CN115913083A - 一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，属于太阳能发电技术领域；包括储能组件，方位旋转电机带动储能组件上端的方位旋转盘进行水平旋转；方位旋转盘的上端设置有开合旋转电机，俯仰旋转电机的输出轴转动连接于方位旋转盘上端的固定板上，俯仰旋转电机上端通过固定杆设有支撑平台，支撑平台转动连接有竖直的主轴，主轴的下端通过三个斜齿轮与开合旋转电机的输出轴相传动连接，主轴的上端穿过固定盘，固定盘的下端面设有多个安装杆，安装杆的下端转动连接有转动轴，转动轴的内外两侧分别设有折叠齿轮以及能量收集板，折叠齿轮与主轴外侧的蜗杆相啮合；解决了目前的太阳能板无法跟随太阳而调整角度、无法折叠的问题。

Description

一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置。

背景技术

随着电网发展和电力科技进步，电力系统变电站的自动化、信息化水平不断提高，更多新型智能巡检机器人、无人机等智能巡检设备和物联网传感器都得到了部署和应用。智能物联网传感器在部署过程中，都涉及电源系统的增加，由于变电站交流系统的特殊性，在电缆沟中敷设电缆过程中，不仅需要将完好的防火措施进行破除，随之产生的材料费都将大幅度增加，而且电缆沟防火安全和稳定性无法得到根本保障。最重要的是再敷设电缆会造成人力和物力的大量消耗。因此，如何为这些后增加的智能设备有效快速地进行供电成为了制约智能化设备发展的瓶颈。

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新型可再生能源，通过采用逐日追光可折叠系统能够主动对与阳光之间的夹角进行及时调整，保障太阳光能够垂直照射在太阳能板上，像向日葵一样朝着太阳，那么单位时间、单位面积上接收到的太阳能辐射量就会显著提高，显著提高太阳能的利用效率，大大提高微型供电装置在变电站的应用范围。但是现有的太阳能发电板的角度是固定的，只能通过人工进行调整，无法根据太阳角度的变化而对应调整，无法最大程度的利用太阳能。同时现有的太阳能板始终处于展开状态，在野外风速过大时无法将太阳能板进行折叠，这样会对太阳能板造成损伤。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置；解决目前的太阳能板无法跟随太阳而调整角度、无法折叠的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，包括储能组件，储能组件的外壳内部设置有电池模组，储能组件的上端设置有方位旋转盘以及方位旋转电机，方位旋转电机带动方位旋转盘进行水平旋转；方位旋转盘的上端设置有开合旋转电机以及两个左右对称的固定板，俯仰旋转电机的输出轴转动连接于右侧的固定板上，俯仰旋转电机上端通过两根竖直的固定杆设置有一个支撑平台，支撑平台转动连接有一根竖直的主轴，主轴的下端通过三个斜齿轮与开合旋转电机的输出轴相传动连接，主轴的上端穿过一个固定盘，固定盘的下端面边缘沿着周圈均匀设置有多个安装杆，安装杆的下端转动连接有转动轴，转动轴的内外两侧分别固定设置有折叠齿轮以及能量收集板，折叠齿轮与主轴外侧的蜗杆相啮合。

进一步的，储能组件在外壳的后侧端面下边缘设置有一个固定脚架，在外壳的前侧端面上左右对称设置有两个快拆接口；在外壳的四周侧壁上设置有金属散热板；在外壳的一侧侧壁上设置有电源输出端口，电源输出端口与外部的巡检系统进行连接，同时向外提供电源。

进一步的，方位旋转盘的轴线处固定设置有一根竖直的转轴，转轴的下端伸入外壳内部；方位旋转电机的输出轴向下伸入外壳内部，方位旋转电机的输出轴与方位旋转盘的转轴通过齿轮啮合相互传动。

进一步的，在方位旋转盘的上端面固定设置有一块水平的支撑板，开合旋转电机以及左右两侧的固定板固定设置于支撑板上。

进一步的，开合旋转电机的输出轴上固定设置有第一斜齿轮，左侧的固定板上转动连接有第二斜齿轮，主轴的下端固定设置有第三斜齿轮，第一斜齿轮与第二斜齿轮相啮合，第二斜齿轮与第三斜齿轮相啮合。

