CN107317546A - 太阳能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能利用领域，具体公开了一种太阳能发电装置，包括底座及设于底座的立柱，底座中设有用于储存电能的储能器和连接立柱于并用于驱动立柱自轴旋转的第一驱动器；立柱中设有第二驱动器，立柱远离第一驱动器的一端通过转轴较接有一框架，第二驱动器的驱动端连接于框架并可驱动框架沿转轴旋转，框架上安装有太阳能电池板及太阳定位跟踪器；底座中还设有控制器，控制器分别与储能器、第一驱动器和第二驱动器电连接；太阳定位跟踪器包括基板和设于基板上表面的检测组件，基板与太阳能电池板以共面的方式设于框架；本发明具有较高的定位跟踪精度且能不受环境因素影响而时刻跟踪太阳位置，削弱环境因素对信号的干扰，降低感应信号误差。

Description

太阳能发电装置

技术领域

本发明涉及太阳能利用领域，特别涉及一种太阳能发电装置。

背景技术

随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们对环境的关注也与日俱增， 各国政府，尤其是发达国家政府在制定政策时，越来越多地会考虑环境因素， 以保证社会的课持续发展。发展利用可再生资源的太阳能成为关注的焦点，我 国政府也在大力支持和鼓励开发和利用新能源和可再生资源。太阳能是太阳内 部连续不断的核聚变反应过程中释放的能量，辐射到地球，人们通过光电、光 热、光化学方式使之转化服务人类。太阳能发电装置即是一种常见的光电装置， 其利用太阳能电池板接受太阳光照射，将光能转换为电能。太阳能发电能力与 其接收的光能成正比，并且入射阳光垂直于太阳能电池板时发电能力最强。为 实现对太阳的定位跟踪，现有的太阳能发电装置一般设有光电式的太阳定位跟 踪器；然而，光电式的太阳定位跟踪器虽然具有较高的精度，但却易受天气的 影响，信号误差大，无法时刻跟踪太阳。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能发电装置，其具有较高的定 位跟踪精度且能不受环境因素影响而时刻跟踪太阳位置，能削弱环境因素对信 号的干扰，降低感应信号误差。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供了一种太阳能发电装置，该装置包括底座及设于底座的立柱， 所述底座中设有用于储存电能的储能器和连接立柱于并用于驱动立柱自轴旋转 的第一驱动器；所述立柱中设有第二驱动器，所述立柱远离第一驱动器的一端 通过转轴较接有一框架，所述第二驱动器的驱动端连接于框架并可驱动框架沿 转轴旋转，所述框架上安装有太阳能电池板及太阳定位跟踪器；所述底座中还 设有控制器，所述控制器分别与储能器、第一驱动器和第二驱动器电连接；所 述太阳定位跟踪器包括基板和设于基板上表面的检测组件，所述基板与太阳能 电池板以共面的方式设于框架；所述检测组件包括支撑杆、第一遮光板、第二 遮光板、第三遮光板、第一光敏电阻组、第二光敏电阻组和第三光敏电阻组； 所述第一遮光板、第二遮光板和第三遮光板均为圆板结构并沿支撑杆由下往上 依次平行设置且尺寸逐渐减小；所述第一光敏电阻组包括多个位于第一遮光板 正下方并固定设置于基板上表面的第一光敏电阻，多个所述第一光敏电阻沿周 向均匀分布并用于检测第一遮光板受垂直光线直射时的影子边界；所述第二光 敏电阻组包括多个位于第二遮光板正下方并固定设置于第一遮光板上表面的第 二光敏电阻，多个所述第二光敏电阻沿周向均匀分布并用于检测第二遮光板受 垂直光线直射时的影子边界；所述第三光敏电阻组包括多个位于第三遮光板正 下方并固定设置于第二遮光板上表面的第三光敏电阻，多个所述第三光敏电阻 沿周向均匀分布并用于检测第三遮光板受垂直光线直射时的影子边界；所述控制器分别与第一光敏电阻、第二光敏电阻和第三光敏电阻电连接并根据这些光 敏电阻的检测数据而向第一驱动器和第二驱动器发出控制信号。

