CN201204557Y - 跟踪太阳移动的太阳能发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跟踪太阳移动的太阳能发电设备，包括支撑架、安装在支撑架上的多层太阳能电池板，与太阳能电池板连接的用于输送电能的电缆线，太阳能电池板转动连接在支撑架上，太阳能电池板连接有驱动机构，驱动机构通过控制器控制使太阳能电池板跟随太阳转动。本实用新型跟踪太阳移动的太阳能发电设备提高了太阳能的利用效率、结构简单、安装方便、全自动操作，安全防水防漏电。

Description

跟踪太阳移动的太阳能发电设备

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能发电装置，尤其涉及一种跟踪太阳移动的太阳能发电设备。

背景技术

太阳能是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净、无公害；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。但目前使用的太阳能发电装置还存在很多不足之处：由于太阳在天空处于移动状态，而太阳能发电装置一般处于固定状态，因此太阳对太阳能电池板的照射角度在变化，照射的能量分布不均，不能充分利用太阳能量，光电转换效率不高。另外，目前，太阳能发电装置都设置很多块太阳能电池板，光电转换后产生的电能电压很高，但太阳能发电装置的电缆线在外裸露，没有采取防水、放漏电的防护措施，易出现漏电问题，造成安全危害。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题提供一种能提高太阳能的利用效率、结构简单、安装方便、可全自动操作、安全防水防漏电的跟踪太阳移动的太阳能发电设备。

本实用新型通过以下技术方案来解决上述技术问题：一种跟踪太阳移动的太阳能发电设备，包括支撑架、安装在支撑架上的多层太阳能电池板，与太阳能电池板连接的用于输送电能的电缆线，太阳能电池板转动连接在支撑架上，太阳能电池板连接有驱动机构，驱动机构通过控制器控制使太阳能电池板跟随太阳转动。

所述驱动机构包括电机、连杆运动机构，每层太阳能电池板对应设有一个连杆运动机构，连杆运动机构带动太阳能电池板转动。

所述连杆运动机构包括由齿轮、连杆、摆杆组成的平面连杆机构和竖直设置的直齿条，其中直齿条与齿轮啮合，平面连杆机构的摆杆一端与太阳能电池板上设置的转动轴固定连接，齿轮转动带动平面连杆机构运动。

相邻层的两个直齿条首尾可拆卸连接，所设置的直齿条中有一个与电机连接，电机带动所有的直齿条上下运动。

每个直齿条外都套装有固定在支撑架上的安装座，安装座侧面开口，齿轮与直齿条在安装座开口处啮合，齿轮也转动连接在安装座上。

安装座顶面开孔处设有一圈凸沿，安装座的凸沿外、底面分别设有对应连通的上、下套管，安装座与上、下套管封闭直齿条，每层的下套管套装在相邻层的上套管外部，最上层的上套管顶面密封。

在安装座与太阳能电池板的转动轴之间设有封闭外壳，齿轮、平面连杆机构、太阳能电池板的转动轴位于封闭外壳中，安装座外侧设有竖直的过线槽，连接各层太阳能电池板的电缆线分别穿装在各层的封闭外壳、安装座的过线槽及上、下套管内，并穿过太阳能电池板转动轴端部轴向开设的通孔与太阳能电池板电连接。

所述控制器包括集中控制模块、与集中控制模块连接的位置检测模块和阵列检测模块，所述位置检测模块包括检测电路、齿轮一侧安装的位置检测传感器，所述阵列检测模块包括检测电路、太阳能电池板上面设置的太阳照射角度传感器，集中控制模块还连接有电机的驱动模块。

所述的位置检测传感器包括在齿轮侧壁设置的碰块、与碰块对应配合设有由多个光电传感器组成的旋转编码器。

齿轮侧面平行设置有安装板，在与齿轮相对的安装板侧壁上沿圆周90°范围内均匀设置的6～9个光电传感器。

本实用新型将太阳能电池板转动连接在支撑架上，太阳能电池板连接有驱动机构，驱动机构通过控制器控制使太阳能电池板跟随太阳转动。尽可能使太阳能电池板与太阳光线处于垂直位置，更好地将太阳光转换成电能，提高了光电转换效率。

每层太阳能电池板都对应设有一个连杆运动机构，连杆运动机构包括竖直设置的直齿条，相邻层的两个直齿条首尾可拆卸相接，所设置的直齿条中有一个与电机连接，这样，一个电机就带动所有的直齿条上下运动，直齿条运动通过与其啮合的齿轮传递到平面连杆机构，平面连杆机构运动带动太阳能电池板的转动轴转动，使多层太阳能电池板同时上下仰俯运动，连杆运动机构动作精确，位移量容易控制，配合控制器就可实现全自动控制。

