CN107171619B - 一种多功能发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多功能发电系统，包括底座、支撑立柱和发电叶片组，发电叶片组包括四组叶片、连接件和叶片安装台，每一叶片皆安装有整齐排列的光伏电池板，叶片安装台的下端设有一旋转连接件，支撑立柱与发电叶片组之间安装有连接装置，连接装置的顶端设有一球状的旋转机构，支撑立柱为伸缩支撑立柱；还设有风速感应器、感雨感应器、太阳能跟踪仪和PLC控制器。本发明提供一种多功能发电系统，拥有太阳能发电和风能发电双系统，实现太阳能发电系统和风能发电系统的交替使用，可以根据具体气候环境选择太阳能发电或风能发电，提高能源发电系统的利用率，从而提高发电量。

Description

一种多功能发电系统
技术领域
本发明属于发电技术领域，更具体地说，涉及一种多功能发电系统。
背景技术
太阳能发电被称为最理想的新能源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。但太阳能却有不可忽视的缺点即获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
风能是最具商业潜力、最具活力的可再生能源之一，使用清洁，成本较低，取用不尽。风力发电具有装机容量增长空间大，成本下降快，安全、能源永不耗竭等优势。在各类新能源开发中，风能发电是技术相对成熟、并具有大规模开发和商业开发条件的发电方式。风能发电可以减少化石燃料发电产生的大量的污染物和碳排放。但风能利用也存在不可忽视的弊端，风能利用受地理环境限制严重，当风速不稳定时或无风天气时，产生的能量大小不稳定或者不能发电。
针对上述情况，本领域人员积极创新研究，以期待创设出一种新型的多功能发电系统，可以弥补太阳能和风能单独发电的缺陷，提高能源发电系统的利用率，从而提高发电量。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多功能发电系统，拥有太阳能发电和风能发电双系统，实现太阳能发电系统和风能发电系统的交替使用，可以根据具体气候环境选择太阳能发电或风能发电，提高能源发电系统的利用率，从而提高发电量。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多功能发电系统，包括底座、支撑立柱和发电叶片组，所述底座与地面刚性连接，所述支撑立柱与所述底座固定连接且垂直于底座表面，所述发电叶片组包括四组叶片、连接件和叶片安装台，每一所述叶片皆安装有整齐排列的光伏电池板，所述连接件与所述叶片安装台铰接，所述连接件的铰接轴连接有驱动连接件旋转的第一电机，所述叶片通过一半球形关节与连接件铰接，所述叶片与半球形关节的铰接轴刚性连接，所述半球形关节的铰接轴连接有第二电机；所述叶片远离半球形关节的一端为弧形；
所述叶片安装台的下端设有一旋转连接件，所述旋转连接件与所述叶片安装台为一体成型件；
所述支撑立柱与所述发电叶片组之间安装有连接装置，所述连接装置的顶端设有一球状的旋转机构，所述连接装置与所述旋转机构铰接，所述旋转连接件与旋转机构的铰接轴刚性连接，所述铰接轴连接有第三电机，所述旋转连接件的下端的形状与球状的旋转机构相配合，所述连接装置(6)与所述支撑立柱活动连接，所述连接装置的下端连接有驱动连接装置转动的第四电机；
所述支撑立柱为伸缩支撑立柱，所述伸缩支撑立柱包括位于上端的第一节立柱和位于下端的第二节立柱，所述第二节立柱内设有蜗杆齿轮和第五电机；
所述叶片安装台安装有风速感应器、感雨感应器和太阳能跟踪仪；
还设有PLC控制器，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机、所述第五电机、所述风速感应器、所述感雨感应器和所述太阳能跟踪仪皆与所述PLC控制器电连接。
