一种实现光能高效转换的光伏支架制造技术

本发明专利技术提供了一种实现光能高效转换的光伏支架，包括：固定架(1)、支撑柱(10)、转动机构(3)、驱动机构(8)、仰角斜轴(5)、旋转动力装置(6)和旋转控制机构(9)；所述的旋转控制机构(9)连接驱动机构(8)和旋转动力装置(6)，该旋转控制机构(9)通过设定的太阳运行轨迹控制驱动机构(8)和旋转动力装置(6)分别执行转动机构(3)的方位角转动和仰角斜轴(5)的仰角转动，使得太阳光线保持垂直入射在太阳能电池板上。本发明专利技术的光伏支架利用设定的太阳运动轨迹，使得太阳能电池板通过仰角斜轴的仰角旋转和固定架的方位角旋转，实现对太阳不同仰角和方位角运行轨迹的跟踪，提高了太阳辐射量。

Photovoltaic bracket for realizing high-efficiency conversion of light energy

The present invention provides a photovoltaic bracket, achieve high efficient conversion of light comprises a fixed frame (1), the support column (10) and a rotary mechanism (3) and a drive mechanism (8), (5), the elevation angle of oblique axis rotating power device (6) and (9) rotation control mechanism; rotation control the body (9) is connected with the driving mechanism (8) and a rotating power device (6), the rotation control mechanism (9) controls the driving mechanism through the sun trajectory set (8) and a rotating power device (6) respectively carry out the rotation mechanism (3) of the azimuth angle and elevation angle of rotation (5) the elevation rotation, makes sunlight perpendicular incident on the solar battery board. The invention of the use of solar PV solar trajectory set, making solar panels by elevation oblique axis elevation rotation and fixation of the azimuth rotation, to achieve different sun elevation angle and azimuth angle of trajectory tracking, increase the amount of solar radiation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源太阳能电池板领域，具体涉及一种实现光能高效转换的光伏支架。
技术介绍
目前，光伏支架都是为了追踪最佳太阳入射角，太阳入射角指太阳直射光线与壁面法线之间的夹角，太阳入射角随太阳方位角、高度角、光伏支架装置倾斜度的不同而改变。对于光伏支架而言，最佳太阳入射角位于光伏支架设备能量转换部分所在平面与太阳光线垂直的位置，通过设置最佳入射角方位可大量提高太阳辐射量，增大光电转换率，提高发电效率。目前在现有技术中，根据当地地理位置可分别选用固定式光伏系统、单轴追踪系统或双轴追踪系统等。固定式光伏系统采用固定角度安装，为了最大程度地获得太阳辐射量都会选择最佳倾角进行安装，即以最佳倾角安装后，光伏支架能量转换部分所在平面能够获得比其它任何安装角度更多的太阳总辐射量，但是，由于太阳方位角和高度角随时间及季节不断变化，从而使得太阳辐射量不能够得到充分利用。单轴追踪系统与双轴追踪系统都是基于太阳运动轨迹的系统，又以跟踪系统所用到的旋转轴数来区分的。