每个直齿条外都套装有安装座，齿轮与直齿条在安装座侧面开口处啮合，安装座顶面开孔处设有一圈凸沿，安装座的凸沿外、底面分别设有对应连通的上、下套管，每层的下套管套装在相邻层的上套管外部，安装座与上下套管封闭直齿条，这种连接方式既保证了齿轮与直齿条的啮合，又使直齿条与齿轮处于上下套管、安装座保护中，雨水不会进入到套管、安装座内，太阳能电池板的电缆线分别穿装在各层的封闭外壳、安装座的过线槽及套管内，并穿过太阳能电池板转轴端部轴向开设的通孔与太阳能电池板电连接，电缆线基本处于封闭的空间内，安全可防水、防漏电。

直齿条和与其配套的安装座、上下套管都是可拆卸连接，可根据实际需要组装任意数量，再配合相应的驱动机构、太阳能电池板就形成了组件的模块化设计，任意组装，非常方便实用。

本实用新型采用自动跟踪太阳的控制器，根据不同的工作环境，控制器主要有两种工作模式：一种是通过位置检测传感器的定时跟踪方式，即按照当地的实际日照时间决定机械结构动作的间隔时间和偏转角度，使机械结构随着太阳偏转而偏转；二是采用阵列检测模块的最大功率点跟踪方式，即光伏阵列的偏转以系统输出最大功率为主要依据，保证阵列的每一次偏转都能使光伏系统获得更大的能量输出，本实用新型采用一块小型太阳能电池作为检测太阳照射角度的传感器，通过检测太阳能电池的短路电流和开路电压，可以准确地判断太阳日照的变化和机械结构的偏转方向。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型最下层的结构示意图；

图3是齿轮与安装座的结构示意图；

图4是太阳能电池板转动连接的结构示意图；

图5是本实用新型控制原理框图。

具体实施方式

如图1、2示，一种跟踪太阳移动的太阳能发电设备，包括支撑架23、安装在支撑架23上的五层太阳能电池板1、与太阳能电池板1连接的用于输送电能的电缆线11，支撑架23可以固定在墙体18上，也可以另设固定架来固定，每一层设置两块同轴转动的太阳能电池板1，太阳能电池板1的数量根据实际需要设置，可以从一块到几十块不等，太阳能电池板1连接有驱动机构，驱动机构通过控制器控制使太阳能电池板1跟随太阳转动，所述驱动机构包括电机12、连杆运动机构，电机12外设有壳体17对其进行保护，每层太阳能电池板1对应设有一个连杆运动机构，连杆运动机构带动太阳能电池板1转动，连杆运动机构包括由齿轮3、连杆2、摆杆25组成的平面连杆机构和竖直设置的直齿条13，其中直齿条13与齿轮3啮合，平面连杆机构的摆杆25一端与太阳能电池板1上设置的转动轴30固定连接，齿轮3转动带动平面连杆机构运动。相邻层的两个直齿条13首尾通过连接板21螺栓连接，相邻层的两个直齿条还可以螺纹连接、相互插接等其他可拆卸方式连接，所设置的直齿条13中有一个与电机12连接，一般选择最下部的直齿条13与电机12输出轴连接，电机12带动所有的直齿条13上下运动，每个直齿条13外都套装有固定在支撑架23上的安装座20，安装座20侧面开口，齿轮3与直齿条13在安装座20开口处啮合，齿轮3也通过连接臂转动连接在安装座20上，安装座20顶面开孔处设有一圈凸沿6，安装座20的凸沿6外、底面分别设有对应连通的上、下套管8、14，安装座20与上、下套管8、14一起封闭直齿条13，每层的下套管14套装在相邻层的上套管8外部，在安装座20与太阳能电池板1的转动轴之间设有封闭外壳4，齿轮3、平面连杆机构2及太阳能电池板1的转动轴位于封闭外壳4中，避免它们受到风雨侵袭，防水放漏电。

如图5所示为本实用新型控制原理框图，所述控制器包括集中控制模块、与集中控制模块连接的位置检测模块和阵列检测模块，集中控制模块还连接设有电机的驱动模块，位置检测模块或阵列检测模块相互转换选择使用其中一种方式，将检测信号传输给集中控制模块，集中控制模块控制驱动模块动作。

