CN109116873A - 一种太阳能高效发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种太阳能高效发电装置，包括底座、太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构、PLC控制器，太阳能电池板安装在电池板支架上，太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构均与PLC控制器电连接，太阳光检测装置包括挡光方柱、四块微型太阳能电池、数字模块，微型太阳能电池以十字形对称布置在挡光方柱的四周，数字模块的输入端连接微型太阳能电池、输出端连接PLC控制器。通过采用十字型测光结构，中间的挡光方柱使得在太阳光非直射状态下，各微型太阳能电池输出电压不同，从而使测量更加的精确，能保证太阳光在任意时刻都能垂直照射到太阳能电池板上，最终实现了太阳能发电的最大效率。

Description

一种太阳能高效发电装置

技术领域

本发明涉及具有自动跟踪功能的太阳能发电装置，属于太阳能发电技术领域。

背景技术

太阳能的能源是来自地球外部天体的能源，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分，现有的固定式太阳能电池因其不能保证在任意时刻太阳光都能垂直照射到太阳能电池板上而导致发电效率很低，固定角度的太阳能板无法有效地接收入射的太阳光，造成太阳能板无法充分利用起来，为此，相关从业者设计出多种可跟踪太阳的发电装置，以使太阳能板尽可能的面向太阳，提升其利用率。如2018年6月29日公布的、申请号为201810112715.4具有自动跟踪功能的太阳能发电装置的发明申请，它在电机的带动下，太阳能电池组件每隔一段时间转动一次，藉此跟上太阳转动的角度。然而，地球本身的自转及绕行太阳的公转活动，造成太阳光对于太阳能板的入射角度会因纬度、季节乃至于每天上下午时间而有所不同，以固定的间隔时间转动太阳能电池组件无法保证在不同地区、不同季节、不同时段都能使太阳能板的入射角度始终保持在90度。因此，太阳光自动跟踪技术有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全的太阳能高效发电装置，该发电装置通过太阳光检测模块以及太阳能电池板旋转机构设计，利用太阳光检测模块检测太阳光的入射方向，通过控制机构来控制电机，实现太阳能电池板的各个角度的调节，使太阳光总是垂直照射到太阳能电池板上，克服了传统装置对太阳光入射角检测不准、以及对环境适应性较差的缺点，以克服现有技术的不足。

本发明解决其技术问题的技术方案是：太阳能高效发电装置，包括底座、太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构、PLC控制器，所述太阳能电池板安装在电池板支架上，所述太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构均与PLC控制器电连接，其特征在于：所述太阳光检测装置包括挡光方柱、四块微型太阳能电池、数字模块，所述微型太阳能电池以十字形对称布置在挡光方柱的四周，所述数字模块的输入端连接微型太阳能电池、输出端连接PLC控制器。

所述太阳光检测装置安装在电池板支架上，其中两块微型太阳能电池的连线与X轴平行，而另外两块微型太阳能电池的连线与Y轴平行。

所述太阳能电池板旋转机构包括第一摆动机构、第二摆动机构，所述池板支架安装在第一摆动机构的摆动框架上，第一摆动机构的固定座与第二摆动机构的摆动框架连接并保持相对静止，两摆动机构的电机轴互相垂直，其中一个电机轴绕X轴方向旋转，另一个电机轴绕Y轴方向旋转。

所述第一摆动机构和/或第二摆动机构的摆动框架上设置有一对限位装置。

所述限位装置包括开关和行程臂，所述行程臂设置在开关的按键下方，行程臂的一端悬空，悬臂端的外侧设置压轮。

本发明的有益效果是：

本发明太阳光检测装置采用四块微型太阳能电池构成十字型测光结构，中间的挡光方柱使得在太阳光非直射状态下，前后左右的微型太阳能电池输出电压不同，从而使太阳光入射角度的测量没有盲区，测量更加的精确，能保证太阳光在任意时刻都能垂直照射到太阳能电池板上，最终实现了太阳能发电的最大效率。

本发明的跟踪机构结构简单、造价低、耗能低、工作稳定性好，其使用灵活，实用性强。同时，跟踪过程不必人工干预，操作使用非常方便，而且在天气变化比较复杂的情况下，系统也能正常工作，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的太阳能发电装置结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是本发明的太阳光检测装置平面结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

参见图1-3，本发明提供一种太阳能高效发电装置，包括底座1、太阳能电池板5、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构、PLC控制器(图未示)。