进一步地说，所述叶片设有上层叶片和下层叶片，所述上层叶片与所述下层叶片的大小相同，所述上层叶片包括左半叶片和右半叶片，所述左半叶片与所述下层叶片的左边活页连接，所述右半叶片与所述下层叶片的右边活页连接，所述叶片安装台内设有齿轮组和第六电机，所述齿轮组包括一个主动大齿轮和四对从动小齿轮，每对从动小齿轮设有两个并分别连接每一组叶片的左边活页的铰轴和右边活页的铰轴。
进一步地说，所述光伏电池板安装于所述叶片的下层叶片的上表面和上层叶片的下表面。
进一步地说，所述光伏电池板为单晶硅光伏电池板。
进一步地说，所述叶片安装台为圆柱体平台。
进一步地说，所述连接件的厚度等于所述叶片安装台的高度。
进一步地说，所述支撑立柱为圆柱体立柱。
进一步地说，所述叶片安装台的直径等于所述支撑立柱的直径。
进一步地说，所述发电系统的工作模式包括如下两种：
工作模式一、太阳能发电模式，叶片的上层叶片完全打开，叶片的打开平面与叶片安装台的表面平行，支撑立柱为缩短状态；发电叶片组根据太阳能追踪器的监测数据，调节发电叶片组的角度，始终保证光照垂直入射光伏电池板；
工作模式二、风能发电模式，叶片的上层叶片与下层叶片叠合，叶片的叠合平面与叶片安装台的表面垂直，旋转连接件垂直于支撑立柱，支撑立柱为伸长状态。
本发明的有益效果是：
一、本发明包括发电叶片组、连接装置和支撑立柱，发电叶片组设有能够直接或间接驱动叶片的多角度旋转的第一电机和第二电机；连接装置的顶端设有球形的旋转结构，叶片安装台的下端的旋转连接件与旋转机构的铰接轴刚性连接，铰接轴连接有第二电机，连接装置的下端连接有第三电机，通过第二电机和第三电机实现叶片安装台的多角度转动；叶片安装台设有风速感应器和感雨感应器与PLC控制器电连接，实现对气候环境数据变化的监测，智能选择使用风能发电或太阳能发电，保证发电的持续性,提高发电系统的利用率，从而提高发电量；
二、本发明中叶片安装台设有太阳能跟踪仪与PLC控制器电连接，当采用太阳能发电模式时，太阳能跟踪仪时刻监测光照度，并将监测数据传送给PLC控制器，PLC控制器发送指令给第三电机和第四电机动作，调整发电叶片组的发电方向，接收最大的光照量，有效提高发电量；
三、本发明的发电叶片采用上层叶片和下层叶片的双层结构，而上层叶片分为左半叶片和右半叶片，光伏电池板安装于下层叶片的上表面和上层叶片的下表面，左半叶片与下层叶片通过左边活页铰接，右边叶片与下层叶片通过右边活页铰接，左边活页的铰轴和右边活页的铰轴皆通过齿轮组连接第六电机，实现叶片的开合：当发电系统为太阳能发电模式时，叶片打开，增大发电面积，提高发电率；当发电系统为风能发电时，合上上层叶片，减小阻力，提高发电率。
附图说明
图1为本发明太阳能发电模式结构示意图；
图2为本发明叶片的结构示意图；
图3为本发明叶片展开示意图；
图4为本发明太阳能发电时叶片展开示意图；
图5为本发明风能发电模式结构示意图；
图6为本发明控制原理图；
图中各部分的附图标记如下：
底座1、支撑立柱2、叶片3、上层叶片31、左半叶片312、右半叶片311、下层叶片32、连接件4、叶片安装台5、旋转连接件51、连接装置6、旋转机构61、第一电机7、半球形关节8、第二电机9、第三电机10、第四电机11、第五电机12、风速感应器13、感雨感应器14、太阳能跟踪仪15和PLC控制器16。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例：一种多功能发电系统，如图1-图6所示，包括底座1、支撑立柱2和发电叶片组，所述底座1与地面刚性连接，所述支撑立柱2与所述底座1固定连接且垂直于底座1表面，所述发电叶片组包括四组叶片3、连接件4和叶片安装台5，每一所述叶片皆安装有整齐排列的光伏电池板，所述连接件4与所述叶片安装台铰接，所述连接件的铰接轴连接有驱动连接件旋转的第一电机7，所述叶片通过一半球形关节与连接件铰接，所述叶片3与半球形关节8的铰接轴刚性连接，所述半球形关节的铰接轴连接有第二电机9；所述叶片远离半球形关节的一端为弧形；
