一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置制造方法及图纸

技术编号:20430418 阅读:18 留言:0更新日期:2019-02-23 10:32
本发明专利技术为一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置。该装置包括光伏电池板角度/方向调节模块、散热模块、清洁模块、太阳光检测模块、控制模块和锂电池充放电模块;其中,其中,光伏电池板角度/方向调节模块设置在太阳光检测模块的圆形轨道上,散热模块和清洁模块、控制模块固定于光伏电池板角度/方向调节模块上,锂电池充放电模块固定于太阳光检测模块的下方。本发明专利技术提升了光电转化的功率传输效率,并提供清洁装置,确保光伏电池板、支撑台以及圆形轨道的洁净,这不仅使太阳光每时每刻都垂直照射在电池板上,而且使每项器材都处在最优的工作状态。

A Solar Energy Tracking Power Generation Device with Adaptive Adjustment of Light Angle

【技术实现步骤摘要】
一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置
本专利技术涉及太阳能光伏发电
,具体涉及一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置。
技术介绍
如今随着国家的工业化发展,煤、石油、天然气等不可再生能的化石能源逐渐趋向枯竭,环境的污染问题也越来越严重,可持续发展及生态文明建设成为人们日益关注的话题。此时,以太阳能为代表的可再生能源异军突起,方兴未艾。太阳能清洁环保,没有任何污染并且取之不尽用之不竭。其可以就地开发的特点对于交通不发达的乡村,海岛来说,太阳能发电是一种很好的选择。目前市面上见到的光伏发电装置,其电池板通常是固定不可调节的,我们知道太阳每天东升西落,随着地球的自转和公转,太阳的位置一年四季也不尽相同。因为光电转化效率只有在太阳光垂直照射到光伏电池板时才达到最高值,所以太阳能电池板固定式的光伏发电装置功率传输效率不尽人意。另一种常见的太阳能的自动追踪装置是通过计算来不同地点一年中每天每时每刻的太阳光方位角来实现的,此装置的缺陷是不便移动,设备复杂,拆装麻烦。还有一些装置是通过调节两块完全相同的电池板之间的夹角,以两块电池板的能流密度是否相等为判断条件来提高太阳能利用率的,此方法的缺陷是两电池板之间的夹角一直存在,无法真正意义上接收垂直照射的太阳光。因此提高太阳能的利用效率成为了光伏发电领域的主要难题,申请号为CN201611211868.1的专利提出了一种投影式太阳光检测装置,其具体原理是在太阳检测盘中间固定一根竖直杆,检测盘上固定了电压计量芯片,根据电压计量芯片的电压值来确定竖杆的投影位置和长度,此装置的缺陷是当日升刚开始或日落要结束时,竖杆在圆盘水平面上的投影会超过圆盘本身,这样就不能计算出投影的长度,太阳的方位角也自然无法确定。申请号为CN201810288507.X的专利中的太阳光检测装置通过由许多个光敏电阻单元组成的球形光敏电阻装置进行太阳光检测的,此装置的缺陷是无法精准识别太阳光方位角,因为许多光敏电阻可能会同时接检测到光度相近太阳光,这会使检测输出的结果变得模糊,具有不确定性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术不足,提供一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置。该装置圆形轨道、万向轮与伞齿轮及横向连接柱的配合,克服了现有专利中太阳光检测模块与太阳能光伏电池板互相干扰,太阳光检测模块在一定区域内检测不到太阳光,光伏电池板在一定角度内会有太阳光检测模块投影以致传输效率下降的情况,以及现有光伏发电装置的不灵活和阳光检测装置输出结果不精确的缺点。本装置提升了光电转化的功率传输效率,并提供清洁装置,确保光伏电池板、支撑台以及圆形轨道的洁净,这不仅使太阳光每时每刻都垂直照射在电池板上,而且使每项器材都处在最优的工作状态。本专利技术技术方案为:一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置,包括光伏电池板角度/方向调节模块、散热模块、清洁模块、太阳光检测模块、控制模块和锂电池充放电模块;其中,其中,光伏电池板角度/方向调节模块设置在太阳光检测模块的圆形轨道上,散热模块和清洁模块、控制模块固定于光伏电池板角度/方向调节模块上,锂电池充放电模块固定于太阳光检测模块的下方;所述光伏电池板角度/方向调节模块的下支撑台固定在万向轮上,支撑台为长方形板状结构,竖直支撑柱固定在下支撑台的中心处,支撑台的四个边角处分别安装有一个滚轮;下支撑台两长边内侧的中心处固定有两个机械轨道,两个机械轨道均为直立的长形凹槽,凹槽内部设有齿条;每个机械轨道上套有一个可移动外壳,每个可移动外壳上均固定了一个步进电机;每个可移动外壳的两个侧面均固定一个机械臂,每个机械臂的末端均与一根链条的一端相连,与内侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的下部边角相连;与外侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的上部边角相连;下支撑台的短边侧的中心处通过转轮固定有一旋转轴支架,转轮还与竖直固定在下支撑台里的一个步进电机相连;上支撑台的中心处固定于竖直支撑柱上,上支撑台为长方形板状结构;光伏电池板一端固定于支撑台的外侧长边的长转轴处;所述光伏电池板角度/方向调节模块的横向连接柱是一个Z型结构的连接柱,它的一端和下支撑台内侧长边的中点和相连,另一端和竖直支撑柱的相连,横向连接柱中间固定有一个步进电机,该步进电机的齿轮和伞齿轮啮合,伞齿轮通过支撑杆固定在圆形轨道的中心;底部安装有三个内弧形支撑片;所述的支撑台的外侧长边处的两个滚轮的位置均高于内侧长边处的两个滚轮3~5厘米。