CN112113086B - 一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统 - Google Patents

一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，包括光伏电池，还包括支撑架、方位轴组件、俯仰轴组件、植物补光灯和控制组件，方位轴组件固定在支撑架上，俯仰轴组件安装在方位轴组件上，俯仰轴组件连接植物补光灯，控制组件包括时控开关、太阳跟踪控制器和光照传感器，光照传感器安装在俯仰轴组件上，时控开关电连接在植物补光灯和电源之间，太阳跟踪控制器输入端连接光照传感器，输出端分别连接方位轴组件和俯仰轴组件。本发明系统能够精确跟踪太阳位置，精准跟踪光伏电池板遮挡的阴影，为被遮挡阳光的农作物进行精准光照补偿。能通过时控开关对植物补光灯的控制，增加植物的光照时长。

Description

一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统
技术领域
本发明涉及农作物光照补偿领域，特别涉及一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统。
背景技术
农光互补发电站是目前属于国家鼓励力度最大的绿色电力开发能源项目，但是大量的光伏电池板遮挡了阳光，影响了农作物的生长，浪费了土地资源。农作物在不同的生长期对日照时数需求各有不同，在阴雨天、晚秋和冬季日照时数明显不足时，对农作物的生长发育、产量和品质有巨大的影响。植物生长灯是种特殊的灯具，灯光能代替太阳光给植物生长发育环境，因此，适当用植物生长灯进行补光是必须的。
现有的光照补偿装置是固定补偿方向，而光伏电池板的阴影是随太阳运动而运动，导致无法对被遮挡阳光的农作物进行准确光照补偿。
发明内容
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统。
本发明采用如下技术方案：
一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，包括光伏电池，还包括支撑架、方位轴组件、俯仰轴组件、植物补光灯和控制组件；
所述光伏电池安装在所述支撑架上；
所述方位轴组件包括安装在方位轴箱体内的方位轴电机、方位轴蜗轮蜗杆机构、方位轴联轴器和方位轴旋转轴，所述方位轴箱体连接所述支撑架，所述方位轴蜗轮蜗杆机构包括相啮合的蜗轮和蜗杆，所述方位轴电机通过所述方位轴联轴器与所述蜗杆连接，所述蜗轮与所述方位轴旋转轴连接；
所述俯仰轴组件包括安装在俯仰轴箱体内的俯仰轴电机、俯仰轴联轴器、俯仰轴齿轮机构和俯仰轴偏置轴，还包括灯体支架和俯仰偏置架，所述俯仰轴箱体连接所述方位轴旋转轴，所述俯仰轴齿轮机构包括相互啮合的齿轮a与齿轮b，所述俯仰轴电机与所述齿轮a通过俯仰轴联轴器连接，所述齿轮b连接所述俯仰轴偏置轴，所述俯仰轴偏置轴与所述俯仰偏置架连接，所述俯仰偏置架与所述灯体支架连接，所述灯体支架与所述植物补光灯连接；
所述控制组件固定在支撑架上，包括时控开关、太阳跟踪控制器和光照传感器，所述光照传感器安装在光照传感器支架上，所述光照传感器支架连接所述俯仰偏置架；所述时控开关电连接在所述植物补光灯和供电电源端之间，所述太阳跟踪控制器的输入端连接所述光照传感器，其东西方向输出端与所述方位轴电机连接，其上下方向输出端与所述俯仰轴电机连接。
所述方位轴箱体形状为长方体或正方体，以箱体上表面为基准平行于水平面。
所述太阳跟踪控制器采用型号为TYTC-205M的太阳能双轴自动跟踪器时控版。
所述太阳跟踪控制器有限位设置，根据需求调节太阳控制器各方向的限位设置。
所述太阳跟踪控制器控制所述光照传感器的方法如下：
(1)所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器处于所设定的工作初始位置；
(2)在设定的时间，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器处于东限位处，识别太阳位置；
(3)根据所述光照传感器的输入，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器始终跟随太阳位置运动；
(4)在太阳下山时，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使所述光照传感器回到工作初始位置。
所述控制组件设置在防水箱内，所述防水箱固定连接所述支撑架。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明系统能够精确跟踪太阳位置，精准跟踪光伏电池板遮挡的阴影，为被遮挡阳光的农作物进行精准光照补偿，促进农作物的光合作用。
(2)在太阳出来之前或者落山之后，太阳跟踪控制器在设定的时间控制植物补光灯开或关，在规定时间给植物补光以满足植物光照时长。
附图说明
图1是本发明一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统的结构示意图。
图2是图1中方位轴组件和俯仰轴组件的局部图。
图3是图1中俯仰轴组件的结构示意图，其中未包含俯仰轴箱体。
图4是图1中方位轴组件的结构示意图，其中未包含方位轴箱体。
图5是图1中俯仰轴组件的爆炸图。
图6是图1中方位轴组件的爆炸图。
