CN111740692A - 一种家用光伏发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种家用光伏发电装置,包括箱体、折叠倾斜光伏单元以及电能分配单元,其中折叠倾斜机构以及设于折叠倾斜机构上的光伏发电机构,工作状态下,将折叠倾斜光伏单元从箱体内取出,并通过展开折叠倾斜机构将光伏发电机构暴露于阳光下并倾斜设置,所产生的电能通过电能分配单元储存或传输至外部用电设备。与现有技术相比,本发明中的折叠倾斜光伏单元结构简单、易于安装、便于维修,并使得光伏发电机构在完全展开后,具备自动与水平地面形成倾角的功能,提高光伏面板的发电效率。

Description

一种家用光伏发电装置
技术领域
本发明属于太阳能技术领域,涉及一种家用光伏发电装置。
背景技术
在具备屋外空地的独栋洋房地区或者交通不便的偏远山区,前者具备使用这种方便移动的光伏发电装置的条件;而后者由于供电设施不完善,也有使用这种方便移动的光伏发电装置的需求。同时,在一些受灾害事件所迫,被临时安置在简易板房地区的灾民区,也有使用这种方便移动的光伏发电装置的需求。主要是由于光伏发电是一种清洁能源的有效利用,对于具备屋外空地的独栋洋房地区的使用者来说,是一种节约能源的有效途径;对交通不便的偏远山区的使用者和临时安置在简易板房地区的灾民来说,这不仅是一种清洁能源的有效利用,更是解决生活所急需的用电问题的有效途径。
由于太阳能光伏发电对采光的要求比较高,处于地球的不同维度或者使用时间不同,太阳光的照射角也有不同,若采用现有的固定支架式的光伏板安装设备,则无法有效地利用太阳能。
发明内容
本发明的目的就是提供一种家用光伏发电装置,用于解决现有光伏发电装置中存在的使用便捷性差、采光效率低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种家用光伏发电装置,包括
箱体;
折叠倾斜光伏单元,可储存于箱体内,包括折叠倾斜机构以及设于折叠倾斜机构上的光伏发电机构;
电能分配单元,设于箱体内并与光伏发电机构电连接;
工作状态下,将折叠倾斜光伏单元从箱体内取出,并通过展开折叠倾斜机构将光伏发电机构暴露于阳光下并倾斜设置,所产生的电能通过电能分配单元储存或传输至外部用电设备。
进一步地,所述的折叠倾斜机构包括至少2个前后并列设置的支撑杆、与相邻2个支撑杆相适配的交叉杆,以及设于相邻2个支撑杆与交叉杆之间的上连接杆与下连接杆;
所述的交叉杆包括2个相互交叉铰接设置的第一连杆与第二连杆;
所述的上连接杆的一端与前一支撑杆的上端相连接,另一端与第一连杆的上端转动连接;
所述的下连接杆的一端与后一支撑杆滑动连接,另一端与第一连杆转动连接。
所述的光伏发电机构设于上连接杆与后一下连接杆之间。
进一步地,当所述的折叠倾斜机构包括至少3个支撑杆时,与中间支撑杆相连接的上连接杆的端部,分别与前一交叉杆中的第二连杆的上端以及后一交叉杆中的第一连杆的上端转动连接。其中所述的中间支撑杆为位于最前端支撑杆与最后端支撑杆之间的任一支撑杆。
进一步地,相邻的2个支撑杆之间还设有辅助交叉杆;
所述的辅助交叉杆包括2个相互交叉铰接设置的第一辅助连杆与第二辅助连杆;
所述的第一辅助连杆的两端分别与前一上连接杆、后一下连接杆转动连接;所述的第二辅助连杆一端与前一支撑杆滑动连接,另一端与后一支撑杆转动连接。
作为优选的技术方案,所述的第一辅助连杆与第一连杆、第二辅助连杆与第二连杆分别平行设置,使得所述的辅助交叉杆可与交叉杆同步转动,从而使光伏发电机构两侧的上连接杆与下连接杆平稳移动,并使得光伏发电机构在展开状态与收纳状态之间平稳切换。
作为优选的技术方案,所述的折叠倾斜机构还包括连接头,该连接头包括依次转动连接的滑动定位环、第一转动套、第二转动套及固定套;所述的滑动定位环、第一转动套及第二转动套的转动平面相平行并与固定套的轴向相垂直,所述的滑动定位环的轴向与固定套的轴向相垂直;所述的滑动定位环滑动套设于支撑杆上,并可通过螺栓结构固定于支撑杆上;所述的固定套用于固定上连接杆或下连接杆的端部;所述的第一转动套、第二转动套用于固定第一连杆、第二连杆、第一辅助连杆或第二辅助连杆的端部,并实现与其他部件之间的转动连接。
