸線時，這由陣列的另一端偏移高于軸線來平衡，這種偏移繞著軸線的弧線翻轉(zhuǎn)。
[0179]這種偏移調(diào)節(jié)可以逐漸進行，以使陣列面在可接受的范圍內(nèi)保持與太陽垂直。如果手動進行這種調(diào)節(jié)，那么將是每陣列花費少于2分鐘的簡單過程。
[0180]從當陣列面在中午與縱軸線接近平行時的秋分時刻起，向赤道的傾斜逐漸增加(赤道端向下調(diào)節(jié)和/或極端向上調(diào)節(jié))(圖1A)。在冬季的上午，陣列開始白天面向SE (所有描述都指北半球)，但是由于偏移，到傍晚時，陣列自動地面向設(shè)定冬季太陽的SW(圖2A)。
[0181]一旦冬季冬至過去，那么赤道端日益升高和/或極端日益降低直到夏至，在早晨陣列面向ENE，在中午陣列面接近水平(+或-10度)，而在下午陣列面向WNW，在一天中跟隨太陽的路徑(圖2B)。[0182]這表明相對于總是在上午面向東而在下午面向西并且在這些時間與太陽光線的角度高達30度的非方位單軸線跟蹤器的顯著改善。
[0183]其他優(yōu)點是，在冬季的早晚位置，陣列框架的高端向下移動而低端向上擺動，使得斜向北投射的陰影比許多雙軸線和單軸線跟蹤器更短。
[0184]此外，陣列的重量被均勻地平衡并且轉(zhuǎn)動陣列需要的力相對較小。
[0185]一個實施方案在鄰近的南北陣列之間具有共同的可轉(zhuǎn)動的扭轉(zhuǎn)軸，其作為支撐結(jié)構(gòu)的一部分并且添加加固和加固優(yōu)勢，意味著可以減少材料的成本。這種設(shè)置意味著移動一個跟蹤器的驅(qū)動單元也將轉(zhuǎn)動以精確相位彼此縱向連接的一個或多個跟蹤器。
[0186]補充的橫向(東西)驅(qū)動系統(tǒng)比現(xiàn)有驅(qū)動系統(tǒng)具有更好的風(fēng)鎖能力。使用這種驅(qū)動系統(tǒng)連同縱向驅(qū)動系統(tǒng)使得多排跟蹤器能夠由一個往復(fù)臂驅(qū)動。
[0187]該系統(tǒng)還具有其他的好處，能夠具有額外的PV模塊或在溫暖的月份中添加的反射面，這是因為，在這些時間中，陣列框架的赤道端與地面很好地分開并且不會有陰影包圍跟蹤器。
[0188]本發(fā)明可以用單軸線跟蹤器的簡單和成本效益提供雙軸線跟蹤器的較高效率。本發(fā)明允許陣列面在一年四季都緊緊跟隨太陽，并且在早晨和傍晚比大多數(shù)跟蹤器捕捉更多太陽能。
[0189]在冬季這種跟蹤器與大多數(shù)跟蹤器相比產(chǎn)生較少斜的自陰影。這允許疊放的陣列的南北間隔較小。因此，對于可比擬的地面覆蓋率，跟蹤器可以橫向進一步間隔開放置，意味著減少早晨和傍晚的陰影并且提高了利用系數(shù)。
[0190]該系統(tǒng)由于可以固定地傾斜設(shè)定在16?22度并且可調(diào)節(jié)的偏移添加直到+或-38度而很好地適于北緯50度和南緯50度之間的緯度。這使得在冬季朝向赤道的最大傾斜在中午高達60度。
[0191]手動調(diào)節(jié)是所描述的調(diào)節(jié)陣列框架的偏移的方法，但是該調(diào)節(jié)可以使用致動器等簡單地自動進行。這提供了使得調(diào)節(jié)更頻繁(也許在每天中)和通過遠程控制的機會。
[0192]優(yōu)選的實施方案具有標準的一個太陽能PV模塊，但是該系統(tǒng)還將使太陽能熱系統(tǒng)和一定范圍的集中系統(tǒng)很好地工作，并且也很好地適合于雙面模塊。
[0193]依照相關(guān)法律，本發(fā)明用語言描述了針對結(jié)構(gòu)或方法特征的或多或少細節(jié)。本說明書中使用的術(shù)語“包括”及其變形是包含的意思并且不排除任何其他特征。需要理解的是，本發(fā)明不限于所示出或所描述的具體特征，因為在此描述的手段包括實施本發(fā)明的優(yōu)選形式。因此，本發(fā)明要求保護在由本領(lǐng)域技術(shù)人員適宜解釋的所附權(quán)利要求書的適當范圍內(nèi)的任何形式或變形。
[0194]在整個說明書和權(quán)利要求書(如果存在)中，除非上下文另有要求，否則術(shù)語“基本上”或“大約”將理解為不限于由該術(shù)語所限定的范圍的值。
