CN116015181B - 一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，涉及光伏发电技术领域。本发明包括支撑组件，支撑组件包括支撑杆以及转动柱；其中，支撑杆周侧转动连接有第一转动架；其中，转动柱下端开设有正向螺纹；光伏组件，光伏组件包括光伏板；光伏板顶部铰接有一内螺纹管A并且与正向螺纹螺纹连接；光伏板底部铰接有一滑块，并与第一转动架滑动连接；风力组件，风力组件包括风力发电机；角度调节组件，角度调节组件包括用于与风力发电机输出端连接的第一蜗轮蜗杆组件。本发明通过支撑组件、光伏组件、风力组件和角度调节组件的作用，解决了现有的光伏发电装置倾斜角度和朝向难于调节，需要消耗较多额外电能的问题。

Description

一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，特别是涉及一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。现有的光伏发电装置往往在安装后其倾斜角度和朝向就已经被固定，当太阳的高度和位置发生变化时，光伏发电装置的倾斜角度和朝向难以随之进行调节，导致发电效率较低。

申请号为CN201711461286.3的专利公开了一种光伏组件，包括支架、光伏板以及调节装置。所述调节装置分别用于调节所述光伏板与所述支架、以及所述光伏板与所述承托部件之间的相对位置关系。本发明提供的所述光伏组件可以通过调节以使其具有减少迎风面积以及增加受光面积的特点。本发明还提供了一种光伏组件的控制方法，用于控制所述光伏板与所述支架、以及所述光伏板与所述承托部件之间的相对位置关系。本发明还提供了一种具有上述光伏组件的光伏风力发电机组，实现了在风电场中风光能互补，以使其在风电场断电后为机组提供通讯电源。然而该专利需要使用较多额外的电能调节光伏组件的角度和朝向，没有实现与风力发电机组的联动，发电效率仍然不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，通过支撑组件、光伏组件、风力组件和角度调节组件的作用，解决了现有的光伏发电装置倾斜角度和朝向难于调节，需要消耗较多额外电能的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，包括支撑组件，所述支撑组件包括用于支撑装置重量的支撑杆，以及转动连接于支撑杆上的转动柱；其中，所述支撑杆周侧转动连接有用于安装光伏组件的第一转动架；其中，所述转动柱下端开设有正向螺纹；光伏组件，所述光伏组件包括光伏板；所述光伏板顶部铰接有一内螺纹管A并且与正向螺纹螺纹连接，当转动柱转动时带动内螺纹管A升降，从而带动光伏板调节其倾斜角度；所述光伏板底部铰接有一滑块，并与第一转动架滑动连接；风力组件，所述风力组件包括风力发电机；所述风力发电机固定安装于一支架上；用于连接光伏组件及风力组件的角度调节组件，所述角度调节组件包括用于与风力发电机输出端连接的第一蜗轮蜗杆组件；所述第一蜗轮蜗杆组件尾端依次连接有第一伸缩杆，以及用于与转动柱顶部插接固定的第一插杆。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一蜗轮蜗杆组件与第一伸缩杆之间还安装有用于减速第一蜗轮蜗杆组件中蜗杆转速的第一减速机。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑杆中部开设有贯通孔；所述转动柱底部固定有与贯通孔内壁转动配合的芯杆，用于提高转动柱的支撑稳定性。

作为本发明的一种优选技术方案，所述转动柱底部还固定安装有与支撑杆周侧转动连接的套筒。

作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑杆顶部开口处还开设有环形槽，并在所述环形槽内安装有与套筒内顶壁配合的钢珠。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括用于调节光伏板朝向的朝向调节组件；所述朝向调节组件包括用于与风力发电机输出端连接的第二蜗轮蜗杆组件；所述第二蜗轮蜗杆组件尾端依次连接有第二伸缩杆以及第二插杆；所述第二插杆下方设置有用于驱动第一转动架转动的传动组件，用于调节光伏板朝向。

