CN114215698A - 具有防风式光伏发电装置的风电塔 - Google Patents

具有防风式光伏发电装置的风电塔 Download PDF

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Abstract

本发明的一种具有防风式光伏发电装置的风电塔，包括：塔筒以及设置于塔筒上的风电塔主体，风电塔主体包括发电塔叶片以及机舱罩；光伏发电装置，光伏发电装置设置于机舱罩顶部，包括光伏机构壳体、挡风装置、仰角控制机构、太阳能板和控制系统，仰角控制机构包括固定底座、俯仰控制电机以及俯仰转轴，其中俯仰控制电机的驱动端与俯仰转轴相连，另一端与太阳能板相连，并能在控制系统的控制下，控制太阳能板朝向光源；本发明能够通过在风电塔上设置光伏发电装置进而实现风能以及光能的同时利用，并且通过控制系统对太阳能板的调节，使得太阳能板正对光源，同时，挡风装置保护太阳能板不受背面风力的损坏，进一步提高了光能的利用率。

Description

具有防风式光伏发电装置的风电塔
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种具有防风式光伏发电装置的风电塔。
背景技术
风能属于可再生能源，也是没有公害的能源之一，我国风能资源丰富，对于缺水、缺燃料和交通不便的一些地区，因地制宜地利用风力发电十分必要，在风电塔上安装光伏发电装备，又能利用太阳能发电，进一步提高资源利用率。然而，风电塔顶部风速较大，安装在风电塔机舱上的太阳能板(尤其在正面迎风时)由于缺少遮挡，时刻承受较大的风载荷，极易发生损坏。为此，需要一种具有防风式光伏发电装备的风电塔。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有防风式光伏发电装备的风电塔，用以提高资源利用率。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有防风式光伏发电装置的风电塔，包括：
塔筒以及设置于塔筒上的风电塔主体，所述风电塔主体包括发电塔叶片以及机舱罩；
光伏发电装置，所述光伏发电装置设置于所述机舱罩顶部，包括光伏机构壳体、设置于光伏机构壳体顶部的挡风装置、设置于光伏机构壳体顶部的仰角控制机构、太阳能板和控制系统，所述仰角控制机构包括固定底座、俯仰驱动器以及俯仰转轴，其中俯仰驱动器的驱动端与俯仰转轴的一端相连，俯仰转轴的另一端与太阳能板相连，在所述光伏机构壳体中设置有第一电机以及与第一电机传动相连且竖直设置的凸轮轴，仰角控制机构的固定底座固定于所述凸轮轴的顶端，所述控制系统与俯仰驱动器以及第一电机电性相连。
优选的，所述光伏发电装置还包括光敏传感器，所述光敏传感器与控制系统相连，通过光敏传感器来感知光源位置，并将光源信息传输给控制系统，控制系统根据光源位置信息，通过俯仰驱动器以及第一电机实时调整太阳能板的角度，使其能始终正对光源，提高光能的利用效率。
优选的，所述挡风装置包括挡风板、控制盘、直线滑槽、复位机构以及凸轮，所述控制盘、直线滑槽、复位机构以及凸轮均设置于光伏机构壳体内部，控制盘滑动设置于直线滑槽上，所述控制盘的两端分别与复位机构和凸轮相连，且复位机构具有驱使控制盘沿直线滑槽朝凸轮方向运动的驱动力，所述凸轮与所述凸轮轴的底端相连；在控制盘上设置有升降滑槽和能够在升降滑槽中滑动的销轴，所述挡风板的底部设置有挡风板底座，所述挡风板底座通过开设于光伏机构壳体的顶部的限位口与销轴铰接，通过销轴在升降滑槽中的升降进而带动挡风板的升降；第一电机带动凸轮转动，凸轮带动控制盘沿直线滑槽往复运动，进而带动销轴在升降滑槽中升降运动，进而带动挡风板作升降运动，如此，则能根据需要调整挡风装置的高度以配合太阳能板。
优选的，所述复位机构包括复位杆、固定在复位杆上的限位块以及套设于复位杆的压簧，所述控制盘上设置有容置复位杆的凹槽，所述复位杆一端设置于凹槽内，压簧的一端与控制盘抵接，另一端固定或者抵接于限位块上，结构简单且易于安装。
