CN113411045A - 一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于太阳能设备技术领域，具体涉及一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置。所述装置包括太阳能电池板以及与其配套连接的蓄电池、太阳能控制器和逆变器，太阳能电池板的底部设有高度和角度均可调节的调节支架；调节支架包括多个连接框、电动伸缩杆、多个自动伸缩杆、角度调节杆和固定杆，太阳能控制器分别与电动伸缩杆、旋转电机和蓄电池连接。本发明将太阳能电池板的结构进行改变，使其能随着太阳光照射角度的变化而变化，以增加太阳光照射到太阳能电池板上面积和时间，提高具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置的能量转化效率。

Description

一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置

技术领域

本发明属于太阳能设备技术领域，具体涉及一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置。

背景技术

太阳能转换是指将太阳能转换为电能、热能、氢能、生物质能、机械能等不同于太阳能能源的技术，常常涉及到太阳能转换材料。常见的太阳能转换材料包括太阳能光伏板，其可以将太阳能转化为电能，并存储在配套的电池中，这项技术也称为太阳能光伏发电技术。

现有技术中，太阳能光伏发电装置包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、逆变器。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分，其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用，在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能，其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。蓄电池一般为铅酸电池，小微型装置中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。另外，太阳能光伏发电装置的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC，为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能光伏发电装置所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。上述装置中，太阳能电池板直接暴露在空气中，经历风吹日晒雨淋，其余部件可放置在附近的机房内。然而，这种结构存在的问题是太阳能电池板的角度无法自动调节，而太阳光的照射角度是在时刻变化的，这就导致太阳光照射到太阳能电池板上面积和时间不足，导致太阳能光伏转换装置的效率低下。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置。

本发明的目的是提供一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，包括太阳能电池板以及与其配套连接的蓄电池、太阳能控制器和逆变器，所述太阳能电池板的底部设有高度和角度均可调节的调节支架；

所述调节支架包括多个连接框、电动伸缩杆、多个自动伸缩杆、角度调节杆和固定杆；

所有的所述连接框并排设置，且相邻的连接框之间通过转动连接，每个所述连接框内固定有所述太阳能电池板，所述电动伸缩杆与处于最边缘的所述连接框底部转动连接，且该连接框上设有用于控制其转动的旋转电机，所述固定杆与处于另一侧边缘的所述连接框连接，多个所述自动伸缩杆与位于非边缘的所述连接框位置一一对应转动连接；

所述太阳能控制器分别与所述电动伸缩杆、所述旋转电机和所述蓄电池连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，所述动伸缩杆包括支撑筒，所述支撑筒的外部套设且滑动连接有滑动筒，所述滑动筒的顶部与其对应的所述连接框底部转动连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，所述滑动筒的外壁上设有至少两个所述角度调节杆，所述角度调节杆的一端与所述滑动筒的外壁转动连接，另一端与其相应的所述连接框底部转动连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，所述角度调节杆为气动弹簧或者液压杆。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，相邻的所述连接框之间通过第一转轴转动连接，所述第一转轴包括固定杆和连接在所述固定杆两侧的活动杆，并且，所述固定杆与所述活动杆之间通过平面形状的弹力材质板连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，还包括机械组件控制器和电源，所述机械组件控制器分别与所述电动伸缩杆、所述旋转电机和所述电源连接，用于控制所述电动伸缩杆、所述旋转电机的工作，此时，所述太阳能控制器不与所述电动伸缩杆、所述旋转电机连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，还包括防护装置，所述防护装置包括多个拱形支撑杆、多个齿轮、防护罩，多个所述拱形支撑杆平行设置，所述太阳能电池板及所述调节支架位于这些所述拱形支撑杆围成的区域内，位于两边缘的所述拱形支撑杆上均啮合连接有一个所述齿轮，两个齿轮的中心轴之间固定连接有卷曲的所述防护罩的一端，所述防护罩的另一端固定在所述拱形支撑杆底部。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，两个所述齿轮的中心轴之间固定连接有卷布轴，所述卷布轴上卷覆有所述防护罩，并且卷起后的所述防护罩的中心端固定在所述卷布轴上。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，所述拱形支撑杆与所述齿轮啮合连接。

优选的，上述具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，还包括基座，所述调节支架和所述防护装置均安装在所述基座上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明将太阳能电池板的结构进行改变，使其能随着太阳光照射角度的变化而变化，以增加太阳光照射到太阳能电池板上面积和时间，提高太阳能光伏转换装置的能量转化效率。