作为本发明的一种优选技术方案，所述传动组件包括转动连接的安装于支撑杆一侧的传动杆；所述传动杆周侧固定安装有若干齿轮A；所述第一转动架一端固定连接有用于与支撑杆周侧转动连接的管套；所述管套周侧固定安装有与齿轮A啮合的齿轮B，用于调节光伏板朝向。

作为本发明的一种优选技术方案，所述光伏组件上方还设置有反射组件；所述反射组件包括用于将太阳光反射到光伏板上的反射镜。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反射组件还包括依次固定连接的第二转动架，以及转动连接于转动柱周侧的套管；所述套管一端同轴固定连接有齿轮C，用于配合光伏组件同步调节朝向；所述齿轮C与齿轮A啮合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述反射镜一端铰接有活动块，且所述活动块与第二转动架滑动连接；所述反射镜另一端铰接有内螺纹管B；所述转动柱上端开设有反向螺纹，并与内螺纹管B螺纹连接。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置角度调节组件，当风力发电机工作时带动转动柱转动，使得内螺纹管A在转动柱上升降，从而带动调节光伏板的倾斜角度，使得光伏板尽量垂直于太阳光线，当角度传感器检测到光伏板达到预设倾斜角度时，控制第一伸缩杆复位并与转动柱断开，此时风力发电机工作不再带动调节光伏板的倾斜角度，节省额外的电能损耗，提高发电效率。

2、本发明通过设置朝向调节组件，当风力发电机工作时，随着太阳朝向和高度的变化，第二伸缩杆工作将第二插杆插入传动杆顶部，从而当风力发电机工作时同步带动光伏板朝向发生变化，使其始终能够面朝太阳，提高发电效率。

3、本发明通过设置反射组件，当第一插杆插入转动柱顶部内后，风力发电机工作带动内螺纹管B升降，从而调节反射镜的倾斜角度，使得光伏板的倾斜角度发生变化时，反射镜的倾斜角度同步发生变化，始终能够将更多的太阳光线反射到光伏板上，提高发电效率。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置的结构示意图。