对于单轴追踪系统而言，以南北水平轴单轴跟踪系统为例，即旋转水平为南北方向安装，用以跟踪太阳，与此类似的还有东西轴单轴追踪系统，它们一般都只是在太阳方位角上进行跟踪，而没有对太阳高度角进行跟踪，其发电效率虽然比固定式光伏系统有所提高，但还是没有充分地利用太阳辐射量。而双轴追踪系统是对太阳全方位的跟踪，以水平轴旋转来跟踪太阳高度角，以垂直轴旋转来跟踪太阳的方位角，这种系统比单轴追踪系统的发电效率更高，但是其存在结构复杂、故障率高、能耗高、成本高、占地面积大等缺陷。其次，以上三种光伏支架的面板易受自然因素影响，如自然环境所产生的风沙、灰尘、霜、雪等落其表面后，必然会导致光伏支架发电效率降低，甚至出现不能转换发电的问题。例如光伏支架出现的积尘遮挡效应，由于灰尘的覆盖，使得光伏板表面的透射性减弱，从而到达光伏板表面上的光强减弱，从而使得光电效应减弱，光伏发电量减少。另如光伏支架出现的积尘温度效应，灰尘作为导热系数较小的物质，附在光伏支架表面阻挡光伏板的热量向外传递，这就很有可能使得光伏电池板自身热量得不到释放，光伏电池板的温度越来越高，影响光伏电池板发电的效率，同时还可能导致光伏电池板出现局部过热的现象，即“热斑效应”。再如光伏支架出现的积尘腐蚀效应，从光伏支架表面整体来看，由于酸性或碱性灰尘对光伏表面的腐蚀，或者清洁不当造成光伏支架表面粗糙度增加，发射光能量增大，折射光的能量减少，使得入射到光伏支架表面的光照强度减弱，从而导致光电效应减弱，发电量减少。为了清扫光伏支架面板，目前市场上常采用清扫车、机器人、喷雾清洗、人工清扫等方式。清扫车只针对固定式光伏系统清扫，对单轴、双轴系统使用困难，并且清洁度一般，光伏表面容易刮伤，工作效率低，耗水量大，成本高。机器人清扫的清洁度好，工作效率高，但是其耗水量大，成本高。喷雾清洗同样具有清洁度好的优点，但其工作效率低，耗水量大，成本高。人工清扫的清洁度一般，光伏表面容易刮伤，工作效率低，成本高。另外，以上清扫方式均占用光伏支架的发电时间，且用水清扫容易在光伏支架表面形成热斑效应，特别是在水资源缺乏的地域，实现成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有的光伏支架存在上述诸多技术问题和不足，提供一种实现光能高效转换的光伏支架。该光伏支架通过追踪太阳最佳入射角，提高太阳辐射量、光电转换率以及发电效率。为了达到上述目的，本专利技术提供的一种实现光能高效转换的光伏支架，包括：固定架、支撑柱、转动机构、驱动机构、仰角斜轴、旋转动力装置和旋转控制机构；所述的旋转动力装置支撑于支撑柱的顶部，所述的仰角斜轴固定于旋转动力装置上，该仰角斜轴的一端设有驱动机构，所述的固定架沿仰角斜轴的轴线方向搭设于仰角斜轴的上方，用于固定太阳能电池板；所述转动机构的一端与固定架固定，其另一端套设于仰角斜轴上，并通过驱动机构驱使该转动机构围绕仰角斜轴转动；所述的旋转控制机构连接驱动机构和旋转动力装置，该旋转控制机构通过设定的太阳运行轨迹控制驱动机构和旋转动力装置分别执行转动机构的方位角转动和仰角斜轴的仰角转动，使得太阳光线保持垂直入射在太阳能电池板上。作为上述技术方案的进一步改进，还包括清扫装置，所述的清扫装置包括：滚动毛刷、两条毛刷滑轨、两个机械开关和挡板；所述的两条毛刷滑轨设置于固定架的其中两条相对边上，所述的两个机械开关以仰角斜轴为中心对称设置于固定架的另外两条相对边之间，所述的挡板架设于仰角斜轴上，使得挡板因机械开关随固定架转动到设定的角度而挤压或松开机械开关，进而触发该机械开关分别执行滚动毛刷的解锁与锁定操作；所述的滚动毛刷设置于固定架所支撑的太阳能电池板的上方，并沿两条毛刷滑轨滚动。作为上述技术方案的进一步改进，还包括连杆机构；所述的连杆机构固定于仰角斜轴与支撑柱之间，该连杆机构包括：连杆箱、支撑杆、连动杆、齿条、齿轮和连杆；所述连杆箱的底端通过支撑杆将其固定于支撑柱上，其顶端穿设有连动杆；所述连动杆的一端与仰角斜轴固定，其另一端通过连杆与连杆箱内设置的齿轮铰接；所述的齿轮与连杆箱内壁上设置的齿条啮合，以锁定仰角斜轴在静止状态下的仰角位置，并通过齿轮在齿条上进行往复滚动，使得连动杆因仰角斜轴转动而在连杆箱上实现伸缩运动。作为上述技术方案的进一步改进，还包括自锁装置；所述的自锁装置套设于仰角斜轴的一端，并与转动机构连接；该自锁装置通过旋转控制机构控制其锁定转动机构的方位角位置。