太阳能电池板旋转机构安装在底座1上，由电池板支架4和两摆动机构2组成，包括第一摆动机构、第二摆动机构，第一、第二摆动机构均由电机3、固定座22、摆动框架21组成，电池板支架安装在第一摆动机构的摆动框架上，第一摆动机构的固定座与第二摆动机构的摆动框架连接并保持相对静止，第二摆动机构的固定座安装在底座上方。第一、第二摆动机构的电机3在各自的固定座22上安装固定，其电机轴31通过轴承座23与摆动框架21连接，当电机工作时，摆动框架随电机轴同步旋转。图1中，两弧线箭头分别表示电机轴旋转方向。第一、第二摆动机构互相垂直，使得两电机轴的中心轴线互相垂直，其中一个电机轴绕X轴方向旋转，另一个电机轴绕Y轴方向旋转，而电机轴的转动又可使摆动机构的摆动框架同步绕X轴或Y轴旋转，从而使电池板支架可实现水平方向或垂直方向的转动，通过转动，实现逐日功能，使太阳光入射角度随着太阳移动保持在90度。

如图1所示，摆动机构的摆动框架是U形框架，固定座也是U形的框架，电机的电机轴31穿过轴承座23和摆动框架21两侧的臂，而轴承座固定安装在摆动框架21的内侧。

如图1-2所示，在第一、第二摆动机构的摆动框架上还各设置有一对限位装置，该限位装置包括开关9和行程臂10，行程臂设置在开关的按键91下方，行程臂是一长条状的金属片，它的一端悬空，悬臂端的外侧设置压轮，当摆动框架转动至一定角度，行程臂的压轮触碰到固定座或电机外壳，行程臂不能继续转动并压向开关的按键，使电机停止，从而避免了对电机的损坏。

如图3所示，电池板支架4上安装太阳光检测装置和太阳能电池板5。太阳光检测装置包括挡光方柱7、四块微型太阳能电池6、数字模块(图未示)，挡光方柱7设置在装置的中心位置，它垂直于装置的基座设置，紧靠它的四边分别设置微型太阳能电池6，构成十字型测光结构，其中两块微型太阳能电池的连线与X轴平行，而另外两块微型太阳能电池的连线与Y轴平行，太阳能电池板和微型太阳能电池均在电池板支架的表面设置，当电池板支架的太阳光照射角度不是90度垂直照射时，挡光方柱存在迎光面和背光面，在其背光面的微型太阳能电池因部分或全部光线被阻挡，因而输出低电平，而迎光面的微型太阳能电池则输出高电平，通过数字模块将模拟信号转换为数字信号，然后以专用数据线将信号传送到PLC控制器，PLC控制器的主控板读取四个微型太阳能电池的电压值，并通过数值差异判断太阳光线的入射角度，输出信号控制第一或第二摆动机构的电机转动，由第一、第二摆动机构的转动实现太阳能电池板在东西方向的转动。

我们利用挡光方柱在不同入射角度下对不同位置的微型太阳能电池光强的影响，将X轴方向以及Y轴方向的两块微型太阳能电池之间的输出电压差异的比较，通过逻辑运算，转换为电池板支架的两轴方向旋转角度输出，驱动两电机作出相应响应，从而保证太阳能电池板的板面始终与太阳光线垂直，达到太阳光的最大利用。

本申请的太阳能高效发电装置还可设计有储能功能，在装置的底座上固定蓄电池(图未示)，蓄电池一方面为驱动电机提供电能，当晚上没光照的时候，PLC控制器需要控制电池板支架复位到起始位置，等待第二天太阳的照射，此时，蓄电池里储存的电量供驱动电机使用，完成程序复位的过程。另一方面，蓄电池作为储能装置，可以储存多余的电量用于晚间或者没有太阳光照的时候。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种太阳能高效发电装置，包括底座、太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构、PLC控制器，所述太阳能电池板安装在电池板支架上，所述太阳能电池板、太阳光检测装置、太阳能电池板旋转机构均与PLC控制器电连接，其特征在于：所述太阳光检测装置包括挡光方柱、四块微型太阳能电池、数字模块，所述微型太阳能电池以十字形对称布置在挡光方柱的四周，所述数字模块的输入端连接微型太阳能电池、输出端连接PLC控制器。

2.根据权利要求1所述太阳能高效发电装置，其特征在于：所述太阳光检测装置安装在电池板支架上，其中两块微型太阳能电池的连线与X轴平行，而另外两块微型太阳能电池的连线与Y轴平行。

3.根据权利要求2所述太阳能高效发电装置，其特征在于：所述太阳能电池板旋转机构包括第一摆动机构、第二摆动机构，所述池板支架安装在第一摆动机构的摆动框架上，第一摆动机构的固定座与第二摆动机构的摆动框架连接并保持相对静止，两摆动机构的电机轴互相垂直，其中一个电机轴绕X轴方向旋转，另一个电机轴绕Y轴方向旋转。

4.根据权利要求3所述太阳能高效发电装置，其特征在于：所述第一摆动机构和/或第二摆动机构的摆动框架上设置有一对限位装置。

5.根据权利要求4所述太阳能高效发电装置，其特征在于：所述限位装置包括开关和行程臂，所述行程臂设置在开关的按键下方，行程臂的一端悬空，悬臂端的外侧设置压轮。