优选的，所述压簧的许用变形量大于所述直线滑槽的长度，保证了控制盘能在直线滑槽中完成所需行程，也即销轴能在升降滑槽中完成所需行程，进而实现挡风板升降高度的需求。
优选的，所示升降滑槽为弧形槽，且滑槽为两端低、中部高的特殊结构，如此保证了销轴在控制盘水平运动的时候进行升降运动。
优选的，所述风电塔主体还包括旋转装置，所述风电塔主体通过旋转装置设置于塔筒上，实现了风电塔主体能够根据风向旋转朝向，提高风能利用效率。
优选的，所述机舱罩靠近发电塔叶片的位置还设置有风向仪，风向仪能够更加精准的提供风向信息。
优选的，所述旋转装置包括风电塔底座、固定于塔筒内壁的第二电机以及第二控制器，所述风电塔底座的内圈固定安装有内齿圈，所述第二电机的输出轴固定有与内齿圈啮合的主动齿轮，所述第二控制器与所述风向仪电性相连，第二控制器根据风向仪提供的风向信息，控制第二电机转动并自动把发电塔叶片调整到设定位置，提高了风电塔朝向调节的精确度。
如上所述，本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔，具有以下有益效果：本发明能够在利用风能源的同时利用太阳能，并且控制系统可以根据光源位置，控制第一电机带动仰角控制机构，控制俯仰驱动器带动俯仰转轴，进而使得太阳能板的朝向正对光源，提高光能利用率；本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔，通过在风电塔上设置光伏发电装置进而实现风能以及光能的同时利用，并且通过控制系统对太阳能板的调节，使得太阳能板正对光源，与此同时，添加了挡风装置，延长了太阳能板的寿命，进一步提高了光能的利用率。
附图说明
图1显示为本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔的示意图；
图2显示为图1中A的局部放大图；
图3显示为本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔的控制盘的示意图；
图4显示为本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔的凸轮的示意图。
元件标号说明
1 塔筒
2 风电塔叶片
3 机舱罩
4 光伏发电装置
41 光伏机构壳体
411 第一电机
412 凸轮轴
413 第一控制器
42 仰角控制机构
421 固定底座
422 俯仰驱动器
423 俯仰转轴
43 太阳能板
44 挡风装置
441 挡风板
441a 挡风板底座
442 控制盘
442a 升降滑槽
442b 销轴
442c 凹槽
443 直线滑槽
444 复位机构
444a 复位杆
444b 限位块
444c 压簧
445 凸轮
5 旋转装置
51 风电塔底座
511 内齿圈
52 第二电机
53 第二控制器
6 风向仪
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图4所示，本发明提供一种具有防风式光伏发电装置的风电塔，包括：
塔筒1以及设置于塔筒1上的风电塔主体，所述风电塔主体包括风电塔叶片2以及机舱罩3；
光伏发电装置4，所述光伏发电装置4设置于所述机舱罩3顶部，包括光伏机构壳体41、设置于光伏机构壳体41顶部的挡风装置44、设置于光伏机构壳体41顶部的仰角控制机构42、太阳能板43和控制系统，所述仰角控制机构42包括固定底座421、俯仰驱动器422以及俯仰转轴423，其中俯仰驱动器422的驱动端与俯仰转轴423的一端相连，俯仰转轴423的另一端与太阳能板43相连，在所述光伏机构壳体41中设置有第一电机411以及与第一电机411传动相连且竖直设置的凸轮轴412，仰角控制机构42的固定底座421固定于所述凸轮轴412的顶端，所述控制系统与俯仰驱动器422以及第一电机411电性相连。
本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔能够在利用风能源的同时利用太阳能，并且控制系统可以根据光源位置，控制第一电机411带动仰角控制机构42，控制俯仰驱动器422带动俯仰转轴423，进而使得太阳能板43的朝向正对光源，提高光能利用率。
