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

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0022-01

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设备的净增转换电能较小，收益较大，实用性强。可以广泛应用于太阳能资源丰富的地区，也是实现可再生能源的重要途径。

参考文献

[1]刘慧丽.能源开发利用的新途径——节能环保的太阳能[J].环境，2008（21）.

[2]段晓飞.太阳能发展前景及应用研究[J].现代商贸工业，2010（20）.

[3]彭熙伟.液压驱动的发展动向[J].液压与气动，2007（3）.

[4]邹建.一种新型的太阳能自动跟踪系统研究[J].光电子技术，2010（3）.

作者简介

李仁浩（1992-），男，汉族，山东省蓬莱市人，南昌大学机电工程学院机械系学生，本科生，研究方向：液压式太阳能自动跟踪系统研究与设计。

刘松（1994-），男，汉族，江西省广丰县人，南昌大学机电工程学院机械系学生，本科生，研究方向：液压式太阳能自动跟踪系统研究与设计。

杨帆（1992-），男，汉族，吉林省长春市人，南昌大学机电工程学院机械系学生，本科生，研究方向：液压式太阳能自动跟踪系统研究与设计。

刘佳川（1991-），男，汉族，四川省巴中市人，南昌大学机电工程学院机械系学生，本科生，研究方向：液压式太阳能自动跟踪系统研究与设计。