CN215734156U - 一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，包括底座，所述底座的上表面水平转动连接有支撑柱，所述支撑柱的顶端纵向转动连接有光伏发电板，且所述底座的底部设置有驱动支撑柱转动的第一驱动机构，所述支撑柱上设置有用于驱动光伏发电板转动的第二驱动机构，所述光伏发电板的一侧设置有风速传感器，本实用新型结构简单，通过对光伏发电板进行水平方向及纵向的旋转调节，使得该装置具有较高的跟踪精度，以电机作为执行机构拖动光伏发电板进行姿态调整，最终实现自动跟踪，能够充分利用太阳能，有助于提高发电效率，同时减少了硬件设计和软件的成本，在提高跟踪精度的同时还降低了成本。

Description

一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电装置技术领域，具体是一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置。

背景技术

太阳能作为一种清洁无污染、可再生的新能源，具有非常广阔的发展前景，太阳能发电已成为全球发展最快的技术之一。

目前常见的固定式太阳能电池板阵列，不能充分利用太阳能资源，发电效率不高，另外，现有的太阳能电池在其工作过程中，由于受环境(主要包括日照强度，温度)的影响，其输出具有明显的非线性特性，造成电池与负载之间的不匹配，从而不能使太阳能最大效率地转化为电能输出，且太阳能电池由于受风力的影响，会对其可靠性及使用寿命造成影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，包括底座，所述底座的上表面水平转动连接有支撑柱，所述支撑柱的顶端纵向转动连接有光伏发电板，且所述底座的底部设置有驱动支撑柱转动的第一驱动机构，所述支撑柱上设置有用于驱动光伏发电板转动的第二驱动机构，所述光伏发电板的一侧设置有风速传感器，且所述光伏发电板上还设置有光照检测传感器，所述底座的上表面一侧设置有控制箱；

所述控制箱内设置有单片机、电压采样单元、电流采样单元及并网逆变单元，所述单片机的PWM输出口线与并网逆变单元的控制端连接，所述电压采样单元的输入端与光伏发电板的输出连接，所述电压采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述电流采样单元的输入端与光伏发电板的输出连接，所述电流采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述并网逆变单元的输入端与光伏发电板的输出连接，并网逆变单元的输出端与电网连接，开始工作时，单片机通过A/D输入口采样测量光伏发电板输出的电压和电流，并计算出在此时刻光伏发电板输出的功率保存在寄存器中，然后通过PWM输出口改变占空比去控制并网逆变单元的输出功率，根据能量守恒定律，不考虑能量转换过程产生损耗的前提下，光伏发电板的输出功率与并网逆变单元的输出功率是相同的，通过控制逆变单元的输出功率实际上也就控制了光伏发电板的输出功率，每次改变PWM占空比参数时，单片机都计算出在该参数下，光伏发电板的输出功率，如果本次输出功率大于上一次参数的输出功率，则用本次参数替换上一次的参数保存在寄存器中，然后又继续按同一方向改变参数，如此循环，直至出现本次改变的参数值使输出功率小于上一次参数的输出功率为止，将PWM占空比数值确定为上一次的数值，持续工作一定时间后，又改变PWM数值，对比输出功率，进入下一个光伏发电板最大功率点的跟踪循环。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一驱动机构包括第二电机，所述底座的底部设置有U型槽，所述第二电机安装于U型槽内，且所述第二电机的轴部延伸至底座的上方并与支撑柱的底部连接，通过启动第二电机，使得支撑柱转动，从而使得支撑柱带动光伏发电板进行水平方向的旋转。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第二驱动机构包括安装于支撑柱上的支撑板，所述支撑板的上表面安装有第一电机，所述第一电机的轴部连接有大齿轮，所述光伏发电板的底部安装有与大齿轮转动连接的半齿轮，所述半齿轮与大齿轮相啮合，通过启动第一电机，使得大齿轮转动，从而使得大齿轮带动半齿轮转动，从而使得半齿轮带动光伏发电板进行纵向的旋转。

作为本实用新型再进一步的方案：所述半齿轮的两侧均设置有可与大齿轮相接处的限位开关，通过限位开关的设置，当半齿轮转动至边侧时，限位开关会与大齿轮接触，从而使得第一电机停止工作，防止机构受到损坏。