在本实施例中，光伏发电装置4还包括光敏传感器，光敏传感器与控制系统相连，通过光敏传感器来感知光源位置，并将光源信息传输给控制系统，控制系统根据光源位置信息，通过俯仰驱动器422以及第一电机411实时调整太阳能板43的角度，使其能始终正对光源，提高光能的利用效率；作为另一种实施方式，也可以在控制系统中预先根据太阳的轨迹设计好太阳能板43的朝向，控制系统根据预先设计好的轨迹来实时调整太阳能板43的朝向。
在本实施例中，控制系统包括设置于仰角控制机构42中的仰角控制器以及光伏机构壳体41中的第一控制器413，仰角控制器以及第一控制器413分别与光敏传感器电性相连。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，挡风装置44包括挡风板441、控制盘442、直线滑槽443、复位机构444以及凸轮445，控制盘442、直线滑槽443、复位机构444以及凸轮445均设置于光伏机构壳体41内部，控制盘442滑动设置于直线滑槽443上，控制盘442的两端分别与复位机构444和凸轮445相连，且复位机构444具有驱使控制盘442沿直线滑槽443朝凸轮445方向运动的驱动力，凸轮445与凸轮轴412的底端相连；在控制盘442上设置有升降滑槽442a和能够在升降滑槽442a中滑动的销轴442b，挡风板441的底部设置挡风板底座441a，有挡风板底座441a通过开设于光伏机构壳体41的顶部的限位口与销轴442b铰接，通过销轴442b在升降滑槽442a中的升降进而带动挡风板441的升降；第一电机411带动凸轮445转动，由于偏心作用，凸轮445带动控制盘442沿直线滑槽443往复运动，迫使销轴442b在升降滑槽442a中升降运动，进而带动挡风板441作升降运动，如此，可根据风电塔叶片2扫风面和太阳能板43的夹角，调整挡风板441的高度；在本实施例中，如图2所示，所示升降滑槽442a为弧形槽，且滑槽为两端低、中部高的特殊结构，如此保证了销轴442b在控制盘442水平运动的时候进行升降运动。
再进一步，在本实施例中，如图2所示，复位机构444包括复位杆444a、固定在复位杆444a上的限位块444b以及套设于复位杆444a的压簧444c，控制盘442上设置有容置复位杆444a的凹槽442c，复位杆444a一端设置于凹槽442c内，压簧444c的一端与控制盘442抵接，另一端固定或者抵接于限位块444b上，结构简单且易于安装；在本实施例中，如图2所示，压簧444c的许用变形量大于直线滑槽443的长度，保证了控制盘442能在直线滑槽443中完成所需行程，也即销轴442b能在升降滑槽442a中完成所需行程，进而实现挡风板441升降高度的需求。
在本实施例中，如图1所示，风电塔主体还包括旋转装置5，风电塔主体通过旋转装置5设置于塔筒1上，实现了风电塔主体能够根据风向旋转朝向，提高风能利用效率。
进一步地，在本实施例中，如图1所示，机舱罩3靠近风电塔叶片2的位置还设置有风向仪6，风向仪6能够更加精准的提供风向信息。
再进一步，在本实施例中，如图1所示，旋转装置5包括风电塔底座51、固定于塔筒1内壁的第二电机52以及第二控制器53，风电塔底座51的内圈固定安装有内齿圈511，第二电机52的输出轴固定有与内齿圈511啮合的主动齿轮，第二控制器53与风向仪6电性相连，第二控制器53根据风向仪6提供的风向信息，控制第二电机52转动并自动把发电塔叶片2调整到设定位置，提高了风电塔朝向调节的精确度。
综上，本发明的具有防风式光伏发电装置的风电塔通过在风电塔上设置光伏发电装置4进而实现风能以及光能的同时利用，并且通过控制系统对太阳能板43的调节，使得太阳能板43正对光源，与此同时，添加了挡风装置44，延长了太阳能板的寿命，从而进一步提高了光能的利用率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于，包括：
塔筒(1)以及设置于塔筒(1)上的风电塔主体，所述风电塔主体包括发电塔叶片(2)以及机舱罩(3)；
