[go: up one dir, main page]

WO2014070124A1 - Single drive mechanical system with orientation of solar cell panels - Google Patents

Single drive mechanical system with orientation of solar cell panels Download PDF

Info

Publication number
WO2014070124A1
WO2014070124A1 PCT/UA2013/000011 UA2013000011W WO2014070124A1 WO 2014070124 A1 WO2014070124 A1 WO 2014070124A1 UA 2013000011 W UA2013000011 W UA 2013000011W WO 2014070124 A1 WO2014070124 A1 WO 2014070124A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solar
solar panels
axis
frame
supporting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/UA2013/000011
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович РЕПКИН
Леонид Петрович МЕКЕРДИЧАН
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tovarystvo Z Obmezhenoyu Vidpovidalnistyu << Solar Energy))
Original Assignee
Tovarystvo Z Obmezhenoyu Vidpovidalnistyu << Solar Energy))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tovarystvo Z Obmezhenoyu Vidpovidalnistyu << Solar Energy)) filed Critical Tovarystvo Z Obmezhenoyu Vidpovidalnistyu << Solar Energy))
Publication of WO2014070124A1 publication Critical patent/WO2014070124A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/452Vertical primary axis
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/131Transmissions in the form of articulated bars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/134Transmissions in the form of gearings or rack-and-pinion transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10Special components
    • F24S2030/13Transmissions
    • F24S2030/135Transmissions in the form of threaded elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to the field of thermal energy, namely, solar thermal energy and can be used to orient and support solar panels at the corners to ensure the maximum level of conversion of solar energy into electrical energy, taking into account the length of the day.
  • the Deger surveillance systems are known in the art which constantly adapt the angle of the photovoltaic modules with the face to the sun, so that the radiation angle and light intensity remain constant and maximum electrical energy can be obtained.
  • Deger uses optical, semiconductor sensors to align the modules in the arc of the sun and solar sensors to calculate the amount of sunlight that falls on the array, thus allowing the solar trackers to ensure even distribution of sunlight on the array.
  • Such a system has a fixed battery mounting angle, with respect to which it rotates left to right.
  • the control signal to turn the battery comes from the solar intensity sensor.
  • the overall system is superior to stationary batteries, it does not fully utilize the solar radiation intensity diagram.
  • DEGER traker Tour 5000 NT and Tour 9000 NT two-wheel drive systems are known (found on the Internet on October 16, 2012 http://www.wirefreedirect.com/deger solar trackers .asp).
  • the systems have two control trackers, connected through a command controller with an MLD sensor, which determines the maximum intensity of solar radiation or light reflected from clouds or earth.
  • One of the trackers controls the rotation of the system around a vertical axis, the second - by tilting the battery at angles with a maximum level of conversion of solar energy into electrical energy.
  • the closest analogue was selected solar photovoltaic installation (Ukrainian patent W 49604, F24J 2/02, publ. September 16, 2002, bull. ⁇ "9), which includes a vertical riser, foundation, a rotating device with a drive and a rotating shaft, two farms, solar panel and photosensitive head.
  • the vertical riser is made of two parts, namely, stationary, rigidly connected to the foundation, and a rotating pipe, on the upper end of which bearings are mounted in both diametrically opposite walls, a rotating shaft is installed in them, to which on both sides of the rotating pipe with pre-stressed truss runs of a parabolic longitudinal description are rigidly connected at the same step, a solar panel is rigidly attached to them, the movement of which in the vertical plane is carried out by an upper electric motor kinematically connected to the gearbox and a cylindrical gear rigidly connected to the rotating shaft, and this entire assembly is based on a supporting frame rigidly attached to a rotating nozzle, horizontal movement of the solar panel is carried out according to a similar scheme with the use of a bevel gear rigidly connected to a rotating nozzle, and this unit is based on a supporting frame rigidly connected to the stationary part of the riser, the strength of the truss runs is provided by cross ligaments attached to the ends of the compressed truss truss runs
  • the specified installation contains a photosensitive element, which is used to monitor the light source and the operation of the device, that is, the implementation of the work is possible only using the photosensitive element.
  • these units have a high cost and, accordingly, a longer payback period, while the electronic system and power supplies in the normal execution work stably up to -5 ° C, at lower temperatures the power supplies of the electric motors begin to fail, and condensation accumulates in the electrical cabinets.
  • There are special cabinets and control systems that operate at temperatures up to -35 ° C in closed design with stabilized initial parameters - such systems have a high cost.
  • the use of conventional systems taking into account the costs of heating them (approximately 100 W), is many times more profitable than such special systems.
  • more qualified personnel are needed to service these systems, additional high maintenance costs associated with the large length of the cables, their protection from precipitation, maintenance of monitoring systems and position control of solar panels, etc.
  • the basis of the invention is the task of creating a single-drive mechanical system with a mathematical function for orienting solar panels, which will provide high efficiency of solar panels by maximizing the conversion of solar energy into electrical energy, simplifying battery maintenance technology, the ability and simple rebuilding of the system to the desired mode, reducing operating costs .