一般来说，太阳能光伏转换装置目的安装地点的经度和纬度位置是基本固定的，那么太阳光在其上的照射角度变化是符合一定的时间规律变化的，按照上述太阳光线与太阳能光伏转换装置上太阳能电池板所成的角度变化规律，在机械组件控制器中预先写入电动伸缩杆、所述旋转电机的工作程序，使得太阳光线与太阳能电池板所成角度尽量接近一直角，达到角度的自适应调节，则照射到太阳能电池板上的太阳光面积、强度和时间均较大。另外，我们通过设置电动伸缩杆按照时间规律的升高或者降低，则可联动带动其余的自动伸缩杆长度发生变化，则可多个太阳能电池板的角度也会发生适应性变化，使多个太阳能电池板一直处于接近平面的状态，使太阳光在太阳能电池板上的照射面积一直处于最大状态，从而提高太阳能光伏转换装置的效率。

附图说明

图1为本发明实施例1的具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置的背面结构纵切面图；

图2为本发明实施例1的连接框与角度调节杆连接的仰视结构示意图；

图3为本发明实施例3的防护装置的防护罩卷起时的侧面结构示意图；

图4为本发明实施例3的防护装置的防护罩展开时的侧面结构示意图；

图5为本发明实施例3的具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置的正面结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

本实施例提供了一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，包括太阳能电池板1以及与其配套使用的蓄电池、太阳能控制器和逆变器，优选的，采用DC-AC逆变器，这四者按照常规技术连接。本实施例将太阳能电池板1的结构进行改变，使其能随着太阳光照射角度的变化而变化，以增加太阳光照射到太阳能电池板1上面积和时间，提高太阳能光伏转换装置的效率。

参照图1-2，图1是本发明具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置的结构示意图，太阳光的照射方向为从上到下，图2是连接框与角度调节杆连接的背面示意图，太阳能电池板1的底部设有高度和角度均可调节的调节支架，调节支架包括多个连接框2、电动伸缩杆21、多个自动伸缩杆22、角度调节杆23和固定杆24；所有的连接框2并排设置，且相邻的连接框2之间通过第一转轴20转动连接，每个连接框2内固定有一个太阳能电池板1，该连接框2可以防止太阳能电池板1的边缘受损，增加其使用寿命；电动伸缩杆21与并排设置的处于最边缘的一个连接框2连接，并且，电动伸缩杆21的顶部与该连接框2通过第二转轴转动连接，第二转轴上设有用于控制其转动的旋转电机；固定杆24与处于另一侧边缘的一个连接框2连接，并且，固定杆24的顶部与该连接框2通过万向管或者万向轴连接，固定杆24的长度不可调，任一电动伸缩杆21或者自动伸缩杆22或者固定杆24上设有机械组件控制器，机械组件控制器为单片机或者PLC控制器，其能够写入程序，并控制与其连接的部件工作，机械组件控制器分别与电动伸缩杆21、旋转电机和电源连接。

多个自动伸缩杆22与位于非边缘的连接框2位置一一对应，动伸缩杆22包括支撑筒221，支撑筒221的外部套设且滑动连接有滑动筒222；具体的，支撑筒221的外壁设置有滑轨，滑动筒222的内壁设有滑轮，滑轮与滑轨匹配滑动连接，且滑轨上设有限制滑轮滑脱的限位块；滑动筒222的顶部与其对应的连接框2底部通过第三转轴转动连接，滑动筒222的外壁上设有至少两个角度调节杆23，角度调节杆23的一端与滑动筒222的外壁通过第四转轴或者第一铰链转动连接，角度调节杆23的另一端与其相应的连接框2底部通过第五转轴或者第二铰链转动连接，滑动筒222、角度调节杆23、连接框2底部的连接点之间可组成三角形结构；优选的，这些角度调节杆23围绕各自相应的滑动筒222的外周均匀分布。