作为进一步优选的技术方案,所述的滑动定位环、第一转动套、第二转动套及固定套之间为可拆卸连接,即可根据实际需要保留或拆除相应的部件,如位于最前端的支撑杆与第二辅助连杆之间的连接头,可仅包括滑动定位环与第一转动套,位于最前端的第一连杆与上连接杆之间的连接头,则可仅包括固定套与第一转动套。
进一步地,所述的第一连杆与第二连杆之间、第一辅助连杆与第二辅助连杆之间均设有转轴接头,并通过转轴接头交叉铰接设置;
所述的转轴接头包括2个转动连接的套管,所述的第一连杆与第二连杆、第一辅助连杆与第二辅助连杆分别套设于相应的套管内。
进一步地,所述的支撑杆上设有用于限制第二辅助连杆滑动端上移位置的定位块。由于展开后光伏发电机构的倾斜角度与交叉杆的转动角度及下连接杆滑动端的上移位置有关,交叉杆的转动角度越大、下连接杆滑动端上移位置越高,则光伏发电机构的倾斜角度越大,因此通过限定第二辅助连杆滑动端的上移位置可调整相邻支撑杆之间的最大展开距离,从而控制交叉杆的转动角度及下连接杆滑动端上移高度,进而实现对光伏发电机构的倾斜角度的控制。
进一步地,所述的支撑杆为伸缩杆。
进一步地,所述的上连接杆与下连接杆均为伸缩杆。
如图3及图4所示,通过调整支撑杆、上连接杆与下连接杆的长度也可实现光伏发电机构倾角的控制。
进一步地,所述的支撑杆、第一连杆及第二连杆的下端还设有移动脚轮,以便于光伏发电机构的展开收纳过程或折叠倾斜机构移动过程。
进一步地,所述的光伏发电机构包括太阳能板以及用于连接太阳能板与上连接杆及下连接杆的连接件;
所述的电能分配单元包括与太阳能板电连接的控制器,以及分别与控制器电连接的逆变器及蓄电池。
所述的蓄电池是本家用光伏发电装置中的储能元件,所述的逆变器的输入端与控制器的输出端相连,用于输出交流电,所述的控制器上还设有直流电输出接头,为家用交流用电及直流用电提供电力支持,可选用华威能源公司的ES系列控制器、或者广东索尔ST-G1210等。
工作原理:非工作状态下,支撑杆并列设置并相互靠拢,交叉杆中第一连杆与第二连杆的上端之间以及下端之间分别相靠近,光伏发电机构近乎呈竖直状态设于上连接杆与后一下连接杆之间;工作状态下,将位于最后端的第二连杆的上端下压,使得第一连杆的上端(或下端)与第二连杆的下端(或上端)相互靠近,并通过第一连杆使光伏发电机构向水平方向转动,同时,下连接杆的滑动端沿支撑杆上移,从而使得光伏发电机构在转动的同时产生倾斜,进而提高其采光效果,光伏发电机构所产生的电能可通过控制器输出为直流电,或再通过逆变器输出为交流电,或通过蓄电池储存。
与现有技术相比,本发明具有以下特点:
1)本发明中的折叠倾斜光伏单元结构简单、易于安装、便于维修,并可通过连接头实现多光伏发电机构的组合使用,方便在不同用电需求下的快速装配;
2)采用交叉杆的结构设计形式使得光伏发电机构在完全展开后,具备自动与水平地面形成倾角的功能,提高光伏面板的发电效率;
3)通过调换不同长度的上连接杆与下连接杆或支撑杆,或者选用相应的伸缩杆,可以改变光伏发电机构与水平地面形成的倾角角度,以适应不同纬度地区的太阳照射角的差异性。
附图说明
图1为实施例1中收纳状态下一种家用光伏发电装置的结构示意图;
图2为实施例1中工作状态下一种家用光伏发电装置的结构示意图;
图3为调整上连接杆及下连接杆长度对太阳能板倾角影响的结构示意图;
图4为调整支撑杆长度对太阳能板倾角影响的结构示意图;
图5为连接头的结构示意图;
图中标记说明:
1-箱体、2-支撑杆、3-交叉杆、301-第一连杆、302-第二连杆、4-上连接杆、5-下连接杆、6-辅助交叉杆、601-第一辅助连杆、602-第二辅助连杆、7-转轴接头、8-定位块、9-移动脚轮、10-太阳能板、11-连接件、12-控制器、13-逆变器、14-蓄电池、15-连接头、1501-滑动定位环、1502-第一转动套、1503-第二转动套、1504-固定套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1:
如图1及图2所示的一种家用光伏发电装置,包括箱体1、折叠倾斜光伏单元以及电能分配单元;其中,折叠倾斜光伏单元包括折叠倾斜机构以及设于折叠倾斜机构上的光伏发电机构.