所述太阳光检测模块的光敏多面体的下侧面的中心固定在中心柱上,中心柱立于伞齿轮的中心处。所述的光敏多面体是顶部为平面的半球形结构,包括10条均匀分布的经线(包括顶点的水平面形成的圆周线和半圆底部形成的圆周线)和9条均匀分布的纬线,共计形成82个区域,每个区域的中心均设有一个柱形孔,柱形孔内部设有一个光敏电阻;每一排柱形孔的中心轴线的角度(与水平线的夹角)均比同一列中上一个柱形孔轴线的角度递减10°。(即顶部区域的柱形孔轴线的角度是90度,光敏多面体最底部柱形孔轴线与水平面夹角为0°;)所述清洁模块的组成包括第一机械臂、第一运动臂、第二机械臂和第二运动臂;第一机械臂的下部通过旋转轴与第一步进电机键连接;第一机械臂的上端嵌有第一运动臂,第二步进电机固定在第一机械臂的上端的外壁,其齿轮与第一运动臂上的齿条啮合;第一运动臂的顶端与水平旋转轴相连,第一运动臂还和竖直旋转轴相连;竖直旋转轴与第二机械臂的一端相连;第二机械臂的另一端嵌有第二运动臂一端,第二机械臂的另一端的外壁固定第三步进电机,第三步进电机的齿轮与第二运动臂上的齿条啮合;第二运动臂9的末端固定有毛刷。所述散热模块固定安装在上支撑台上位置对称的两个打通的圆柱形孔中,每个柱形孔的底部分别固定有一个散热扇支撑台,每个散热扇支撑台都通过三个支柱和支撑台固定,每个散热扇支撑台安装有一个散热风扇。风扇和充电模块中的锂电池相连。所述的控制模块的组成包括数模转换芯片和单片机(或DSP),二者相连。锂电池充放电模块为锂电池;散热风扇和充电模块中的锂电池相连;所述的单片机分别与光伏电池板角度/方向调节模块中的3个步进电机、清洁模块中5个步进电机分别相连;光敏多面体装置通过线缆和模数转换芯片相连。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术的光伏电池板角度/方向调节模块避免了现在很多太阳能自动追踪装置的缺陷,有一些太阳能自动追踪装置采用旋转底座的方式来调节光伏板的方向,太阳能检测装置与光伏电池板转动装置并行放置在地面上,并且为了检测结果精确通常两个模块的距离很近,这时如果光伏电池板转动装置的高度高于太阳光检测装置,那么总有一部分角度的太阳光是被光伏电池板转动装置挡住而照射不到太阳光检测装置的;如果太阳光检测装置高于光伏电池板的高度,那么也总有一部分角度的太阳光会被太阳光检测装置挡住进而在光伏板上形成局域的阴影面积,影响光伏发电装置的功率传输效率;所以本专利技术的光伏电池板角度/方向调节模块采用万向轮带动装置旋转的方式替代底座旋转带动装置旋转的方式是更合理、更高效、更具有可行性的;采用步进电机控制最主要原因是它每步的精度在百分之三到百分之五,且每步的误差不会积累,可以实现很小的步进角,控制更精确;第四步进电机和伞齿轮相啮合,步进电机固本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置,其特征为该装置包括光伏电池板角度/方向调节模块、散热模块、清洁模块、太阳光检测模块、控制模块和锂电池充放电模块;其中,其中,光伏电池板角度/方向调节模块设置在太阳光检测模块的圆形轨道上,散热模块和清洁模块、控制模块固定于光伏电池板角度/方向调节模块上,锂电池充放电模块固定于太阳光检测模块的下方;所述光伏电池板角度/方向调节模块的下支撑台固定在万向轮上,支撑台为长方形板状结构,竖直支撑柱固定在下支撑台的中心处,支撑台的四个边角处各安装有一个滚轮;下支撑台两长边内侧的中心处固定有两个机械轨道,两个机械轨道均为直立的长形凹槽,凹槽内部设有齿条;每个机械轨道上套有一个可移动外壳,每个可移动外壳上均固定了一个步进电机;每个可移动外壳的两个侧面均固定一个机械臂,每个机械臂的末端均与一根链条的一端相连,与内侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的下部边角相连;与外侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的上部边角相连;下支撑台的短边侧的中心处通过转轮固定有一旋转轴支架,转轮还与竖直固定在下支撑台里的一个步进电机相连;上支撑台的中心处固定于竖直支撑柱上,上支撑台为长方形板状结构;光伏电池板一端固定于支撑台的外侧长边的长转轴处;所述光伏电池板角度/方向调节模块的横向连接柱是一个Z型结构的连接柱,它的一端和下支撑台内侧长边的中点和相连,另一端和竖直支撑柱的相连,横向连接柱中间固定有一个步进电机,该步进电机的齿轮和伞齿轮啮合,伞齿轮通过支撑杆固定在圆形轨道的中心;底部安装有三个内弧形支撑片;所述太阳光检测模块的光敏多面体的下侧面的中心固定在中心柱上,中心柱立于伞齿轮的中心处;所述清洁模块的组成包括第一机械臂、第一运动臂、第二机械臂和第二运动臂;第一机械臂的下部通过旋转轴与第一步进电机键连接;第一机械臂的上端嵌有第一运动臂,第二步进电机固定在第一机械臂的上端的外壁,其齿轮与第一运动臂上的齿条啮合;第一运动臂的顶端与水平旋转轴相连,第一运动臂还和竖直旋转轴相连;竖直旋转轴与第二机械臂的一端相连;第二机械臂的另一端嵌有第二运动臂一端,第二机械臂的另一端的外壁固定第三步进电机,第三步进电机的齿轮与第二运动臂上的齿条啮合; 第二运动臂的末端固定有毛刷;所述散热模块固定安装在上支撑台上位置对称的两个打通的圆柱形孔中,每个柱形孔的底部分别固定有一个散热扇支撑台,每个散热扇支撑台都通过三个支柱和支撑台固定,每个散热扇支撑台安装有一个散热风扇;所述的控制模块的组成包括数模转换芯片和单片机(或DSP),二者相连;锂电池充放电模块为锂电池。...