  • the rotating device comprises a rotatable housing mounted and connected through a rotation transmission mechanism with a drive rotatably to any an angle around the central vertical axis of the supporting part, a platform is fixed to the housing with support legs that are movably connected at the other end to a frame for attaching solar panels, which is pivotally connected to a frame pusher that is pivotally connected to a control rod that is movably connected to an axially mounted axis a pivoting head connected through a mechanism for transmitting rotation between the cross shafts to a pivoting mechanism of an axis of the pivoting head, which is mounted on a supporting fixed part,
  • the rotating device comprises a rotatable housing mounted and connected through a rotation transmission mechanism with a drive rotatably to any an angle around the central vertical axis of the supporting part, a platform is fixed to the housing with support legs that are movably connected at the other end to a frame for attaching solar panels, which is pivotally connected to a frame pusher that is pivotally connected to a control
  • the system is configured to configure and / or rebuild to the desired mode.
  • the technical result consists in providing high reliability, reducing costs, maximizing the conversion of solar energy into electrical energy, high efficiency, simplifying battery maintenance technology, the ability and simplicity of rebuilding the system to the desired mode, reducing operating costs, eliminating the need to use additional electronic elements.
  • a sinusoidal mechanism has been developed that has the trajectory and angular velocity of the control link as close as possible to the trajectory and angular velocity of the sun moving across the horizon.
  • FIG. one A general view of a single-drive mechanical system with a mathematical orientation function for solar panels is shown in FIG. one ; 2, view A - in FIG. 3.
  • the link system a, b, c, d is shown in FIG. four.
  • a single-drive mechanical system with a mathematical orientation function for solar panels consists of a fixed and a moving part.
  • the fixed support part includes the main battery support on which the frame (23) is rigidly fixed, the drive is a gear motor (15), the support axis (13) with guide cheeks (18).
  • the movable part comprises a worm wheel (14) rigidly connected to the rotary housing (12), a platform (16), on which the supporting posts (19) are fixed, which are movably connected at the other end through hinges of the first kind (9) to a frame for mounting solar panels (1), which is connected through a hinge of the first kind (2) to a frame pusher (3), which is pivotally connected to the control rod (6).
  • the rotary housing (12) is mounted rotatably on bearings (1 1).
  • the design of the rotary part is such that it can be wrapped around the stationary part at any angle.
  • Bearing racks (19), a frame for mounting solar panels (1) and a frame pusher (3) at points D, C, B have hinges of the first kind, that is, mobility is limited to one plane.
  • a worm shaft (17) which is an element of the rotation mechanism of the axis of the rotary head (10)
  • the mechanism for transmitting rotation between the cross shafts is rotated relative to the center of instant rotation - the worm sector wheels (20), on which the axis of the rotary head (7) is fixed with an inclination relative to the center of instant rotation A.
  • a rotary head (8) with a control rod (6) is fixed.
  • a shaft of the second kind (4) with a housing (5) is installed.
  • the three-link mechanism which is located between points D, C, B, can only move in one plane, and, accordingly, the movement of the rod (6) is also limited by the same plane.
  • the system is designed in such a way that the rod (6) when turning around the inclined axis of the rotary head (7) will rotate around the axis AB and make oscillatory movements in the plane A, B, C, D.
  • the dimensions of the links and angles of the solar orientation system are determined geometrically or calculated taking into account the geographical latitude of the installation location of the solar battery and the angle of inclination of the sun to the ground. In the calculation, the following formulas are used.
  • N is the amount of movement of the control end of the rod along the vertical axis Y
  • L is the geographical latitude of the installation of the solar battery
  • 23.45 [- (d - 851)] where: d is the day number from 1 - 365, for which the value of the angle of inclination of the sun is calculated.
  • point B of the control rod will describe the trajectory corresponding to the points of the spring and autumn equinox.
  • is the angle of rotation of the sun around the axis of rotation of the earth
  • is the geographical latitude of the area.
  • the system of links a, b, c, d (Fig. 3) can be considered as a flat four-link mechanism for which all the angles of the links in depending on the angle of rotation of the control rod.
  • the system works as follows.
  • the system is configured and / or rebuilt to the desired mode. Since the angle of inclination of the axis of the rotary head (7) is continuously adjustable, the system can be adjusted every day. Practice shows that the adjustment of the goniometer is enough to carry out 1 time per month.
  • a one-wheel drive mechanical system with a mathematical function for orienting solar panels which is claimed to be easy to manufacture, and the above information confirms the possibility of its industrial implementation using well-known materials, conventional components and standard equipment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to the field of thermal power, and more particularly to solar thermal power, and can be used for orienting and supporting solar cell panels so as to provide maximum conversion of solar energy into electrical energy, taking day length into consideration. The single drive mechanical system for orienting solar cell panels comprises a fixed support, a frame for attaching solar panels, and a rotating device with a drive and a torsion shaft. The rotating device contains a rotatable housing, a mechanism, with the aforesaid drive, for transferring rotation about any angle about the central vertical axis of the support, a platform with load-bearing uprights, a frame thrusting arm, an actuating rod, an axis of a swivel head, a mechanism for rotating the axis of the swivel head, and hinged joints. The technical result consists of providing maximum conversion of solar energy into electrical energy. A sinusoidal mechanism is developed, which is similar to the movement of the sun.

