CN110417339A - 一种全年角度可调光伏装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了光伏装置技术领域的一种全年角度可调光伏装置，包括固定金属杆、光伏电池板、可动金属杆和金属滑块，固定金属杆的顶部通过凹槽和挡圈转动卡接有金属球，金属球的顶部与光伏电池板的下表面顶部万向转动连接，光伏电池板的下表面底部通过限位销转动连接有可动金属杆，固定金属杆的外壁空套有金属滑块，金属滑块的内圆柱面与固定金属杆的外圆柱面接触，金属滑块的表面中央对称设有两组金属滑块承孔；本发明根据一年中不同的季节、一天中不同的时刻，通过改变光伏电池板的安装角和偏转角以实现其发电效率的提高，结构简单、造价成本低、控制简单、执行更可靠。
Description
技术领域
本发明涉及光伏装置技术领域，具体一种全年角度可调光伏装置。
背景技术
随着化石燃料储存量的不断减少，以及燃烧排放带来的日益严峻的环境问题，各国都在积极的开发可再生能源。其中太阳能作为一种取之不尽的清洁能源具有极大的开发利用价值，如今可以通过太阳能光伏电池板，蓄电池组，充放电控制器，逆变器等装置可以将太阳能转化成电能并加以使用。我国地处北纬，光伏电池板一般朝正南方向布置，而这类固定式光伏电池板只会在正午时刻的发电效率较高，而在一天的其他时刻，因太阳的高度角和方位角的变化，其发电效率较低；目前可通过安装太阳跟踪装置来解决固定式光伏电池板发电效率低的问题(参照专利有：高峰.一种太阳跟踪装置及其跟踪方法[P].中国专利：CN106020250A，2016-10-12；苏中元,王军,史国钧,等.一种太阳跟踪装置[P].中国专利：CN105605806A，2016-05-25.)，但这类跟踪装置投入成本大、维护成本高、稳定性差，仅高纬度项目会考虑，推广受限。基于此，本发明设计了一种全年角度可调光伏装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全年角度可调光伏装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种全年角度可调光伏装置，包括固定金属杆、光伏电池板、可动金属杆和金属滑块，所述固定金属杆的顶部通过凹槽和挡圈转动卡接有金属球，所述金属球的顶部与所述光伏电池板的下表面顶部万向转动连接，所述光伏电池板的下表面底部通过限位销转动连接有可动金属杆，所述固定金属杆的外壁空套有金属滑块，所述金属滑块的内圆柱面与固定金属杆的外圆柱面接触，所述金属滑块的表面中央对称设有两组金属滑块承孔，两组所述金属滑块承孔之间通过限位销与所述可动金属杆的底部转动连接，所述金属滑块的表面顶部和底部分别开设有冬至金属滑槽和夏至金属滑槽，所述金属滑块的表面中央横向开设有春秋金属滑槽，所述金属滑块的表面中央竖向开设有联通槽，且联通槽的顶部和底部分别与冬至金属滑槽的底部中央和夏至金属滑槽的顶部中央连通，所述固定金属杆的外壁镶铸有限位销，所述限位销经过联通槽分别插接到冬至金属滑槽、春秋金属滑槽或夏至金属滑槽，所述联通槽中过盈配合有金属楔块，所述金属楔块通过可拆卸金属箍与所述金属滑块的外圆柱面套接。
优选的，所述固定金属杆的横截面为正圆形。
优选的，所述金属滑块的内圆柱面与固定金属杆的外圆柱面均涂覆有光滑耐磨涂层。
优选的，所述冬至金属滑槽、春秋金属滑槽和夏至金属滑槽的外壁均涂覆有光滑耐磨涂层。
优选的，所述冬至金属滑槽、春秋金属滑槽和夏至金属滑槽在所述金属滑块端面上的投影为一个圆心角为60°的弧形，所述冬至金属滑槽和夏至金属滑槽的弧高可根据实际纬度进行调整，弧高一般大于零。
优选的，所述金属楔块为可拆卸结构，所述金属楔块的上下两个弧面的曲率与所述冬至金属滑槽或夏至金属滑槽所接触弧面的曲率相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
固定式光伏电池板只有在特定的季节和特定的时刻，才能有较高的发电效率，若在其他的季节或者其他的时刻，其发电效率就比较低；设置有太阳跟踪装置的光伏电池板虽然能通过精准追踪太阳运动的轨迹来提高发电效率，但其电器元件多、结构复杂，制造成本高，推广受限；本发明根据一年中不同的季节、一天中不同的时刻，通过改变光伏电池板的安装角和偏转角以实现其发电效率的提高，结构简单、造价成本低、控制简单、执行更可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明在正午时的正视图。
