CN109557946A - 太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了太阳能光伏板向阳调节装置，其特征在于，包括丝杆螺母转动组件、转轴转动组件，丝杆螺母转动组件包括螺母、丝杆、步进电机B，步进电机B支撑杆及螺母支撑杆，丝杆一端与步进电机B相连，另一端旋进螺母中，步进电机B支撑杆和螺母支撑杆分别连接所述步进电机B和螺母。转轴转动组件包括步进电机A、涡轮蜗杆系统、转轴和步进电机A支撑杆，转轴一端连接轴承A，转轴中间设置涡轮蜗杆系统，步进电机A支撑杆一端通过轴承B与转轴连接，另一端固定连接步进电机A。本发明通过适时调节太阳能电池板的偏转方位角和高度角以获得光伏转换的高效率，该装置具有结构简单、可靠性高以及经济实用等优点，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术领域，具体为太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法。
背景技术
无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。因此，太阳能光伏发电的应用也越来越广泛。
太阳能光伏电池的转换效率主要由太阳能电池自身材料的转换的效率和太阳光的强度两个主要因素决定。太阳能光伏电池板如能始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。但是，太阳相对于地球每时每刻都在运动着，生活在北半球的人们可以感受到太阳并非单纯地由低到高、再由高到低地运动，而是伴随着由东到南、由南到西运动(南半球由东到西、有北到西运动)，要想让太阳能光伏电池板的利用效率提高，就必须采取措施。
目前太阳能光伏板向阳调节装置具有结构复杂，安装不方便、稳定性差、不能自动调节光伏板俯仰角度问题，也不能随着太阳转动自动转动调节，光能利用率低等缺点。
发明内容
本发明目的在于是针对现有技术，提供一种太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明提供一种太阳能光伏板向阳调节装置,其特征在于，包括丝杆螺母转动组件、转轴转动组件，
所述丝杆螺母转动组件进一步包括螺母、丝杆、步进电机B，步进电机B支撑杆及螺母支撑杆，所述丝杆一端与步进电机B相连，另一端旋进螺母中，所述步进电机B支撑杆和所述螺母支撑杆分别连接所述步进电机B和螺母。
所述转轴转动组件进一步包括步进电机A、涡轮蜗杆系统、转轴和步进电机A支撑杆，所述转轴一端连接轴承A，所述转轴中间设置所述涡轮蜗杆系统，齿轮设置在所述转轴上，蜗杆设置在所述步进电机A上，所述齿轮与所述蜗杆相啮合，步进电机A支撑杆一端通过轴承B与转轴连接，另一端固定连接步进电机A。
优选的,所述该装置进一步包括：底座和星型支架，所述轴承A置于底座中间，所述星型支架连接所述步进电机B支撑杆和所述螺母支撑杆，所述星型支架通过星型辐射杆连接太阳能电池面板。
优选的,所述太阳能电池面板上平行位置上设置有光电检测传感器。
采用上述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，利用光电检测传感器对太阳光线强弱的感应通过单片机控制系统，利用当地的纬度确定当日的日出和日落时间，得出控制程序，根据当日的日照时间和光照强弱，并控制调节装置机械系统，实现全天自动分时调节控制工作。
步进电机A和转轴转动组件主要是调节太阳能电池板的偏转方位角度。
步进电机B和丝杆螺母转动组件则实现对太阳能电池板的高度角的调节控制。
夜晚和阴天光照强度不足时，光电检测传感器发出信号使控制系统，通过触发启动步进电机B，使太阳电池面板成水平放置状态，系统处于待机状态。
当外部光照环境达到开机运行标准时，实行自动调节控制，保证高效光电转换。
通过光电检测传感器，以判断昼夜，没有阳光光照时步进电机停止工作。
优选的，所述单片机为AT89C51单片机。
本发明所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法具有以下优势：
