CN205792418U - 一种自逐日式光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自逐日式光伏组件，包括组件边框、光伏电池片、转动轴、电机、控制箱、光线跟踪器、传动装置、角度传感器；组件边框上平行设置有多个转动轴，光伏电池片设置在转动轴上并随转动轴一起转动；转动轴上设置有传动装置，电机与传动装置连接，并通过传动装置带动光伏电池片一起同步转动；控制箱中包括主控系统与电源系统；主控系统包括信号输入模块、电机信号输出模块；电机与主控系统的电机信号输出模块相连，光线跟踪器、角度传感器均与主控系统相连；角度传感器设置在光伏电池片上，用于采集光伏电池片的实时倾角，并将信号传递给控制箱。在用地面积有限的情况下，将两者有效结合，实现光伏组件发电效率大幅度提升。

Description

一种自逐日式光伏组件

技术领域

本实用新型涉及一种自逐日式光伏组件，可用于提高光伏组件的发电效率，在各种安装空间有限（屋顶、建筑外墙）的条件下，充分利用太阳能资源实现光伏组件的发电效率最大化。属于环保检测技术领域。

背景技术

近年来我国出现大范围长时间的雾霾天气，对我们生活的环境及自身造成诸多损害，而大力发展绿色、无污染的可再生能源是人类可持续发展的必由之路。因此积极开发和利用新能源，改善能源结构，完善环境保护，才能在新一轮工业革命中技术发展中占得先机，并且抢占经济增长的战略制高点。

在新能源的诸多形式中，较为引人注目的是太阳能，因为其资源丰富，取之不尽，用之不竭，而且在使用过程中对环境影响小。尤其是在我国，光伏电站已经遍布祖国的大江南北。

光伏发电是通过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。光伏组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分，其作用是将太阳能转化为电能。光伏组件太阳能电池片组成，由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小，所以我们会将几十片太阳能电池片串并联后可形成大面积的光伏组件。例如目前市面上较主流的最大功率为265Wp的光伏组件，是由60片太阳能电池片通过串并联组成。常规的265W多晶硅光伏组件，组件尺寸为1650x992x40mm，由60（6x10）片电池片组成，电池片尺寸为156x156mm。

在利用太阳能光伏发电的系统中，要确保安装的太阳能组件发电量达到最高，必须选取最佳的倾斜角，倾斜角是太阳电池方阵平面与水平地面的夹角，最佳的倾斜角是使太阳能电池年发电量尽可能大。

光传感器是通过获取光强、光线角度、天空不同区域光线强弱区别，判断太阳位置，然后驱动直流电机，电机带动太阳能电池片背后的转动轴对太阳进行追踪，以实现光伏组件发电的效率最大化。

目前光伏电站光伏组件的安装形式大致分为两种：一、采用支架固定倾角的方式来安装组件，此种方式组件倾角不可调且占地面积大，对于现在土地资源紧缺、征租地价格疯长的今天，成本增加对于投资方也增加了很重的负担。二、斜单轴、双轴跟踪系统，这两种系统均是依靠支架的转动来调整组件的角度以追踪太阳位置，这两种发电效率较高，但是其支架成本投入很高且占地大、安装成本高，运维较难，跟踪支架高高在上，清洗困难。现有固定式光伏组件工艺的生产已相对成熟，基本都是模块化、流水线的生产，对于提高光伏组件的发电效率仅依靠调整光伏支架的角度来使组件效率提升，但是对于屋顶和建筑外墙，空间十分有限，可调节角度的支架重量、成本较高，只能采用固定角度安装光伏组件，这样会造成固定式组件发电效率大大降低。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种自逐日式光伏组件。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种自逐日式光伏组件，其特征在于：包括组件边框、光伏电池片、转动轴、电机、控制箱、光线跟踪器、传动装置、角度传感器；

组件边框上平行设置有多个转动轴，光伏电池片设置在转动轴上并随转动轴一起转动；转动轴上设置有传动装置，电机与传动装置连接，并通过传动装置带动光伏电池片一起同步转动；

控制箱中包括主控系统与电源系统；主控系统包括信号输入模块、电机信号输出模块；电机与主控系统的电机信号输出模块相连，光线跟踪器、角度传感器均与主控系统相连；

所述角度传感器设置在光伏电池片上，用于采集光伏电池片的实时倾角，并将信号传递给控制箱。

所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：电源系统包括光伏电池输入模块、逆变输出模块、电机输出模块、光伏电池输出模块。

所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述主控系统还包括数据交互接口，人机界面或工作状态指示灯。

所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述传动装置为齿轮和皮带，转动轴至少一端设置有齿轮，并通过皮带将所有齿轮连接，其中至少一齿轮为主动齿轮，电机与主动齿轮连接，并通过皮带带动传动齿轮一起同步转动。

所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述传动装置为连杆结构。带动光伏电池片的旋转的皮带、齿轮结构也可以变换成连杆结构，更换形式达到该跟踪效果。

所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述电机为直流电机或交流电机。

作为优选方案，所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述转动轴设置在光伏电池片的中心位置。

有益效果：本实用新型提供的一种自逐日式光伏组件，具有以下优点：对于常规组件的光伏电池片的结构进行优化，在用地面积有限的情况下，将两者有效结合，实现光伏组件发电效率大幅度提升。本实用新型中加入了电机、光线跟踪器、角度传感器、控制箱，控制箱内主控系统负责处理输入的光照信息，并发信号驱动直流电机调整光伏电池片角度；电源系统通过各种模块给系统内元器件（直流电机、中央处理器等）供电及配有输出模块，使得电能有机配合并最终将电力输送至电网。电池片能根据光照情况自动调整角度以追踪太阳位置，在各种工况条件下（屋顶、建筑外墙、地面、水面等）均能保证其较高的发电效率。支架高度无需抬高，运维清洗等都较方便。缓解用地紧张、用地征租金日益增长的情况，对于提高发电量也有促进作用，为投资方大大提高了项目收益率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本实用新型中控制箱的示意图；

