CN103558860B - 一种光伏发电用阳光跟随装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光伏发电用阳光跟随装置，包括:底座旋转支撑模块、支撑调节模块、旋转驱动模块、浮动驱动模块、控制模块；其中控制模块与旋转驱动模块、浮动驱动模块相连，基于地理位置根据旋转浮动角度命令来控制旋转驱动模块、浮动驱动模块，使光能电池板实现由旋转驱动模块带动的水平方位公转以及由浮动驱动模块带动的垂直方位的角度浮动，并由控制模块实现光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，根据光线的入射角度来调节其角度，带动其跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，基于光线的入射角度来调节光能电池板的角度，从而尽可能多的利用太阳能，使其具有能量利用率高，结构设计合理、自动化程度高、并节约劳动力等优点。

Description

一种光伏发电用阳光跟随装置

技术领域

本发明涉及一种自动跟随装置，具体为一种光伏发电用阳光跟随装置。

背景技术

众所周知，在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，在各国政府的大力支持下，全球的太阳能光伏产业得到了快速的发展。然而，光伏发电系统的效率一直是人们关心的问题。在光伏系统中电池板的朝向是设计中的关键问题之一。现有系统中太阳能电池板大多固定放置，其朝向设置以某一段时间内获取最多电能为原则。即现有技术只能保证一段时间的阳光垂直入射，但每天随着太阳的移动，光束强度不断变化，没能保证足够的阳光持续垂直入射，甚至在有的日子里根本不存在太阳光的垂直入射。因此，不能充分利用昂贵的光伏电池受光面积是现有固定式光伏发电系统主要顽疾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏发电用阳光跟随装置，其带动光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，可根据光线的入射角度来调节光能电池板的角度，从而尽可能多的利用太阳能，能量利用率高的，且结构设计合理的、自动化程度高的、节约劳动力。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种光伏发电用阳光自动跟随装置，包括：

底座旋转支撑模块，用于承托光能电池板;支撑调节模块，位于底座旋转支撑模块上，包括连接光能电池板一端的第一支撑立柱和支承光能电池板另一端的第二支撑立柱，使得光能电池板与水平方向成一定角度的倾角；旋转驱动模块，带动底座旋转支撑模块和光能电池板在水平方向内同轴旋转;浮动驱动模块，安装在第二支撑立柱与光能电池板相接触的一端，调节倾角;控制模块，位于所述底座旋转支撑模块上，包括：存储单元，用于存储与所处地理位置相对应的至少一个旋转浮动角度命令；设定单元，用于输入设定所述地理位置；以及控制单元，与所述旋转驱动模块、所述浮动驱动模块、所述存储模块、所述设定模块相连，基于所述地理位置根据所述旋转浮动角度命令来控制所述旋转驱动模块、所述浮动驱动模块。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中,还可以具有这样的特征：底座旋转支撑模块包含旋转支撑台、沿圆周方向的边缘处的滚轮组、底座外侧设有的环形凹槽，滚轮位于凹槽上方。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中，还可以具有这样的特征：沿圆周方向的边缘处的滚轮组，其滚轮为至少4个滚轮。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中，还可以具有这样的特征：旋转驱动模块为第一步进电机单元，第一步进电机单元包括第一步进电机、第一联轴器、第一减速器，第一步进电机通过第一联轴器连接第一减速器的一端，第一减速器的另一端通过底座连接底座旋转支撑装置。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中，还可以具有这样的特征：浮动驱动模块包括盘形凸轮机构和设置于盘形凸轮机构中的第二步进电机单元，第二步进电机单元与盘形凸轮机构固定连接，第二步进电机单元包括第二步进电机、第二联轴器、第二减速器，第二步进电机通过第二联轴器连接第二减速器。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中，还可以具有这样的特征：控制模块经由第一导线、第二导线和第三导线分别与旋转驱动模块、浮动驱动模块及光能电池板相连接。

进一步，在本发明提供的光伏发电用阳光自动跟随装置中，还可以具有这样的特征：第一减速器的输出轴上设有一组导线孔，其中，导线孔包括输入孔和输出孔；第一导线组经由输入孔和输出孔与控制模块相连接。