Description

ОДНОПРИВОДНАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ОРИЕНТАЦИЕЙ ПАНЕЛЕЙ  SINGLE-DRIVE MECHANICAL SYSTEM WITH PANEL ORIENTATION

СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ  SOLAR BATTERIES

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к солнечной теплоэнергетике и может быть использовано для ориентации и поддержки панелей солнечных батарей на углах для обеспечения максимального уровня преобразования солнечной энергии в электрическую с учетом продолжительности дня. The invention relates to the field of thermal energy, namely, solar thermal energy and can be used to orient and support solar panels at the corners to ensure the maximum level of conversion of solar energy into electrical energy, taking into account the length of the day.

Из уровня техники известны системы наблюдения Deger, которые постоянно адаптируют угол фотоэлектрических модулей лицевой поверхностью к солнцу, так что угол излучения и интенсивность света остаются постоянными и может быть получена максимальная электрическая энергия.  The Deger surveillance systems are known in the art which constantly adapt the angle of the photovoltaic modules with the face to the sun, so that the radiation angle and light intensity remain constant and maximum electrical energy can be obtained.

Для солнечных трекеров Deger используют оптические, полупроводниковые датчики для выравнивания модулей в дугу солнца и солнечные датчики для расчетов количества солнечного света, который падает на массив, таким образом позволяя солнечным трекерам обеспечить равномерное распределение солнечного света на массиве.  For solar trackers, Deger uses optical, semiconductor sensors to align the modules in the arc of the sun and solar sensors to calculate the amount of sunlight that falls on the array, thus allowing the solar trackers to ensure even distribution of sunlight on the array.

Из уровня техники известна одноприводная шестиканальная система DEGER Toptreker 8.5 (найдено в Интернет 16.10.2012 г. http://www.wirefreedirect.com/deger solar trackers .asp), которая имеет наклонную ось поворота. Панели, закрепленные на этой оси, имеют возможность с помощью одного трекера поворачиваться налево - направо, чем обеспечивается возможность снятия дополнительной энергии по сравнению со стационарными батареями. Вся система, управляемая одним трекером, связана с датчиком измерения интенсивности солнечного излучения, что позволяет разворачивать панели в зоны с максимальной интенсивностью. In the prior art, a single-drive six-channel DEGER Toptreker 8.5 system (found on the Internet October 16, 2012 http://www.wirefreedirect.com/deger solar trackers .asp) is known, which has an inclined axis of rotation. The panels mounted on this axis have the ability to turn from left to right with one tracker, which provides the ability to remove additional energy compared to stationary batteries. Whole system managed by one tracker, connected to a sensor for measuring the intensity of solar radiation, which allows you to deploy panels in areas with maximum intensity.

Такая система имеет фиксированный угол установки батарей, относительно которого она поворачивается налево - направо. Управляющий сигнал на разворот батареи поступает от датчика солнечной интенсивности. Хотя в целом система превосходит стационарные батареи, но не полностью использует диаграмму интенсивности солнечного излучения.  Such a system has a fixed battery mounting angle, with respect to which it rotates left to right. The control signal to turn the battery comes from the solar intensity sensor. Although the overall system is superior to stationary batteries, it does not fully utilize the solar radiation intensity diagram.

Кроме этого известны двухприводные системы DEGER traker Тур 5000 NT и Тур 9000 NT (найдено в Интернет 16.10.2012 г. http://www.wirefreedirect.com/deger solar trackers .asp). Системы имеют по два управляющих трекера, связанные через командо-контролер с датчиком MLD, который определяет максимальную интенсивность солнечного излучения или отраженного от туч или земли света. Один из трекеров управляет поворотом системы вокруг вертикальной оси, второй - наклоном батареи на углы с максимальным уровнем преобразования солнечной энергии в электрическую.  In addition, DEGER traker Tour 5000 NT and Tour 9000 NT two-wheel drive systems are known (found on the Internet on October 16, 2012 http://www.wirefreedirect.com/deger solar trackers .asp). The systems have two control trackers, connected through a command controller with an MLD sensor, which determines the maximum intensity of solar radiation or light reflected from clouds or earth. One of the trackers controls the rotation of the system around a vertical axis, the second - by tilting the battery at angles with a maximum level of conversion of solar energy into electrical energy.

Двухтрекерные системы в процессе работы практически полностью вписываются в диаграмму солнечной интенсивности, но имеют высокую стоимость следящей электронной аппаратуры и исполнительных трекеров.  Two-track systems in the process almost completely fit into the solar intensity diagram, but have a high cost of tracking electronic equipment and performance trackers.

