CN103281012A - 一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构，包括由多块太阳能光伏电池板和二极管串联形成的光电支路、由风力发电机和整流桥串联形成的风电支路，所述光电支路与所述风电支路并联向干路中的蓄电池充电，所述多块太阳能光伏电池板下部设有多个太阳能光伏电池板支撑架，所述每块太阳能光伏电池板的两端和中部通过一个太阳能光伏电池板支撑架与另一个太阳能光伏电池板连接，所述支撑机构的一侧设置有跟踪机构。克服现有的风光互补发电系统的风力发电机和光伏板的输出功率小，造成清洁能源的浪费，并使得蓄电池充电效率较低的缺点，且可追踪太阳光的方向，从而更充分利用风能和光能的风光互补发电系统。
Description
技术领域
本发明属于太阳能与风电发电技术领域，具体涉及一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构。
背景技术
随着经济的发展，人类对于能源的需求也越来越大，传统的能源储量正在日益枯竭。而且，传统燃料的大量使用对人类生存环境造成的危害日益突出，可再生清洁能源的开发和利用成为重要而急迫的课题。清洁能源中的风能和光能是极具开发价值的能源，其中风光互补发电机构是一种可同时利用风能和光能进行发电的装置，风光互补发电机构的工作原理是：一方面利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，产生交流电，通过整流器把交流电转换为直流电，向蓄电池组充电并储存电能，同时，利用光伏板的光伏效应将太阳能直接转化为直流电，供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。
利用太阳光反射，对于开发新能源和节约能源有现实意义，近年来已经在各行各业中得到了有效的利用，如：太阳光照明、太阳光聚焦加热等等。
如何使光线能够随着太阳在一年四季每一天照射角的变化而定向反射输出，目前是一个比较复杂的问题。虽然双面反射镜系统可以很好的做到太阳光反射的定向输出，但是要及时调整其太阳高度角的变化，还比较困难。
利用传感器控制电机驱动双面反射镜在南北和东西方向的调节，适用太阳位置的变化，获得光反射的定向输出，更有利于利用太阳能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构，即可使用风力作为能源，又可使用太阳能作为能源，且可使太阳能发电光伏板始终保持太阳最佳的照射角度，提高光伏发电板的发电效率。
本发明所采用的技术方案是，包括由多块太阳能光伏电池板和二极管串联形成的光电支路、由风力发电机和整流桥串联形成的风电支路，所述光电支路与所述风电支路并联向干路中的蓄电池充电，其特征在于：所述光电支路和所述风电支路中均串联有BUCK电路，还设有可对所述光电支路和所述风电支路交替进行控制的MPPT控制装置，所述多块太阳能光伏电池板下部设有多个太阳能光伏电池板支撑架，所述每块太阳能光伏电池板的两端和中部通过一个太阳能光伏电池板支撑架与另一个太阳能光伏电池板连接，所述多个太阳能光伏电池板支撑架下部之间通过支撑机构连接，所述支撑机构的一侧设置有跟踪机构。所述支撑机构包括有两个相对设置的支撑立板，所述两个支撑立板的下部通过连接稳固横板连接，所述两个支撑立板的顶部各设置有一垂直固定支撑轴安装座，俯仰角度调整轴的两端分别通过所述垂直固定支撑轴安装座与所述两个支撑立板连接，所述每个太阳能光伏电池板支撑架之间通过方形水平旋转轴垂直连接，所述方形水平旋转轴中部设置有水平轴承座，所述水平轴承座的下部连接有延长支撑角铁，所述延长支撑角铁的下部设置有垂直旋转轴承座，所述俯仰角度调整轴通过垂直旋转轴承座与延长支撑角铁垂直连接，所有方形水平旋转轴的同侧通过联动杆连接件连接有一平行于俯仰角度调整轴的水平旋转联动杆，所述水平旋转联动杆上连接有跟踪机构，支撑杆的上下两端各设置有一可旋转的连接件，包括有设置于所述水平旋转联动杆上表面中部的速器电机支撑座，所述速器电机支撑座的上部设置有减速器，所述减速器的一侧设置有电机，所述减速器的另一侧设置有水平旋转轴，所述水平旋转轴与所述水平旋转轴的一端焊接，所述水平旋转联动杆的下部中央设置有电动撑杆顶起连接件，所述电动撑杆顶起连接件下部通过支撑杆连接有电动撑杆。
