CN105245178B - 一种自动跟踪太阳的光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，属于发电装置技术领域。它包括太阳能电池板、底座、立轴、转动臂、电机驱动机构及控制电路，所述太阳能电池板固定设置在转动臂上，转动臂活动设置在立轴顶部，立轴底部活动设置在底座上，电机驱动机构设置在转动臂上，与太阳的移动轨迹线垂直，电机驱动机构与控制电路连接。本发明通过采用上述技术，白天使太阳能电池板始终正对着太阳，以获取最大的电能，夜晚通过二极管电路的设计，通过反向给该装置送电，控制电路部分不工作，仅减速电机反转，将太阳能电池板恢复至朝东方向，以待明日重复工作；其结构简单、传动比大、小功率产生超大力矩等优点的自动跟踪太阳的光伏发电装置，它特别适合于太阳跟踪。

Description

一种自动跟踪太阳的光伏发电装置

技术领域

本发明属于发电装置技术领域，具体涉及一种具有结构简单、传动比大、小功率产生超大力矩等优点的自动跟踪太阳的光伏发电装置，它特别适合于太阳跟踪。

背景技术

太阳能发电，因其永不枯竭、环保而备受瞩目。由于太阳的移动，为了更好地利用太阳能，安装太阳能电池板的支架具有自动跟踪功能。但目前应用的自动跟踪装置均采用轴输出结构，也就是将电池板安装在一根转轴上，该转轴由电机带动缓慢转动。由于太阳每小时偏转15°，虽然采用间歇调节，但转轴的转动还是需要非常缓慢，所需要电机减速机构的减速比很大，结构比较复杂。另外，由于太阳能电池板面积大（通常在10㎡以上），受风力的影响，采用轴结构需要很大的扭矩，减速传动机构的零件比较大，成本比较高。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种有结构简单、传动比大、小功率产生超大力矩等优点的自动跟踪太阳的光伏发电装置，它特别适合于太阳跟踪。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，包括太阳能电池板、底座、立轴、转动臂、电机驱动机构及控制电路，其特征在于所述太阳能电池板固定设置在转动臂上，转动臂活动设置在立轴顶部，立轴底部活动设置在底座上，电机驱动机构设置在转动臂上，用于控制太阳能电池板的方向，与太阳的移动轨迹线垂直，所述电机驱动机构与控制电路连接，由控制电路控制电机驱动机构工作。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述电机驱动机构包括减速电机和弧形丝杆，所述弧形丝杆为半圆形结构，弧形丝杆的圆心位于转动臂的轴心上。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述减速电机固定设置在转动臂的转动端端头，减速电机的输出轴为中空结构，且其内壁制有内螺纹，减速电机的输出轴套在弧形丝杆上并与其螺纹配合连接，弧形丝杆两端分别设有固定端座，两个固定端座之间由连接板连接，连接板中部与立轴固定连接。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述转动臂一端设有与转动臂垂直的转动臂支臂，转动臂支臂上固定设置太阳能电池板安装架，太阳能电池板固定在太阳能电池板安装架上。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于立轴底部由太阳能高度角调节器与底座连接，通过太阳能高度角调节器调节立轴相对底座的高度及倾斜角度。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于转动臂中部设置中空的连接件，通过连接件将转动臂套接在立轴上，在电机驱动机构的作用下，转动臂能相对立轴转动，带动太阳能电池板转向，使其一直正对阳光。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于控制电路包括第一光敏电阻、第二光敏电阻、比较器、继电器、第一二极管、第二二极管，所述第一光敏电阻与第二光敏电阻分别连接比较器的两个比较输入端，太阳向西移动时，第二光敏电阻受到光照强度变强，第一光敏电阻变弱，比较器同相端的电压高于反相端电压，使减速电机工作，带动太阳能电池板往第二光敏电阻一侧运动，转到太阳能电池板正对太阳时，第一光敏电阻和第二光敏电阻受光相等，电路停止输出，减速电机停止工作；夜晚时，通过将电源正负极互换，第一二极管使光控电路部分断电，不工作，第二二极管的作用下，电源给减速电机供电使其反转工作，至太阳能电池板恢复最初朝东位置，待白天继续工作。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述第一光敏电阻方向朝东，第二光敏电阻方向朝西，且第一光敏电阻与第二光敏电阻之间的夹角为90°。