作为本实用新型再进一步的方案：所述单片机分别与第一电机、第二电机、风速传感器、光照检测传感器及限位开关电性连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述支撑板的高度高于控制箱的高度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单，通过对光伏发电板进行水平方向及纵向的旋转调节，使得该装置具有较高的跟踪精度，以电机作为执行机构拖动光伏发电板进行姿态调整，最终实现自动跟踪，能够充分利用太阳能，有助于提高发电效率，同时减少了硬件设计和软件的成本，在提高跟踪精度的同时还降低了成本。

2、在限位开关的作用下，当半齿轮转动至边侧时，限位开关会与大齿轮接触，从而使得第一电机停止工作，防止机构受到损坏，通过设置的风速传感器，风速传感器用来检测实时风速，当风速高于设定的危险风速值时，单片机将停止当前的跟踪，调整光伏发电板位置使其放平，从而最大程度上减小光伏发电板的受风力，保护跟踪装置的安全，从而大大提高了该装置的使用寿命。

3、本实用新型可对光伏发电板的最大功率点进行跟踪控制，实现光伏发电系统的功率输出最大化，提高光伏发电板的发电效率，解决光伏发电板输出的直流电直接转换成交流电转换效率低的问题。

附图说明

图1为一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置的结构示意图。

图2为一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置另一视角的结构示意图。

图3为一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置的左视图。

图4为一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置中单片机的结构示意图。

图中：1、底座；2、支撑柱；3、支撑板；4、第一电机；5、光伏发电板；6、风速传感器；7、控制箱；8、第二电机；9、大齿轮；10、半齿轮；11、限位开关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，包括底座1，所述底座1的上表面水平转动连接有支撑柱2，所述支撑柱2的顶端纵向转动连接有光伏发电板5，且所述底座1的底部设置有驱动支撑柱2转动的第一驱动机构，所述支撑柱2上设置有用于驱动光伏发电板5转动的第二驱动机构，所述光伏发电板5的一侧设置有风速传感器6，且所述光伏发电板5上还设置有光照检测传感器，所述底座1的上表面一侧设置有控制箱7；所述控制箱7内设置有单片机、电压采样单元、电流采样单元及并网逆变单元，所述单片机的PWM输出口线与并网逆变单元的控制端连接，所述电压采样单元的输入端与光伏发电板5的输出连接，所述电压采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述电流采样单元的输入端与光伏发电板5的输出连接，所述电流采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述并网逆变单元的输入端与光伏发电板5的输出连接，并网逆变单元的输出端与电网连接。

开始工作时，单片机通过A/D输入口采样测量光伏发电板5输出的电压和电流，并计算出在此时刻光伏发电板5输出的功率保存在寄存器中，然后通过PWM输出口改变占空比去控制并网逆变单元的输出功率，根据能量守恒定律，不考虑能量转换过程产生损耗的前提下，光伏发电板5的输出功率与并网逆变单元的输出功率是相同的，通过控制逆变单元的输出功率实际上也就控制了光伏发电板5的输出功率，每次改变PWM占空比参数时，单片机都计算出在该参数下，光伏发电板5的输出功率，如果本次输出功率大于上一次参数的输出功率，则用本次参数替换上一次的参数保存在寄存器中，然后又继续按同一方向改变参数，如此循环，直至出现本次改变的参数值使输出功率小于上一次参数的输出功率为止，将PWM占空比数值确定为上一次的数值，持续工作一定时间后，又改变PWM数值，对比输出功率，进入下一个光伏发电板5最大功率点的跟踪循环。

所述第一驱动机构包括第二电机8，所述底座1的底部设置有U型槽，所述第二电机8安装于U型槽内，且所述第二电机8的轴部延伸至底座1的上方并与支撑柱2的底部连接。

通过启动第二电机8，使得支撑柱2转动，从而使得支撑柱2带动光伏发电板5进行水平方向的旋转。

所述第二驱动机构包括安装于支撑柱2上的支撑板3，所述支撑板3的上表面安装有第一电机4，所述第一电机4的轴部连接有大齿轮9，所述光伏发电板5的底部安装有与大齿轮9转动连接的半齿轮10，所述半齿轮10与大齿轮9相啮合。

