CN113472277B - 一种太阳能光伏发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种太阳能光伏发电装置，包括旋转组件、设置在旋转组件顶部的支撑组件、设置在支撑组件顶部的收纳桶、设置在收纳桶内部的驱动组件以及设置在驱动组件上的发电组件，发电装置上还设有配合的且受外部控制器控制的感光组件；本发明有利于实现发电装置的发电效率最大化及其自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种太阳能光伏发电装置。
背景技术
太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前得到实际应用的是光伏电池。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分。
专利CN202022485457.X中公开了一种绿色节能建筑用太阳能屋顶，其包括屋顶以及种植在屋顶上的植被区，植被区内设置有若干个太阳能电池板，植被区内设置有若干个支架，支架包括底座和设置在底座上的第一支撑柱和第二支撑柱，太阳能电池板背面设置有转杆，第一支撑柱上转动承载有第一转柱，第二支撑柱上转动承载有第二转柱，第一转柱、第二转柱和转杆之间同轴设置，第一转柱和转杆之间铰接，第二转柱和转杆之间可拆卸固定，第一转柱和第一支撑柱上设置有驱动转杆往复转动的驱动组件。
但是，其在实际应用的过程中仍存适用范围较窄的缺陷，因为上述太阳能电池板的角度调节有限，这对于处于南北回归线之间的区域来说，并不能在全年过程中都能很好地利用太阳能，而且其主要由人工手动调节，不利于实现自动控制。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种太阳能光伏发电装置，包括旋转组件、设置在旋转组件顶部的支撑组件、设置在支撑组件顶部的收纳桶、设置在收纳桶内部的驱动组件以及设置在驱动组件上的发电组件，所述发电装置上还设有配合的且受外部控制器控制的感光组件；
所述旋转组件包括底座、支撑板、旋转电机和内齿条环，所述底座的顶部向内凹陷式地开设有圆形凹槽，所述支撑板底部同轴式地设有圆形凹槽匹配的插接管体，所述插接管体的内环侧壁上设有内齿条环，所述圆形凹槽的底壁上固定有旋转电机，所述旋转电机输出轴上的第一主动齿轮与内齿条环啮合；
所述支撑组件包括支撑杆、横杆和第一电动推杆，所述支撑板的顶部板面上对称地设有两个支撑杆，所述横杆的两端分别与两个支撑杆的顶端固定连接，所述第一电动推杆固定端设置在支撑板的顶部板面上，并且所述第一电动推杆处于两个支撑杆之间连线的垂直平分线上，所述第一电动推杆自由端的端部设有铰接头；
所述收纳桶外部底壁上固定设有联结体和铰座，所述横杆活动穿接在联结体上的杆槽中，所述铰座与铰接头之间转动连接；
所述驱动组件包括第二电动推杆、安装杆、外齿条环和驱动电机，所述第二电动推杆设置在收纳桶的内部，所述安装杆同轴式地设置在第二电动推杆的顶部，所述外齿条环设置在安装杆的外侧壁上；
所述发电组件包括一组扇形板和均匀设置在每一个扇形板内部的一组太阳能电池板，所述扇形板的圆心角数值乘以扇形板的数量等于2π，其中一个所述扇形板圆心处的板体与安装杆的杆体固定连接，其余所述扇形板圆心处的板体均与安装杆的杆体转动连接，并且在垂直方向上与安装杆固定连接的扇形板的高度最高，并且在垂直方向上高度最低的扇形板高于外齿条环的高度，相邻两个所述扇形板之间设有传动组件；
所述驱动电机设置在垂直方向上高度最低的扇形板的底部板面上，并且所述输出电机输出轴上的第二主动齿轮匀外齿条环啮合；
所述感光组件包括光照强度传感器和光敏电阻。
更进一步地，所述收纳桶桶口处的外壁上设有旋转电磁阀，所述旋转电磁阀上设有与收纳桶桶口匹配盖板，所述收纳桶的底部设有导通内外的排放管。