图2为本发明在正午时的侧视图。
图3为本发明在上午时的正视图。
图4为本发明在下午时的正视图。
图5为本发明金属球与固定金属杆的配合示意图。
图6为本发明金属滑块的三视图和立体图。
图7为本发明夏至时金属滑块与固定金属杆的配合示意图。
图8为本发明限位销在各季节的位置示意图。
图9为本发明光伏电池板与太阳的位置关系示意图。
图10为本发明在夏至时与固定式光伏电池板对比所得数据记录表。
图11为本发明在春分、秋分时与固定式光伏电池板对比所得数据记录表。
图12为本发明在冬至时与固定式光伏电池板对比所得数据记录表。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-固定金属杆、11-限位销、2-光伏电池板、21-金属球、3-可动金属杆、4-金属滑块、41-金属滑块承孔、42-冬至金属滑槽、43-春秋金属滑槽、44-夏至金属滑槽、45-联通槽、46-金属楔块、5-太阳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：一种全年角度可调光伏装置，包括固定金属杆1、光伏电池板2、可动金属杆3和金属滑块4，固定金属杆1的顶部通过凹槽和挡圈转动卡接有金属球21，金属球21的顶部与光伏电池板2的下表面顶部万向转动连接，光伏电池板2的下表面底部通过限位销转动连接有可动金属杆3，固定金属杆1的外壁空套有金属滑块4，金属滑块4的内圆柱面与固定金属杆1的外圆柱面接触，金属滑块4的表面中央对称设有两组金属滑块承孔41，两组金属滑块承孔41之间通过限位销与可动金属杆3的底部转动连接，金属滑块4的表面顶部和底部分别开设有冬至金属滑槽42和夏至金属滑槽44，金属滑块4的表面中央横向开设有春秋金属滑槽43，金属滑块4的表面中央竖向开设有联通槽45，且联通槽45的顶部和底部分别与冬至金属滑槽42的底部中央和夏至金属滑槽44的顶部中央连通，固定金属杆1的外壁镶铸有限位销11，限位销11经过联通槽45分别插接到冬至金属滑槽42、春秋金属滑槽43或夏至金属滑槽44，联通槽45中过盈配合有金属楔块46，金属楔块46通过可拆卸金属箍与金属滑块4的外圆柱面套接。
其中，固定金属杆1的横截面为正圆形。
金属滑块4的内圆柱面与固定金属杆1的外圆柱面均涂覆有光滑耐磨涂层。
冬至金属滑槽42、春秋金属滑槽43和夏至金属滑槽44的外壁均涂覆有光滑耐磨涂层。
冬至金属滑槽42、春秋金属滑槽43和夏至金属滑槽44在金属滑块4端面上的投影为一个圆心角为60°的弧形，冬至金属滑槽42和夏至金属滑槽44的弧高可根据实际纬度进行调整，弧高一般大于零。
金属楔块46为可拆卸结构，金属楔块46的上下两个弧面的曲率与冬至金属滑槽42或夏至金属滑槽44所接触弧面的曲率相等。
本实施例的一个具体应用为：
一年中，不同的季节，限位销11的位置不同：
夏至时：拆下金属楔块46，限位销11通过联通槽45调整至夏至金属滑槽44，然后装上两个金属楔块46，并用金属箍棒限制两个金属楔块46的径向移动；
冬至时：拆下金属楔块46，限位销11通过联通槽45调整至冬至金属滑槽42，然后装上两个金属楔块46，并用金属箍棒限制两个金属楔块46的径向移动；
春分或秋分时：拆下金属楔块46，限位销11通过联通槽45调整至春秋金属滑槽43，然后装上两个金属楔块46，并用金属箍棒限制两个金属楔块46的径向移动。
一天内，不同的时刻，限位销11的位置也不同：
上午时：金属滑块4为主动件，逆时针旋转到底，相对地，限位销11滑入相应槽的最左端，可动金属杆3带动光伏电池板2逆时针转动并锁止，此时光伏电池板2朝南向东偏转30°方向；
正午时：金属滑块4为主动件，顺时针旋转，相对地，限位销11从左侧槽内滑出，滑入槽的中央位置，可动金属杆3带动光伏电池板2顺时针转动并锁止，此时光伏电池板2朝正南方向，因夏至金属滑槽44和冬至金属滑槽42存在弧高，在光伏电池板2顺时针旋转的过程中，其安装角会相应的减小或增大，春秋金属滑槽43的弧高为零，光伏电池板2在春分或秋分顺时针旋转时，其安装角保持不变；
下午时：金属滑块4为主动件，继续顺时针旋转到底，相对地，限位销11从相应槽的中央位置滑出，滑入最右端的槽内，可动金属杆3带动光伏电池板2顺时针转动并锁止，此时光伏电池板2朝南向西偏转30°方向。