所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于控制电路还包括第三二极管，第三二极管与继电器并联，用于保护继电器。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明的电机驱动机构采用全新的半圆形固定式的弧形丝杆，减速电机的输出轴采用中空并攻有螺纹，相当于螺母套在弯曲的弧形丝杆上，由于螺母短、丝杆弯曲弧度大，螺母可在丝杆上自由转动从而产生前后移动，最终带动太阳能电池板转动，具有超大传动比且机构简单、小功率产生超大力矩的优点，特别适合于太阳跟踪；

2）本发明的控制电路通过采用两个东西朝向、呈一定角度（90°左右）设置的光敏电阻探测阳光的入射方向，经比较、分析太阳的位置，从而驱动减速电机转动，使太阳能电池板始终正对着太阳，以获取最大的电能，其可控性好；

3）本发明通过二极管电路的巧妙设计，在夜间，通过反向给该装置送电，控制电路部分不工作，仅减速电机反转，将太阳能电池板恢复至朝东方向，以待明日重复工作；

4）本发明的光伏发电装置，单体电站输出仅两根线与中控室连接，适合于多个单体的陈列式太阳能发电站，其适用灵活性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视剖面结构示意图；

图3为本发明的减速电机与弧形丝杆连接处放大结构示意图；

图4为本发明控制电路控制原理框图。

图中：1-太阳能电池板安装架，2-转动臂支臂，3-固定端座，4-连接板，5-弧形丝杆，6-立轴，7-太阳能高度角调节器，8-底座，9-连接件，10-转动臂，11-减速电机，12-输出轴，13-太阳能电池板，14-第一光敏电阻，15-第二光敏电阻，16-比较器，17-继电器，18-第三二极管，19-第一二极管，20-第二二极管。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

如图1-4所示，本发明的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，包括太阳能电池板13、底座8、立轴6、转动臂10、电机驱动机构及控制电路，所述转动臂10一端设有与转动臂10垂直的转动臂支臂2，转动臂支臂2上固定设置太阳能电池板安装架2，太阳能电池板13固定在太阳能电池板安装架2上；转动臂10中部设置中空的连接件9，通过连接件9将转动臂10套接在立轴6上，在电机驱动机构的作用下，转动臂10能相对立轴6转动，带动太阳能电池板13转向，使其一直正对阳光；立轴6底部由太阳能高度角调节器7与底座8连接，通过太阳能高度角调节器7调节立轴6相对底座8的高度及倾斜角度，电机驱动机构设置在转动臂10上，用于控制太阳能电池板13的方向，与太阳的移动轨迹线垂直，所述电机驱动机构与控制电路连接，由控制电路控制电机驱动机构工作。

如图1-3所示，本发明的电机驱动机构包括减速电机11和弧形丝杆5，所述减速电机11固定设置在转动臂10的转动端端头，减速电机的输出轴12为中空结构，且其内壁制有内螺纹，弧形丝杆5设置在减速电机11的输出轴12内并与其螺纹配合连接，弧形丝杆5两端分别设有固定端座3，两个固定端座3之间由连接板4连接，连接板4中部与立轴6固定连接，为了提高其工作效果，本发明实施例中将弧形丝杆5设为半圆形结构，弧形丝杆5的圆心位于转动臂10的轴心上，使太阳能电池板13能最大限度的受阳光照射。

如图4所示，本发明的控制电路包括第一光敏电阻14、第二光敏电阻15、比较器16、继电器17、第一二极管19、第二二极管20，所述第一光敏电阻14方向朝东，第二光敏电阻15方向朝西，且第一光敏电阻14与第二光敏电阻15之间的夹角为90°，所述第一光敏电阻14与第二光敏电阻15分别连接比较器16的两个比较输入端；如图所示，本发明的光控电路工作原理如下：白天有光照时，中控室上部为电源正极，下部为电源负极，第二二极管20所在的电路不通电，太阳最初照射在第一光敏电阻14与第二光敏电阻15之间，由于时间的增长，太阳由东向西偏转，每小时约偏转15°，此时第二光敏电阻15受到光照强度变强，第一光敏电阻14变弱，比较器16同相端的电压高于反相端电压，输出1信号，使减速电机11工作，带动太阳能电池板13往第二光敏电阻15一侧运动，转到太阳能电池板13正对太阳时，第一光敏电阻14和第二光敏电阻15受光相等或第一光敏电阻14受光略大于第二光敏电阻15时，比较器16同相端的电压小于或等于反相端电压，输出0信号，电路停止输出，减速电机11停止工作，继续偏转时，重复上述两步骤；夜晚时，通过将电源正负极互换，即中控室上部为电源负极，下部为电源正极，此时第一二极管19使光控电路部分断电，控制电路不工作，在第二二极管20的作用下，电源给减速电机11供电使其反转工作，将转动臂10沿弧形丝杆5反向运动，使太阳能电池板13恢复最初朝东位置，待白天继续工作，为了保护继电器17，防止工作过程中损坏，本发明在控制电路上设有与继电器17并联的第三二极管。