发明作用与效果

根据本发明所涉及的光伏发电用阳光自动跟随装置，因为控制模块控制旋转驱动模块、浮动驱动模块运作，使光能电池板实现由旋转驱动模块带动的水平方位公转以及由浮动驱动模块带动的垂直方位的角度浮动，并由控制模块实现光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，根据光线的入射角度来调节光能电池板的角度，所以,本发明能够通过一种光伏发电用阳光跟随装置，其带动光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，基于光线的入射角度来调节光能电池板的角度，从而尽可能多的利用太阳能，使其具有能量利用率高，结构设计合理、自动化程度高、并节约劳动力等优点。

附图说明

图1是本发明的实施例中光伏发电用阳光跟随装置的结构示意图；以及

图2是本发明的实施例中浮动驱动模块的第二步进电机单元与支架结构的侧视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。

图1是本发明一实施例的结构示意图；

如图1所示，一种根据光线的入射角度来调节光能电池板的角度的光伏发电用阳光跟随装置(100)，包括：底座旋转支撑模块1、支撑调节模块2、旋转驱动模块3、浮动驱动模块4、控制模块5。

底座旋转支撑模块1用于承托光能电池板，底座旋转支撑模块1从上到下依次包括旋转支撑台101、滚轮组102、环形凹槽103以及底座104。

底座104位于图1所示的旋转驱动模块3和旋转支撑台101之间，主要用于环形凹槽103的设置以及支承滚轮上的负重。

环形凹槽103设置在底座104的上平面上，若俯视底座4其为一环状凹槽轨道。

滚轮组102位于环形凹槽103内，其包括至少四个滚轮，这样设置可以保证底座旋转支撑模块1的平面更稳定，防止底座旋转支撑模块1的平面上的连接件重力不均出现倾斜。本实施例中，共设有四个滚轮，四个滚轮均匀分布在环形凹槽内，用于支承并能带动旋转支撑台做圆周旋转。

旋转支撑台101安装在滚轮组102上，位于图1所示光能电池板的下方，当控制模块5驱动旋转驱动模块3运作时，旋转驱动模块3带动底座旋转支撑台101以及滚轮组102沿环形凹槽103在水平方向内同轴旋转，从而位于旋转支撑台101上的光能电池板也可跟随在水平方向内同轴旋转。

支撑调节模块2位于底座旋转支撑模块1的旋转支撑台101上，包括连接光能电池板一端的第一支撑立柱201和支承所述光能电池板另一端的第二支撑立柱202。

第一支撑立柱201在图1所示位于旋转支撑台101上的左端并垂直且固定连接于旋转支撑台101，用来支承光能电池板的一端。

第二支撑立柱202在图1所示位于旋转支撑台101上的右端并垂直且固定连接于旋转支撑台101，以配合第一支撑立柱201实现支承光能电池板的支撑，第一支撑立柱201、第二支撑立柱202、光能电池板、旋转支撑台101共同组成一个不等边四边形。

支撑调节模块2的设置使得光能电池板与水平方向成一定角度的倾角。具体而言第一支撑立柱201与光能电池板的连接处经由轴轮连接，使光能电池板能够摆动。第二支撑立柱202连接浮动驱动模块4并与光能电池板活动连接，其设置在光能电池板的另一端处，配合第一支撑立柱201实现光能电池板的支撑。

旋转驱动模块3从下到上依次包括第一步进电机301、第一联轴器302、第一减速器303。本实施例中，在旋转驱动模块3中设有减速器元件，该设置能够有效的防止旋转驱动模块3旋转过快而导致将底座旋转支撑模块1上的元件离心偏移，带动光能电池板角度偏移速度，致使光能电池板寿命降低。

如图1所示，第一减速器303位于底座旋转支撑模块1的中心轴线下方，第一步进电机301经由第一联轴器302与第一减速器303相连，第一减速器303的另一端与底座旋转支撑模块1的底座104连接，从而可通过第一步进电机301的运转带动底座旋转支撑模块1的滚轮组102沿环形凹槽103轨迹滚动，最终使得光能电池板在水平方向内同轴旋转。

