一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统技术方案

本申请提供了一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，包括：控制子系统和太阳能发电子系统，所述控制子系统和太阳能发电子系统通信连接；太阳能发电子系统包括：轴基座、固定轴、轴向旋转装置、旋转轴、固定杆、电动伸缩杆、连接杆、滑动装置、固定板以及太阳能板；通过该家用太阳能发电系统，可以调整太阳能板与地面的夹角，使得太阳能板的板面与太阳入射光线保持垂直，同时，还能调整太阳能板的朝向，使得太阳能板的转速与太阳同步，太阳能板的朝向在一日之内始终面向太阳；通过上述调整使得太阳能板的热电效率最高，太阳能板转换的电能更多，从而，即使在气象条件较差的情况下，太阳能板产生的电能仍能满足用户家中用电单元的用电需求。

【技术实现步骤摘要】
一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统
本申请涉及太阳能发电的
，特别是涉及一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统。
技术介绍
太阳辐射能每年到达地球表面上的能量相当于130万亿吨煤，是现今世界上可以开发的最大能源。太阳能是一种廉价能源，分布面积最广，只要太阳光辐射到的地方，皆可利用，可以说取之不尽用之不竭，且其使用条件不受地域限制，无论陆地或海洋，高山或岛屿，都可直接开发和利用，是一种清洁能源。目前家用小型太阳能在我国农村也已经得到普遍使用。然而，由于受昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，电能转换极不稳定，这给太阳能的大规模应用增加了难度。对于农村用户，一方面，由于家用太阳能面板方向和角度大多为固定式，只有在天气特别好、辐射强度特别大的季节才基本满足家庭日常能耗需求，而对于气象条件较差的情况下，这种固定式太阳能板电能转化效率较差，因而难以满足用户需求；另一方面，家太阳能板大多布置在屋顶采光效果好的地方，人为的去调整太阳能板方向和角度较为麻烦，也不安全。因此，相关技术中，急需一种能提高太阳能板电能转化效率以及智能调整太阳能板方向和角度的家用太阳能发电系统。
技术实现思路
本申请提供一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，以解决相关技术中存在的问题。本申请实施例提供了一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，所述系统包括：控制子系统1和太阳能发电子系统2，所述控制子系统1和太阳能发电子系统2通信连接；所述太阳能发电子系统2包括：轴基座21、固定轴22、轴向旋转装置23、旋转轴24、固定杆25、电动伸缩杆26、连接杆27、滑动装置、固定板28以及太阳能板29；其中，所述轴基座21上方连接所述固定轴22的一端；所述固定轴22的另一端连接所述轴向旋转装置23的底部；所述轴向旋转装置23上方的旋转输出端连接所述旋转轴24；所述旋转轴24上分别固定连接所述固定杆25的一端和所述电动伸缩杆26的固定端；所述固定杆25的另一端活动连接所述固定板28的端面；所述电动伸缩杆26的伸缩端活动连接所述连接杆27的一端；所述连接杆27的另一端与所述固定板28通过所述滑动装置滑动连接；所述固定板28与所述太阳能板29可拆卸连接；所述控制子系统包括角度控制器3和轴向旋转控制器4；所述角度控制器3控制所述电动伸缩杆伸缩26，以调节所述太阳能板29与地面的夹角；所述轴向旋转控制器4控制所述轴向旋转装置23旋转，以调节所述太阳能板29的朝向；所述太阳能板29将太阳能转化为电能，并将该电能通过电源线传输给用户家中的用电单元。可选地，所述滑动装置包括：滚珠30和滚动槽31；所述滚珠30的一侧可转动的连接于所述连接杆27的另一端，所述固定板28内设有所述滚动槽31，所述滚珠30贯穿所述固定板28的端面与所述滚动槽31滑动连接。可选地，还包括蓄电池32，所述蓄电池32固定连接于所述轴基座21上方，所述太阳能板29与所述蓄电池32通过电能输送线连接。可选地，所述蓄电池32与所述电动伸缩杆26和所述轴向旋转装置23通过电能输送线连接，以向所述电动伸缩杆26和所述轴向旋转装置23供电。可选地，所述固定板28与所述太阳能板29通过至少两个固定卡槽33连接，所述固定卡槽33设置于所述固定板28上。可选地，所述轴向旋转装置23包括：第一伞齿轮231、第二伞齿轮232以及驱动电机，所述第一伞齿轮231与所述第二伞齿轮232以相互垂直的方式啮合连接，所述第一伞齿轮231的旋转输出端与所述旋转轴24连接，所述第二伞齿轮232的旋转输出端与驱动电机连接；所述太阳能板29与所述驱动电机供电连接，所述驱动电机驱动所述第二伞齿轮232旋转，所述第二伞齿轮232驱动所述第一伞齿轮231轴向旋转。可选地，还包括至少三个支撑腿34和固定底板35，所述轴基座21底部连接每个所述支撑腿34的一端，所述支撑腿与支撑腿之间构成圆锥形，所述支撑腿34的另一端连接所述固定底板35的上方。可选地，所述角度控制器3控制所述电动伸缩杆26的伸缩长度L按照以下公式变化，使得所述太阳能板29的板面与太阳入射光线保持垂直；其中，所述电动伸缩杆26的伸缩长度L的计算公式为：其中，h为所述固定杆25与所述电动伸缩杆26之间的垂直距离，δ为赤纬角，为当地纬度，Tbj为北京时间，ψ为当地经度；其中，所述电动伸缩杆26的伸缩长度L逐渐伸展时，与所述连接杆27的另一端相连接的所述滚珠30在所述滚动槽31里面沿着与所述太阳能板29的平行方向向下运动；所述电动伸缩杆26的伸缩长度L逐渐缩短时，与所述连接杆27的另一端相连接的所述滚珠30在所述滚动槽31里面沿着与所述太阳能板29的平行方向向上运动。