Ближайшим аналогом выбрана солнечная фотоэлектрическая установка (патент Украины Ш 49604, F24J 2/02, опубл. 16.09.2002 г., бюл. Ν» 9), которая включает вертикальный стояк, фундамент, вращающееся устройство с приводом и вращающимся валом, две фермы, солнечную панель и светочувствительную головку. Вертикальный стояк выполнен из двух частей, а именно стационарного, жестко соединенного с фундаментом, и вращающегося патрубка, на верхнем конце которого в обеих диаметрально противоположных стенках вмонтированы подшипники, в них установлен вращающийся вал, к которому с обеих сторон вращающегося патрубка с одинаковым шагом жестко присоединены предварительно напряженные шпренгельные прогоны параболического продольного описывания, к ним жестко присоединена солнечная панель, перемещение которой в вертикальной плоскости осуществляется верхним электродвигателем, кинематически связанным с редуктором и цилиндрической шестерней, жестко соединенной с вращающимся валом, а весь этот узел базируется на несущей раме, жестко присоединенной к вращающемуся патрубку, горизонтальное перемещение солнечная панель осуществлена по аналогичной схеме с применением конической шестерни, жестко соединенной с вращающимся патрубком, а этот узел базируется на несущей раме, жестко соединенной со стационарной частью стояка, стойкость шпренгельных прогонов обеспечена крестовыми связками, присоединенными к концам сжатых поясов шпренгельных прогонов и оснащенных устройствами для натяжения. The closest analogue was selected solar photovoltaic installation (Ukrainian patent W 49604, F24J 2/02, publ. September 16, 2002, bull. Ν "9), which includes a vertical riser, foundation, a rotating device with a drive and a rotating shaft, two farms, solar panel and photosensitive head. The vertical riser is made of two parts, namely, stationary, rigidly connected to the foundation, and a rotating pipe, on the upper end of which bearings are mounted in both diametrically opposite walls, a rotating shaft is installed in them, to which on both sides of the rotating pipe with pre-stressed truss runs of a parabolic longitudinal description are rigidly connected at the same step, a solar panel is rigidly attached to them, the movement of which in the vertical plane is carried out by an upper electric motor kinematically connected to the gearbox and a cylindrical gear rigidly connected to the rotating shaft, and this entire assembly is based on a supporting frame rigidly attached to a rotating nozzle, horizontal movement of the solar panel is carried out according to a similar scheme with the use of a bevel gear rigidly connected to a rotating nozzle, and this unit is based on a supporting frame rigidly connected to the stationary part of the riser, the strength of the truss runs is provided by cross ligaments attached to the ends of the compressed truss truss runs and equipped with tensioning devices.

Указанная установка содержит светочувствительный элемент, с использованием которого осуществляют слежение за источником света и осуществляется работа устройства, то есть осуществление работы возможно лишь с использованием светочувствительного элемента. Как правило эти установки имеют высокую стоимость и соответственно более продолжительный срок окупаемости, при этом электронная система и блоки питания в обычном выполнении работают стойко до -5 °С, при более низких температурах блоки питания электродвигателей начинают давать сбои, а в электрических шкафах скапливается конденсат. Существуют специальные шкафы и системы управления, которые работают при температурах до -35 °С в закрытом исполнении со стабилизированными исходными параметрами - такие системы имеют высокую стоимость. Использование обычных систем с учетом затрат на их обогрев (приблизительно 100 Вт) во много раз выгоднее чем таких специальных систем. К тому же, для обслуживания этих систем нужен более высококвалифицированный персонал, нужны дополнительные з большие затраты на обслуживание, связанные с большой длиной кабелей, защитой их от атмосферных осадков, обслуживанием систем мониторинга и контроля положения солнечных панелей и т.д. The specified installation contains a photosensitive element, which is used to monitor the light source and the operation of the device, that is, the implementation of the work is possible only using the photosensitive element. As a rule, these units have a high cost and, accordingly, a longer payback period, while the electronic system and power supplies in the normal execution work stably up to -5 ° C, at lower temperatures the power supplies of the electric motors begin to fail, and condensation accumulates in the electrical cabinets. There are special cabinets and control systems that operate at temperatures up to -35 ° C in closed design with stabilized initial parameters - such systems have a high cost. The use of conventional systems, taking into account the costs of heating them (approximately 100 W), is many times more profitable than such special systems. In addition, more qualified personnel are needed to service these systems, additional high maintenance costs associated with the large length of the cables, their protection from precipitation, maintenance of monitoring systems and position control of solar panels, etc.

В основу изобретения поставлена задача создания одноприводной механической системы с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей, которая обеспечит высокий КПД солнечных батарей за счет обеспечения максимального преобразования солнечной энергии в электрическую, упрощение технологии обслуживания батарей, возможность и простое перестраивание системы на нужный режим, уменьшение эксплуатационных затрат.  The basis of the invention is the task of creating a single-drive mechanical system with a mathematical function for orienting solar panels, which will provide high efficiency of solar panels by maximizing the conversion of solar energy into electrical energy, simplifying battery maintenance technology, the ability and simple rebuilding of the system to the desired mode, reducing operating costs .