折叠倾斜机构又包括3个前后并列设置的支撑杆2、与相邻2个支撑杆2相适配的交叉杆3,以及设于相邻2个支撑杆2与交叉杆3之间的上连接杆4与下连接杆5;其中交叉杆3包括2个相互交叉铰接设置的第一连杆301与第二连杆302;上连接杆4的一端与前一支撑杆2的上端相连接,另一端与第一连杆301的上端转动连接;下连接杆5的一端与后一支撑杆2滑动连接,另一端与第一连杆301转动连接,并且,与中间支撑杆2相连接的上连接杆4的端部,分别与前一交叉杆3中的第二连杆302的上端以及后一交叉杆3中的第一连杆301的上端转动连接。
相邻的2个支撑杆2之间还设有辅助交叉杆6;该辅助交叉杆6包括2个相互交叉铰接设置的第一辅助连杆601与第二辅助连杆602;第一辅助连杆601的两端分别与前一上连接杆4、后一下连接杆5转动连接;第二辅助连杆602一端与前一支撑杆2滑动连接,另一端与后一支撑杆2转动连接。
此外,第一辅助连杆601与第一连杆301、第二辅助连杆602与第二连杆302分别平行设置,使得辅助交叉杆6可与交叉杆3同步转动,从而使光伏发电机构两侧的上连接杆4与下连接杆5平稳移动,并使得光伏发电机构在展开状态与收纳状态之间平稳切换。
折叠倾斜机构还包括如图5所示的连接头,该连接头15包括依次转动连接的滑动定位环1501、第一转动套1502、第二转动套1503及固定套1504;滑动定位环1501、第一转动套1502及第二转动套1503的转动平面相平行并与固定套1504的轴向相垂直,滑动定位环1501的轴向与固定套1504的轴向相垂直;滑动定位环1501滑动套设于支撑杆2上(可通过螺栓结构固定于支撑杆2上,或者滑动定位环1501为弹性环并以过盈配合的方式设于支撑杆2上);固定套1504用于固定上连接杆4或下连接杆5的端部;第一转动套1502、第二转动套1503用于固定第一连杆301、第二连杆302、第一辅助连杆601或第二辅助连杆602的端部,并实现与其他部件之间的转动连接。
滑动定位环1501、第一转动套1502、第二转动套1503及固定套1504之间为可拆卸连接,即可根据实际需要保留或拆除相应的部件,如位于最前端的支撑杆2与第二辅助连杆602之间的连接头,可仅包括滑动定位环1501与第一转动套1502,位于最前端的第一连杆301与上连接杆4之间的连接头,则可仅包括固定套1504与第一转动套1502。
第一连杆301与第二连杆302之间、第一辅助连杆601与第二辅助连杆602之间均设有转轴接头7,并通过转轴接头7交叉铰接设置;该转轴接头7包括2个转动连接的套管,第一连杆301与第二连杆302、第一辅助连杆601与第二辅助连杆602分别套设于相应的套管内。
支撑杆2上还设有用于限制第二辅助连杆602滑动端上移位置的定位块8。支撑杆2、第一连杆301及第二连杆302的下端还设有移动脚轮9,以便于光伏发电机构的展开收纳过程或折叠倾斜机构移动过程。
光伏发电机构包括太阳能板10以及用于连接太阳能板10与上连接杆4及下连接杆5的连接件11;
电能分配单元包括与太阳能板10电连接的控制器12,以及分别与控制器12电连接的逆变器13及蓄电池14。
实际应用过程中,在非工作状态下(如图1所示),支撑杆2并列设置并相互靠拢,交叉杆3中第一连杆301与第二连杆302的上端之间以及下端之间分别相靠近,光伏发电机构近乎呈竖直状态设于上连接杆4与后一下连接杆5之间;在工作状态下(如图2所示),将位于最后端的第二连杆302的上端下压,使得第一连杆301的上端(或下端)与第二连杆302的下端(或上端)相互靠近,并通过第一连杆301使光伏发电机构向水平方向转动,同时,下连接杆5的滑动端沿支撑杆2上移,从而使得光伏发电机构在转动的同时产生倾斜,进而提高其采光效果,光伏发电机构所产生的电能可通过控制器12输出为直流电,或再通过逆变器13输出为交流电,或通过蓄电池14储存。
实施例2:
本实施例中,支撑杆2、上连接杆4与下连接杆5均为伸缩杆,以便于在折叠倾斜机构展开后,调整光伏发电机构的倾斜角度,其余同实施例1。
实施例3:
如图3所示,本实施例中当选用长度为3062mm的杆件作为上连接杆4与下连接杆5以替代2210mm的上连接杆4与下连接杆5时,光伏发电机构的倾斜角度由27°减小到20°,从而使光伏发电机构以最佳的角度接受太阳光的照射,提高光电转换效率,其余同实施例1。
