CN202645911U - 向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵 - Google Patents

向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵 Download PDF

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刘菊东
杨小璠
任永臻
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Abstract

本实用新型公开了一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵，它包括平板光伏组件、二维追日装置、控制器、直流电机、水泵。所述的二维追日装置中的跟踪机构包括摆动式高度角跟踪机构、第一铰支、倾斜轴太阳方位角跟踪机构、第二铰支、垂直固定式高度角跟踪机构，倾斜轴太阳方位角跟踪机构包括倾斜轴和驱动装置；驱动装置安装在垂直固定式高度角跟踪机构的顶端且与倾斜轴连接，倾斜轴两端分别通过第一铰支和第二铰支与摆动式高度角跟踪机构和垂直固定式高度角跟踪机构的顶端相连接。由于本实用新型采用双升降立柱式太阳高度角跟踪机构，可大角度调整太阳高度角的跟踪范围，具有结构简单、成本低廉的优点。

Description

向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵
技术领域
本实用新型属于太阳能利用技术领域，特别是涉及一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵。
背景技术
太阳能储量很大，分布广泛，清洁安全。光伏水泵技术正是这样的一个可以充分利用太阳能并且不消耗燃料和其他有机能源的技术，无污染有利于环境保护和节约能源，并且太阳能光伏电池寿命长、维修费用低，这一技术在生活供水和干旱地区灌溉方面有广阔的应用前景。光伏水泵具有无噪声、全自动、高可靠性、供水量与蒸发量适配性好等许多优点。各种形式水泵都是耗能产品，世界上泵产品所消耗的电能约占总发电量的20％，要想节约能源，大力推广光伏水泵系统是可持续发展、节能降耗的需要和重要途径。
国内各类热水循环泵、家用系列水泵、高楼供水泵、深井泵和震动泵等虽然科技含量较高，但生产企业已经较多，同质化竞争造成的最直接后果就是相互压价，利润空间被不断挤压。太阳能光伏水泵，近年来它日渐得到人们的认可和青睐，是当今世界上阳光丰富地区，尤其是缺电无电的边远地区最具吸引力的供水手段，利用随处可取、取之不竭的太阳能实现高经济性和高可靠性的供水。水泵全自动地日出而作，日落而歇，无需人员看管，维护工作量可降至最低，是理想的集经济性、可靠性和环保效益为一体的绿色能源高技术产品。
目前，市场上的太阳能光伏水泵一般采用蓄电和逆变技术，把太阳能电池板发的电储存在蓄电池内，再通过逆变器把直流电转变成交流电，带动水泵工作。该款产品蓄电成本高，而且太阳能利用效率低。
市场上虽也有免蓄电的直流光伏水泵，但由于太阳光斜照，光伏电池组件发电量不稳定，使得水泵的供水压力波动大，影响免蓄电的直流光伏水泵的出水量。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种易于制造、成本低廉、性价比高、具有较高效率的向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是： 
本实用新型是一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵，它包括平板光伏组件、二维追日装置、控制器、直流电机、水泵；所述的二维追日装置由接收太阳光线的光电传感器和驱动平板光伏组件转动的跟踪机构和处理电路组成；所述的跟踪机构包括摆动式高度角跟踪机构、第一铰支、倾斜轴太阳方位角跟踪机构、第二铰支、垂直固定式高度角跟踪机构；
所述的摆动式高度角跟踪机构包括两个铰支、等腰三角形平面框架式立柱、可升降丝杆螺母机构；所述的等腰三角形平面框架式立柱通过等腰三角形底边的两个铰支与地面预埋铁件相连接，等腰三角形平面框架的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构；
所述的垂直固定式高度角跟踪机构包括立柱、一套可升降丝杆螺母机构；所述的立柱底部与地面固定，立柱的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构；
所述的倾斜轴太阳方位角跟踪机构包括倾斜轴和驱动装置；驱动装置安装在垂直固定式高度角跟踪机构或摆动式高度角跟踪机构的顶端且与倾斜轴连接；所述的倾斜轴两端分别通过第一铰支和第二铰支与摆动式高度角跟踪机构和垂直固定式高度角跟踪机构的顶端相连接。
所述的驱动装置中的驱动电机的输出轴与倾斜轴一端连接。
采用上述方案后，本实用新型具有以下优点： 
（1） 本实用新型采用摆动式高度角跟踪机构和垂直固定式高度角跟踪机构，可大角度调整太阳高度角的跟踪范围，且结构简单。
（2） 本实用新型通过太阳能发电直接带动水泵工作，属于绿色能源利用。
（3） 本实用新型无需免蓄电池，可节省30%左右成本。
（4） 本实用新型采用二维追日装置，避免早晚太阳光斜照到光伏电池组件发电量低，通过跟踪可使得太阳能光伏电池组件一天的发电量趋于平稳，水泵一天的出水量达到最大。
综上所述，本实用新型与普通太阳能光伏水泵相比，免去蓄电池，成本更低，通过设计适于地面安装的二维追日装置，可使光伏电池组件的发电量提高40%，避免季节变化和早晚时段太阳倾斜照射到光伏电池组件发电量小而无法带动水泵工作，从而实现延长光伏水泵工作时间和大大提高水泵出水量。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型二维追日装置的结构示意图；
图3是本实用新型太阳高度角最小跟踪角度图；
图4是本实用新型太阳高度角最大跟踪角度图；
图5 是本实用新型太阳高度角最大跟踪角度的数学模型图。
具体实施方式
如图1、图2所示，是一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵，它包括平板光伏组件1、二维追日装置2、控制器3、水泵4、直流电机5。
所述的二维追日装置2由接收太阳光线的光电传感器21和驱动平板光伏组件转动的跟踪机构22和处理电路23组成。所述的光电传感器21通过导线连接处理电路23，处理电路23通过导线连接跟踪机构22。通过接收太阳光线的光电传感器21感应太阳的位置，并通过处理电路23带动跟踪机构22跟踪太阳。
所述的跟踪机构22主要由摆动式高度角跟踪机构221、第一铰支222、倾斜轴太阳方位角跟踪机构223、第二铰支224、垂直固定式高度角跟踪机构225组成。
所述的摆动式高度角跟踪机构221包括两个铰支2211、等腰三角形平面框架式立柱2212、可升降丝杆螺母机构2213。所述的等腰三角形平面框架式立柱2212正南北放置，通过等腰三角形底边的两个铰支2211与地面预埋铁件相连接，等腰三角形平面框架2212的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构2213，等腰三角形底边的两个铰支2211可防止二维追日装置2沿着东西方向倾倒。
所述的垂直固定式高度角跟踪机构225包括立柱2251、一套可升降丝杆螺母机构2252。所述的立柱2251底部与地面固定，立柱2251的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构2252，该垂直固定式高度角跟踪机构225可防止二维追日装置2沿着南北方向倾倒。
所述的倾斜轴太阳方位角跟踪机构223由倾斜轴2231和驱动装置2232组成。所述的驱动装置2232安装在垂直固定式高度角跟踪机构225（也可安装在摆动式高度角跟踪机构221）的顶端，驱动装置2232上的驱动电机的输出轴与倾斜轴2231的一端连接。所述的倾斜轴2231两端分别通过第一铰支222和第二铰支224与摆动式高度角跟踪机构221和垂直固定式高度角跟踪机构225的顶端相连接。通过调节摆动式高度角跟踪机构221的可升降丝杆螺母机构2213和垂直固定式高度角跟踪机构225的可升降丝杆螺母机构2252，可使得倾斜轴2231得到不同的倾角，该倾斜轴2231正南北放置，从而实现太阳高度角的跟踪。
所述的平板光伏组件1固定在倾斜轴2231上，通过倾斜轴太阳方位角跟踪机构223的驱动装置2232带动倾斜轴2231东西方向转动，从而带动平板光伏组件1东西跟踪太阳的方位角。
所述的直流电机5输出轴与水泵4连接，平板光伏组件1所发的电由导线经过控制器3驱动直流电机5转动，直流电机5再带动水泵4抽水。
图3是本实用新型二维追日装置太阳高度角最小跟踪角度，把摆动式高度角跟踪机构221的可升降丝杆螺母机构2213降到最低，把垂直固定式高度角跟踪机构225的升降丝杆螺母机构2252升到最高，可使得倾斜轴2231处于最小倾角。
图4是本实用新型二维追日装置太阳高度角最大跟踪角度，把摆动式高度角跟踪机构221的可升降丝杆螺母机构2213升到最高，把垂直固定式高度角跟踪机构225的升降丝杆螺母机构2252降到最低，可使得倾斜轴2231处于最大倾角。
图5 本实用新型二维追日装置太阳高度角最大跟踪角度的数学模型，通过摆动式高度角跟踪机构221的最大长度H1+ΔH，垂直固定式高度角跟踪机构225最低高度H2，以及两立柱的地面距离B、倾斜轴2231的长度L，可求得倾斜轴2231的最大倾角α。
本实用新型的重点就在于：所述的向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵采用摆动式高度角跟踪机构和垂直固定式高度角跟踪机构，可大角度调整太阳高度角的跟踪范围，且结构简单，制造成本非常低。
故，凡在采用摆动式高度角跟踪机构或垂直固定式高度角跟踪机构追踪太阳高度角变化的装置，皆属本实用新型保护的范围。