Поставленная задача достигается тем, что в одноприводной механической системе с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей, которая включает опорную неподвижную часть, раму для крепления солнечных панелей, вращающееся устройство с приводом и вращающимся валом, выполненная с возможностью изменения положения несущей рамы солнечных панелей, согласно изобретению, вращающееся устройство содержит поворотный корпус, установленный и соединенный через механизм передачи вращения с приводом с возможностью вращения на любой угол вокруг центральной вертикальной оси опорной части, на корпусе закреплена платформа с несущими стойками, которые другим концом соединены подвижно с рамой для крепления солнечных панелей, которая шарнирно соединена с рамным толкателем, который шарнирно соединен с управляющей штангой, которая подвижно соединена с установленной с наклоном осью поворотной головки, соединенной через механизм для передачи вращения между перекрестными валами с механизмом поворота оси поворотной головки, который закреплен на опорной неподвижной части, при этом размеры звеньев и углов системы ориентации солнечных батарей определены геометрически и/или рассчитаны с учетом величины географической широты места установки солнечной батареи и угла наклона солнца к земле. The problem is achieved in that in a single-drive mechanical system with a mathematical function for the orientation of solar panels, which includes a support fixed part, a frame for attaching solar panels, a rotating device with a drive and a rotating shaft, made with the possibility of changing the position of the supporting frame of the solar panels, according to the invention , the rotating device comprises a rotatable housing mounted and connected through a rotation transmission mechanism with a drive rotatably to any an angle around the central vertical axis of the supporting part, a platform is fixed to the housing with support legs that are movably connected at the other end to a frame for attaching solar panels, which is pivotally connected to a frame pusher that is pivotally connected to a control rod that is movably connected to an axially mounted axis a pivoting head connected through a mechanism for transmitting rotation between the cross shafts to a pivoting mechanism of an axis of the pivoting head, which is mounted on a supporting fixed part, When the sizes of orientation angles and links solar system geometrically defined and / or calculated with the value the latitude of the installation location of the solar battery and the angle of the sun to the ground.

Согласно полезной модели, система выполнена с возможностью настраивания и/или перестраивания на нужный режим.  According to a utility model, the system is configured to configure and / or rebuild to the desired mode.

Технический результат состоит в обеспечении высокой надежности, снижения себестоимости, максимального преобразования солнечной энергии в электрическую, высокого КПД, упрощения технологии обслуживания батарей, возможности и простоты перестраивания системы на нужен режим, уменьшения эксплуатационных затрат, исключения необходимости использования дополнительных электронных элементов. Разработан синусоидальный механизм, который имеет траекторию и угловую скорость движения управляющего звена максимально близкую к траектории и угловой скорости перемещения солнца по небосклону.  The technical result consists in providing high reliability, reducing costs, maximizing the conversion of solar energy into electrical energy, high efficiency, simplifying battery maintenance technology, the ability and simplicity of rebuilding the system to the desired mode, reducing operating costs, eliminating the need to use additional electronic elements. A sinusoidal mechanism has been developed that has the trajectory and angular velocity of the control link as close as possible to the trajectory and angular velocity of the sun moving across the horizon.

Общий вид одноприводной механической системы с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей представлен на фиг. 1 ; 2, вид А - на фиг. 3.  A general view of a single-drive mechanical system with a mathematical orientation function for solar panels is shown in FIG. one ; 2, view A - in FIG. 3.

Система звеньев а, Ь, с, d представлена на фиг. 4.  The link system a, b, c, d is shown in FIG. four.

Перемещение точки В управляющей штанги (6) в зависимости от поры года представлено на фиг. 5.  The movement of point B of the control rod (6), depending on the season, is shown in FIG. 5.