图2为图1的正视图。

图3为图1的俯视图。

图4为第一蜗轮蜗杆组件与第二转动架的安装示意图。

图5为支撑杆与转动柱的安装示意图。

图6为支撑杆、转动柱与第一蜗轮蜗杆组件的安装示意图。

图7为图6的内部结构示意图。

图8为光伏组件与支撑组件的安装示意图。

图9为反射组件与支撑组件的安装示意图。

图10为朝向调节组件、光伏组件与反射组件的安装示意图。

图11为图10的正视图。

图12为角度调节组件、光伏组件与反射组件的安装示意图。

图13为图12的正视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-支撑组件，2-光伏组件，3-风力组件，4-角度调节组件，5-朝向调节组件，6-传动组件，7-反射组件，101-支撑杆，102-转动柱，103-第一转动架，104-正向螺纹，201-光伏板，202-内螺纹管A，203-滑块，301-风力发电机，401-第一蜗轮蜗杆组件，402-第一伸缩杆，403-第一插杆，501-第二蜗轮蜗杆组件，502-第二伸缩杆，503-第二插杆，1011-贯通孔，1012-钢珠，1021-芯杆，1022-套筒，1031-管套，1032-齿轮B，601-传动杆，602-齿轮A，701-反射镜，702-第二转动架，703-套管，704-齿轮C，705-活动块，706-内螺纹管B，707-反向螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1所示，本发明为一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，包括支撑组件1，支撑组件1包括用于支撑装置重量的支撑杆101，以及转动连接于支撑杆101上的转动柱102；其中，支撑杆101周侧转动连接有用于安装光伏组件2的第一转动架103，第一转动架103转动从而调节光伏板201的朝向，使得光伏板201始终能够朝向太阳进行高效发电；其中，转动柱102下端开设有正向螺纹104；光伏组件2，光伏组件2包括光伏板201；光伏板201顶部铰接有一内螺纹管A202并且与正向螺纹104螺纹连接，当转动柱102转动时带动内螺纹管A202升降时，滑块203配合在第一转动架103上滑动，从而带动光伏板201调节其倾斜角度，保证光伏板201尽量垂直于太阳光线，从而提高发电效率；光伏板201底部铰接有一滑块203，并与第一转动架103滑动连接；风力组件3，风力组件3包括风力发电机301；风力发电机301固定安装于一支架上，风力发电机301在此主要由两个作用，一是独立作为发电装置进行风力发电，二是输出其转速，通过第一蜗轮蜗杆组件401和第二蜗轮蜗杆组件501输出，从而调节光伏组件2的朝向和倾斜角度，提高其发电效率，并减少电能的损耗；用于连接光伏组件2及风力组件3的角度调节组件4，角度调节组件4包括用于与风力发电机301输出端连接的第一蜗轮蜗杆组件401；第一蜗轮蜗杆组件401尾端依次连接有第一伸缩杆402，以及用于与转动柱102顶部插接固定的第一插杆403；第一伸缩杆402采用三种方式，三选其一：一种是第一伸缩杆402为电动伸缩杆时，第一伸缩杆402连接控制系统、时间模块和角度传感器，当太阳高度发生变化时，控制系统控制第一伸缩杆402伸出，带动插入转动柱102顶部，从而当风力发电机301工作时带动转动柱102转动，使得内螺纹管A202在转动柱102上升降，从而带动调节光伏板201的倾斜角度，使得光伏板201尽量垂直于太阳光线，当角度传感器检测到光伏板201达到预设倾斜角度时，控制第一伸缩杆402复位并与转动柱102断开，此时风力发电机301工作不再带动调节光伏板201的倾斜角度；二是第一伸缩杆402为一受热膨胀的杆状结构，太阳光线照射时第一伸缩杆402轴向膨胀明显，带动第一插杆403插入转动柱102顶部，从而当风力发电机301工作时带动转动柱102转动，从而带动调节光伏板201的倾斜角度；三是第一伸缩杆402替换为一具有细长的瓶颈的密封容器，密封容器内充满有膨胀气体，密封容器瓶颈处塞有一连接第一插杆403柱状活塞；当太阳光线照射密封容器时，其内的膨胀气体带动柱状活塞向下运动，从而带动第一插杆403插入转动柱102顶部，从而当风力发电机301工作时带动转动柱102转动，从而带动调节光伏板201的倾斜角度。第一蜗轮蜗杆组件401与第一伸缩杆402之间还安装有用于减速第一蜗轮蜗杆组件401中蜗杆转速的第一减速机，从而减缓风力发电机301的转速，使其达到可以调节光伏板201倾斜角度的速度，避免过快来不及调节。

请参阅图7所示，支撑杆101中部开设有贯通孔1011；转动柱102底部固定有与贯通孔1011内壁转动配合的芯杆1021，用于提高转动柱102的支撑稳定性，保证支撑杆101与转动柱102之间不会轻易相脱离，芯杆1021底部还可以悬挂重物，进一步提高稳定性能。

请参阅图5所示，转动柱102底部还固定安装有与支撑杆101周侧转动连接的套筒1022。支撑杆101顶部开口处还开设有环形槽，并在环形槽内安装有与套筒1022内顶壁配合的钢珠1012，保证转动柱102能够在支撑杆101上发生转动，钢珠1012也对转动柱102的重量进行一定的支撑。