其进一步是，所述第一光敏电阻与第二光敏电阻之间及所述第二光敏电阻 与第三光敏电阻之间以径向错位的方式分布设置。

其进一步是，所述第一光敏电阻组包括3～8个第一光敏电阻，所述第二光 敏电阻组包括3～8个第二光敏电阻，所述第三光敏电阻组包括3～8个第三光 敏电阻。

其进一步是，所述第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻的数量均 为4个，所述第一光敏电阻与第二光敏电阻之间及所述第二光敏电阻与第三光 敏电阻之间以沿圆周方向30°错位的方式分布设置。

其进一步是，所述第一遮光板与第二遮光板的半径之比为1：(3～5)，所 述第二遮光板与第三遮光板的半径之比为1：(3～5)。

其进一步是，所述第一遮光板的半径和其与第二遮光板的间距之比为1： (0.8～1.2)，所述第二遮光板的半径和其与第三遮光板的间距之比为1：(0.8～ 1.2)。

其进一步是，所述底座上设有用于实时检测风速的风速检测器，所述风速 检测器与控制器电连接。

其进一步是，所述框架上设有与太阳能电池板适形配合的板槽Ⅰ及与基板 适形配合的板槽Ⅱ。

其进一步是，所述底座的底部设有用于移动的万向轮及起升机构；所述起 升机构包括可悬空或支撑于地面使得万向轮悬空的承重脚。

由上可见，应用本发明的技术方案，有如下有益效果：

本发明的太阳能发电装置，使用时可将整个装置放置于阳光下，当太阳能 电池板与阳光接触时，太阳能电池板上的光伏元件可将光能转化为电能，进而 将电能储存于储能装置内；当太阳移动时，太阳定位跟踪器将信号传至控制器， 控制器则向第一驱动器即第二驱动器发出启动信号，第一驱动器、第二驱动器 的配合使得框架得以进行二维旋转，使得太阳能电池板始终处于太阳直射的位 置，以保持其较强的发电能力，提高能量利用率；此外，太阳定位跟踪器通过 太阳照射相关遮光板产生的影子作用于相关光敏电阻实现对太阳位置进行定 位，进而以基板为参考而调节太阳能电池板的转动角度，保证发电效率较高； 而利用遮光板结合光敏电阻实现太阳定位，解决了传统光电式跟踪器易受天气 影响的问题，保证发电装置具备高精度且能不受环境因素影响时刻跟踪太阳位 置，能削弱环境因素对信号的干扰，降低感应信号误差。

附图说明

图1为本发明的太阳能发电装置的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不 构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1至图2所示：本实施例提供的太阳能发电装置，该装置包括底座1 及设于底座1的立柱2，所述底座1中设有用于储存电能的储能器3和连接立柱 2于并用于驱动立柱2自轴旋转的第一驱动器41；所述立柱2中设有第二驱动 器42，所述立柱2远离第一驱动器41的一端通过转轴5较接有一框架6，所述 第二驱动器42的驱动端连接于框架6并可驱动框架6沿转轴5旋转，所述框架 6上安装有太阳能电池板7及太阳定位跟踪器；所述底座1中还设有控制器8， 所述控制器8分别与储能器3、第一驱动器41和第二驱动器42电连接；所述太阳定位跟踪器包括基板9和设于基板9上表面的检测组件，所述基板9与太阳 能电池板7以共面的方式设于框架6；储能器3例如可为蓄电池；第一驱动器 41可为旋转电机，用于驱动立柱2旋转；第二驱动器42可为推杆电机，用于驱 动框架6旋转；第二驱动器42的驱动端连接在框架6的下端，框架6的背部中 心设有用于与转轴5连接的连接件；框架6可为金属架结构，其上可设置与太 阳能电池板7适形配合的板槽Ⅰ及与基板9适形配合的板槽Ⅱ，便于装配；共 面是指基板9与太阳能电池板7位于同一平面，在框架6旋转时基板9与太阳 能电池板7旋转相同的角度；控制器8可为单片机并设置现有控制程序，比如 STM32F102CB或STM3FF205VF等，在此不再赘述。