Одноприводная механическая система с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей состоит из неподвижной и подвижной частей. Неподвижная опорная часть включает основную опору батареи, на которой жестко закреплена рама (23), привод - мотор-редуктор (15), опорная ось (13) с направляющими щеками (18). Подвижная часть содержит в себе червячное колесо (14) жестко связанное с поворотным корпусом (12), платформу (16), на которой закреплены несущие стойки (19), которые другим концом соединены подвижно через шарниры первого рода (9) с рамой для крепления солнечных панелей (1), которая через шарнир первого рода (2) соединена с рамным толкателем (3), который шарнирно соединен с управляющей штангой (6). Поворотный корпус (12) установлен с возможностью вращения на подшипниках (1 1). Конструкция поворотной части такова, что она может оборачиваться вокруг стационарной части на любой угол. Несущие стойки (19), рама для крепления солнечных панелей (1) и рамный толкатель (3) в точках D, С, В имеют шарниры первого рода, то есть подвижность ограничена одной плоскостью. По направляющим щекам (18), которые содержат шкалу (21), с помощью червячного вала (17), который является элементом механизма поворота оси поворотной головки (10), проворачивается относительно центра мгновенного вращения А механизм для передачи вращения между перекрестными валами - сектор червячного колеса (20), на котором закреплена с наклоном относительно центра мгновенного вращения А ось поворотной головки (7). На оси поворотной головки (7) через подшипники (22) закреплена поворотная головка (8) с управляющей штангой (6). На конце управляющей штанги (6) установлен вал-шарнир второго рода (4) с корпусом (5). При этом трехзвенный механизм, который находится между точками D, С, В, имеет возможность движения только в одной плоскости, и, соответственно, движение штанги (6) также ограничено той же самой плоскостью. Система выполнена таким образом, что штанга (6) при повороте вокруг наклоненной оси поворотной головки (7) будет проворачиваться вокруг оси АВ и делать колебательные движения в плоскости А, В, С, D. A single-drive mechanical system with a mathematical orientation function for solar panels consists of a fixed and a moving part. The fixed support part includes the main battery support on which the frame (23) is rigidly fixed, the drive is a gear motor (15), the support axis (13) with guide cheeks (18). The movable part comprises a worm wheel (14) rigidly connected to the rotary housing (12), a platform (16), on which the supporting posts (19) are fixed, which are movably connected at the other end through hinges of the first kind (9) to a frame for mounting solar panels (1), which is connected through a hinge of the first kind (2) to a frame pusher (3), which is pivotally connected to the control rod (6). The rotary housing (12) is mounted rotatably on bearings (1 1). The design of the rotary part is such that it can be wrapped around the stationary part at any angle. Bearing racks (19), a frame for mounting solar panels (1) and a frame pusher (3) at points D, C, B have hinges of the first kind, that is, mobility is limited to one plane. Along the guide cheeks (18) that contain the scale (21), with the help of a worm shaft (17), which is an element of the rotation mechanism of the axis of the rotary head (10), the mechanism for transmitting rotation between the cross shafts is rotated relative to the center of instant rotation - the worm sector wheels (20), on which the axis of the rotary head (7) is fixed with an inclination relative to the center of instant rotation A. On the axis of the rotary head (7) through the bearings (22), a rotary head (8) with a control rod (6) is fixed. At the end of the control rod (6), a shaft of the second kind (4) with a housing (5) is installed. Moreover, the three-link mechanism, which is located between points D, C, B, can only move in one plane, and, accordingly, the movement of the rod (6) is also limited by the same plane. The system is designed in such a way that the rod (6) when turning around the inclined axis of the rotary head (7) will rotate around the axis AB and make oscillatory movements in the plane A, B, C, D.

Размеры звеньев и углов системы ориентации солнечных батарей определяют геометрически или рассчитывают с учетом величины географической широты места установки солнечной батареи и угла наклона солнца к земле. При расчете используют следующие формулы.  The dimensions of the links and angles of the solar orientation system are determined geometrically or calculated taking into account the geographical latitude of the installation location of the solar battery and the angle of inclination of the sun to the ground. In the calculation, the following formulas are used.

Н = sinodsina  H = sinodsina

где: Н - величина перемещения управляющего конца штанги по вертикальной оси Y,  where: N is the amount of movement of the control end of the rod along the vertical axis Y,

где: со - ± 0 π οτ оси север- юг, α - угол наклона управляющей штанги (6) where: co - ± 0 π οτ axis north-south, α is the angle of inclination of the control rod (6)

a = L ± £  a = L ± £

где: L - географическая широта установки солнечной батареи;  where: L is the geographical latitude of the installation of the solar battery;

£ - угол наклона солнца к земле.  £ is the angle of inclination of the sun to the earth.

Причем, угол наклона солнца к земле для любого дня года определяют по упрощенной формуле Купера:  Moreover, the angle of inclination of the sun to the earth for any day of the year is determined by the simplified Cooper formula:

„360 „360

ε = 23.45[— (d - 851)] где: d - номер дня от 1 - 365, для которого вычисляется значение угла наклона солнца.  ε = 23.45 [- (d - 851)] where: d is the day number from 1 - 365, for which the value of the angle of inclination of the sun is calculated.

Если угол L будет равняться широте местности, то точка В управляющей штанги будет описывать траекторию, соответствующую точкам весеннего и осеннего равноденствия.  If the angle L is equal to the latitude of the terrain, then point B of the control rod will describe the trajectory corresponding to the points of the spring and autumn equinox.

Если штангу проворачивают вокруг точки А на угол ± £, то получают траекторию движения точки В, соответствующую летнему и зимнему солнцестоянию.  If the bar is rotated around point A by an angle of ± £, then we get the trajectory of the point B corresponding to the summer and winter solstices.

Поскольку угол наклона оси поворотной головки (7) имеет плавное регулирование, систему можно настраивать каждый день. Практика показывает, что регулирование по угломеру достаточно проводить 1 раз в месяц. В горизонтальной плоскости система разворачивается вокруг вертикальной оси 0-0 с угловой скоростью земли: cosysinS  Since the angle of inclination of the axis of the rotary head (7) is continuously adjustable, the system can be adjusted every day. Practice shows that the adjustment of the goniometer is enough to carry out 1 time per month. In the horizontal plane, the system rotates around the vertical axis 0-0 with the angular velocity of the earth: cosysinS

ω =  ω =

sin γ sin δ где: γ - угол поворота солнца вокруг оси вращения земли;  sin γ sin δ where: γ is the angle of rotation of the sun around the axis of rotation of the earth;

δ - географическая широта местности. Перемещение точки В управляющей штанги (6) в зависимости от поры года представлено на фиг. 4. δ is the geographical latitude of the area. The movement of point B of the control rod (6), depending on the season, is shown in FIG. four.