更进一步地，所述盖板的内、外侧板面上均设有光照强度传感器，所述排放管上设有单向阀。
更进一步地，所述传动组件包括滑槽和滑接块；除了在垂直方向上高度最低的所述扇形板外，其他所述扇形板靠近边缘处的底部板面上均开设有与其弧边平行的滑槽；除了在垂直方向上高度最高的所述扇形板外，其他所述扇形板侧壁上均设有一个滑接块，所述扇形板上的滑接块滑接在与其相邻且在垂直方向上高于其的扇形板底部的滑槽中。
更进一步地，所述滑接块内部埋设有磁铁块，所述扇形板处于滑槽两端的内部均埋设有铁片。
更进一步地，所述安装杆顶部的杆体成透明状，并且所述安装杆顶部的杆体内部设有空腔，所述空腔的底壁上以等间距圆周阵列的方式设有的一组呈放射状排布的光敏电阻。
更进一步地，所述扇形板受光面的玻璃表面均匀地布满有纳米凸起，所述扇形板受光面的玻璃内部均匀地掺杂有二氧化钛颗粒，所述太阳能电池板所在扇形板内部的容置腔的底壁上均匀地设有一层热感应变色涂层，所述热感应变色涂层的变化规律为随着温度上升其颜色由深色逐渐变为浅色。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明中，外部控制器便可以通过检测各个光敏电阻上的数值大小，从而确定太阳与扇形板之间的夹角，然后外部控制器通过调节旋转组件和支撑组件(在额定的调节范围内)，从而使得太阳光直射扇形板的板面(此时各个光敏电阻的数值相等，或者说各个光敏电阻之间差值在允许范围内)。达到有效地提升本发明产品适用范围的效果。
2、本发明中通过增加发电组件、收纳桶和传动组件；发电组件包括一组扇形板和均匀设置在每一个扇形板内部的一组太阳能电池板，扇形板的圆心角数值乘以扇形板的数量等于2π，其中一个扇形板圆心处的板体与安装杆的杆体固定连接，其余扇形板圆心处的板体均与安装杆的杆体转动连接，并且在垂直方向上与安装杆固定连接的扇形板的高度最高，并且在垂直方向上高度最低的扇形板高于外齿条环的高度，相邻两个扇形板之间设有传动组件，传动组件包括滑槽和滑接块；除了在垂直方向上高度最低的扇形板外，其他扇形板靠近边缘处的底部板面上均开设有与其弧边平行的滑槽；除了在垂直方向上高度最高的扇形板外，其他扇形板侧壁上均设有一个滑接块，扇形板上的滑接块滑接在与其相邻且在垂直方向上高于其的扇形板底部的滑槽中，扇形板受光面的玻璃表面均匀地布满有纳米凸起，扇形板受光面的玻璃内部均匀地掺杂有二氧化钛颗粒的设计。其中，纳米凸起和二氧化钛颗粒使得扇形板受光面的玻璃具备良好的自洁性，同时在夜间(或者无太阳光时)，外部控制器通过驱动组件将扇形板折叠起来并完全收进收纳桶中，从而降低扇形板暴露在外界环境的时间，从而有效地降低扇形板上灰尘的聚集量。达到有效地降低本发明产品日常运行维护成本的效果。
附图说明
图1为本发明完全收纳时的直观图；
图2为本发明的爆炸视图；
图3为本发明的支撑板的直观图；
图4为本发明的收纳桶经过部分剖视后的直观图；
图5为本发明的扇形板完全展开时的直观图；
图6为本发明的安装杆经过部分剖视后的直观图；
图7为本发明的扇形板与其受光面玻璃分离的直观图；
图8为本发明的滑接块经过部分剖视后的直观图；
图9为本发明的扇形板经过部分剖视后的直观图；
图10为图8中A区域的放大图；
图11为图9中B区域的放大图；
图12为图9中C区域的放大图；
图中的标号分别代表：2-底座；3-支撑板；4-旋转电机；5-内齿条环；6-圆形凹槽；7-插接管体；8-第一主动齿轮；9-支撑杆；10-横杆；11-第一电动推杆；12-联结体；13-铰座；14-杆槽；15-第二电动推杆；16-安装杆；17-外齿条环；18-驱动电机；19-扇形板；20-太阳能电池板；21-第二主动齿轮；22-光照强度传感器；23-光敏电阻；24-旋转电磁阀；25-盖板；26-排放管；27-单向阀；28-滑槽；29-滑接块；30-磁铁块；31-铁片；32-空腔；33-热感应变色涂层；40-收纳桶；41-铰接头。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例
