一种用于平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置

一种用于平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置

王伟顾炳林

（黄河鑫业有限公司，青海 西宁  810000）

摘要：在现有的清洁能源中，太阳能光伏发电是最有发展潜力的新能源利用方式之一，通过光伏控制器将光能转化为电能。本文介绍了平单轴跟踪支架和一种用于平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置及其应用前景。

关键词：光伏；跟踪支架；蜗轮蜗杆 

引言

光伏跟踪支架包括控制器（一般内部同时集成控制算法）、电机及传动机构、钢结构支架。其中：追踪算法可以将地理坐标和气候信息转换为控制角度；控制器完成角度信号到电机控制电流的转换，能够实现无线通讯、锂电池充电和接收传感器信号；电机及传动机构是跟踪运动的执行部件。本文所述平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置将控制器与电机及传动机构组成了一个整体，使得安装更加方便。

通过平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置控制光伏支架的移动，跟踪太阳光的变化，能够使光伏电池方阵接受到最大的光照强度，大大提高光伏发电效率，具有十分广阔的发展前景。

一、平单轴跟踪支架

光伏支架主要包括固定支架和跟踪支架两种。

固定支架成本低，操作简便，但是固定式光伏支架不会随太阳入射角的变化而转动，无法调整角度和方向，因此在夏季时发电量较大，而在其他季节的发电量会较小，通常用于太阳高度角相对来说比较稳定的地区。

跟踪式光伏支架主要包括平单轴、斜单轴和双轴支架。相对于固定支架，跟踪支架能够随着太阳入射角的变化而移动，自动调整角度和方向，从而接受到最大的光照强度，提高对太阳能的吸收率，使得发电站的发电效率大幅度提高。

平单轴跟踪支架是目前来说应用最广的跟踪支架，它可以随着一根水平轴东西方向旋转跟踪太阳，以此来获得较大的发电量，且结构相对来说较为简单，有较好的可靠性。根据南北方向倾角有无还可以分为标准平单轴跟踪式和带倾角平单轴跟踪式两类。

二、平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置

光伏跟踪支架包括控制器、电机及传动机构、钢结构支架。

目前广泛采用的电机及传动机构通常为电动机+蜗轮减速器或液压推杆驱动两种。蜗轮减速器性能可靠，使用寿命长；液压推杆成本较蜗轮减速器低一些，可直接推动独立力臂或双梁结构。利用电动机的高转速可以推动支撑轴承转动,进而推动支撑上的部件进行转动对太阳进行跟踪。

控制器是由信号输入模块、电源管理模块、逻辑控制模块、驱动电路模块以及无线通信模块组成，主要功用是跟踪角度计算、信号处理并向电机发出驱动信息,以监控整个体系的跟踪状况。

本文所述的用于平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置是将控制器与电机及传动机构组成整体，它包括平单轴外套、平单轴盖板、平单轴内轴、蜗杆、蜗轮、蜗杆右盖板、电池固定板、控制箱、电源箱、角度传感器。平单轴外套的内部安装有蜗轮蜗杆及角度传感器，一侧安装有控制箱，控制箱的内部安装有电源箱（电源箱里安装有控制器）及电机，平单轴外套的中间安装有平单轴内轴，且平单轴内轴上安装有光伏支架本体。

通过电源箱内部的控制器控制电机，电机输出端带动蜗轮蜗杆转动，蜗轮蜗杆的输出端带动平单轴内轴旋转，进而带动光伏支架本体进行旋转，可以使光伏支架本体与太阳的照射面垂直，提高了光伏板对太阳能的转化效率，减少了能源浪费。

本文所述平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置将控制器与电机及传动机构组成一个了整体部件，结构形式简单、安装更加方便、减少人工成本、性价比高、可靠性高、运行维护方便、此外还可以减少占地面积，提高光伏发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明技术方案，下面将现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1是根据本实用新型的实施例的用于平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置结构示意图。

图中的附图标记说明：

1平单轴外套、2平单轴盖板、3平单轴内轴、4蜗杆、5蜗轮、6蜗杆右盖板、7电池固定板、8控制箱、9电源箱、10角度传感器。

工作原理：使用时，所述控制器控制电机转动，电机的输出端带动蜗轮蜗杆旋转，蜗轮蜗杆的输出端带动平单轴内轴旋转，进而带动光伏支架本体进行旋转，从而使光伏支架本体与太阳的照射面垂直。

图1

三、行业发展前景

随着国内对于风电、光伏大基地建设的重视，光伏跟踪支架的市场也在一步步打开。未来产品可靠性提升的同时，造价成本也有望不断降低，市场对跟踪支架的认可度也将随之提升，在大型地面电站中的渗透率日益提升。近年来，国家能源部积极推动太阳能发电，提高光伏发电的装机容量，大力支持太阳能发电企业发展。与此相关的政策法规也在不断得到完善和落实，为光伏跟踪支架的市场需求提供了强大的动力，随着技术的不断完善，平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置也将会得到不断发展，其应用拥有广阔的前景，为我国如期实现“碳达峰”“碳中和”起到强有力的推动作用。

总结

平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置整个整体化设计可以使蜗轮蜗杆减速机运行更加灵活，能够迅速更换维修，提高了设备的成本和使用效率。未来平单轴跟踪支架蜗轮蜗杆驱动装置是向着更高的精度、节能环保、更高能效比、智能化方向发展，更好地满足用户的需求，提高设备的使用效率和使用寿命，降低设备的运行成本。

参考文献：

[1]谢伟,季彤,王海华.不同型式跟踪支架在分布式光伏项目中的应用[J].电工技术,2018(12):77-78+116.

[2]胡磊.光伏跟踪支架产品特点及发展趋势[J].电机技术,2021(01):60-64.