支撑杆的上下两端各设置有一可旋转的连接件。
本发明的有益效果在于，
（1）设有可对光电支路和风电支路交替进行控制的MPPT控制装置，MPPT控制装置先对风电支路或者光电支路中的一个支路进行控制，过了固定的时间间隔换为对另一个支路进行控制，如此，MPPT可交替对风电支路和光电支路进行控制，使风力发电机和光伏板几乎同时以接近其各自最大的输出功率的状态工作，且设定的间隔时间越短，整个风力互补发电系统的输出功率越高，从而可显著提高整个风力互补发电系统的输出功率，提高光能和风能的利用率。
（2）本发明的太阳光跟踪机构采用水平角度调整机构调整 水平角度的变化，采用垂直俯仰调整机构调整俯仰角度的变化，使太阳能光伏发电板能够跟随太阳在周天角度的变化而变化；
（3）采用光学传感器来控制定位水平角度调整机构和垂直俯仰角度调整机构，使跟踪更加精密准确。
附图说明
图1：本可跟踪太阳光的风光互补发电机构的电路结构图；
图2：本可跟踪太阳光的风光互补发电机构的结构图；
图3：本可跟踪太阳光的风光互补发电机构使用状态图。
图中，1.支撑立板，2.连接稳固横板，3.太阳能光伏电池板支撑架，4.太阳能光伏电池板，5.方形水平旋转轴，6.垂直固定支撑轴安装座，7.垂直固定支撑轴，8.垂直旋转轴承座，9.延长支撑角铁，10.电动撑杆，11.支撑杆，12.电机，13.减速器，14.水平旋转轴，15.水平旋转联动杆，16.联动杆连接件，17.水平旋转轴承座，18.减速器电机支撑座，19.电动撑杆顶起连接件， 20.光电支路驱动电路，21.风电支路驱动电路，22.蓄电池检测电路，23.开关管，31.太阳能光伏电池板，32.二极管，33.风力发电机，34.整流桥，35.BUCK电路，36.蓄电池，37.DSP控制器，38.光电支路检测电路，39.风电支路检测电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
图1为：本可跟踪太阳光的风光互补发电机构的电路结构图，包括由太阳能光伏电池板31和二极管32串联形成的光电支路、由风力发电机33和整流桥34串联形成的风电支路。太阳能光伏电池板31在光电效应的作用下产生直流电，光电支路中的二极管32用于防止当蓄电池36的电压高于太阳能光伏电池板31的电压时，蓄电池36对太阳能光伏电池板31反向充电严重影响光伏板31的使用寿命。风力发电机33利用风能产生交流电，风电支路中的整流桥34用于将风力发电机33产生的交流电整流成为稳定的直流电。
所述MPPT控制装置包括DSP控制器（数字信号处理控制器）37及自所述DSP控制器37引出的光电支路检测电路38、风电支路检测电路39、光电支路驱动电路20和风电支路驱动电路21。所述光电支路检测电路38与所述光电支路连接，且连接点在所述二极管32与所述BUCK电路35之间，以检测光电支路的电压和电流强度，所述光电支路检测电路38将检测到的电压和电流强度信息输送到DSP控制器37，DSP控制器37根据接收的信息计算太阳能光伏电池板31的输出功率。
所述风电支路检测电路39与所述风电支路连接，且连接点在所述整流桥34和所述BUCK电路35之间，以检测风电支路的电压和电流强度，所述风电支路检测电路39将检测到的电压和电流强度信息输送到DSP控制器37，DSP控制器37根据接收的信息计算风力发电机33的输出功率。
可跟踪太阳光的风光互补发电机构的太阳光跟踪结构如图2及图3所示，包括多块太阳能光伏电池板4和多个太阳能光伏电池板支撑架3，每块太阳能光伏电池板4的两端和中部通过一个太阳能光伏电池板支撑架3与另一个太阳能光伏电池板4连接，多个太阳能光伏电池板支撑架3下部之间通过支撑机构连接，支撑机构的一侧设置有跟踪机构。
支撑机构包括有两个相对设置的支撑立板1，两个支撑立板1的下部通过连接稳固横板2连接，两个支撑立板1的顶部各设置有一垂 直固定支撑轴安装座6，俯仰角度调整轴7的两端分别通过垂直固定支撑轴安装座6与两个支撑立板1连接，每个太阳能光伏电池板支撑架3之间通过方形水平旋转轴5垂直连接，方形水平旋转轴5中部设置有水平轴承座17，水平轴承座17的下部连接有延长支撑角铁9，延长支撑角铁9的下部设置有垂直旋转轴承座8，俯仰角度调整轴7通过垂直旋转轴承座8与延长支撑角铁9垂直连接，所有方形水平旋转轴5的同侧通过联动杆连接件16连接有一平行于俯仰角度调整轴7的水平旋转联动杆15，水平旋转联动杆15上连接有跟踪机构，支撑杆11的上下两端各设置有一可旋转的连接件。