所述检测组件包括支撑杆10、第一遮光板11、第二遮光板12、第三遮光板 13、第一光敏电阻组、第二光敏电阻组和第三光敏电阻组；所述第一遮光板11、 第二遮光板12和第三遮光板13均为圆板结构并沿支撑杆10由下往上依次平行 设置且尺寸逐渐减小；支撑杆10依次穿过第一遮光板11、第二遮光板12的中 心并穿入第三遮光板13的中心；第一遮光板11、第二遮光板12和第三遮光板 13的具体尺寸可根据实际需要而定；第一光敏电阻组、第二光敏电阻组和第三 光敏电阻组分别包括若干结构相同的光敏电阻，光敏电阻是一种现有的光线亮 度传感器，对光线十分敏感。

所述第一光敏电阻组包括多个位于第一遮光板11正下方并固定设置于基板 9上表面的第一光敏电阻14，多个所述第一光敏电阻14沿周向均匀分布并用于 检测第一遮光板11受垂直光线直射时的影子边界；第一光敏电阻组可包括3～8 个第一光敏电阻14；多个第一光敏电阻14在以支撑杆10与基板9连接点为中 心的圆周上均匀分布；第一光敏电阻14的探头端应设在第一遮光板11边缘的 正下方，当第一遮光板11受到垂直光线直射时在基板9上产生同形状的影子， 第一光敏电阻14即位于影子边缘，由于受影子阻挡，所有第一光敏电阻14显 现出无光照时的高阻状态，此时表明基板9、太阳能电池板7是处于太阳直射位置的，该位置无需调整；而当太阳移动时，第一遮光板11受到倾斜光线照射， 第一遮光板11产生的影子偏斜，某个第一光敏电阻14将会因此而受到光线照 射，该第一光敏电阻14显现出有光照时的低阻状态，此时表明基板9、太阳能 电池板7是处于太阳斜射位置的，该位置需要调整，可根据各第一光敏电阻14 的相对关系而调整，直至所有第一光敏电阻14回复高阻状态为止。

所述第二光敏电阻组包括多个位于第二遮光板12正下方并固定设置于第一 遮光板11上表面的第二光敏电阻15，多个所述第二光敏电阻15沿周向均匀分 布并用于检测第二遮光板12受垂直光线直射时的影子边界；第二光敏电阻组可 包括3～8个第二光敏电阻15；多个第二光敏电阻15在以支撑杆10与第一遮光 板11连接点为中心的圆周上均匀分布；第二光敏电阻15的探头端应设在第二 遮光板12边缘的正下方，当第二遮光板12受到垂直光线直射时在第一遮光板 11上产生同形状的影子，第二光敏电阻15即位于影子边缘，由于受影子阻挡， 所有第二光敏电阻15显现出无光照时的高阻状态，此时表明基板9、太阳能电池板7是处于太阳直射位置的，该位置无需调整；而当太阳移动时，第二遮光 板12受到倾斜光线照射，第二遮光板12产生的影子偏斜，某个第二光敏电阻 15将会因此而受到光线照射，该第二光敏电阻15显现出有光照时的低阻状态， 此时表明基板9、太阳能电池板7是处于太阳斜射位置的，该位置需要调整；理 论上第一光敏电阻组与第二光敏电阻组的探测结果是一致的，但是当第一光敏 电阻组出现探测错误时，第二光敏电阻组就可以作为纠正(即只有两组情况一 致时控制器8才发出控制信号)，从而提高定位精度。