本发明的工作原理如下：电动伸缩杆21、多个自动伸缩杆22和固定杆24的底部分别用于固定在地面，起到支撑作用，一般来说，太阳能光伏转换装置目的安装地点的经度和纬度位置是基本固定的，那么太阳光在其上的照射角度变化是符合一定的时间规律变化的，比如在中国地区，早上太阳从东方升起，其照射到太阳能光伏转换装置上以后，太阳能光伏转换装置的影子位于其本体西侧，而傍晚太阳从西方逐渐降落时，其照射到太阳能光伏转换装置上以后，太阳能光伏转换装置的影子位于其本体东侧。按照上述太阳光线与太阳能光伏转换装置上太阳能电池板1所成的角度变化规律，在机械组件控制器中预先写入电动伸缩杆21、旋转电机的工作程序，使得太阳光线与太阳能电池板1所成角度尽量接近直角。比如，在早上8点，太阳光照与太阳能电池板1所成角度为θ1，我们通过设置太阳能电池板1在电动伸缩杆21和自动伸缩杆22上的角度，使得多个太阳能电池板1组成的平面与8点钟太阳光所成角度θ1＝90度，如果太阳能电池板1的角度不能调节，每经过一个小时后，则随着该时间段内太阳相对于地球的移动，该角度θ1会经过一个θ2的变化，那么我们则在机械控制器中写一个程序，使旋转电机每隔一个小时转动一个角度θ2，以弥补太阳相对于地球运动所造成的角度变化，最终使太阳光线与太阳能电池板1所成角度尽量接近直角，则照射到太阳能电池板1上的太阳光面积、强度和时间均较大。

即使多个太阳能电池板1分别按照上述原理进行角度自适应调节，由于多个太阳能电池板1是独立进行角度调节的，那么它们无法时时保证在一个平面内，可能出现交叉或者平行的分布方式，这种分布方式既不美观也不边缘航拍检测太阳能光伏转换装置的工作动向，相邻的太阳能电池板1之间还可能出现相互挡光的情况，因此，本实施例还设置了电动伸缩杆21、多个自动伸缩杆22和固定杆24。当一个太阳能电池板1发生角度转变后，其各边缘相对于地面的高度也发生了变化，我们通过设置电动伸缩杆21按照时间规律的升高或者降低，则可联动带动其余的自动伸缩杆22长度发生变化，则可多个太阳能电池板1的角度也会发生适应性变化，使多个太阳能电池板1一直处于接近平面的状态，使太阳光在太阳能电池板1上的照射面积一直处于最大状态。以图1所示为例，右侧为电动伸缩杆21升高了角度H，其上连接的太阳能电池板1在旋转电机的控制下转动了角度θ3，则该太阳能电池板1在转动和升高高度的时候，首先带动与其相邻的太阳能电池板1右边缘升高，即图1所示右侧第二个太阳能电池板1右边缘升高，则与该太阳能电池板1相对应的角度调节杆23也升高，拉动了与其连接的滑动筒222向上滑动，则使整个太阳能电池板1的角度也发生了变化；在本实施例中，角度调节杆23可采用气动弹簧或者自动液压杆结构，该结构既具有一定的刚性连接支撑作用，还可以进行长度调节；类似的，其余的自动伸缩杆22和太阳能电池板1也会因为电动伸缩杆21及旋转电机的工作而发生适应性高度变化或者角度变化，由于固定杆24的高度不可调，那么其上连接的太阳能电池板1只进行角度变化，则我们可将所有的太阳能电池板1以平面或者接近曲面的方式整体进行角度转动，各太阳能电池板1的边缘连接在一起，相互之间不阻挡太阳光。

优选的，为了更好的保持多个太阳能电池板1的平面性整体变化，第一转轴20包括一个固定杆201和连接在固定杆两侧的活动杆202，并且，固定杆201与活动杆202之间通过平面形状的弹力刚等材质连接，这种弹力刚材质既具有一定的刚性又具有一定的形变能力，在外力作用下，其弹力刚可以发生一定角度变化，当外界的强制变形力量消失，则其可逐渐恢复平面形状，在弹力刚与多个自动伸缩杆22和电动伸缩杆21的配合运动作用下，维持多个太阳能电池板1在转动过程中的平面性。则所有的太阳能光伏板1处于较佳的工作环境中。

实施例2

一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，如果太阳能控制器上有可以连接电动伸缩杆21、旋转电机的端口，则可用该太阳能控制器代替该机械组件控制器；另外，在技术允许的情况下，还可以将机械组件控制器与蓄电池电连接，此时不需外源电源。