Claims (2)

1.一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵，它包括平板光伏组件、二维追日装置、控制器、直流电机、水泵；所述的二维追日装置由接收太阳光线的光电传感器和驱动平板光伏组件转动的跟踪机构和处理电路组成；其特征在于：所述的跟踪机构包括摆动式高度角跟踪机构、第一铰支、倾斜轴太阳方位角跟踪机构、第二铰支、垂直固定式高度角跟踪机构；
所述的摆动式高度角跟踪机构包括两个铰支、等腰三角形平面框架式立柱、可升降丝杆螺母机构；所述的等腰三角形平面框架式立柱通过等腰三角形底边的两个铰支与地面预埋铁件相连接，等腰三角形平面框架的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构；
所述的垂直固定式高度角跟踪机构包括立柱、一套可升降丝杆螺母机构；所述的立柱底部与地面固定，立柱的顶部安装一套可升降丝杆螺母机构；
所述的倾斜轴太阳方位角跟踪机构包括倾斜轴和驱动装置；驱动装置安装在垂直固定式高度角跟踪机构或摆动式高度角跟踪机构的顶端且与倾斜轴连接；所述的倾斜轴两端分别通过第一铰支和第二铰支与摆动式高度角跟踪机构和垂直固定式高度角跟踪机构的顶端相连接。
2.根据权利要求1所述的向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵，其特征在于：所述的驱动装置中的驱动电机的输出轴与倾斜轴一端连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104300888A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 国电光伏有限公司 一种自适应太阳能电池
CN107816420A (zh) * 2017-10-13 2018-03-20 东莞市天合机电开发有限公司 一种向日葵式免蓄电太阳能光伏水泵
WO2023184739A1 (zh) * 2022-04-01 2023-10-05 华能大理风力发电有限公司洱源分公司 转动柔性光伏支架

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