图中：1、方位轴组件；2、俯仰轴组件；3、支撑架；4、控制组件；5、植物补光灯；6、光伏电池板；101、螺栓a；102、轴承端盖a；103、蜗杆轴承a；104、蜗杆；105、蜗杆轴承b；106、方位轴联轴器；107、方位轴步进电机；108、螺栓b；109、轴承端盖b；110、固定套；111、紧固螺栓；112、方位轴箱体；113、蜗轮轴承a；114、蜗轮；115、蜗轮轴承b；116、轴承端盖c；117、螺栓c；118、方位轴旋转轴；201、灯体支架；203、插销；204、开口销；205、俯仰偏置架a；206、偏置轴轴承a；208、光照传感器支架；209、螺栓d；210、螺母；211、俯仰轴偏置轴；212、齿轮b；213、偏置轴轴承b；214、俯仰偏置架b；215、齿轮轴轴承a；216、齿轮轴轴套；217、螺栓e；218、齿轮轴；219、齿轮a；220、齿轮轴轴承b；221、俯仰轴联轴器；222、俯仰轴步进电机；223、螺栓f；224、螺母；225、俯仰轴箱体；401、防水箱；402太阳跟踪控制器；403、时控开关；404、光照传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施方例对本发明的技术方案作进一步说明，但不构成对本发明权利要求保护范围的限制。
如图1至图6所示，一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，包括方位轴组件1、俯仰轴组件2、支撑架3、控制组件4、植物补光灯5和农光互补发电站的光伏电池板6。光伏电池板6安装在支撑架3上。所述方位轴组件1包括安装在方位轴箱体112内的方位轴步进电机107、方位轴蜗轮蜗杆机构、方位轴联轴器106和方位轴旋转轴118；方位轴蜗轮蜗杆机构包括相啮合的蜗轮114和蜗杆104。方位轴箱体112套接在固定套110中，固定套110通过紧固螺栓111与支撑架3连接。方位轴箱体112一侧通过螺栓101连接轴承端盖a102，蜗杆104的一端伸出方位轴箱体112且通过蜗杆轴承a103连接轴承端盖a102。蜗杆104的另一端通过蜗杆轴承b105与方位轴联轴器106连接，方位轴联轴器106与方位轴步进电机107连接。方位轴箱体112底部通过螺栓b108连接轴承端盖b109，方位轴箱体112顶部通过螺栓c117连接轴承端盖c116，方位轴旋转轴118下端通过蜗轮轴承a113连接轴承端盖b109，上端穿过涡轮114后通过蜗轮轴承b115连接轴承端盖c116。所述方位轴箱体112形状为长方体或正方体，以箱体上表面为基准平行于水平面。通过轴承端盖a、轴承端盖b对应于方位轴箱体112的位置来保证蜗杆104与蜗轮114的中心距，从而达到消除蜗轮114、蜗杆104啮合间隙的目的。
所述俯仰轴组件包括安装在俯仰轴箱体225内的俯仰轴步进电机222、俯仰轴联轴器221、俯仰轴齿轮机构和俯仰轴偏置轴211。俯仰轴齿轮机构包括相互啮合的齿轮a219与齿轮b212。俯仰轴箱体225通过螺栓f223和螺母224连接方位轴旋转轴118顶端。在俯仰轴箱体225内壁上通过螺栓e217连接齿轮轴轴套216，齿轮轴218的一端通过齿轮轴轴承a215连接齿轮轴轴套216，另一端通过齿轮轴轴承b220连接俯仰轴联轴器221，俯仰轴联轴器221与俯仰轴步进电机222连接。齿轮a219连接在齿轮轴218上。俯仰轴偏置轴211一端通过偏置轴轴承a206连接俯仰轴箱体225外侧的俯仰偏置架a205，俯仰偏置架a205通过插销203与开口销204连接灯体支架201上端，灯体支架201下端固定连接植物补光灯5。俯仰轴偏置轴211另一端通过偏置轴轴承b213连接俯仰轴箱体225另一外侧的俯仰偏置架b214，齿轮b212连接在俯仰轴偏置轴211上。
所述控制组件4包括防水箱401、太阳跟踪控制器402、时控开关403和光照传感器404，防水箱401固定在支撑架3上，时控开关403和太阳跟踪控制器402分别放置在防水箱401内。时控开关403电连接在电源和植物补光灯5之间，所述太阳跟踪控制器402输入端与光照传感器404连接，太阳跟踪控制器402的东西方向输出端与方位轴步进电机107连接，上下方向输出端与所述俯仰轴步进电机222连接。光照传感器404安装在光照传感器支架208顶部，光照传感器支架208底部两端分别通过螺栓209、螺母210分别对应连接俯仰偏置架a205、俯仰偏置架b214。
光照传感器404将检测信号传递到太阳跟踪控制器402，太阳跟踪控制器402通过控制方位轴步进电机107转动实现俯仰轴组件2能够在东西方向上转动，通过控制俯仰轴步进电机222的转动，带动俯仰轴偏置轴211转动，俯仰偏置架a205随俯仰偏置轴211同时转动，从而带动灯体支架201下端植物补光灯5转动，达到跟踪光伏电池板6遮挡阴影的效果，植物补光灯5打开能及时给在阴影下的农作物进行光照补偿，促进农作物的光合作用。通过所述时控开关403对植物补光灯5的开/关控制，实现在早晨太阳没出来时和傍晚太阳落山后增加植物的光照时长，以满足植物的生长需要。
所述太阳跟踪控制器402采用型号为TYTC-205M的太阳能双轴自动跟踪器时控板，保证太阳跟踪控制器402在各种天气变化中，都能实现模糊跟踪太阳位置。所述太阳跟踪控制器402可进行角度限位的设置，根据需求调节太阳跟踪控制器402各方向的角度限位，本实施例设定太阳在东边刚出来或者西边下山时的位置为太阳跟踪的极限位置。
所述太阳跟踪控制器402控制所述光照传感器404的方法如下：
(1)所述太阳跟踪控制器402分别控制所述方位轴步进电机107和所述俯仰轴步进电机222转动，
(2)在设定的时间，所述太阳跟踪控制器402分别控制所述方位轴步进电机107和所述俯仰轴步进电机222转动，使光照传感器404处于东限位处，识别太阳位置；
(3)根据所述光照传感器404的输入，所述太阳跟踪控制器402分别控制所述方位轴步进电机107和所述俯仰轴步进电机222转动，使光照传感器404始终跟随太阳位置运动；
(4)在太阳下山时，所述太阳跟踪控制器402分别控制所述方位轴步进电机107和所述俯仰轴步进电机222转动，使所述光照传感器404回到工作初始位置。