Используя метод инверсии механизма и учитывая то, что мгновенный центр вращения А всегда находится на оси 0-0 систему звеньев a,b,c,d (фиг. 3), можно рассматривать как плоский четырехзвенный механизм, для которого можно определить все углы звеньев в зависимости от угла попорота управляющей штанги.  Using the method of inversion of the mechanism and taking into account the fact that the instantaneous center of rotation A is always located on the 0-0 axis, the system of links a, b, c, d (Fig. 3) can be considered as a flat four-link mechanism for which all the angles of the links in depending on the angle of rotation of the control rod.

Из механики известно, что для четырехзвенного механизма при известных значениях длины звеньев справедливы следующие формулы: adcosa—a2 + b2 -c2—d2 From mechanics it is known that for the four-link mechanism with known values of the link lengths, the following formulas are valid: adcosa — a 2 + b 2 —c 2 —d 2

γ = arccos 2bc bsin asina  γ = arccos 2bc bsin asina

6 = arctg h arctg  6 = arctg h arctg

с— dcosa a— acosa

Figure imgf000010_0001
c— dcosa a— acosa
Figure imgf000010_0001

Работает система следующим образом. The system works as follows.

С началом работы системы крутящий момент от поворотного корпуса (12) через несущие стойки (19), раму для крепления солнечных панелей (несущую раму солнечных панелей) (1), толкатель (3), вал-шарнир (4) передается на управляющую штангу (6). В результате сложения двух движений точка В в пространстве будет описывать синусоиду с перемещением по оси Y (фиг. 3). Панели солнечных батарей, установленные на несущей раме, двигаются вместе с несущей рамой (1) по обеспеченной заявленной конструкцией системы траектории, которая в свою очередь, обеспечивает наведение панелей солнечных батарей на солнце в течение дня и координацию солнечных батарей на углы с максимальным преобразованием солнечной энергии в электрическую. When the system starts to work, the torque from the rotary housing (12) through the supporting posts (19), the frame for attaching the solar panels (the supporting frame of the solar panels) (1), the pusher (3), the joint shaft (4) is transmitted to the control rod ( 6). As a result of the addition of two motions, point B in space will describe a sinusoid with movement along the Y axis (Fig. 3). Solar panels mounted on a supporting frame move together with the supporting frame (1) according to the trajectory system provided by the claimed design, which, in turn, ensures that solar panels are guided by the sun during the day and coordinating solar panels at angles with maximum conversion of solar energy into electrical energy.

При необходимости систему настраивают и/или перестраивают на нужный режим. Поскольку угол наклона оси поворотной головки (7) имеет плавное регулирование, систему можно настраивать каждый день. Практика показывает, что регулирование по угломеру достаточно проводить 1 раз в месяц.  If necessary, the system is configured and / or rebuilt to the desired mode. Since the angle of inclination of the axis of the rotary head (7) is continuously adjustable, the system can be adjusted every day. Practice shows that the adjustment of the goniometer is enough to carry out 1 time per month.

Одноприводная механическая система с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей, которая заявляется, проста в изготовлении, а приведенные сведения подтверждают возможность ее промышленного осуществления с использованием известных материалов, обычных комплектующих изделий и стандартного оборудования.  A one-wheel drive mechanical system with a mathematical function for orienting solar panels, which is claimed to be easy to manufacture, and the above information confirms the possibility of its industrial implementation using well-known materials, conventional components and standard equipment.