所述第三光敏电阻组包括多个位于第三遮光板13正下方并固定设置于第二 遮光板12上表面的第三光敏电阻16，多个所述第三光敏电阻16沿周向均匀分 布并用于检测第三遮光板13受垂直光线直射时的影子边界；第三光敏电阻组可 包括3～8个第三光敏电阻16；多个第三光敏电阻16在以支撑杆10与第二遮光 板12连接点为中心的圆周上均匀分布；第三光敏电阻16的探头端应设在第三 遮光板13边缘的正下方，当第三遮光板13受到垂直光线直射时在第二遮光板 12上产生同形状的影子，第三光敏电阻16即位于影子边缘，由于受影子阻挡， 所有第三光敏电阻16显现出无光照时的高阻状态，此时表明基板9、太阳能电池板7是处于太阳直射位置的，该位置无需调整；而当太阳移动时，第三遮光 板13受到倾斜光线照射，第三遮光板13产生的影子偏斜，某个第三光敏电阻 16将会因此而受到光线照射，该第三光敏电阻16显现出有光照时的低阻状态， 此时表明基板9、太阳能电池板7是处于太阳斜射位置的，该位置需要调整，理 论上第一光敏电阻组、第二光敏电阻组与第三光敏电阻组的探测结果是一致的， 但是当某一光敏电阻组出现探测错误时，其他光敏电阻组就可以作为纠正(即 只有三组情况或者两组情况一致时控制器8才发出控制信号)，从而大大提高 定位精度。

所述控制器8分别与第一光敏电阻14、第二光敏电阻15和第三光敏电阻 16电连接并根据这些光敏电阻的检测数据而向第一驱动器41和第二驱动器42 发出控制信号；使用时可将整个装置放置于阳光下，当太阳能电池板7与阳光 接触时，太阳能电池板7上的光伏元件可将光能转化为电能，进而将电能储存 于储能装置内；当太阳移动时，太阳定位跟踪器将信号传至控制器8，控制器8 则向第一驱动器41即第二驱动器42发出启动信号，第一驱动器41、第二驱动 器42的配合使得框架6得以进行二维旋转，使得太阳能电池板7始终处于太阳 直射的位置，以保持其较强的发电能力，提高能量利用率；此外，太阳定位跟 踪器通过太阳照射相关遮光板产生的影子作用于相关光敏电阻实现对太阳位置 进行定位，进而以基板9为参考而调节太阳能电池板7的转动角度，保证发电 效率较高；而利用遮光板结合光敏电阻实现太阳定位，解决了传统光电式跟踪 器易受天气影响的问题，保证发电装置具备高精度且能不受环境因素影响时刻 跟踪太阳位置，能削弱环境因素对信号的干扰，降低感应信号误差。

本实施例中，所述第一光敏电阻14与第二光敏电阻15之间及所述第二光 敏电阻15与第三光敏电阻16之间以径向错位的方式分布设置；径向错位是指 各个光敏电阻与其圆周中心的连线在基板9上的投影不重合；该结构使得光敏 电阻可从多个方向对太阳光进行检测，有利于提高检测精度；优选地，所述第 一光敏电阻14、第二光敏电阻15、第三光敏电阻16的数量均为4个，所述第 一光敏电阻14与第二光敏电阻15之间及所述第二光敏电阻15与第三光敏电阻 16之间以沿圆周方向30°错位的方式分布设置。

本实施例中，所述第一遮光板11与第二遮光板12的半径之比为1：(3～5)， 所述第二遮光板12与第三遮光板13的半径之比为1：(3～5)；所述第一遮光 板11的半径和其与第二遮光板12的间距之比为1：(0.8～1.2)，所述第二遮 光板12的半径和其与第三遮光板13的间距之比为1：(0.8～1.2)；该比值有 利于避免相邻遮光板之间的干扰，保证了检测的精确性；优选地，第一遮光板 11与第二遮光板12的半径之比为1：4，所述第二遮光板12与第三遮光板13 的半径之比为1：4；所述第一遮光板11的半径和其与第二遮光板12的间距之 比为1：1，所述第二遮光板12的半径和其与第三遮光板13的间距之比为1：1， 此时测得的装置响应太阳光线角度变化的时间为0.7秒(即最长在0.7秒内响 应太阳光线角度变化)，角度偏差为0.03°(即装置在响应光太阳线角度变化 后的最大偏差为0.03°)。

本实施例中，所述底座1上设有用于实时检测风速的风速检测器17，所述 风速检测器17与控制器8电连接；风速检测器17可为风杯式风速计；风速检 测器将检测值传至控制器8以与预设阈值比较，当风速大于阈值时则第二驱动 器42驱动太阳能电池板7和基板9运动至水平状态，从而避免由于风力过大而 造成破坏，延长装置的使用寿命。