图4为本实用新型的工作流程图；

图中：组件边框1、光伏电池片2、转动轴3、直流电机4、控制箱5、光线跟踪器6、主动齿轮7、传动齿轮8、皮带9、角度传感器10。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

如图1和图2所示，一种自逐日式光伏组件，包括组件边框1、光伏电池片2、转动轴3、低功耗直流电机4、控制箱5、光线跟踪器6、主动齿轮7、传动齿轮8、皮带9、角度传感器10；

组件边框1上平行设置有多个转动轴3，光伏电池片2设置在转动轴3上并随转动轴3一起转动；转动轴3的至少一端设置有齿轮，并通过皮带9将所有齿轮（主动齿轮7和传动齿轮8）连接，其中至少一齿轮为主动齿轮，直流电机4与主动齿轮7连接，并通过皮带9带动传动齿轮8一起同步转动；

本实施例中光伏电池片2与转动轴3牢靠固定，转动轴3贯穿组件边框1。每排（共6排）横向10片光伏电池片固定在转动轴上，随转动轴一起转动。控制箱5、直流电机4、光线追踪器6均安装在组件背部。

如图3所示，控制箱5中包括主控系统与电源系统；主控系统包括信号输入模块、直流电机信号输出模块、人机界面、数据交互接口；电源系统包括光伏电池输入模块、逆变输出模块、直流电机输出模块、光伏电池输出模块。控制箱内有电源系统，整体电源取自光伏组件发出的直流电。

直流电机4与主控系统的直流电机信号输出模块相连，光线跟踪器6、角度传感器10均与主控系统的信号输入模块相连；

所述角度传感器10设置在光伏电池片2上，用于采集光伏电池片的实时倾角，并将信号传递给控制箱，

光线跟踪器6作用是采集实时的太阳方位、光强、角度等数据后进行处理。

齿轮（主动齿轮7和传动齿轮8）是固定在转动轴3上，直流电机4收到信号后，驱动主动齿轮7，带动皮带9，皮带再带动其余的传动齿轮8，从而达到所有光伏电池片2跟随太阳方位统一旋转。角度传感器10负责采集光伏电池片的实时倾角，并通过无线模块将信号传递给控制箱。

主控系统通过接受光线跟踪器6的光强、光角度等数据，再加上角度传感器10采集的光伏电池片2实时倾角的数据，送至中央处理器，经过数据处理，发送驱动信号给直流电机4，以调整光伏电池片的角度至最佳倾角，获得最大发电量。

主控系统与电源系统之间存在数据通讯，获取电能数据，电源系统供给主控系统所需的交流电源。主控系统并含有人机界面，能够显示实时运行数据及能够实现相关控制功能。主控系统还包含有数据交互接口，能够与外部接入设备建立联系。

电源系统输入模块取自光伏电池发出的直流电，通过自身的各个模块给直流电机、主控系统等等供电。电源系统的输出模块将剩余的光伏电池发出的直流电能通过逆变升压送至电网，电网公司根据电能计量给予投资方度电补贴。

如图4所示，为本实用新型的工作流程：光线跟踪器6采集实时的太阳方位、光强、角度等数据后进行处理，将数据传递给控制箱5，控制箱5根据光线跟踪器6的数据及角度传感器10的数据进行处理，控制箱5根据数据处理结果控制直流电机4。直流电机4驱动主动轴的主动齿轮7，通过皮带9带动传动齿轮8，从而实现组件的所有光伏电池片2跟随太阳的运动方向，期间角度传感器10不断采集角度数据实时反馈给控制箱5主控系统，使光伏电池片2尽可能与阳光保持在最佳倾角，确保即时发电量的最大化。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种自逐日式光伏组件，其特征在于：包括组件边框、光伏电池片、转动轴、电机、控制箱、光线跟踪器、传动装置、角度传感器；

组件边框上平行设置有多个转动轴，光伏电池片设置在转动轴上并随转动轴一起转动；转动轴上设置有传动装置，电机与传动装置连接，并通过传动装置带动光伏电池片一起同步转动；

控制箱中包括主控系统与电源系统；主控系统包括信号输入模块、电机信号输出模块；电机与主控系统的电机信号输出模块相连，光线跟踪器、角度传感器均与主控系统相连；

所述角度传感器设置在光伏电池片上，用于采集光伏电池片的实时倾角，并将信号传递给控制箱。

2.根据权利要求1所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：电源系统包括光伏电池输入模块、逆变输出模块、电机输出模块、光伏电池输出模块。

3.根据权利要求1所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述主控系统还包括数据交互接口，人机界面或工作状态指示灯。

4.根据权利要求1所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述传动装置为齿轮和皮带，转动轴至少一端设置有齿轮，并通过皮带将所有齿轮连接，其中至少一齿轮为主动齿轮，电机与主动齿轮连接，并通过皮带带动传动齿轮一起同步转动。

5.根据权利要求1所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述传动装置为连杆结构。

6.根据权利要求1所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：电机为直流电机或交流电机。

7.根据权利要求1至6任一项所述的自逐日式光伏组件，其特征在于：所述转动轴设置在光伏电池片的中心位置。