本发明通过采用上述技术，其电机驱动机构采用全新的半圆形固定式丝杆，减速电机转轴中空并攻丝，相当于螺母套在弯曲的丝杆上，由于螺母短、丝杆弯曲弧度大，螺母可在丝杆上自由转动从而产生前后移动，最终带动太阳能电池板转动，具有超大传动比且机构简单、小功率产生超大力矩的优点，特别适合于太阳跟踪，其控制电路通过采用两个东西朝向、呈一定角度（90°左右）设置的光敏电阻探测阳光的入射方向，经比较、分析太阳的位置，从而驱动减速电机转动，使太阳能电池板始终正对着太阳，以获取最大的电能，其可控性好；另外，还通过二极管电路的巧妙设计，在夜间，通过中控室反向给该装置送电，控制电路部分不工作，仅减速电机反转，将太阳能电池板恢复至朝东方向，以待明日重复工作；该光伏发电装置，单体电站输出仅两根线与中控室连接，适合于多个单体的陈列式太阳能发电站，其适用灵活性好。

Claims (6)

1.一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，包括太阳能电池板（13）、底座（8）、立轴（6）、转动臂（10）、电机驱动机构及控制电路，其特征在于所述太阳能电池板（13）固定设置在转动臂（10）上，转动臂（10）活动设置在立轴（6）顶部，立轴（6）底部活动设置在底座（8）上，电机驱动机构设置在转动臂（10）上，用于控制太阳能电池板（13）的方向，与太阳的移动轨迹线垂直，所述电机驱动机构与控制电路连接，由控制电路控制电机驱动机构工作，所述电机驱动机构包括减速电机（11）和弧形丝杆（5），所述弧形丝杆（5）为半圆形结构，弧形丝杆（5）的圆心位于转动臂（10）的轴心上，所述减速电机（11）固定设置在转动臂（10）的转动端端头，减速电机的输出轴（12）为中空结构，且其内壁制有内螺纹，减速电机（11）的输出轴（12）套在弧形丝杆（5）上并与其螺纹配合连接，弧形丝杆（5）两端分别设有固定端座（3），两个固定端座（3）之间由连接板（4）连接，连接板（4）中部与立轴（6）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述转动臂（10）一端设有与转动臂（10）垂直的转动臂支臂（2），转动臂支臂（2）上固定设置太阳能电池板安装架（1），太阳能电池板（13）固定在太阳能电池板安装架（1）上。

3.根据权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于立轴（6）底部由太阳能高度角调节器（7）与底座（8）连接，通过太阳能高度角调节器（7）调节立轴（6）相对底座（8）的高度及倾斜角度。

4.根据权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于转动臂（10）中部设置中空的连接件（9），通过连接件（9）将转动臂（10）套接在立轴（6）上，在电机驱动机构的作用下，转动臂（10）能相对立轴（6）转动，带动太阳能电池板（13）转向，使其一直正对阳光。

5.根据权利要求1所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于控制电路包括第一光敏电阻（14）、第二光敏电阻（15）、比较器（16）、继电器（17）、第一二极管（19）、第二二极管（20），所述第一光敏电阻（14）与第二光敏电阻（15）分别连接比较器（16）的两个比较输入端，太阳向西移动时，第二光敏电阻（15）受到光照强度变强，第一光敏电阻（14）变弱，比较器（16）同相端的电压高于反相端电压，使减速电机（11）工作，带动太阳能电池板（13）往第二光敏电阻（15）一侧运动，转到太阳能电池板（13）正对太阳时，第一光敏电阻（14）和第二光敏电阻（15）受光相等，电路停止输出，减速电机（11）停止工作；夜晚时，通过将电源正负极互换，第一二极管（19）使光控电路部分断电，不工作，在第二二极管（20）的作用下，电源给减速电机（11）供电使其反转工作，至太阳能电池板（13）恢复最初朝东位置，待白天继续工作。

6.根据权利要求5所述的一种自动跟踪太阳的光伏发电装置，其特征在于所述第一光敏电阻（14）方向朝东，第二光敏电阻（15）方向朝西，且第一光敏电阻（14）与第二光敏电阻（15）之间的夹角为90°。