如图2、3所示，位置检测模块包括检测电路、齿轮3一侧安装的位置检测传感器、阵列检测模块包括检测电路、太阳能电池板上面设置的太阳照射角度传感器22，所述的位置检测传感器包括在齿轮3侧壁设置的碰块26，齿轮3侧面平行设置有安装板24，在与齿轮3相对的安装板24侧壁上沿圆周90°范围内均匀设置的7个与碰块26对应配合的光电传感器27，七个光电传感器27组成的旋转编码器，根据实际需要，光电传感器27沿圆周90°范围内还可以均匀设置2～9个，设置的数量越多检测的精度越高，控制的精度也越高。

根据不同的工作环境，控制器主要有两种工作模式：一种是通过位置检测传感器的定时跟踪方式，即按照当地的实际日照时间决定机械结构动作的间隔时间和偏转角度，使机械结构随着太阳偏转而偏转；二是采用阵列检测模块的最大功率点跟踪方式，即光伏阵列的偏转以系统输出最大功率为主要依据，保证阵列的每一次偏转都能使光伏系统获得更大的能量输出，本实用新型采用一块小型太阳能电池作为检测太阳照射角度的传感器，通过检测太阳能电池的短路电流和开路电压，可以准确地判断太阳日照的变化和机械结构的偏转方向，这两种工作模式可以随时自动或人工切换。

如图3、4所示，齿轮3通过连接臂28转动连接在安装座20上，安装座20外侧设有竖直的过线槽29，同层的两块太阳能电池板1通过螺栓固定在一起，其中一块太阳能电池板1的转动轴30连接平面连杆机构2的一端，转动轴30上设有轴承31，连接各层太阳能电池板的电缆线11分别穿装在各层的封闭外壳4、安装座20的过线槽29及上、下套管8、14内，并穿过太阳能电池板转动轴30端部轴向开设的通孔9与太阳能电池板1电连接。

Claims (10)

1、一种跟踪太阳移动的太阳能发电设备，包括支撑架、多层太阳能电池板，与太阳能电池板连接的用于输送电能的电缆线，其特征在于，太阳能电池板转动连接在支撑架上，太阳能电池板连接有驱动机构，驱动机构通过控制器控制使太阳能电池板跟随太阳移动。

2、根据权利要求1所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，所述驱动机构包括电机、连杆运动机构，每层太阳能电池板对应设有一个连杆运动机构，连杆运动机构带动太阳能电池板转动。

3、根据权利要求2所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，所述连杆运动机构包括由齿轮、连杆、摆杆组成的平面连杆机构和竖直设置的直齿条，其中直齿条与齿轮啮合，平面连杆机构的摆杆一端与太阳能电池板上设置的转动轴固定连接，齿轮转动带动平面连杆机构运动。

4、根据权利要求3所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，相邻层的两个直齿条首尾可拆卸连接，所设置的直齿条中有一个与电机连接，电机带动所有的直齿条上下运动。

5、根据权利要求4所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，每个直齿条外都套装有固定在支撑架上的安装座，安装座侧面开口，齿轮与直齿条在安装座开口处啮合，齿轮也转动连接在安装座上。

6、根据权利要求5所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，安装座顶面开孔处设有一圈凸沿，安装座的凸沿外、底面分别设有对应连通的上、下套管，安装座与上、下套管封闭直齿条，每层的下套管套装在相邻层的上套管外部，最上层的上套管顶面密封。

7、根据权利要求6所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，在安装座与太阳能电池板的转动轴之间设有封闭外壳，齿轮、平面连杆机构、太阳能电池板的转动轴位于封闭外壳中，安装座外侧设有竖直的过线槽，连接各层太阳能电池板的电缆线分别穿装在各层的封闭外壳、安装座的过线槽及上、下套管内，并穿过太阳能电池板转动轴端部轴向开设的通孔与太阳能电池板电连接。

8、根据权利要求1～7任意一项所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，所述控制器包括集中控制模块、与集中控制模块连接的位置检测模块和阵列检测模块，所述位置检测模块包括检测电路、齿轮一侧安装的位置检测传感器，所述阵列检测模块包括检测电路、太阳能电池板上面设置的太阳照射角度传感器，集中控制模块还连接有电机的驱动模块。

9、根据权利要求8所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，所述的位置检测传感器包括在齿轮侧壁设置的碰块、与碰块对应配合设有由多个光电传感器组成的旋转编码器。

10、根据权利要求9所述的跟踪太阳移动的太阳能发电设备，其特征在于，齿轮侧面平行设置有安装板，在与齿轮相对的安装板侧壁上沿圆周90°范围内均匀设置的2～9个光电传感器。

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