本实施例提供了一种太阳能光伏发电装置，参照图1-12：包括旋转组件、设置在旋转组件顶部的支撑组件、设置在支撑组件顶部的收纳桶40、设置在收纳桶40内部的驱动组件以及设置在驱动组件上的发电组件，发电装置上还设有配合的且受外部控制器控制的感光组件。
旋转组件包括底座2、支撑板3、旋转电机4和内齿条环5，底座2的顶部向内凹陷式地开设有圆形凹槽6，支撑板3底部同轴式地设有与圆形凹槽匹配的插接管体7，插接管体7的内环侧壁上设有内齿条环5，圆形凹槽6的底壁上固定有旋转电机4，旋转电机4输出轴上的第一主动齿轮8与内齿条环5啮合。
支撑组件包括支撑杆9、横杆10和第一电动推杆11，支撑板3的顶部板面上对称地设有两个支撑杆9，横杆10的两端分别与两个支撑杆9的顶端固定连接，第一电动推杆11固定端设置在支撑板3的顶部板面上，并且第一电动推杆11处于两个支撑杆9之间连线的垂直平分线上，第一电动推杆11自由端的端部设有铰接头41。收纳桶40外部底壁上固定设有联结体12和铰座13，横杆10活动穿接在联结体12上的杆槽14中，铰座13与铰接头41之间转动连接。
这样外部控制器便可以通过感光组件感受太阳光与扇形板19之间的夹角，然后启动旋转电机4和第一电动推杆11进入工作，从而驱动支撑板3旋转指定角度和第一电动推杆11伸缩指定长度，从而使得扇形板19的板面正对太阳，从而让发电组件的发电效率最大化。
驱动组件包括第二电动推杆15、安装杆16、外齿条环17和驱动电机18，第二电动推杆15设置在收纳桶40的内部，安装杆16同轴式地设置在第二电动推杆15的顶部，外齿条环17设置在安装杆16的外侧壁上。
发电组件包括一组扇形板19和均匀设置在每一个扇形板19内部的一组太阳能电池板20，扇形板19的圆心角数值乘以扇形板19的数量等于2π(在本实施例中，扇形板19的数量为6个)，其中一个扇形板19圆心处的板体与安装杆16的杆体固定连接，其余扇形板19圆心处的板体均与安装杆16的杆体转动连接，并且在垂直方向上与安装杆16固定连接的扇形板19的高度最高，并且在垂直方向上高度最低的扇形板19高于外齿条环17的高度，相邻两个扇形板19之间设有传动组件。
传动组件包括滑槽28和滑接块29；除了在垂直方向上高度最低的扇形板19外，其他扇形板19靠近边缘处的底部板面上均开设有与其弧边平行的滑槽28；除了在垂直方向上高度最高的扇形板19外，其他扇形板19侧壁上均设有一个滑接块29，扇形板19上的滑接块29滑接在与其相邻且在垂直方向上高于其的扇形板19底部的滑槽28中。
扇形板19展开和折叠的过程就像折扇一样。滑接块29内部埋设有磁铁块30，扇形板19处于滑槽28两端的内部均埋设有铁片31，这样当扇形板19完全展开后折叠时，磁铁和铁片31的吸附作用可以提升扇形板19展开(或折叠)时的状态稳定性。
驱动电机18设置在垂直方向上高度最低的扇形板19的底部板面上，并且输出电机输出轴上的第二主动齿轮21匀外齿条环17啮合。
感光组件包括光照强度传感器22和光敏电阻23。
收纳桶40桶口处的外壁上设有旋转电磁阀24，旋转电磁阀24上设有与收纳桶40桶口匹配盖板25，盖板25的内、外侧板面上均设有光照强度传感器22，因为外部控制可以通过光照强度传感器22检测环境的光照强度是否达到指定值，若环境的光照强度大于等于指定值时，外部控制器指令旋转电磁阀24工作将盖板25旋开，并指令驱动组件工作将发电组件完全展开；若环境的光照强度小于指定值时，外部控制器指令驱动组件工作将发电组件完全折叠，并指令旋转电磁阀24工作将盖板25旋闭。
收纳桶40的底部设有导通内外的排放管26，排放管26上设有单向阀27，这样可以确保收纳桶40内部的积水及时地被排出。