Claims

Формула Formula 1. Одноприводная механическая система с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей, которая включает опорную неподвижную часть, раму для крепления солнечных панелей, вращающееся устройство с приводом и вращающимся валом, выполненная с возможностью изменения положения несущей рамы солнечных панелей, которая отличается тем, что вращающееся устройство содержит поворотный корпус, установленный и соединенный через механизм передачи вращения с приводом с возможностью вращения на любой угол вокруг центральной вертикальной оси опорной части, на корпусе закреплена платформа с несущими стойками, которые другим концом соединены подвижно с рамой для крепления солнечных панелей, которая шарнирно соединена с рамным толкателем, который шарнирно соединен с управляющей штангой, которая подвижно соединена с установленной с наклоном осью поворотной головки, соединенной через механизм для передачи вращения между перекрестными валами с механизмом поворота оси поворотной головки, который закреплен на опорной неподвижной части, при этом размеры звеньев и углов системы ориентации солнечных батарей определены геометрически и/или рассчитаны с учетом величины географической широты места установки солнечной батареи и угла наклона солнца к земле. 1. One-wheel drive mechanical system with a mathematical function for orienting solar panels, which includes a supporting fixed part, a frame for attaching solar panels, a rotary device with a drive and a rotating shaft, made with the possibility of changing the position of the supporting frame of the solar panels, which is characterized in that the rotating device contains a rotary housing mounted and connected through a rotation transmission mechanism with a drive with the possibility of rotation at any angle around a central vertical axis of the supporting part, a platform is fixed to the housing with supporting posts that are movably connected at the other end to a frame for mounting solar panels, which is pivotally connected to a frame pusher, which is pivotally connected to a control rod, which is movably connected to the axis of the pivoting head, connected through a mechanism for transmitting rotation between the cross shafts with a rotation mechanism of the axis of the pivoting head, which is fixed on the supporting fixed part, while the dimensions of the links and angles of the system emy orientation solar panels geometrically defined and / or calculated based on the value of geographic latitude solar installation and solar angle to the ground. 2. Одноприводная механическая система с математической функцией ориентации панелей солнечных батарей по п. 1 , которая отличается тем, что система выполнена с возможностью настраивания и/или перестраивания на нужный режим.  2. One-wheel drive mechanical system with a mathematical orientation function for solar panels according to claim 1, characterized in that the system is configured to and / or rearranged to the desired mode.
PCT/UA2013/000011 2012-11-05 2013-01-23 Single drive mechanical system with orientation of solar cell panels Ceased WO2014070124A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201212660 2012-11-05
UAA201212660A UA102364C2 (en) 2012-11-05 2012-11-05 Single-drive mechanical system with mathematical function of orientation of panels of solar batteries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014070124A1 true WO2014070124A1 (en) 2014-05-08

Family

ID=50627834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2013/000011 Ceased WO2014070124A1 (en) 2012-11-05 2013-01-23 Single drive mechanical system with orientation of solar cell panels

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA102364C2 (en)
WO (1) WO2014070124A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4401C1 (en) * 2015-09-30 2016-10-31 Технический университет Молдовы Photovoltaic panel orientation system
MD4419C1 (en) * 2015-11-16 2016-12-31 Технический университет Молдовы Photovoltaic panel orientation system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1021837A1 (en) * 1981-11-25 1983-06-07 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций "Цниипроектстальконструкция" Rotating mechanism
US4585318A (en) * 1983-01-14 1986-04-29 Dieter Seifert Tracking device
EP2363662A2 (en) * 2010-03-04 2011-09-07 COFRAENERGY S.r.l. con Unico Socio Support for solar panels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1021837A1 (en) * 1981-11-25 1983-06-07 Ордена Трудового Красного Знамени Центральный Научно-Исследовательский И Проектный Институт Строительных Металлоконструкций "Цниипроектстальконструкция" Rotating mechanism
US4585318A (en) * 1983-01-14 1986-04-29 Dieter Seifert Tracking device
EP2363662A2 (en) * 2010-03-04 2011-09-07 COFRAENERGY S.r.l. con Unico Socio Support for solar panels

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4401C1 (en) * 2015-09-30 2016-10-31 Технический университет Молдовы Photovoltaic panel orientation system
MD4419C1 (en) * 2015-11-16 2016-12-31 Технический университет Молдовы Photovoltaic panel orientation system

Also Published As

Publication number Publication date
UA102364C2 (en) 2013-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100819861B1 (en) Solar tracker
AU2015230661B2 (en) A pole mountable solar tracking apparatus
JP5230025B2 (en) Tilt assembly for solar collector assembly
CN201766531U (en) Automatic sun tracking device
EP2276981B1 (en) Sun tracker device
AU2011244918B2 (en) A Solar Tracking System
EP2128540A1 (en) Two-axis hydraulic solar tracker
KR100922238B1 (en) Solar power generation device
WO2011055719A1 (en) Solar light collector for performing two-axis control for lines of reflective plates
KR102061577B1 (en) High Efficiency Solar Power Generating Apparatus Considering Users Convenience
US20100192942A1 (en) Solar tracking system
WO2012046134A1 (en) Tracker apparatus for capturing solar energy and relative axis movement mechanism
RU2482401C2 (en) Apparatus for automatic sun tracking with receiving panel
CN110737286B (en) Flat single-axis tracking support with adjustable inclination angle in north-south direction of photovoltaic module
CN108462437A (en) A kind of photovoltaic power station photovoltaic module fixed system
JP5576839B2 (en) Solar tracking device
WO2014070124A1 (en) Single drive mechanical system with orientation of solar cell panels
WO2016009236A1 (en) Full angle solar tracker
KR20120048761A (en) Solar tracker system
KR20120084280A (en) Solar panel tilting mechanism
CN104579148A (en) Solar energy absorption device and method
KR20100023935A (en) A solar photovoltaic generator
CN204179999U (en) A kind of novel many solar energy tracking devices
KR101967151B1 (en) Solar power generating apparatus
CN210639467U (en) A flat single-axis tracking bracket with adjustable inclination in the north-south direction of photovoltaic modules

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13852052

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A, DATED 14.07.2015)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13852052

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1