实施例3

一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，与实施例1的结构基本相同，区别在于，还包括防护装置，虽然大多数太阳能光伏板具有防水涂层或者疏水涂层，但是如遇恶劣冰雹等天气，也会对其造成损伤，因此本实施例设置了防护装置，其包括拱形支撑杆3、齿轮4、防护罩5和基座6，拱形支撑杆3的数量为至少两个，其平行固定于基座6上，位于两边缘的拱形支撑杆3上均啮合连接有一个齿轮4，两个齿轮4的中心轴之间固定连接有卷曲的防护罩5的一端，防护罩5的另一端固定在拱形支撑杆3底部，通过随着齿轮4从拱形支撑杆3的一端移动到另一端，防护罩5从卷起状态变成展开状态；优选的，两个齿轮4的中心轴之间固定连接有卷布轴，卷布轴上卷覆有防护罩5，并且卷起后的防护罩5的中心端固定在卷布轴上，外部端固定在基座6上，随着齿轮4从拱形支撑杆3的一端移动到另一端，防护罩5从卷起状态变成展开状态，参见图3-4的变化，调节支架安装在基座6上，并位于展开口的防护罩5下方，参见图5。

需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。

需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，包括太阳能电池板(1)以及与其配套连接的蓄电池、太阳能控制器和逆变器，其特征在于，所述太阳能电池板(1)的底部设有高度和角度均可调节的调节支架；

所述调节支架包括多个连接框(2)、电动伸缩杆(21)、多个自动伸缩杆(22)、角度调节杆(23)和固定杆(24)；

所有的所述连接框(2)并排设置，且相邻的连接框(2)之间转动连接，每个所述连接框(2)内固定有所述太阳能电池板(1)，所述电动伸缩杆(21)与处于最边缘的所述连接框(2)底部转动连接，且该连接框(2)上设有用于控制其转动的旋转电机，所述固定杆(24)与处于另一侧边缘的所述连接框(2)连接，多个所述自动伸缩杆(22)与位于非边缘的所述连接框(2)位置一一对应转动连接；

所述太阳能控制器分别与所述电动伸缩杆(21)、所述旋转电机和所述蓄电池连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，所述动伸缩杆(22)包括支撑筒(221)，所述支撑筒(221)的外部套设且滑动连接有滑动筒(222)，所述滑动筒(222)的顶部与其对应的所述连接框(2)底部转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，所述滑动筒(222)的外壁上设有至少两个所述角度调节杆(23)，所述角度调节杆(23)的一端与所述滑动筒(222)的外壁转动连接，另一端与其相应的所述连接框(2)底部转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，所述角度调节杆(23)为气动弹簧或者液压杆。

5.根据权利要求1所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，相邻的所述连接框(2)之间通过第一转轴(20)转动连接，所述第一转轴(20)包括固定杆(201)和连接在所述固定杆(201)两侧的活动杆(202)，所述固定杆(201)与所述活动杆(202)之间通过弹力材质板连接。

6.根据权利要求3所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，还包括机械组件控制器和电源，所述机械组件控制器分别与所述电动伸缩杆(21)、所述旋转电机和所述电源连接，用于控制所述电动伸缩杆(21)、所述旋转电机的工作，此时，所述太阳能控制器不与所述电动伸缩杆(21)、所述旋转电机连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，还包括防护装置，所述防护装置包括多个拱形支撑杆(3)、多个齿轮(4)、防护罩(5)，多个所述拱形支撑杆(3)平行设置，所述太阳能电池板(1)及所述调节支架位于这些所述拱形支撑杆(3)围成的区域内，位于两边缘的所述拱形支撑杆(3)上均啮合连接有一个所述齿轮(4)，两个齿轮(4)的中心轴之间固定连接有卷曲的所述防护罩(5)的一端，所述防护罩(5)的另一端固定在所述拱形支撑杆(3)底部。

8.根据权利要求7所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，两个所述齿轮(4)的中心轴之间固定连接有卷布轴，所述卷布轴上卷覆有所述防护罩(5)，并且卷起后的所述防护罩(5)的中心端固定在所述卷布轴上。

9.根据权利要求7-8任一项所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，所述拱形支撑杆(3)与所述齿轮(4)啮合连接。

10.根据权利要求1所述的一种具有自适应高度角度可调的太阳能光伏转换装置，其特征在于，还包括基座(6)，所述调节支架和所述防护装置均安装在所述基座(6)上。

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