安装杆16顶部的杆体成透明状，并且安装杆16顶部的杆体内部设有空腔32，空腔32的底壁上以等间距圆周阵列的方式设有的一组呈放射状排布的光敏电阻23，这样外部传感器便可以实时监测各个光敏电阻23的数值大小，从而确定此刻太阳光与扇形板19之间的夹角(因为太阳光不是直射扇形板19时，各个光敏电阻23上受到的光照情况是不一样的)；只有当各个光敏电阻23的数值相等，或者说各个光敏电阻23之间差值在允许范围内时，可以认为此刻太阳光是正对着直射扇形板19的。
太阳能电池板20所在扇形板19内部的容置腔的底壁上均匀地设有一层热感应变色涂层33，热感应变色涂层33的变化规律为随着温度上升其颜色由深色逐渐变为浅色，这样可以通过热感应变色涂层33吸收阳光并转化为热量供给给太阳能电池板20，从而有效地提升太阳能电池板20的发电效率(因为太阳能电池板20的发电效率不仅受光照强度影响还受自身温度的影响)。
值得注意的是，在本实施例中太阳能电池板20采用单晶硅材料制成，因为其具有发电效率高和弱光下也能发电等优点。
扇形板19受光面的玻璃表面均匀地布满有纳米凸起，扇形板19受光面的玻璃内部均匀地掺杂有二氧化钛颗粒，并且透明板34的表面同样均匀地布满有纳米凸起，透明板34的内部同样均匀地掺杂有二氧化钛颗粒，这样可以有效地提升扇形板19受光面的玻璃和透明板34的自洁性，从而降低了人工维护成本。
该装置的工作原理：
第一步，外部传感器通过盖板25上的光照强度传感器22实时检测环境的光照强度是否达到指定值，若环境的光照强度大于等于指定值时，外部控制器指令旋转电磁阀24工作将盖板25旋开，并指令驱动组件工作将发电组件完全展开(具体表现为：第二电动推杆15伸长指定长度使得扇形板19全部伸出至收纳桶40的外部，然后驱动电机18工作将扇形板19像折扇打开时一样完全旋转开来)；若环境的光照强度小于指定值时，外部控制器指令驱动组件工作将发电组件完全折叠(具体表现为：驱动电机18工作将扇形板19像折扇折收时一样完全旋折叠起来，然后第二电动推杆15收缩指定长度使得扇形板19全部收入至收纳桶40的内部)，并指令旋转电磁阀24工作将盖板25旋闭。
值得注意的是，如果环境的光照强度检测所得结果执行相应步骤后，发电组件和驱动组件的状态与当前发电组件和驱动组件的状态相同，则外部控制器将不指令驱动组件和发电组件工作，即发电组件和驱动组件继续保持当前的状态不变。
第二步，上述第一步中，发电组件处于工作状态时，即此时环境的光照强度大于等于指定值；那么外部控制器会实时监测各个光敏电阻23的数值大小，从而确定此刻太阳光与扇形板19之间的夹角，然后外部控制器指令旋转电机4和第一电动推杆11进入工作，从而驱动支撑板3旋转指定角度和第一电动推杆11伸缩指定长度，从而使得扇形板19的板面正对太阳，从而有利于实现发电装置的发电效率最大化。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
包括旋转组件、设置在旋转组件顶部的支撑组件、设置在支撑组件顶部的收纳桶(40)、设置在收纳桶(40)内部的驱动组件以及设置在驱动组件上的发电组件，所述发电装置上还设有配合的且受外部控制器控制的感光组件；
所述旋转组件包括底座(2)、支撑板(3)、旋转电机(4)和内齿条环(5)，所述底座(2)的顶部向内凹陷式地开设有圆形凹槽(6)，所述支撑板(3)底部同轴式地设有圆形凹槽(6)匹配的插接管体(7)，所述插接管体(7)的内环侧壁上设有内齿条环(5)，所述圆形凹槽(6)的底壁上固定有旋转电机(4)，所述旋转电机(4)输出轴上的第一主动齿轮(8)与内齿条环(5)啮合；
所述支撑组件包括支撑杆(9)、横杆(10)和第一电动推杆(11)，所述支撑板(3)的顶部板面上对称地设有两个支撑杆(9)，所述横杆(10)的两端分别与两个支撑杆(9)的顶端固定连接，所述第一电动推杆(11)固定端设置在支撑板(3)的顶部板面上，并且所述第一电动推杆(11)处于两个支撑杆(9)之间连线的垂直平分线上，所述第一电动推杆(11)自由端的端部设有铰接头(41)；