【技术特征摘要】
1.一种光照角度自适应调节的太阳能跟踪发电装置,其特征为该装置包括光伏电池板角度/方向调节模块、散热模块、清洁模块、太阳光检测模块、控制模块和锂电池充放电模块;其中,其中,光伏电池板角度/方向调节模块设置在太阳光检测模块的圆形轨道上,散热模块和清洁模块、控制模块固定于光伏电池板角度/方向调节模块上,锂电池充放电模块固定于太阳光检测模块的下方;所述光伏电池板角度/方向调节模块的下支撑台固定在万向轮上,支撑台为长方形板状结构,竖直支撑柱固定在下支撑台的中心处,支撑台的四个边角处各安装有一个滚轮;下支撑台两长边内侧的中心处固定有两个机械轨道,两个机械轨道均为直立的长形凹槽,凹槽内部设有齿条;每个机械轨道上套有一个可移动外壳,每个可移动外壳上均固定了一个步进电机;每个可移动外壳的两个侧面均固定一个机械臂,每个机械臂的末端均与一根链条的一端相连,与内侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的下部边角相连;与外侧机械臂相连的两个链条分别通过各自的滚轮和光伏电池板内侧的上部边角相连;下支撑台的短边侧的中心处通过转轮固定有一旋转轴支架,转轮还与竖直固定在下支撑台里的一个步进电机相连;上支撑台的中心处固定于竖直支撑柱上,上支撑台为长方形板状结构;光伏电池板一端固定于支撑台的外侧长边的长转轴处;所述光伏电池板角度/方向调节模块的横向连接柱是一个Z型结构的连接柱,它的一端和下支撑台内侧长边的中点和相连,另一端和竖直支撑柱的相连,横向连接柱中间固定有一个步进电机,该步进电机的齿轮和伞齿轮啮合,伞齿轮通过支撑杆固定在圆形轨道的中心;底部安装有三个内弧形支撑片;...

【专利技术属性】
技术研发人员:李华于潇冯鑫虎李玲玲李晨曦袁祎梦
申请(专利权)人:河北工业大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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