进一步的，固定盘的上端面中心处设置有一个光传感器。

进一步的，固定盘与支撑平台之间的主轴区域段外侧面上设置有所述蜗杆。

进一步的，固定盘的下端面固定设置有一根竖直的支撑杆，支撑杆的上端与固定盘相固定连接，支撑杆的下端通过过孔向下穿过支撑平台并在支撑平台中上下滑动。

进一步的，折叠齿轮为半圆弧结构；能量收集板为扇形结构，每个能量收集板的结构相同，共同组成一个围绕主轴的“花瓣状”结构。

更进一步的，还包括总控模块，所述总控模块包括控制器、GPS定位模块，总控模块固定设置于储能组件的外壳上端面上。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

本发明提供的供电装置，以较低成本通过可折叠 ，实现逐日追光效果，尽可能保障太阳光能够垂直照射在能量收集板上，大大提升太阳能转化效率，满足变电站移动巡检系统日常使用；可利用“装置位移组件”，实现在基于GPS定位下，通过调整开合旋转电机、方位旋转电机的步进，实现对太阳方位的跟踪；可利用“稳定折叠组件”，提高供电装置的安全性、稳定性、可控度，实现对能量收集板的的垂直性微调；可利用“储能模块”，实现太阳能的存储功能，确保了巡检系统供电长时间可靠性；可利用“稳定折叠组件”中折叠齿轮，在主轴的带动下，实现花瓣型能量收集板的收缩和展开；可便捷实现移动巡检系统的日常充电等要求，节约人力投入，提高运检效率，具有实用性和可推广性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明整体的立体示意图一；

图2是本发明整体的立体示意图二；

图3是本发明整体的立体示意图三；

图4是本发明整体的立体示意图四；

图5是能量收集板展开状态时的立体示意图；

图6是能量收集板折叠状态时的立体示意图；

图7是能量收集板折叠状态时的俯视图；

其中，1为外壳、2为固定脚架、3为快拆接口、4为电源输出端口、5为方位旋转盘、6为方位旋转电机、7为支撑板、8为开合旋转电机、9为支撑座、10为第一斜齿轮、11为固定板、12为第二斜齿轮、13为俯仰旋转电机、14为固定杆、15为支撑平台、16为主轴、17为第三斜齿轮、18为固定盘、19为光传感器、20为支撑杆、21为安装杆、22为能量收集板、23为折叠齿轮、24为蜗杆、25为GPS定位模块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1—7所示，本发明提供了一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，包括储能组件、装置位移组件、稳定折叠组件、总控模块。

所述储能组件包括一个立方体结构的外壳1，在外壳1的后侧端面下边缘设置有一个固定脚架2，固定脚架2的两端与供电装置的安装面通过螺钉相固定连接；在外壳1的前侧端面上左右对称设置有两个快拆接口3，快拆接口3上设置有一个向下开口的卡接口，卡接口处的两侧通过螺钉相连接。供电装置的安装面上固定设置有一根水平的卡接杆，卡接杆卡接于两个快拆接口3的卡接口中，通过螺钉将卡接口封闭从而实现快速安装；将螺钉拆下后即可将快拆接口3与卡接杆相脱离，完成快速拆卸。

在外壳1内部设置有电池模组，在外壳1的四周侧壁上设置有金属散热板，通过电池模组使得整个装置处于供电输出模式。在外壳1的一侧侧壁上设置有电源输出端口4，电源输出端口4与外部的巡检系统进行连接。外壳1的上端设置有GPS定位模块25。

所述装置位移组件包括开合旋转电机8、方位旋转电机6、方位旋转盘5、俯仰旋转电机13、支撑平台15、主轴16。

所述方位旋转盘5转动连接于外壳1的上端面，方位旋转盘5为上细下粗的圆台状结构。方位旋转盘5的轴线处固定设置有一根竖直的转轴，转轴的下端伸入外壳1内部。方位旋转电机6固定设置于方位旋转盘5一侧的外壳1上端面上，方位旋转电机6的输出轴向下伸入外壳1内部，方位旋转电机6的输出轴与方位旋转盘5的转轴通过齿轮啮合相互传动，从而通过方位旋转电机6带动方位旋转盘5进行转动。