实施例4:
如图4所示,本实施例中当选用长度为2230mm的杆件作为支撑杆2以替代1100mm的支撑杆2时,光伏发电机构的倾斜角度由27°增加到45°,从而使光伏发电机构以最佳的角度接受太阳光的照射,提高光电转换效率,其余同实施例1。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种家用光伏发电装置,其特征在于,该装置包括
箱体(1);
折叠倾斜光伏单元,可储存于箱体(1)内,包括折叠倾斜机构以及设于折叠倾斜机构上的光伏发电机构;
电能分配单元,设于箱体(1)内并与光伏发电机构电连接;
工作状态下,将折叠倾斜光伏单元从箱体(1)内取出,并通过展开折叠倾斜机构将光伏发电机构暴露于阳光下并倾斜设置,所产生的电能通过电能分配单元储存或传输至外部用电设备。
2.根据权利要求1所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的折叠倾斜机构包括至少2个前后并列设置的支撑杆(2)、与相邻2个支撑杆(2)相适配的交叉杆(3),以及设于相邻2个支撑杆(2)与交叉杆(3)之间的上连接杆(4)与下连接杆(5);
所述的交叉杆(3)包括2个相互交叉铰接设置的第一连杆(301)与第二连杆(302);
所述的上连接杆(4)的一端与前一支撑杆(2)的上端相连接,另一端与第一连杆(301)的上端相连接;
所述的下连接杆(5)的一端与后一支撑杆(2)滑动连接,另一端与第一连杆(301)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,当所述的折叠倾斜机构包括至少3个支撑杆(2)时,与中间支撑杆(2)相连接的上连接杆(4)的端部,分别与前一交叉杆(3)中的第二连杆(302)的上端以及后一交叉杆(3)中的第一连杆(301)的上端转动连接。
4.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,相邻的2个支撑杆(2)之间还设有辅助交叉杆(6);
所述的辅助交叉杆(6)包括2个相互交叉铰接设置的第一辅助连杆(601)与第二辅助连杆(602);
所述的第一辅助连杆(601)的两端分别与前一上连接杆(4)、后一下连接杆(5)转动连接;所述的第二辅助连杆(602)一端与前一支撑杆(2)滑动连接,另一端与后一支撑杆(2)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的第一连杆(301)与第二连杆(302)之间、第一辅助连杆(601)与第二辅助连杆(602)之间均设有转轴接头(7),并通过转轴接头(7)交叉铰接设置;
所述的转轴接头(7)包括2个转动连接的套管,所述的第一连杆(301)与第二连杆(302)、第一辅助连杆(601)与第二辅助连杆(602)分别套设于相应的套管内。
6.根据权利要求4所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的支撑杆(2)上设有用于限制第二辅助连杆(602)滑动端上移位置的定位块(8)。
7.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的支撑杆(2)为伸缩杆。
8.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的上连接杆(4)与下连接杆(5)均为伸缩杆。
9.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的支撑杆(2)、第一连杆(301)及第二连杆(302)的下端还设有移动脚轮(9)。
10.根据权利要求2所述的一种家用光伏发电装置,其特征在于,所述的光伏发电机构包括太阳能板(10)以及用于连接太阳能板(10)与上连接杆(4)及下连接杆(5)的连接件(11);
所述的电能分配单元包括与太阳能板(10)电连接的控制器(12),以及分别与控制器(12)电连接的逆变器(13)及蓄电池(14)。
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