实施例二

在上述实施例一的基础上，请参阅图10所示，还包括用于调节光伏板201朝向的朝向调节组件5；朝向调节组件5包括用于与风力发电机301输出端连接的第二蜗轮蜗杆组件501；第二蜗轮蜗杆组件501还连接有第二减速机，从而降低输出的转速，保证能够缓慢的调节光伏板201朝向；第二蜗轮蜗杆组件501尾端依次连接有第二伸缩杆502以及第二插杆503，第二伸缩杆502采取像第一伸缩杆402那样的三种方式，当风力发电机301工作时，光伏板201保持初始的倾斜角度和朝向进行发电，随着太阳朝向和高度的变化，气温也逐渐升高，此时第二伸缩杆502采用电动伸缩杆为例，第二伸缩杆502工作将第二插杆503插入传动杆601顶部，从而当风力发电机301工作时同步带动第二蜗轮蜗杆组件501、传动杆601和齿轮A602转动，齿轮A602再通过齿轮B1032带动光伏板201朝向发生变化，齿轮A602通过齿轮C704带动反射镜701朝向同步发生变化，从而达到调节光伏板201朝向的问题，使其始终能够面朝太阳，提高发电效率，使得反射镜701也始终能够面朝太阳反射太阳光到光伏板201上，进一步提高发电效率；第二插杆503下方设置有用于驱动第一转动架103转动的传动组件6，用于调节光伏板201朝向。

请参阅图10-11所示，传动组件6包括转动连接的安装于支撑杆101一侧的传动杆601；传动杆601周侧固定安装有若干齿轮A602，通过传动组件6将风力发电机301的转动转换为调节光伏板201和反射镜701朝向的驱动力，避免额外加装电机提高成本，特别是光伏板201结构重量较大时，特别是第二伸缩杆502采用一具有细长的瓶颈的密封容器，密封容器内充满有膨胀气体，密封容器瓶颈处塞有一连接第二插杆503柱状活塞时，此时也无需额外电量就可以调节光伏板201朝向；第一转动架103一端固定连接有用于与支撑杆101周侧转动连接的管套1031；管套1031周侧固定安装有与齿轮A602啮合的齿轮B1032，用于调节光伏板201朝向。

实施例三

在上述实施例二的基础上，请参阅图12所示，光伏组件2上方还设置有反射组件7；反射组件7包括用于将太阳光反射到光伏板201上的反射镜701，进一步集中更多的光线到光伏板201上，从而提高光伏板201单位时间内的发电量，即提高光伏发电效率。反射组件7还包括依次固定连接的第二转动架702，以及转动连接于转动柱102周侧的套管703；套管703一端同轴固定连接有齿轮C704，齿轮C704与齿轮A602啮合，用于配合光伏组件2同步调节朝向；当风力发电机301工作时，光伏板201保持初始的倾斜角度和朝向进行发电，随着太阳朝向和高度的变化，气温也逐渐升高，此时以第一伸缩杆402替换为一具有细长的瓶颈的密封容器为例，密封容器内充满有膨胀气体，密封容器瓶颈处塞有一连接第一插杆403柱状活塞；当太阳光线照射密封容器时，其内的膨胀气体带动柱状活塞向下运动，从而带动第一插杆403插入转动柱102顶部，从而当风力发电机301工作时带动转动柱102转动，带动内螺纹管A202和内螺纹管B706分别发生升降运动，从而同时带动调节光伏板201的倾斜角度，并且同时配合调节反射镜701的反射角度，采用这种方案时无需消耗额外的电量，发电效率更高。

请参阅图12-13所示，反射镜701一端铰接有活动块705，且活动块705与第二转动架702滑动连接，当内螺纹管B706在转动柱102上发生升降运动时，活动块705配合在第二转动架702上滑动，从而将反射镜701调节到预设角度；反射镜701另一端铰接有内螺纹管B706；转动柱102上端开设有反向螺纹707，并与内螺纹管B706螺纹连接，当第一插杆403插入转动柱102顶部内后，风力发电机301工作带动内螺纹管B706在转动柱102上发生升降运动，从而调节反射镜701的倾斜角度，使得光伏板201的倾斜角度发生变化时，反射镜701的倾斜角度同步发生变化，始终能够将更多的太阳光线反射到光伏板201上。