光伏发电装置(4)，所述光伏发电装置(4)设置于所述机舱罩(3)顶部，包括光伏机构壳体(41)、设置于光伏机构壳体(41)顶部的挡风装置(44)、设置于光伏机构壳体(41)顶部的仰角控制机构(42)、太阳能板(43)和控制系统，所述仰角控制机构(42)包括固定底座(421)、俯仰驱动器(422)以及俯仰转轴(423)，其中俯仰驱动器(422)的驱动端与俯仰转轴(423)的一端相连，俯仰转轴(423)的另一端与太阳能板(43)相连，在所述光伏机构壳体(41)中设置有第一电机(411)以及与第一电机(411)传动相连且竖直设置的凸轮轴(412)，仰角控制机构(42)的固定底座(421)固定于所述凸轮轴(412)的顶端，所述控制系统与俯仰驱动器(422)以及第一电机(411)电性相连。
2.根据权利要求1所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述光伏发电装置(4)还包括光敏传感器，所述光敏传感器与控制系统相连。
3.根据权利要求1所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述挡风装置包括挡风板(441)、控制盘(442)、直线滑槽(443)、复位机构(444)以及凸轮(445)，所述控制盘(442)、直线滑槽(443)、复位机构(444)以及凸轮(445)均设置于光伏机构壳体(41)内部，控制盘(442)滑动设置于直线滑槽(443)上，所述控制盘(442)的两端分别与复位机构(444)和凸轮(445)相连，且复位机构(444)具有驱使控制盘(442)沿直线滑槽(443)朝凸轮(445)方向运动的驱动力，所述凸轮(445)与所述凸轮轴(412)的底端传动相连；在控制盘(442)上设置有升降滑槽(442a)和能够在升降滑槽中滑动的销轴(442b)，所述挡风板(441)的底部设置有挡风板底座(441a)，挡风板底座(441a)通过开设于光伏机构壳体(41)的顶部的限位口与销轴(442b)铰接，通过销轴(442b)在升降滑槽(442a)中的升降进而带动挡风板(441)的升降。
4.根据权利要求3所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述复位机构(444)包括复位杆(444a)、固定在复位杆(444a)上的限位块(444b)以及套设于复位杆(444a)的压簧(444c)，所述控制盘(442)上设置有容置复位杆(444a)的凹槽(442c)，所述复位杆(444a)一端设置于凹槽(442c)内，压簧(444c)的一端与控制盘(442)抵接，另一端固定或者抵接于限位块(444b)上。
5.根据权利要求4所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述压簧(444c)的许用变形量大于所述直线滑槽(443)的长度。
6.根据权利要求3所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所示升降滑槽(442a)为弧形槽，且滑槽为两端低、中部高的特殊结构。
7.根据权利要求1所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述风电塔主体还包括旋转装置(5)，所述风电塔主体通过旋转装置(5)设置于塔筒(1)上。
8.根据权利要求7所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述机舱罩(3)靠近风电塔叶片(2)的位置还设置有风向仪(6)。
9.根据权利要求8所述的具有防风式光伏发电装置的风电塔，其特征在于：所述旋转装置(5)包括风电塔底座(51)、固定于塔筒(1)内壁的第二电机(52)以及第二控制器(53)，所述风电塔底座(51)的内圈固定安装有内齿圈(511)，所述第二电机(52)的输出轴固定有与内齿圈(511)啮合的主动齿轮，所述第二控制器(53)与所述风向仪(6)电性相连。
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