[0195]本發(fā)明的任意實施方案都只是示意性的，而不限制本發(fā)明。因此，應(yīng)當理解的是，在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對所描述的任意實施方案作出其他各種改變和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能跟蹤設(shè)備，它包括陣列框架組件、轉(zhuǎn)動裝置和調(diào)節(jié)裝置， 所述陣列框架組件適于支撐至少一個太陽能收集產(chǎn)品并且具有相對的端部， 所述轉(zhuǎn)動裝置包括一對間隔開的驅(qū)動元件，使得所述陣列框架組件能夠沿著傾斜的主轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動而至少從東往西跟蹤太陽，所述陣列框架組件的相對端部接近所述驅(qū)動元件，以及 所述調(diào)節(jié)裝置能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線調(diào)節(jié)所述陣列框架組件，以適應(yīng)太陽仰角的季節(jié)變化和一天中太陽偏角的變化， 所述調(diào)節(jié)裝置鄰近所述陣列框架組件的每個端部是可操作的，并且包括相對于各驅(qū)動元件連接的第一部分和可調(diào)節(jié)地連接到第一部分的第二部分，使得所述陣列框架組件能夠相對于主轉(zhuǎn)動軸線進行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中第一部分包括適于將所述陣列框架組件保持在所需的位置和方向上的子框架組件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述驅(qū)動元件包括兩個可轉(zhuǎn)動軸，支撐所述子框架組件的各端部，所述軸具有限定主轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動軸線。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，包括適于在縱向方向上支撐所述可轉(zhuǎn)動軸的支撐框架組件，使得支撐結(jié)構(gòu)的極端相對于支撐結(jié)構(gòu)的赤道端具有更高的仰角，在所述可轉(zhuǎn)動軸之間的線包括主轉(zhuǎn)動軸線。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備`，其中所述陣列框架組件設(shè)置有相對的遠端，并且所述調(diào)節(jié)裝置使得所述遠端能夠跨過次級東西軸線(在中午)移動，從而當一個遠端向下移動而另一個遠端向上移動時并且當?shù)竭_所希望的位置時，所述陣列框架鎖進適當?shù)奈恢谩?br> 6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中東西軸線接近所述陣列框架組件的中間。
7.如權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其中所述陣列框架組件由中心固定在所述陣列框架的赤道端上的第一可鎖定支架和鄰近所述陣列框架的極端固定的第二可鎖定支架相對于所述子框架組件鎖進適當?shù)奈恢茫瑑蓚€可鎖定支架適于鎖在所述子框架上。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括一對加固元件，所述加固元件連接在所述陣列框架組件的各端部，鄰近所述陣列框架組件的角落，向所述陣列框架組件的下面突出，并且具有連接到所述加固元件的下端的可鎖定支架，當固定的可鎖定支架不接近所述子框架時，所述可鎖定支架適于鎖在所述子框架上。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述子框架組件包括具有面向上的大致凹形并且在南北方向上懸掛在所述驅(qū)動元件之間的剛性元件。
10.如權(quán)利要求2~9中任一項所述的設(shè)備，包括橫跨所述子框架組件的大致中部并且形成雙V形(當從任一端觀看時)的第一和第二對支撐元件，所述支撐元件的會聚的上端在支撐點處樞轉(zhuǎn)地支撐所述陣列框架組件的每側(cè)，在所述支撐點之間的線表示次級東西軸線，繞著次級東西軸線所述陣列框架的遠端可以向上或向下移動。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中第一對支撐元件的長度可調(diào)節(jié)，第二對支撐元件在與所述子框架組件的連接點處可樞轉(zhuǎn)，使得延長第一對支撐元件將以弧線方式推離所述陣列框架組件。