本专利技术的一种实现光能高效转换的光伏支架的优点在于：本专利技术的光伏支架根据季节变化驱动旋转动力装置使仰角斜轴围绕支撑柱顶点转动，带动连杆机构在光伏支架与支撑柱之间往复运动，实现固定架与支撑柱顶点间不同夹角追踪太阳不同高度角，与传统的光伏支架相比提高发电量为5％；通过设计固定架围绕仰角斜轴旋转，与传统的光伏支架轴旋转相比较，结构简单、稳定可靠；驱动机构与转动机构相连接可以安装于仰角斜轴任意位置，安装灵活、投资成本低；本专利技术光伏支架的电气元件功率小，能耗低，适应多种工况环境；依靠重力自动清扫装置清扫太阳能电池板的面板，降低了人力成本。附图说明图1为太阳光线垂直入射太阳能电池板形成最佳入射角状态的示意图。图2为本专利技术实施例中的一种实现光能高效转换的光伏支架结构示意图。图3为本专利技术实施例中的清扫装置结构示意图。图4为本专利技术实施例中的连杆机构与仰角斜轴、支撑柱之间的连接关系示意图。图5为图4中示出的连杆机构的结构放大示意图。图6a为图2中示出的固定架围绕仰角斜轴转动的示意图。图6b为图2中示出的仰角斜轴围绕支撑柱转动的示意图。图7为本专利技术中的固定架在日出时的位置示意图。图8为本专利技术中的固定架在日落时的位置示意图。图9a、图9b、图9c分别为青海格尔木地区在春、秋分日的日出、正午和日落时刻，利用本专利技术的光伏支架追踪太阳轨迹运行的状态示意图。图10a、图10b、图10c分别为青海格尔木地区在冬至日的日出、正午和日落时刻，利用本专利技术的光伏支架追踪太阳轨迹运行的状态示意图。图11a、图11b、图11c分别为青海格尔木地区在夏至日的日出、正午和日落时刻，利用本专利技术的光伏支架追踪太阳轨迹运行的状态示意图。附图标记1、固定架 2、清扫装置 3、转动机构4、自锁装置 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现光能高效转换的光伏支架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撑柱(10)、转动机构(3)、驱动机构(8)、仰角斜轴(5)、旋转动力装置(6)和旋转控制机构(9)；所述的旋转动力装置(6)支撑于支撑柱(10)的顶部，所述的仰角斜轴(5)固定于旋转动力装置(6)上，该仰角斜轴(5)的一端设有驱动机构(8)，所述的固定架(1)沿仰角斜轴(5)的轴线方向搭设于仰角斜轴(5)的上方，用于固定太阳能电池板；所述转动机构(3)的一端与固定架(1)固定，其另一端套设于仰角斜轴(5)上，并通过驱动机构(8)驱使该转动机构(3)围绕仰角斜轴(5)转动；所述的旋转控制机构(9)连接驱动机构(8)和旋转动力装置(6)，该旋转控制机构(9)通过设定的太阳运行轨迹控制驱动机构(8)和旋转动力装置(6)分别执行转动机构(3)的方位角转动和仰角斜轴(5)的仰角转动，使得太阳光线保持垂直入射在太阳能电池板上。

【技术特征摘要】
1.一种实现光能高效转换的光伏支架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撑柱(10)、转动机构(3)、驱动机构(8)、仰角斜轴(5)、旋转动力装置(6)和旋转控制机构(9)；所述的旋转动力装置(6)支撑于支撑柱(10)的顶部，所述的仰角斜轴(5)固定于旋转动力装置(6)上，该仰角斜轴(5)的一端设有驱动机构(8)，所述的固定架(1)沿仰角斜轴(5)的轴线方向搭设于仰角斜轴(5)的上方，用于固定太阳能电池板；所述转动机构(3)的一端与固定架(1)固定，其另一端套设于仰角斜轴(5)上，并通过驱动机构(8)驱使该转动机构(3)围绕仰角斜轴(5)转动；所述的旋转控制机构(9)连接驱动机构(8)和旋转动力装置(6)，该旋转控制机构(9)通过设定的太阳运行轨迹控制驱动机构(8)和旋转动力装置(6)分别执行转动机构(3)的方位角转动和仰角斜轴(5)的仰角转动，使得太阳光线保持垂直入射在太阳能电池板上。2.根据权利要求1所述的实现光能高效转换的光伏支架，其特征在于，还包括清扫装置(2)，所述的清扫装置(2)包括：滚动毛刷(19)、两条毛刷滑轨(21)、两个机械开关(18)和挡板(20)；所述的两条毛刷滑轨(21)设置于固定架(1)的其中两条相对边上，所述的两个机械开关(18)以仰角斜轴(5)为中心对称设置于固定架(1)的另外两条相对边之间，所述的挡板(20)架设于仰角斜轴(5)上，使得挡板...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝振良，陈洪，于明超，李龙，曹功武，张春光，方炯，冯绍杰，
申请(专利权)人：北京英斯派克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11