在方位旋转盘5的上端面固定设置有一块水平的支撑板7，支撑板7的上端通过支撑座9固定设置有一个开合旋转电机8，开合旋转电机8的输出轴水平向后延伸，在开合旋转电机8的输出轴上固定设置有第一斜齿轮10。支撑座9的侧面设置有整机开关，通过整机开关来控制供电装置的开启与关闭。在开合旋转电机8后侧的支撑板7上端面左右两侧分别对称设置有一块竖直的固定板11，左侧的固定板11内侧面转动连接有一个第二斜齿轮12，右侧的固定板11外侧面转动连接有一个水平的俯仰旋转电机13。第二斜齿轮12与第一斜齿轮10相啮合。俯仰旋转电机13的输出轴伸入右侧的固定板11内部，俯仰旋转电机13通过其输出轴的转动来控制其自身角度的改变。在俯仰旋转电机13的前后两侧分别固定设置有一根固定杆14，两根固定杆14向外侧延伸并且分别与支撑平台15前后两端相固定连接，俯仰旋转电机13自身角度发生改变时，带动支撑平台15角度同步变化；当固定杆14转动到竖直状态时，支撑平台15保持水平。

支撑平台15在靠近第二斜齿轮12的一侧设置有一个上下贯通的、竖直的过孔，过孔内转动连接有一根竖直的主轴16，主轴16的下端固定设置有一个第三斜齿轮17，第三斜齿轮17与第二斜齿轮12相啮合。开合旋转电机8带动第一斜齿轮10转动，第一斜齿轮10通过第二斜齿轮12的传递而带动第三斜齿轮17转动，最终带动主轴16在支撑平台15内部进行转动。

装置位移组件通过方位旋转电机6带动整体进行水平转动，通过俯仰旋转电机13带动主轴16以及支撑平台15进行前后俯仰，通过开合旋转电机8带动主轴16进行水平旋转。

所述稳定折叠组件包括能量收集板22、光传感器19、折叠齿轮23。

在主轴16的上端外侧套接有一个水平的圆形固定盘18，主轴16上端与固定盘18可以相对上下滑动主轴16的上端面中心处设置有一个光传感器19。主轴16在支撑平台15与固定盘18之间的区域段外侧面设置有蜗杆24。固定盘18的下端面固定设置有一根竖直的支撑杆20，支撑杆20的上端与固定盘18相固定连接，支撑杆20的下端向下穿过支撑平台15，从而使得支撑杆20可以相对支撑平台15进行滑动。

在固定盘18的下端面边缘沿着周圈固定设置有六根竖直的安装杆21，安装杆21的上端与固定盘18相固定连接，安装杆21的下端固定设置有一个开口向下的、U形的安装叉，安装叉内部转动连接有一根转动轴，转动轴靠近主轴16的一侧固定设置有一个折叠齿轮23，转动轴远离主轴16的一侧固定设置有一个能量收集板22。折叠齿轮23为半圆弧结构，折叠齿轮23与主轴16上的蜗杆24部分相啮合。能量收集板22为扇形结构，能量收集板22的内侧圆弧边与转动轴相固定连接；每个能量收集板22的结构相同，共同组成一个围绕主轴16的“花瓣状”结构。当折叠齿轮23处于最低位置时，对应的能量收集板22处于下垂状态；当折叠齿轮23处于最高位置时，对应的能量收集板22处于展开状态，大大提升太阳能的转化效率。

能量收集板22与主轴16的径向平面本身就具有一个折叠角度，这样可以保证能量收集板22在折叠收回时不会相互重叠碰撞。

所述总控模块包括控制器、GPS定位模块25，总控模块固定设置于储能组件的外壳1上端面上，利用GPS定位模块25可以得知装置整体的地理位置信息，通过控制器可以实现对开合旋转电机8、方位旋转电机6、俯仰旋转电机13的控制。

本发明的工作原理为：

将装置整体固定户外，并且通过电源输出端口4与超高压变电站的巡检系统相连接，从而对巡检系统进行供电。通过GPS定位模块25来获得装置所在地理经度、纬度、时间以及时区，通过计算得到所在时刻太阳所在的高度角和方位角。控制器根据实时太阳高度角以及方位角与装置所处的实际高度角以及方位角之间的差值，以及方位旋转电机6以及俯仰旋转电机13的运转速度，计算出装置位移组件的运行时间。最后通过程序执行驱动方位旋转电机6以及俯仰旋转电机13达到要求的位置，实现对高度角和方位角的跟踪，从而使得装置正对太阳。