1、通过结构简单的丝杆螺母转动组件和转轴转动组件的机械设置，结构简单，易于通过步进电机发生动作，达到预期较好的效果。
2、星型支架结构简单，稳定性好，特别是装置重量减轻为电池面板调节过程降耗打下了良好的基础。
3、该系统通过适时调节太阳能电池板的偏转方位角和高度角以获得光伏转换的高效率。
4、由于步进电机的步距角是一个定值，在软件设计控制程序时，就分考虑计算结果与步距角的关系。这样理论上只要调节太阳能电池板的太阳高度角和方位角就可以保持和阳光垂直，实现最优光伏转换效果。
5、该装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强以及经济实用等优点，具有较好的应用前景。
附图说明
图1所示为本发明太阳能光伏板向阳调节装置轴测图。
图2所示为本发明太阳能光伏板向阳调节装置转轴转动组件示意图。
图3所示为本发明太阳能光伏板向阳调节装置丝杆螺母转动组件示意图。
图4所示为本发明太阳能光伏板向阳调节装置控制系统及信号关系示意图。
在图中，1、底座，2、步进电机A，3、涡轮蜗杆系统，4、螺母，5、丝杆，6、步进电机B，7、太阳能电池面板，8、步进电机B支撑杆，9、螺母支撑杆，10、星型支架，11、转轴，12、步进电机A支撑杆，13、蜗杆，14、齿轮，15、轴承A，16、轴承B。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2和图3所示，太阳能光伏板向阳调节装置，其特征在于，包括丝杆螺母转动组件、转轴转动组件，
所述丝杆螺母转动组件进一步包括螺母4、丝杆5、步进电机B6，步进电机B支撑杆8及螺母支撑杆9，所述丝杆5一端与步进电机B6相连，另一端旋进螺母4中，所述步进电机B支撑杆8和所述螺母支撑杆9分别连接所述步进电机B6和螺母4。
所述转轴转动组件进一步包括步进电机A2、涡轮蜗杆系统3、转轴11和步进电机A支撑杆12，所述转轴11一端连接轴承A15，所述转轴11中间设置所述涡轮蜗杆系统3，齿轮14设置在所述转轴11上，蜗杆13设置在所述步进电机A2上，所述齿轮14与所述蜗杆13相啮合，步进电机A支撑杆12一端通过轴承B16与转轴11连接，另一端固定连接步进电机A2。
通过结构简单的丝杆螺母转动组件和转轴转动组件的机械设置，结构简单，易于通过步进电机发生动作，达到预期较好的效果。
所述该装置进一步包括：底座1和星型支架10，所述轴承A15置于底座1中间，所述星型支架10连接所述步进电机B支撑杆8和所述螺母支撑杆9，所述星型支架10通过星型辐射杆连接太阳能电池面板7。
星型支架结构简单，稳定性好，特别是装置重量减轻为电池面板调节过程降耗打下了良好的基础。
所述太阳能电池面板7上平行位置上设置有光电检测传感器。
利用光电检测传感器对太阳光线强弱的感应通过单片机控制系统，利用当地的纬度确定当日的日出和日落时间，得出控制程序，根据当日的日照时间和光照强弱，并控制调节装置机械系统，实现全天自动分时调节控制工作。
该系统通过适时调节太阳能电池板的偏转方位角和高度角以获得光伏转换的高效率。
步进电机A2和转轴转动组件主要是调节太阳能电池板的偏转方位角度。
步进电机B6和丝杆螺母转动组件则实现对太阳能电池板的高度角的调节控制。
夜晚和阴天光照强度不足时，光电检测传感器发出信号使控制系统，通过触发启动步进电机B6，使太阳电池面板成水平放置状态，系统处于待机状态。
当外部光照环境达到开机运行标准时，实行自动调节控制，保证高效光电转换。
通过光电检测传感器，以判断昼夜，没有阳光光照时步进电机停止工作。
所述单片机为AT89C51单片机。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体的实施方式，对本发明的工作原理进行阐述。
在利用本发明所述太阳能光伏板向阳调节装置进行工作时，包括以下步骤：
1、首先外部光照环境发生化时，光电检测传感器检测到光线强弱，反馈给控制器(单片机AT89C51),实行自动调节控制。
2、步进电机B6得到控制指令可以顺时针和逆时针控制丝杆5转动，当顺时针转动时，丝杆5进入螺母4下方的长度增加，通过连接的步进电机B支撑杆8和所述螺母支撑杆9，使得星型支架10整体向水平方向转动；当丝杆5逆时针转动时，星型支架10整体向垂直方向转动；由此对太阳能电池板的高度角的调节控制。