所述叶片安装台5的下端设有一旋转连接件51，所述旋转连接件51与所述叶片安装台5为一体成型件；
所述支撑立柱2与所述发电叶片组之间安装有连接装置6，所述连接装置的顶端设有一球状的旋转机构61，所述连接装置6与所述旋转机构铰接，所述旋转连接件与旋转机构的铰接轴刚性连接，所述铰接轴连接有第三电机10，所述旋转连接件的下端的形状与球状的旋转机构相配合，所述连接装置6与所述支撑立柱2活动连接，所述连接装置的下端连接有驱动连接装置转动的第四电机11；
所述支撑立柱为伸缩支撑立柱，所述伸缩支撑立柱包括位于上端的第一节立柱和位于下端的第二节立柱，所述第二节立柱内设有蜗杆齿轮和第五电机12；
所述叶片安装台5安装有风速感应器13、感雨感应器14和太阳能跟踪仪15；
还设有PLC控制器16，所述第一电机7、所述第二电机9、所述第三电机10、所述第四电机11、所述第五电机12、所述风速感应器13、所述感雨感应器14和所述太阳能跟踪仪15皆与所述PLC控制器电连接。
所述叶片3设有上层叶片31和下层叶片32，所述上层叶片31与所述下层叶片32的大小相同，所述上层叶片31包括左半叶片312和右半叶片311，所述左半叶片312与所述下层叶片32的左边活页连接，所述右半叶片311与所述下层叶片32的右边活页连接，所述叶片安装台内设有齿轮组和第六电机，所述齿轮组包括一个主动大齿轮和四对从动小齿轮，每对从动小齿轮设有两个并分别连接每一组叶片的左边活页的铰轴和右边活页的铰轴。
所述光伏电池板安装于所述叶片的下层叶片32的上表面和上层叶片31的下表面。
所述光伏电池板为单晶硅光伏电池板。
所述叶片安装台5为圆柱体平台。
所述连接件4的厚度等于所述叶片安装台5的高度。
所述支撑立柱2为圆柱体立柱。
所述叶片安装台5的直径等于所述支撑立柱的直径。
所述发电系统的工作模式包括如下两种：
工作模式一、太阳能发电模式，叶片的上层叶片完全打开，叶片的打开平面与叶片安装台的表面平行，支撑立柱为缩短状态；发电叶片组根据太阳能追踪器的监测数据，调节发电叶片组的角度，始终保证光照垂直入射光伏电池板；
工作模式二、风能发电模式，叶片的上层叶片与下层叶片叠合，叶片的叠合平面与叶片安装台的表面垂直，旋转连接件垂直于支撑立柱，支撑立柱为伸长状态。
本发明的工作原理或工作过程如下：
本发明包括发电叶片组、连接装置和支撑立柱，发电叶片组设有能够直接或间接驱动叶片的多角度旋转的第一电机和第二电机；连接装置的顶端设有球形的旋转结构，叶片安装台的下端的旋转连接件与旋转机构的铰接轴刚性连接，铰接轴连接有第二电机，连接装置的下端连接有第三电机，通过第二电机和第三电机实现叶片安装台的多角度转动；叶片安装台设有风速感应器和感雨感应器与PLC控制器电连接，实现对气候环境数据变化的监测，智能选择使用风能发电或太阳能发电，保证发电的持续性,提高发电系统的利用率，从而提高发电量；
本发明中叶片安装台设有太阳能跟踪仪与PLC控制器电连接，当采用太阳能发电模式时，太阳能跟踪仪时刻监测光照度，并将监测数据传送给PLC控制器，PLC控制器发送指令给第三电机和第四电机动作，调整发电叶片组的发电方向，接收最大的光照量，有效提高发电量；
本发明的发电叶片采用上层叶片和下层叶片的双层结构，而上层叶片分为左半叶片和右半叶片，光伏电池板安装于下层叶片的上表面和上层叶片的下表面，左半叶片与下层叶片通过左边活页铰接，右边叶片与下层叶片通过右边活页铰接，左边活页的铰轴和右边活页的铰轴皆通过齿轮组连接第六电机，实现叶片的开合：当发电系统为太阳能发电模式时，叶片打开，增大发电面积，提高发电率；当发电系统为风能发电时，合上上层叶片，减小阻力，提高发电率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种多功能发电系统，包括底座(