所述收纳桶(40)外部底壁上固定设有联结体(12)和铰座(13)，所述横杆(10)活动穿接在联结体(12)上的杆槽(14)中，所述铰座(13)与铰接头(41)之间转动连接；
所述驱动组件包括第二电动推杆(15)、安装杆(16)、外齿条环(17)和驱动电机(18)，所述第二电动推杆(15)设置在收纳桶(40)的内部，所述安装杆(16)同轴式地设置在第二电动推杆(15)的顶部，所述外齿条环(17)设置在安装杆(16)的外侧壁上；
所述发电组件包括一组扇形板(19)和均匀设置在每一个扇形板(19) 内部的一组太阳能电池板(20)，所述扇形板(19)的圆心角数值乘以扇形板(19)的数量等于2π，其中一个所述扇形板(19)圆心处的板体与安装杆(16)的杆体固定连接，其余所述扇形板(19)圆心处的板体均与安装杆(16)的杆体转动连接，并且在垂直方向上与安装杆(16)固定连接的扇形板(19)的高度最高，并且在垂直方向上高度最低的扇形板(19)高于外齿条环(17)的高度，相邻两个所述扇形板(19)之间设有传动组件；
所述驱动电机(18)设置在垂直方向上高度最低的扇形板(19)的底部板面上，并且所述驱动 电机输出轴上的第二主动齿轮(21)与 外齿条环(17)啮合；
所述感光组件包括光照强度传感器(22)和光敏电阻(23)。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述收纳桶(40)桶口处的外壁上设有旋转电磁阀(24)，所述旋转电磁阀(24)上设有与收纳桶(40)桶口匹配盖板(25)，所述收纳桶(40)的底部设有导通内外的排放管(26)。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述盖板(25)的内、外侧板面上均设有光照强度传感器(22)，所述排放管(26)上设有单向阀(27)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述传动组件包括滑槽(28)和滑接块(29)；除了在垂直方向上高度最低的所述扇形板(19)外，其他所述扇形板(19)靠近边缘处的底部板面上均开设有与其弧边平行的滑槽(28)；除了在垂直方向上高度最高的所述扇形板(19)外，其他所述扇形板(19)侧壁上均设有一个滑接块(29)，所述扇形板(19)上的滑接块(29)滑接在与其相邻且在垂直方向上高于其的扇形板(19)底部的滑槽(28)中。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述滑接块(29)内部埋设有磁铁块(30)，所述扇形板(19)处于滑槽(28)两端的内部均埋设有铁片(31)。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述安装杆(16)顶部的杆体成透明状，并且所述安装杆(16)顶部的杆体内部设有空腔(32)，所述空腔(32)的底壁上以等间距圆周阵列的方式设有的一组呈放射状排布的光敏电阻(23)。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能光伏发电装置，其特征在于：
所述扇形板(19)受光面的玻璃表面均匀地布满有纳米凸起，所述扇形板(19)受光面的玻璃内部均匀地掺杂有二氧化钛颗粒，所述太阳能电池板(20)所在扇形板(19)内部的容置腔的底壁上均匀地设有一层热感应变色涂层(33)，所述热感应变色涂层(33)的变化规律为随着温度上升其颜色由深色逐渐变为浅色。
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