显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属光伏发电技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，包括：

支撑组件(1)，所述支撑组件(1)包括用于支撑装置重量的支撑杆(101)，以及转动连接于支撑杆(101)上的转动柱(102)；

其中，所述支撑杆(101)周侧转动连接有用于安装光伏组件(2)的第一转动架(103)；

其中，所述转动柱(102)下端开设有正向螺纹(104)；

光伏组件(2)，所述光伏组件(2)包括光伏板(201)；所述光伏板(201)顶部铰接有一内螺纹管A(202)并且与正向螺纹(104)螺纹连接，当转动柱(102)转动时带动内螺纹管A(202)升降，从而带动光伏板(201)调节其倾斜角度；所述光伏板(201)底部铰接有一滑块(203)，并与第一转动架(103)滑动连接；

风力组件(3)，所述风力组件(3)包括风力发电机(301)；所述风力发电机(301)固定安装于一支架上；

用于连接光伏组件(2)及风力组件(3)的角度调节组件(4)，所述角度调节组件(4)包括用于与风力发电机(301)输出端连接的第一蜗轮蜗杆组件(401)；所述第一蜗轮蜗杆组件(401)尾端依次连接有第一伸缩杆(402)，以及用于与转动柱(102)顶部插接固定的第一插杆(403)。

2.根据权利要求1所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述第一蜗轮蜗杆组件(401)与第一伸缩杆(402)之间还安装有用于减速第一蜗轮蜗杆组件(401)中蜗杆转速的第一减速机。

3.根据权利要求1所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述支撑杆(101)中部开设有贯通孔(1011)；

所述转动柱(102)底部固定有与贯通孔(1011)内壁转动配合的芯杆(1021)，用于提高转动柱(102)的支撑稳定性。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述转动柱(102)底部还固定安装有与支撑杆(101)周侧转动连接的套筒(1022)。

5.根据权利要求4所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述支撑杆(101)顶部开口处还开设有环形槽，并在所述环形槽内安装有与套筒(1022)内顶壁配合的钢珠(1012)。

6.根据权利要求1所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，还包括用于调节光伏板(201)朝向的朝向调节组件(5)；所述朝向调节组件(5)包括用于与风力发电机(301)输出端连接的第二蜗轮蜗杆组件(501)；所述第二蜗轮蜗杆组件(501)尾端依次连接有第二伸缩杆(502)以及第二插杆(503)；

所述第二插杆(503)下方设置有用于驱动第一转动架(103)转动的传动组件(6)，用于调节光伏板(201)朝向。

7.根据权利要求6所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述传动组件(6)包括转动连接的安装于支撑杆(101)一侧的传动杆(601)；所述传动杆(601)周侧固定安装有若干齿轮A(602)；

所述第一转动架(103)一端固定连接有用于与支撑杆(101)周侧转动连接的管套(1031)；所述管套(1031)周侧固定安装有与齿轮A(602)啮合的齿轮B(1032)，用于调节光伏板(201)朝向。

8.根据权利要求1所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述光伏组件(2)上方还设置有反射组件(7)；所述反射组件(7)包括用于将太阳光反射到光伏板(201)上的反射镜(701)。

9.根据权利要求8所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述反射组件(7)还包括依次固定连接的第二转动架(702)，以及转动连接于转动柱(102)周侧的套管(703)；所述套管(703)一端同轴固定连接有齿轮C(704)，用于配合光伏组件(2)同步调节朝向。

10.根据权利要求9所述的一种基于风力发电机组的可调式光伏发电装置，其特征在于，所述反射镜(701)一端铰接有活动块(705)，且所述活动块(705)与第二转动架(702)滑动连接；

所述反射镜(701)另一端铰接有内螺纹管B(706)；所述转动柱(102)上端开设有反向螺纹(707)，并与内螺纹管B(706)螺纹连接。