本实施例中，所述底座1的底部设有用于移动的万向轮18及起升机构；所 述起升机构包括可悬空或支撑于地面使得万向轮悬空的承重脚19；底座1的底 部设有万向轮18，便于装置的移动；起升机构可为千斤顶结构或者螺杆顶升结 构，只要能实现承重脚19的高度调节即可；放下承重脚19后可将底座1顶起 使万向轮18悬空，便于本装置的定位；使用和存放时可将承重脚放下释放万向 轮18的载荷，万向轮18不易损坏，维护成本低；具体地，可设置四个万向轮 18，分别设在底座1的四个边角上；起升机构设在底座1的边上并位于两个万 向轮18之间。

上述优选实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上 述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范 围之内。

Claims (9)

1.一种太阳能发电装置，

该装置包括底座及设于底座的立柱，所述底座中设有用于储存电能的储能器和连接立柱于并用于驱动立柱自轴旋转的第一驱动器；所述立柱中设有第二驱动器，所述立柱远离第一驱动器的一端通过转轴较接有一框架，所述第二驱动器的驱动端连接于框架并可驱动框架沿转轴旋转，所述框架上安装有太阳能电池板及太阳定位跟踪器；所述底座中还设有控制器，所述控制器分别与储能器、第一驱动器和第二驱动器电连接；其特征在于：

所述太阳定位跟踪器包括基板和设于基板上表面的检测组件，所述基板与太阳能电池板以共面的方式设于框架；

所述检测组件包括支撑杆、第一遮光板、第二遮光板、第三遮光板、第一光敏电阻组、第二光敏电阻组和第三光敏电阻组；所述第一遮光板、第二遮光板和第三遮光板均为圆板结构并沿支撑杆由下往上依次平行设置且尺寸逐渐减小；

所述第一光敏电阻组包括多个位于第一遮光板正下方并固定设置于基板上表面的第一光敏电阻，多个所述第一光敏电阻沿周向均匀分布并用于检测第一遮光板受垂直光线直射时的影子边界；

所述第二光敏电阻组包括多个位于第二遮光板正下方并固定设置于第一遮光板上表面的第二光敏电阻，多个所述第二光敏电阻沿周向均匀分布并用于检测第二遮光板受垂直光线直射时的影子边界；

所述第三光敏电阻组包括多个位于第三遮光板正下方并固定设置于第二遮光板上表面的第三光敏电阻，多个所述第三光敏电阻沿周向均匀分布并用于检测第三遮光板受垂直光线直射时的影子边界；

所述控制器分别与第一光敏电阻、第二光敏电阻和第三光敏电阻电连接并根据这些光敏电阻的检测数据而向第一驱动器和第二驱动器发出控制信号。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述第一光敏电阻与第二光敏电阻之间及所述第二光敏电阻与第三光敏电阻之间以径向错位的方式分布设置。

3.根据权利要求2所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述第一光敏电阻组包括3～8个第一光敏电阻，所述第二光敏电阻组包括3～8个第二光敏电阻，所述第三光敏电阻组包括3～8个第三光敏电阻。

4.根据权利要求3所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻的数量均为4个，所述第一光敏电阻与第二光敏电阻之间及所述第二光敏电阻与第三光敏电阻之间以沿圆周方向30°错位的方式分布设置。

5.根据权利要求4所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述第一遮光板与第二遮光板的半径之比为1：(3～5)，所述第二遮光板与第三遮光板的半径之比为1：(3～5)。

6.根据权利要求5所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述第一遮光板的半径和其与第二遮光板的间距之比为1：(0.8～1.2)，所述第二遮光板的半径和其与第三遮光板的间距之比为1：(0.8～1.2)。

7.根据权利要求6所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述底座上设有用于实时检测风速的风速检测器，所述风速检测器与控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述框架上设有与太阳能电池板适形配合的板槽Ⅰ及与基板适形配合的板槽Ⅱ。

9.根据权利要求8所述的太阳能发电装置，其特征在于：

所述底座的底部设有用于移动的万向轮及起升机构；所述起升机构包括可悬空或支撑于地面使得万向轮悬空的承重脚。