液压式太阳能光伏发电自动跟踪系统研究与设计

    摘 要 随着人类社会的进步，全球经济的可持续发展，能源消费日益剧增，使全球能源供
应越来越紧张。人们不得不考虑新能源的开发和利用，太阳能作为一种新型能源具有储量无
限、普遍存在、利用清洁、使用经济等优点，逐步成为各国争相研究发展的重点对象。本文针
对提高太阳能利用率研究设计太阳能光伏发电自动跟踪系统，不仅解决了实物负重高的问
题，而且还提高了太阳能的利用率。

 

　　关键词

 液压式；太阳能光伏发电；自动跟踪系统 

　　

1 太阳能光伏发电研究背景及意义 

　　

2 液压式光伏发电太阳能自动跟踪系统 

　　

2.1 跟踪系统概述 

　　

2.1.1 跟踪原理 

　　本系统采用的是光电跟踪原理，是基于传感器定位跟踪的方式，主要由三大机构组成
位置与环境检测机构、电子控制机构、执行机构。位置与环境检测机构即光敏传感器和风力传
感器，电子控制机构即单片机程序控制，执行机构即液压马达和液压缸。系统通过检测机构
收集信息传给电子控制机构，电子控制机构进行辨析下达命令给执行机构，进而实现跟踪。

 

　　

2.1.2 机构结构 

　　液压马达固定在底座上，通过联轴器与水平转动云台上的齿轮进行联合，带动内齿轮
转动从而实现水平维度的旋转。两个液压缸固定在水平转动云台上分布在支持主杆两边，液
压缸是相连接的一缸升起一缸下降，带动支撑曲柄摆动，支撑曲柄与采光板用球副相连，
液压缸运动从而带动采光板竖直维度的旋转。

 

　　跟踪系统实现原理：当太阳光线发生偏移时，控制部分发出信号驱动液压缸带动曲柄
滑块上下移动，从而实现太阳能板竖直方向转动，再输出信号驱动液压马达实现系统水平
转动。

 

　　

2.2 优点 

　　液压传动作为动力传动与控制技术的重要组成部分，是现代机械工程的基本要素和工
程控制的关键技术之一。本自动跟踪系统采用的动力源是液压装置，可同时为液压马达和液
压缸提供动力，合理地分配系统动力，传感系统采集的信息传给电控系统，电控系统发出
信号给电磁阀，控制液压马达使其带动跟踪系统实现水平维度的转动，同时控制液压缸使
其带动太阳能电板实现竖直维度的旋转。在本系统整体设计上实现了结构对称，提高了系统
的稳定性能，使整体重心集于支撑柱，将所需运转耗能降低。采用液压驱动并利用微调装置
进行微调从而保证了系统的精确程度，液压驱动和大多数电机驱动相比可以使系统工作平
稳，驱动动力大，可以实现自锁，解决了实物负重高的问题，也可以提高太阳能的利用率。

 

　　

3 总结 

　　本文在研究前人众多的基础上，采用液压式建立光伏发电太阳能自动跟踪系统在人机
界面上可实现人机交互，智能省电，自行辨析抵抗自然环境困难，高精度辨信息采集，实
时操作与定时计划操作相结合等功能，结构稳定，可承受巨大负载。本系统整体设计上实现
了结构对称，提高了系统的稳定性能，使整体重心集于支撑柱，将所需运转耗能降低。当前
市场上有不少太阳能跟踪系统，但都是用于小型设备，而太阳能板发电效率本身较低，除
去系统本身旋转的耗能，小型设备跟踪系统的净增电能较小，使得投入的跟踪系统很难收
回成本，适用性不强。而本设计定位于大中型追踪系统，使得系统本身旋转耗能相对于整个