浮动驱动模块4位于第二支撑立柱202上并与光能电池板的一端相接触，浮动驱动模块4包括：盘形凸轮机构410、设置于盘形凸轮机构410中的第二步进电机单元420以及支架装置430。

图2是由图1中F方向所呈现的第二步进电机单元420和支架装置430配合的侧视结构示意图。

如图2所示，第二步进电机单元420包括第二步进电机421、第二联轴器422、第二减速器423，第二步进电机421经由第二联轴器422连接第二减速器423，且第二步进电机单元420与盘形凸轮机构410固定连接。同前所述，在第二步进电机单元中也设有减速器元件，该设置能够有效的防止浮动驱动模块4旋转过快，带动光能电池板角度偏移速度，致使光能电池板寿命降低。

支架装置430的一侧连接盘形凸轮机构410中的第二减速器423，支架装置430另一侧设有的铰链与一号立柱201相连接。

盘形凸轮机构410为一种椭圆状不规则表面的凸轮机构，本实施例中，第二步进电机单元420联动支架装置430上下浮动时，盘形凸轮机构410随之浮动，使位于盘形凸轮机构410上方的光能电池板在其表面滑动，从而改变光能电池板垂直于地面的角度。

通过控制模块5发送的指令，第二步进电机单元420可带动盘形凸轮机构410旋转使支架装置上下移动，从而使活动连接的光能电池板的也能根据支架装置上下移动来倾斜上下摆动角度，从而实现光能电池板跟随阳光角度。

控制模块5，包括用于存储与所处地理位置相对应的至少一个旋转浮动角度命令的存储单元501、用于输入设定所述地理位置设定单元502以及基于所述地理位置根据所述旋转浮动角度命令来控制驱动的控制单元503，其中控制单元503与存储单元501、设定单元502分别连接。控制模块5经由第一导线a、第二导线b和第三导线c分别与旋转驱动模块3、浮动驱动模块4及光能电池板相连接，

其中，第一减速器303的输出轴上设有一组导线孔，第一导线组a经由导线孔输入端和导线孔输出端与控制模块5相连接。本实施例中，在第一减速器303的输出轴上设有一组导线孔，该设置方便了线路连接，既避免了第一导线a过长影响底座旋转支撑模块1的旋转，又保证了线路的畅通。

控制模块5基于设定单元502和储存单元501所示地理位置数据来命令旋转驱动模块3、浮动驱动模块4完成相应旋转和浮动动作的相应角度，从而使光能电池板持久跟随阳光更换角度，另外由于光能电池板能供给控制模块5中内置蓄电池储能，内置蓄电池反过来给控制模块5供电，而光能电池板产生的另一部分电能用于并网发电，使整个系统循环运作。

以下结合本发明所示的光伏发电用阳光跟随装置的具体工作细节过程进行说明。

工作时，首先合上通电开关，由控制模块5中的内置蓄电池给控制模块供电，控制模块开始工作；然后，控制模块5的内置储存单元程序根据光伏发电系统所在地理位置的时间与太阳高度角和水平方位角的对应关系确定相关程序参数，产生旋转驱动模块3和浮动驱动模块4的驱动信号；接着，旋转驱动模块3和浮动驱动模块4分别带动相关机械部件，调整太阳能电池板水平方位角和高度角，使得阳光能够近似直射太阳能电池板。其中，在光能电池板工作过程中产出的电能，一部分用于蓄电池储能以给控制模块5供电，另一部分电能经光伏逆变器实现并网发电；控制模块5每隔30分钟，对太阳能电池板所处角度进行校正，既保证了光伏发电系统的效率，也避免了驱动系统过于频繁工作，提高了系统可靠性。