跟踪机构的结构为：包括有设置于水平旋转联动杆15上表面中部的速器电机支撑座18，速器电机支撑座18的上部设置有减速器13，减速器13的一侧设置有电机12，减速器13的另一侧设置有水平旋转轴14，水平旋转轴14与水平旋转轴5的一端焊接，水平旋转联动杆15的下部中央设置有电动撑杆顶起连接件19，电动撑杆顶起连接件19下部通过支撑杆11连接有电动撑杆10。
水平调整角度的运动原理，如图2所示，将太阳能光伏电池板4安装在太阳能电池板支撑架3上，太阳能电池板支撑架3固定在方形水平旋转轴5上，方形水平旋转轴5与水平旋转轴14焊接，水平旋转轴14在减速器13、电机12的带动下作旋转运动，从而带动太阳能光伏电池板支撑架3旋转运动，最终由太阳能光伏电池板支撑架3带动上面的太阳光伏电池板4做水平旋转，然后多组太阳能光伏电池板4可以通过水平旋转联动杆15通过联动杆连接件16带动多组太阳 能光伏电池板4做相同角度变化的水平旋转运动。
垂直俯仰角度调整机构的运动原理，如图2所示，将太阳能光伏组件支撑架3固定在水平旋转轴轴承座17，水平旋转轴轴承座17下连接有延长支撑角铁9，水平旋转轴轴承座17下面链接有垂直旋转轴承座8，垂直旋转轴承座8内穿过俯仰角度调整轴7，俯仰角度调整轴7的两端支撑在垂直固定支撑轴安装座6上，垂直固定支撑轴安装座6固定在相对设置的两个支撑立板1上，电动撑杆10安装在电机组件的下方，用来支撑电机12、减速器13以及支撑座18。顶起运动是围绕俯仰角度调整轴7为中心轴做的旋转运动，轨迹是一段圆弧，电动撑杆10顶起运动是沿着一段圆弧运动的，因此要求电动撑杆10的支撑杆11要发生一定角度的弯折，这样就可以保证气缸的支撑点是一个圆弧运动，在支撑杆11上、下两端设置可旋转的连接件以解除运动限制。
本发明的太阳光跟踪机构，其中多组太阳光伏电池板4的水平角度调整和垂直俯仰角度调整都是是通过水平旋转联动杆15带动与联动杆连接件16联动的方形水平旋转轴5旋转调整角度的。
Claims (3)
1.一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构，包括由多块太阳能光伏电池板和二极管串联形成的光电支路、由风力发电机和整流桥串联形成的风电支路，所述光电支路与所述风电支路并联向干路中的蓄电池充电，其特征在于：所述光电支路和所述风电支路中均串联有BUCK电路，还设有可对所述光电支路和所述风电支路交替进行控制的MPPT控制装置，所述多块太阳能光伏电池板下部设有有多个太阳能光伏电池板支撑架，所述每块太阳能光伏电池板的两端和中部通过一个太阳能光伏电池板支撑架与另一个太阳能光伏电池板连接，所述多个太阳能光伏电池板支撑架下部之间通过支撑机构连接，所述支撑机构的一侧设置有跟踪机构。
2.根据权利要求1所述的一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构，其特征在于：所述支撑机构包括有两个相对设置的支撑立板，所述两个支撑立板的下部通过连接稳固横板连接，所述两个支撑立板的顶部各设置有一垂直固定支撑轴安装座，俯仰角度调整轴的两端分别通过所述垂直固定支撑轴安装座与所述两个支撑立板连接，所述每个太阳能光伏电池板支撑架之间通过方形水平旋转轴垂直连接，所述方形水平旋转轴中部设置有水平轴承座，所述水平轴承座的下部连接有延长支撑角铁，所述延长支撑角铁的下部设置有垂直旋转轴承座，所述俯仰角度调整轴通过垂直旋转轴承座与延长支撑角铁垂直连接，所有方形水平旋转轴的同侧通过联动杆连接件连接有一平行于俯仰角度调整轴的水平旋转联动杆，所述水平旋转联动杆上连接有跟踪机构，支撑杆的上下两端各设置有一可旋转的连接件。
3.根据权利要求2所述的一种可跟踪太阳光的风光互补发电机构，其特征在于：包括有设置于所述水平旋转联动杆上表面中部的速器电机支撑座，所述速器电机支撑座的上部设置有减速器，所述减速器的一侧设置有电机，所述减速器的另一侧设置有水平旋转轴，所述水平旋转轴与所述水平旋转轴的一端焊接，所述水平旋转联动杆的下部中央设置有电动撑杆顶起连接件，所述电动撑杆顶起连接件下部通过支撑杆连接有电动撑杆。
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