CN2775933Y - 一种太阳能风能发电装置 - Google Patents

Abstract

一种太阳能风能发电装置，涉及太阳能电池板、支架、减速机、微电机、风叶、涡轮机、发电机、控制电路、用电装置、蓄电池、立柱。太阳能电池板安装在支架的最上端，并与支架连接固定成一体，用于自动跟踪太阳的减速机和微电机安装在太阳能电池板和支架的下面，微电机与减速机的高速转轴连成一体，太阳能电池板、支架、减速机、微电机连成一体，太阳能电池板光照面按当地纬度倾斜朝南安装。风叶、涡轮机、发电机安装在太阳能电池板背光面的下方、减速机的左侧，风叶安装在涡轮机固定风叶的位置上，涡轮机带动发电机，以风光能电力对蓄电池充电。本实用新型使太阳能和风能高效转换成电能，使风能和太阳能真正成为人们生活中常用、方便的备用电源。

Description

一种太阳能风能发电装置

技术领域：本实用新型涉及发电装置，尤其涉及一种太阳能风能发电装置。

背景技术：现有技术的太阳能发电用电装置和现有技术的风能发电用电装置，基本都是作用单一的单体装置，在开发和利用太阳能风能等可再生能源方面发挥了很好的作用，但实际运行时太阳和风都有不规律的间歇，给太阳能发电用电或风能发电用电造成了一些不理想的因素。

实用新型内容：本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种以太阳能发电装置和风能发电装置结合在一起的太阳能风能发电装置，解决无电缺电地区的用电问题，更好地开发洁净的可再生能源。本实用新型的目的是以如下技术方案实现的：本实用新型所述的太阳能风能发电装置，涉及有太阳能电池板、支架、减速机、微电机、涡轮机、发电机、风叶、控制电路、用电装置、蓄电池和立柱组成，所说的太阳能电池板，可以按照规定电压的要求，选用现有技术的单晶硅板、多晶硅板或者非晶硅板都是可行的。在太阳能电池板的下面，设置有支撑太阳能电池板的支架，支架的下端与减速机连接，减速机又与微电机联接，以微电机作动力，通过减速机和支架带动太阳能电池板，使太阳能电池板的正面始终跟随太阳转动，作为太阳能电池板的自动跟踪装置。所说的太阳能发电装置并联设置有风能发电装置。所说的风能发电装置，亦与现有技术的风能发电装置基本相同，可采用德国制造的风力涡轮，风力涡轮上设置风叶，以风力涡轮直接驱动发电装置的技术作为本实用新型的风能发电装置，可以大大提高风电转换的效率。所说的风能发电装置涉及有涡轮机、风叶和发电机组成，设置在与控制太阳能电池板的微电机和减速机配重的位置。本实用新型所述风能发电装置的电力输出与太阳能发电装置的电力输出并联，经过充电控制电路供电和为蓄电池充电。本实用新型所说的太阳能风能发电装置，立柱是主体支撑件，立柱的高度以便于采光和便于迎风为宜。用于进行光电转换的自动跟踪太阳能电池板设置在立柱的最上端，用于进行风电转换的风能发电装置设置在自动跟踪太阳能电池板的下面。所说的自动跟踪太阳能电池板的下面中心点位置，设置有固定支架，固定支架的下端设置有传动轴，有电机和减速机带动传动轴，控制太阳能电池板实现对太阳的自动跟踪，以达到最佳的光电转换效果。本实用新型所说的蓄电池和用电装置，可以设置在立柱上，也可以用连线连接，设置在方便设置和方便用电的地方。所说的蓄电池是太阳能发电和风能发电的综合储能蓄电池，蓄电池设置有过热保护电路实现对蓄电池温度的检测并按设定值驱动继电器和散热风扇，以保护蓄电池因充电过热而造成损坏。蓄电池充/放电电路上还设置有人工充电/馈电开关和自动充电/馈电电路，对蓄电池的实际电压和供电电压进行检测，控制继电器，实现自动充电和馈电。不管是蓄电池与立柱作一体化设置还是非一体化设置，都应根据蓄电池的规格设置蓄电池箱，蓄电池箱应具有保温和散热的功能。本实用新型的机械部分采用机械连接方式，电路部分按电连接技术办理。

本实用新型所述的太阳能风能发电装置，将太阳能发电和风能发电结合在一起，再配合本实用新型的蓄电池装置，可以实现不间断的发电和用电，使太阳能和风能真正成为人类生活中清洁的可再生能源，对于无电地区可解决能源问题，对于有电地区，亦可作为互补能源使用。所说的控制电路是风力发电机供电电路、太阳能电池供电电路、风光能电力对蓄电池充电控制电路、太阳能电池板自动跟踪太阳控制电路、蓄电池对使用交流的用电装置供电的逆变电路、光控、定时、雷达波控制用电装置电路、与市电并网电路(充电/馈电电路)、并网自动控制电路。

附图说明：附图是本实用新型所述的太阳能风能发电装置的结构示意图。1-太阳能电池板  2-支架  3-减速机  4-微电机  5-风叶  6-涡轮机  7-发电机  8-控制电路  9-用电装置  10-蓄电池  11-立柱