1)、支撑立柱(2)和发电叶片组，其特征在于：所述底座(1)与地面刚性连接，所述支撑立柱(2)与所述底座(1)固定连接且垂直于底座(1)表面，所述发电叶片组包括四组叶片(3)、连接件(4)和叶片安装台(5)，每一所述叶片皆安装有整齐排列的光伏电池板，所述连接件(4)与所述叶片安装台铰接，所述连接件的铰接轴连接有驱动连接件旋转的第一电机（7），所述叶片通过一半球形关节与连接件铰接，所述叶片（3）与半球形关节（8）的铰接轴刚性连接，所述半球形关节的铰接轴连接有第二电机（9）；所述叶片远离半球形关节的一端为弧形；
所述叶片安装台(5)的下端设有一旋转连接件(51)，所述旋转连接件(51)与所述叶片安装台(5)为一体成型件；
所述支撑立柱(2)与所述发电叶片组之间安装有连接装置(6)，所述连接装置的顶端设有一球状的旋转机构(61)，所述连接装置(6)与所述旋转机构铰接，所述旋转连接件与旋转机构的铰接轴刚性连接，所述铰接轴连接有第三电机（10），所述旋转连接件的下端的形状与球状的旋转机构相配合，所述连接装置(6)与所述支撑立柱(2)活动连接，所述连接装置的下端连接有驱动连接装置转动的第四电机（11）；
所述支撑立柱为伸缩支撑立柱，所述伸缩支撑立柱包括位于上端的第一节立柱和位于下端的第二节立柱，所述第二节立柱内设有蜗杆齿轮和第五电机（12）；
所述叶片安装台(5)安装有风速感应器（13）、感雨感应器（14）和太阳能跟踪仪（15）；
还设有PLC控制器（16），所述第一电机（7）、所述第二电机（9）、所述第三电机（10）、所述第四电机（11）、所述第五电机（12）、所述风速感应器（13）、所述感雨感应器（14）和所述太阳能跟踪仪（15）皆与所述PLC控制器电连接；所述叶片(3)设有上层叶片(31)和下层叶片(32)，所述上层叶片(31)与所述下层叶片(32)的大小相同，所述上层叶片(31)包括左半叶片(312)和右半叶片(311)，所述左半叶片(312)与所述下层叶片(32)的左边活页连接，所述右半叶片(311)与所述下层叶片(32)的右边活页连接，所述叶片安装台内设有齿轮组和第六电机，所述齿轮组包括一个主动大齿轮和四对从动小齿轮，每对从动小齿轮设有两个并分别连接每一组叶片的左边活页的铰轴和右边活页的铰轴；所述光伏电池板安装于所述叶片的下层叶片(32)的上表面和上层叶片(31)的下表面。
2.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述光伏电池板为单晶硅光伏电池板。
3.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述叶片安装台(5)为圆柱体平台。
4.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述连接件(4)的厚度等于所述叶片安装台(5)的高度。
5.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述支撑立柱(2)为圆柱体立柱。
6.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述叶片安装台(5)的直径等于所述支撑立柱的直径。
7.根据权利要求1所述的一种多功能发电系统，其特征在于：所述发电系统 的工作模式包括如下两种：
工作模式一、太阳能发电模式，叶片的上层叶片完全打开，叶片的打开平面与叶片安装台的表面平行，支撑立柱为缩短状态；发电叶片组根据太阳能追踪器的监测数据，调节发电叶片组的角度，始终保证光照垂直入射光伏电池板；
工作模式二、风能发电模式，叶片的上层叶片与下层叶片叠合，叶片的叠合平面与叶片安装台的表面垂直，旋转连接件垂直于支撑立柱，支撑立柱为伸长状态。
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