实施例的作用与效果

根据本发明所涉及的光伏发电用阳光自动跟随装置，因为控制模块控制旋转驱动模块、浮动驱动模块运作，使光能电池板实现由旋转驱动模块带动的水平方位公转以及由浮动驱动模块带动的垂直方位的角度浮动，并由控制模块实现光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，根据光线的入射角度来调节光能电池板的角度，所以,本发明能够通过一种光伏发电用阳光跟随装置，其带动光能电池板跟随太阳运动轨迹的调整的朝向，基于光线的入射角度来调节光能电池板的角度，从而尽可能多的利用太阳能，使其具有能量利用率高，结构设计合理、自动化程度高、并节约劳动力等优点。

当然，本发明所涉及的规整压缩装置以及包装体制造装置并不仅仅限定于在本实施例中的结构。

另外，在实施例中，因为使用的滚轮组的滚轮为至少四个，这要可以保证底座旋转支撑模块的平面更稳定，防止底座旋转支撑模块1的平面上的连接件重力不均出现倾斜，所以此处使用的至少4个滚轮。

另外，在实施例中，因为在第一减速器的输出轴上设有一组导线孔，该设置方便了线路连接，所以既避免了第一导线过长影响底座旋转支撑模块的旋转，又保证了线路的畅通。

另外，在实施例中，因为在第一步进电机单元、第二步进电机单元中都设有减速器元件，该设置能够有效的防止旋转驱动模块旋转过快而导致将底座旋转支撑模块上的元件离心偏移，也可以防止浮动驱动模块旋转过快，带动光能电池板角度偏移速度，致使光能电池板寿命降低，所以都设置有减速器元件。

Claims (7)

1.一种根据光线的入射角度来调节光能电池板的角度的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于，包括:

底座旋转支撑模块，用于承托所述光能电池板；

支撑调节模块，位于所述底座旋转支撑模块上，包括连接所述光能电池板一端的第一支撑立柱和支承所述光能电池板另一端的第二支撑立柱，使得所述光能电池板与水平方向成一定角度的倾角；

旋转驱动模块，带动所述底座旋转支撑模块和所述光能电池板在所述水平方向内同轴旋转；

浮动驱动模块，安装在所述第二支撑立柱与所述光能电池板相接触的一端，调节所述倾角；

控制模块，位于所述底座旋转支撑模块上，包括：存储单元，用于存储与所处地理位置相对应的至少一个旋转浮动角度命令；设定单元，用于输入设定所述地理位置；以及控制单元，与所述旋转驱动模块、所述浮动驱动模块、所述存储单元、所述设定单元相连，基于所述地理位置根据所述旋转浮动角度命令来控制所述旋转驱动模块、所述浮动驱动模块，

所述浮动驱动模块包括盘形凸轮机构和设置于盘形凸轮机构中的第二步进电机单元，所述盘形凸轮机构为一种椭圆状不规则表面的凸轮机构，所述第二步进电机单元与盘形凸轮机构固定连接，所述第二步进电机单元包括第二步进电机、第二联轴器、第二减速器，所述第二步进电机通过第二联轴器连接第二减速器。

2.根据权利要求1所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述底座旋转支撑模块包含旋转支撑台、沿圆周方向的边缘处的滚轮组、底座外侧设有的环形凹槽，所述的滚轮位于凹槽上方。

3.根据权利要求2所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述沿圆周方向的边缘处的滚轮组，其滚轮为至少四个。

4.根据权利要求1所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述旋转驱动模块为第一步进电机单元，所述第一步进电机单元包括第一步进电机、第一联轴器、第一减速器，所述第一步进电机通过第一联轴器连接第一减速器的一端，所述第一减速器的另一端通过底座连接底座旋转支撑模块。

5.根据权利要求1所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述盘形凸轮机构中的第二减速器连接支架装置，所述支架装置的另一侧设置铰链，所述支架装置由经铰链与第一支撑立柱相连接。

6.根据权利要求1所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述控制模块经由第一导线、第二导线和第三导线分别与旋转驱动模块、浮动驱动模块及光能电池板相连接。

7.根据权利要求6所述的光伏发电用阳光跟随装置，其特征在于：

其中，所述旋转驱动模块的第一减速器的输出轴上设有一组导线孔，所述导线孔包括第一导线孔和第二导线孔；所述第一导线经由第一导线孔和第二导线孔与控制模块相连接。