为了进一步的说明本发明相对固定式光伏电池板有更高的发电效果，现以合肥为例，结合图9所示光伏电池板与太阳的位置关系，做进一步阐述，其中：α为太阳高度角，β为太阳方位角，γ为光伏板偏转角、δ为光伏板安装角，γ1为固定光伏电池板偏转角，γ2为本发明光伏电池板偏转角，δ1为固定光伏电池板安装角，δ2为本发明光伏电池板安装角，其中α、β、γ、δ与阳光投射到光伏电池板上的有效面积有如下关系：
S＝sin(α+δ)×sin(90-β+γ)
通过计算，夏至合肥上午9、10、11点的α分别是：49°、62°和74°，正午12点的是81°，下午13、14、15点的分别是：74°、62°和49°，β则分别是-89°、-78°、-59°、0°、59°、78°和89°；δ1为固定光伏电池板的安装角，依据合肥的实际纬度调整可设为40°，因其固定朝向正南方向，γ1为0°；本发明中的三个金属滑槽在金属滑块4端面上的投影为一个圆心角为60°的弧形，上午9至11点，相对地，限位销11滑入上午锁止槽421，光伏电池板2逆时针旋转30°，故γ2是-30°，δ2预设为40°；正午12点，相对地，限位销11从左端滑出，滑入至夏至金属滑槽44的中央位置，光伏电池板2顺时针旋转30°，朝正南方向，故γ2是0°，因冬至金属滑槽42存在弧高，光伏电池板2在顺时针旋转的过程δ2会减小，δ2设为30°；下午13至15点，相对地，限位销11从中央位置滑出，滑入夏至金属滑槽44最右端，光伏电池板2继续顺时针旋转30°，故γ2是30°，δ2重新回到为40°。
本发明结构简单、控制可靠，而且相对固定式光伏电池板也有更高的发电效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种全年角度可调光伏装置，包括固定金属杆(1)、光伏电池板(2)、可动金属杆(3)和金属滑块(4)，其特征在于：所述固定金属杆(1)的顶部通过凹槽和挡圈转动卡接有金属球(21)，所述金属球(21)的顶部与所述光伏电池板(2)的下表面顶部万向转动连接，所述光伏电池板(2)的下表面底部通过限位销转动连接有可动金属杆(3)，所述固定金属杆(1)的外壁空套有金属滑块(4)，所述金属滑块(4)的内圆柱面与固定金属杆(1)的外圆柱面接触，所述金属滑块(4)的表面中央对称设有两组金属滑块承孔(41)，两组所述金属滑块承孔(41)之间通过限位销与所述可动金属杆(3)的底部转动连接，所述金属滑块(4)的表面顶部和底部分别开设有冬至金属滑槽(42)和夏至金属滑槽(44)，所述金属滑块(4)的表面中央横向开设有春秋金属滑槽(43)，所述金属滑块(4)的表面中央竖向开设有联通槽(45)，且联通槽(45)的顶部和底部分别与冬至金属滑槽(42)的底部中央和夏至金属滑槽(44)的顶部中央连通，所述固定金属杆(1)的外壁镶铸有限位销(11)，所述限位销(11)经过联通槽(45)分别插接到冬至金属滑槽(42)、春秋金属滑槽(43)或夏至金属滑槽(44)，所述联通槽(45)中过盈配合有金属楔块(46)，所述金属楔块(46)通过可拆卸金属箍与所述金属滑块(4)的外圆柱面套接。
2.根据权利要求1所述的一种全年角度可调光伏装置，其特征在于：所述固定金属杆(1)的横截面为正圆形。
3.根据权利要求1所述的一种全年角度可调光伏装置，其特征在于：所述金属滑块(4)的内圆柱面与固定金属杆(1)的外圆柱面均涂覆有光滑耐磨涂层。
4.根据权利要求1所述的一种全年角度可调光伏装置，其特征在于：所述冬至金属滑槽(42)、春秋金属滑槽(43)和夏至金属滑槽(44)的外壁均涂覆有光滑耐磨涂层。
5.根据权利要求1所述的一种全年角度可调光伏装置，其特征在于：所述冬至金属滑槽(42)、春秋金属滑槽(43)和夏至金属滑槽(44)在所述金属滑块(4)端面上的投影为一个圆心角为60°的弧形，所述冬至金属滑槽(42)和夏至金属滑槽(44)的弧高可根据实际纬度进行调整，弧高一般大于零。
6.根据权利要求1所述的一种全年角度可调光伏装置，其特征在于：所述金属楔块(46)为可拆卸结构，所述金属楔块(46)的上下两个弧面的曲率与所述冬至金属滑槽(42)或夏至金属滑槽(44)所接触弧面的曲率相等。
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