12.如權(quán)利要求3~7和9中任一項所述的設(shè)備，包括在所述陣列框架下面縱向固定的向下突出元件，至少兩個輪和至少三個導(dǎo)向件固定在所述向下突出元件上，所述輪能夠在面向上的半圓形子框架軌上運行，使得所述陣列框架組件的端部相對于主轉(zhuǎn)動軸線反向偏移，然后鎖在所述子框架組件上的所希望的位置，所述導(dǎo)向件具有固定的可鎖定支架的功倉泛。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述陣列框架組件的端部可以遠離主轉(zhuǎn)動軸線反向地偏移，陣列面的斜角適于隨著或不隨著所述端部相等的偏移而變化。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，包括在所述陣列框架組件的兩端的臂，所述臂適于在與所述陣列框架組件的連接點處樞轉(zhuǎn)，并且在所述陣列框架組件和驅(qū)動元件之間具有樞轉(zhuǎn)彎頭，所述臂可由另外的鎖定臂鎖定在所希望的位置。
15.如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，包括支撐所述子框架組件或所述陣列框架組件的各端部的支撐框架組件，所述支撐框架組件的一個端部高于所述支撐框架組件的另一個端部，所述支撐框架組件適于固定到支撐面上。
16.一種太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括如前述權(quán)利要求中任一項所述的第一設(shè)備和如前述權(quán)利要求中任一項所述的第二設(shè)備，第一設(shè)備和第二設(shè)備在南北方向上縱向?qū)R，并且縱向驅(qū)動系統(tǒng)使得第一設(shè)備和第二設(shè)備互相連接，從而一個設(shè)備的轉(zhuǎn)動將引起第二設(shè)備的轉(zhuǎn)動。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述縱向驅(qū)動系統(tǒng)包括扭轉(zhuǎn)軸，所述扭轉(zhuǎn)軸與一個設(shè)備的驅(qū)動軸可操作地相關(guān)聯(lián)并且與另一個設(shè)備的驅(qū)動軸可操作地相關(guān)聯(lián)，使得所述扭轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動將引起各驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動。
18.—種太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括如前述權(quán)利要求中任一項所述的第一設(shè)備和如前述權(quán)利要求中任一項所述的第二設(shè)備，第一設(shè)備和第二設(shè)備處于橫向方向上，并且橫向驅(qū)動系統(tǒng)使得第一設(shè)備和第二設(shè)備互相連接，從而一個設(shè)備的轉(zhuǎn)動將引起第二設(shè)備的轉(zhuǎn)動。`
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述橫向驅(qū)動系統(tǒng)包括經(jīng)由桿可操作地連接到太陽能跟蹤設(shè)備的至少一個往復(fù)細長元件，所述桿樞轉(zhuǎn)地連接到所述細長元件和所述設(shè)備上。
20.一種太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括第一太陽能跟蹤設(shè)備和第二太陽能跟蹤設(shè)備，第一設(shè)備和第二設(shè)備處于橫向方向上，并且橫向驅(qū)動系統(tǒng)使得第一設(shè)備和第二設(shè)備互相連接，從而一個設(shè)備的轉(zhuǎn)動將引起第二設(shè)備的轉(zhuǎn)動。
21.一種太陽能跟蹤系統(tǒng)，包括第一太陽能跟蹤設(shè)備和第二太陽能跟蹤設(shè)備，第一設(shè)備和第二設(shè)備處于縱向方向上，并且縱向驅(qū)動系統(tǒng)使得第一設(shè)備和第二設(shè)備互相連接，從而一個設(shè)備的轉(zhuǎn)動將引起第二設(shè)備的轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】F24J2/38GK103518104SQ201280013334
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月17日
【發(fā)明者】伊恩·亨利·肖 申請人:伊恩·亨利·肖