3、步进电机A2得到控制指令可以顺时针和逆时针控制蜗杆13转动，当顺时针转动时，相啮合的齿轮14逆时针转动，带动转轴11逆时针转动，使得转轴11上的星型支架10也逆时针转动；当蜗杆13逆时针转动时，相啮合的齿轮14顺时针转动，带动转轴11顺时针转动，使得转轴11上的星型支架10也顺时针转动；由此调节太阳能电池板的偏转方位角度。
本发明通过适时调节太阳能电池板的偏转方位角和高度角以获得光伏转换的高效率，该装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强以及经济实用等优点，具有较好的应用前景。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
Claims (10)
1.太阳能光伏板向阳调节装置，其特征在于，包括丝杆螺母转动组件、转轴转动组件，
所述丝杆螺母转动组件进一步包括螺母(4)、丝杆(5)、步进电机B(6)，步进电机B支撑杆(8)及螺母支撑杆(9)，所述丝杆(5)一端与步进电机B(6)相连，另一端旋进螺母(4)中，所述步进电机B支撑杆(8)和所述螺母支撑杆(9)分别连接所述步进电机B(6)和螺母(4)，
所述转轴转动组件进一步包括步进电机A(2)、涡轮蜗杆系统(3)、转轴(11)和步进电机A支撑杆(12)，所述转轴(11)一端连接轴承A(15)，所述转轴(11)中间设置所述涡轮蜗杆系统(3)，齿轮(14)设置在所述转轴(11)上，蜗杆(13)设置在所述步进电机A(2)上，所述齿轮(14)与所述蜗杆(13)相啮合，步进电机A支撑杆(12)一端通过轴承B(16)与转轴(11)连接，另一端固定连接步进电机A(2)。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板向阳调节装置，其特征在于，所述该装置进一步包括：底座(1)和星型支架(10)，所述轴承A(15)置于底座(1)中间，所述星型支架(10)连接所述步进电机B支撑杆(8)和所述螺母支撑杆(9)，所述星型支架(10)通过星型辐射杆连接太阳能电池面板(7)。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏板向阳调节装置，其特征在于，所述太阳能电池面板(7)上平行位置上设置有光电检测传感器。
4.采用权利要求1所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于，利用光电检测传感器对太阳光线强弱的感应通过单片机控制系统，利用当地的纬度确定当日的日出和日落时间，得出控制程序，根据当日的日照时间和光照强弱，并控制调节装置机械系统，实现全天自动分时调节控制工作。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：步进电机A(2)和转轴转动组件主要是调节太阳能电池板的偏转方位角度。
6.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：步进电机B(6)和丝杆螺母转动组件则实现对太阳能电池板的高度角的调节控制。
7.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：夜晚和阴天光照强度不足时，光电检测传感器发出信号使控制系统，通过触发启动步进电机B(6)，使太阳电池面板成水平放置状态，系统处于待机状态。
8.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：当外部光照环境达到开机运行标准时，实行自动调节控制，保证高效光电转换。
9.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：通过光电检测传感器，以判断昼夜，没有阳光光照时步进电机停止工作。
10.根据权利要求4所述的太阳能光伏板向阳调节装置及调节方法，其特征在于：所述单片机为AT89C51单片机。
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