可选地，所述轴向旋转控制器4控制所述轴向旋转装置23由东向西的轴向旋转角度A按照以下公式变化，以改变所述太阳能板29的朝向；其中，所述轴向旋转角度A的计算公式为：其中，δ为赤纬角，为当地纬度，Tbj为北京时间，ψ为当地经度。在本申请实施例中，方向和角度可调的家用太阳能发电系统在工作时，所述角度控制器3控制所述电动伸缩杆伸缩26伸缩，以调节所述太阳能板29与地面的夹角，使得所述太阳能板29的板面与太阳入射光线保持垂直，且所述轴向旋转控制器4控制所述轴向旋转装置23旋转，以调节所述太阳能板29的朝向，使得所述太阳能板29的转速与太阳同步，太阳能板29的朝向在一日之内始终面向太阳；通过调整所述太阳能板29与地面的夹角以及所述太阳能板29的朝向，使得所述太阳能板29的热电效率最高，所述太阳能板29转换的电能更多，满足用户家中用电单元的用电需求，同时，智能调节所述太阳能板29与地面的夹角以及所述太阳能板29的朝向，操作简单，无需人工调节，避免了人工调节带来的不安全。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例示出的一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统的结构示意图；图2是本申请一实施例示出的太阳能发电子系统的结构示意图；图3是本申请一实施例示出的第一伞齿轮和第二伞齿轮的位置关系示意图；图4是本申请一实施例示出的其他地区的太阳能板与地面的夹角和太阳高度角日内随时间变化的曲线图；图5是本申请一实施例示出的刚出现极昼的地区的太阳能板与地面的夹角和太阳高度角日内随时间变化的曲线图；图6是本申请一实施例示出的已经出现极昼的地区的太阳能板与地面的夹角和太阳高度角日内随时间变化的曲线图；图7是本申请一实施例示出的回归线上的地区的太阳能板与地面的夹角和太阳高度角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在于，包括：控制子系统和太阳能发电子系统，所述控制子系统和太阳能发电子系统通信连接；/n所述太阳能发电子系统包括：轴基座、固定轴、轴向旋转装置、旋转轴、固定杆、电动伸缩杆、连接杆、滑动装置、固定板以及太阳能板；/n其中，所述轴基座上方连接所述固定轴的一端；/n所述固定轴的另一端连接所述轴向旋转装置的底部；/n所述轴向旋转装置上方的旋转输出端连接所述旋转轴；/n所述旋转轴上分别固定连接所述固定杆的一端和所述电动伸缩杆的固定端；/n所述固定杆的另一端活动连接所述固定板的端面；/n所述电动伸缩杆的伸缩端活动连接所述连接杆的一端；/n所述连接杆的另一端与所述固定板通过所述滑动装置滑动连接；/n所述固定板与所述太阳能板可拆卸连接；/n所述控制子系统包括角度控制器和轴向旋转控制器；/n所述角度控制器控制所述电动伸缩杆伸缩，以调节所述太阳能板与地面的夹角；/n所述轴向旋转控制器控制所述轴向旋转装置旋转，以调节所述太阳能板的朝向；/n所述太阳能板将太阳能转化为电能，并将该电能通过电源线传输给用户家中的用电单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在于，包括：控制子系统和太阳能发电子系统，所述控制子系统和太阳能发电子系统通信连接；
所述太阳能发电子系统包括：轴基座、固定轴、轴向旋转装置、旋转轴、固定杆、电动伸缩杆、连接杆、滑动装置、固定板以及太阳能板；
其中，所述轴基座上方连接所述固定轴的一端；
所述固定轴的另一端连接所述轴向旋转装置的底部；
所述轴向旋转装置上方的旋转输出端连接所述旋转轴；
所述旋转轴上分别固定连接所述固定杆的一端和所述电动伸缩杆的固定端；
所述固定杆的另一端活动连接所述固定板的端面；
所述电动伸缩杆的伸缩端活动连接所述连接杆的一端；
所述连接杆的另一端与所述固定板通过所述滑动装置滑动连接；
所述固定板与所述太阳能板可拆卸连接；
所述控制子系统包括角度控制器和轴向旋转控制器；
所述角度控制器控制所述电动伸缩杆伸缩，以调节所述太阳能板与地面的夹角；
所述轴向旋转控制器控制所述轴向旋转装置旋转，以调节所述太阳能板的朝向；
所述太阳能板将太阳能转化为电能，并将该电能通过电源线传输给用户家中的用电单元。


2.根据权利要求1所述的一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在于，所述滑动装置包括：滚珠和滚动槽；所述滚珠的一侧可转动的连接于所述连接杆的另一端，所述固定板内设有所述滚动槽，所述滚珠贯穿所述固定板的端面与所述滚动槽滑动连接。


3.根据权利要求1所述的一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池固定连接于所述轴基座上方，所述太阳能板与所述蓄电池通过电能输送线连接。


4.根据权利要求3所述的一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在于，所述蓄电池与所述电动伸缩杆和所述轴向旋转装置通过电能输送线连接，以向所述电动伸缩杆和所述轴向旋转装置供电。


5.根据权利要求1所述的一种方向和角度可调的家用太阳能发电系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵勇，任长江，王建华，李海红，朱永楠，龚家国，何凡，王丽珍，翟家齐，何国华，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11