通过启动第一电机4，使得大齿轮9转动，从而使得大齿轮9带动半齿轮10转动，从而使得半齿轮10带动光伏发电板5进行纵向的旋转。

所述半齿轮10的两侧均设置有可与大齿轮9相接处的限位开关11。

通过限位开关11的设置，当半齿轮10转动至边侧时，限位开关11会与大齿轮9接触，从而使得第一电机4停止工作，防止机构受到损坏。

所述单片机分别与第一电机4、第二电机8、风速传感器6、光照检测传感器及限位开关11电性连接。

所述支撑板3的高度高于控制箱7的高度。

本实用新型的工作原理是：

使用时，当有阳光照射时，光照检测传感器检测光照强度，并将信号传递至单片机，单片机控制第一电机4及第二电机8转动，使得光伏发电板5进行水平方向及纵向的旋转，从而将光伏发电板5调节在最佳的位置和角度，在限位开关11的作用下，当半齿轮10转动至边侧时，限位开关11会与大齿轮9接触，从而使得第一电机4停止工作，防止机构受到损坏，通过设置的风速传感器6，风速传感器6用来检测实时风速，当风速高于设定的危险风速值时，单片机将停止当前的跟踪，调整光伏发电板5位置使其放平，从而最大程度上减小光伏发电板5的受风力，保护跟踪装置的安全，若此后风速降低至危险风速以下，则延时后退出风速保护模式，且单片机通过A/D输入口采样测量光伏发电板5输出的电压和电流，并计算出在此时刻光伏发电板5输出的功率保存在寄存器中，然后通过PWM输出口改变占空比去控制并网逆变单元的输出功率，根据能量守恒定律，不考虑能量转换过程产生损耗的前提下，光伏发电板5的输出功率与并网逆变单元的输出功率是相同的，通过控制逆变单元的输出功率实际上也就控制了光伏发电板5的输出功率，每次改变PWM占空比参数时，单片机都计算出在该参数下，光伏发电板5的输出功率，如果本次输出功率大于上一次参数的输出功率，则用本次参数替换上一次的参数保存在寄存器中，然后又继续按同一方向改变参数，如此循环，直至出现本次改变的参数值使输出功率小于上一次参数的输出功率为止，将PWM占空比数值确定为上一次的数值，持续工作一定时间后，又改变PWM数值，对比输出功率，进入下一个光伏发电板5最大功率点的跟踪循环。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)的上表面水平转动连接有支撑柱(2)，所述支撑柱(2)的顶端纵向转动连接有光伏发电板(5)，且所述底座(1)的底部设置有驱动支撑柱(2)转动的第一驱动机构，所述支撑柱(2)上设置有用于驱动光伏发电板(5)转动的第二驱动机构，所述光伏发电板(5)的一侧设置有风速传感器(6)，且所述光伏发电板(5)上还设置有光照检测传感器，所述底座(1)的上表面一侧设置有控制箱(7)；

所述控制箱(7)内设置有单片机、电压采样单元、电流采样单元及并网逆变单元，所述单片机的PWM输出口线与并网逆变单元的控制端连接，所述电压采样单元的输入端与光伏发电板(5)的输出连接，所述电压采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述电流采样单元的输入端与光伏发电板(5)的输出连接，所述电流采样单元的输出端与单片机的A/D输入口线连接，所述并网逆变单元的输入端与光伏发电板(5)的输出连接，并网逆变单元的输出端与电网连接。

2.根据权利要求1所述的一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第二电机(8)，所述底座(1)的底部设置有U型槽，所述第二电机(8)安装于U型槽内，且所述第二电机(8)的轴部延伸至底座(1)的上方并与支撑柱(2)的底部连接。

3.根据权利要求2所述的一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括安装于支撑柱(2)上的支撑板(3)，所述支撑板(3)的上表面安装有第一电机(4)，所述第一电机(4)的轴部连接有大齿轮(9)，所述光伏发电板(5)的底部安装有与大齿轮(9)转动连接的半齿轮(10)，所述半齿轮(10)与大齿轮(9)相啮合。

4.根据权利要求3所述的一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，其特征在于，所述半齿轮(10)的两侧均设置有可与大齿轮(9)相接处的限位开关(11)。

5.根据权利要求3所述的一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，其特征在于，所述单片机分别与第一电机(4)、第二电机(8)、风速传感器(6)、光照检测传感器及限位开关(11)电性连接。

6.根据权利要求3所述的一种可增加发电量的跟踪式光伏发电装置，其特征在于，所述支撑板(3)的高度高于控制箱(7)的高度。

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