Claims (6)

1.一种用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，包括光伏电池，其特征在于：还包括支撑架、方位轴组件、俯仰轴组件、植物补光灯和控制组件；
所述光伏电池安装在所述支撑架上；
所述方位轴组件包括安装在方位轴箱体内的方位轴电机、方位轴蜗轮蜗杆机构、方位轴联轴器和方位轴旋转轴，所述方位轴箱体连接所述支撑架，所述方位轴蜗轮蜗杆机构包括相啮合的蜗轮和蜗杆，所述方位轴电机通过所述方位轴联轴器与所述蜗杆连接，所述蜗轮与所述方位轴旋转轴连接；
所述俯仰轴组件包括安装在俯仰轴箱体内的俯仰轴电机、俯仰轴联轴器、俯仰轴齿轮机构和俯仰轴偏置轴，还包括灯体支架和俯仰偏置架，所述俯仰轴箱体连接所述方位轴旋转轴，所述俯仰轴齿轮机构包括相互啮合的齿轮a与齿轮b，所述俯仰轴电机与所述齿轮a通过俯仰轴联轴器连接，所述齿轮b连接所述俯仰轴偏置轴，所述俯仰轴偏置轴与所述俯仰偏置架连接，所述俯仰偏置架与所述灯体支架连接，所述灯体支架与所述植物补光灯连接；
所述控制组件固定在支撑架上，包括时控开关、太阳跟踪控制器和光照传感器，所述光照传感器安装在光照传感器支架上，所述光照传感器支架连接所述俯仰偏置架；所述时控开关电连接在所述植物补光灯和供电电源端之间，所述太阳跟踪控制器的输入端连接所述光照传感器，其东西方向输出端与所述方位轴电机连接，其上下方向输出端与所述俯仰轴电机连接。
2.根据权利要求1所述的用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，其特征在于：所述方位轴箱体形状为长方体，以箱体上表面为基准平行于水平面。
3.根据权利要求1所述的用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，其特征在于：所述太阳跟踪控制器采用型号为TYTC-205M的太阳能双轴自动跟踪器时控版。
4.根据权利要求1或3所述的用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，其特征在于：所述太阳跟踪控制器有限位设置，根据需求调节太阳跟踪控制器各方向的限位设置。
5.根据权利要求4所述的用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，其特征在于：所述太阳跟踪控制器控制所述光照传感器的方法如下：
（1）所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器处于所设定的工作初始位置；
（2）在设定的时间，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器处于东限位处，识别太阳位置；
（3）根据所述光照传感器的输入，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使光照传感器始终跟随太阳位置运动；
（4）在太阳下山时，所述太阳跟踪控制器分别控制所述方位轴电机和所述俯仰轴电机转动，使所述光照传感器回到工作初始位置。
6.根据权利要求1所述的用于农光互补发电站的阴影跟踪光照补偿系统，其特征在于：所述控制组件设置在防水箱内，所述防水箱固定连接所述支撑架。
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