随着太阳的不断移位，控制器随之控制方位旋转电机6以及俯仰旋转电机13同步进行移位，实现随着太阳的同步跟踪运行。

当光传感器19检测到太阳发出的光束时，将信号传输至控制器，控制器控制开合旋转电机8，开合旋转电机8通过第一斜齿轮10、第二斜齿轮12、第三斜齿轮17带动主轴16转动，主轴16上的蜗杆24带动折叠齿轮23进行转动，由于折叠齿轮23与相对应的能量收集板22都固定在同一个转动轴上，因此能量收集板22与相对应的折叠齿轮23同步转动，从而实现了能量收集板22的展开，展开后的能量收集板22与阳光相垂直，使得太阳光的能量回收达到最高效率。当折叠齿轮23随着蜗杆24转动时，折叠齿轮23通过安装杆21带动固定盘18向下移动，主轴16上端伸出至固定盘18上方。

当光传感器19检测到光束强度低于设定值时，控制器控制开合旋转电机8反向转动，从而控制主轴16反向转动，折叠齿轮23反向转动，使得能量收集板22下垂而完成折叠，防止在野外环境风速过大时而对能量收集板22造成损坏，同时固定盘18在折叠齿轮23以及安装杆21的作用下向上运动，主轴16上端重新收回至固定盘18内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：包括储能组件，储能组件的外壳（1）内部设置有电池模组，储能组件的上端设置有方位旋转盘（5）以及方位旋转电机（6），方位旋转电机（6）带动方位旋转盘（5）进行水平旋转；方位旋转盘（5）的上端设置有开合旋转电机（8）以及两个左右对称的固定板（11），俯仰旋转电机（13）的输出轴转动连接于右侧的固定板（11）上，俯仰旋转电机（13）上端通过两根竖直的固定杆（14）设置有一个支撑平台（15），支撑平台（15）转动连接有一根竖直的主轴（16），主轴（16）的下端通过三个斜齿轮与开合旋转电机（8）的输出轴相传动连接，主轴（16）的上端穿过一个固定盘（18），固定盘（18）的下端面边缘沿着周圈均匀设置有多个安装杆（21），安装杆（21）的下端转动连接有转动轴，转动轴的内外两侧分别固定设置有折叠齿轮（23）以及能量收集板（22），折叠齿轮（23）与主轴（16）外侧的蜗杆（24）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：储能组件在外壳（1）的后侧端面下边缘设置有一个固定脚架（2），在外壳（1）的前侧端面上左右对称设置有两个快拆接口（3）；在外壳（1）的四周侧壁上设置有金属散热板；在外壳（1）的一侧侧壁上设置有电源输出端口（4），电源输出端口（4）与外部的巡检系统进行连接，同时向外提供电源。

3.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：方位旋转盘（5）的轴线处固定设置有一根竖直的转轴，转轴的下端伸入外壳（1）内部；方位旋转电机（6）的输出轴向下伸入外壳（1）内部，方位旋转电机（6）的输出轴与方位旋转盘（5）的转轴通过齿轮啮合相互传动。

4.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：在方位旋转盘（5）的上端面固定设置有一块水平的支撑板（7），开合旋转电机（8）以及左右两侧的固定板（11）固定设置于支撑板（7）上。

5.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：开合旋转电机（8）的输出轴上固定设置有第一斜齿轮（10），左侧的固定板（11）上转动连接有第二斜齿轮（12），主轴（16）的下端固定设置有第三斜齿轮（17），第一斜齿轮（10）与第二斜齿轮（12）相啮合，第二斜齿轮（12）与第三斜齿轮（17）相啮合。

6.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：固定盘（18）的上端面中心处设置有一个光传感器（19）。

7.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：固定盘（18）与支撑平台（15）之间的主轴（16）区域段外侧面上设置有所述蜗杆（24）。

8.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：固定盘（18）的下端面固定设置有一根竖直的支撑杆（20），支撑杆（20）的上端与固定盘（18）相固定连接，支撑杆（20）的下端通过过孔向下穿过支撑平台（15）并在支撑平台（15）中上下滑动。

9.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：折叠齿轮（23）为半圆弧结构；能量收集板（22）为扇形结构，每个能量收集板（22）的结构相同，共同组成一个围绕主轴（16）的“花瓣状”结构。

10.根据权利要求1所述的一种超特高压变电站专用的逐日追光可折叠微型供电装置，其特征在于：还包括总控模块，所述总控模块包括控制器、GPS定位模块（25），总控模块固定设置于储能组件的外壳（1）上端面上。

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