具体实施方式：现参照附图，结合实施例说明如下：本实用新型所述的太阳能风能发电装置，涉及有太阳能电池板1、支架2、减速机3、微电机4、风叶5、涡轮机6、发电机7、控制电路8、用电装置9、蓄电池10和立柱11组成。参照附图，太阳能电池板1的下面，设置有支撑太阳能电池板1的支架2，支架2的下端连接有减速机3，减速机3又联接有作为太阳能电池板的自动跟踪装置动力的微电机4，太阳能发电装置并联设置有风能发电装置。太阳能电池板1设置在支架2的最上端，支架2设置在立柱11的上端，在支架2与立柱11之间，设置有减速机3、微电机4、风叶5、涡轮机6和发电机7，在立柱11的上部设置比如照明灯具的用电装置9，所说的用电装置9，也可以是引出的用电线连接的其他用电装置。在本实用新型所说立柱11的上部，还设置有控制电路8，在立柱11的下部，设置有本实用新型的蓄电池10。所说的太阳能电池板1、微电机4、发电机7、控制电路8、用电装置9和蓄电池10之间均设置有连接用的电线，接线方式采用现有技术即可。所说的太阳能电池板1，可以按照规定电压的要求，选用现有技术的单晶硅板、多晶硅板或者非晶硅板都是可行的。所说的太阳能发电装置并联设置有风能发电装置。在太阳能电池板1的下面，设置有支撑太阳能电池板1的支架2，支架2的下端与减速机3连接，减速机3又与微电机4联接，以微电机4作动力，通过减速机3和支架2带动太阳能电池板1，使太阳能电池板1的正面始终跟随太阳转动，作为太阳能电池板1的自动跟踪装置。所说的风能发电装置，亦与现有技术的风能发电装置相同，可采用德国制造的风力涡轮和直接驱动发电装置的技术作为本实用新型的风能发电装置，可以大大提高风电转换的效率。所说的风能发电装置涉及有风叶5、涡轮机6和发电机7组成，设置在与控制太阳能电池板1的微电机4和减速机3配重的位置。本实用新型所述风能发电装置的电力输出与太阳能发电装置的电力输出并联，经过充电控制电路供电和为蓄电池10充电。本实用新型所说的太阳能风能发电装置，立柱11是主体支撑件，立柱11的高度以便于采光和便于迎风为宜。用于进行光电转换的自动跟踪太阳能电池板1设置在立柱11的最上端，用于进行风电转换的风能发电装置设置在自动跟踪太阳能电池板1的下面。所说的自动跟踪太阳能电池板1的下面中心点位置，设置有固定支架2，支架2的下端设置有传动轴，有微电机4和减速机3带动传动轴，进而带动支架2，控制太阳能电池板1以太阳能电池板1的正面迎对太阳，实现对太阳的自动跟踪，以达到最佳的光电转换效果。本实用新型所说的蓄电池10和用电装置9，可以设置在立柱11上，也可以用连线连接，设置在方便设置和方便用电的地方。根据用电量匹配设置的太阳能电池板1和蓄电池10的具体规格，用电装置9可以是照明灯具、电动机具以及各种家用电器。所说的蓄电池10是太阳能发电和风能发电的综合储能蓄电池，蓄电池10设置有过热保护电路，采用错二极管和IC5(Mzc502)实现对蓄电池温度的检测并按设定值驱动继电器和散热风扇，以避免蓄电池10因充电过热而造成损坏。蓄电池10的充/放电电路上还设置有人工充电/馈电开关和自动充电/馈电电路，对蓄电池10的实际电压和供电电压进行检测，控制继电器，实现自动充电和馈电。不管是蓄电池10立柱11作一体化设置还是非一体化设置，都应根据蓄电池10的规格设置蓄电池箱，蓄电池箱应具有保温和散热的功能。本实用新型所述的太阳能风能发电装置，将太阳能发电和风能发电结合在一起，再配合本实用新型的蓄电池装置，可以实现不间断的发电和用电，使太阳能和风能真正成为人类生活中清洁的可再生能源，对于无电地区可解决能源问题，对于有电地区，亦可作为互补能源使用。

太阳能电池板1安装在支架2的最上端，并与支架连接固定成一体，用于自动跟踪太阳的减速机和微电机安装在太阳能电池板1和支架2的下面，并且支架2的下端与减速机3低速转轴连成一体，减速机3的低速转轴朝上，微电机4与减速机3的高速转轴连成一体，太阳能电池板1、支架2、减速机3、微电机4连成一体化，太阳能电池板1光照面按当地纬度倾斜朝南安装。微电机4在控制电路8的控制下完成太阳能电池板1的光照面自动跟踪太阳，提高太阳能转换成电能的效率。风叶5、涡轮机6、发电机7安装在太阳能电池板1背光面的下方、减速机3的左侧，风叶5安装在涡轮机6固定风叶5的位置上，涡轮机6的传动轴与发电机7的转子连接固定，使风带动风叶5、风叶5带动涡轮机6、涡轮机带动发电机7，从而完成风能转变成电能。风叶5、发电机7固定连接成一体化。涡轮机6、发电机7、减速机3、微电机4的底座固定在立柱顶端的封装箱内同一平台上，控制电路8、用电装置9、蓄电池10可根据不同的用途进行安装位置的选择。太阳能电池板1和风力发电机7所发的电能通过控制电路8[风力发电机供电电路、太阳能电池供电电路、风光能电力对蓄电池充电控制电路、太阳能电池板自动跟踪太阳控制电路、蓄电池对使用交流的用电装置供电的逆变电路、光控、定时、雷达波控制用电装置电路、与市电并网电路(充电/馈电电路)、并网自动控制电路。]进行对蓄电池10充电控制、对交直流用电装置9供电控制、与市电并网的控制、自动跟踪太阳的微电机4控制。太阳能电池板1、支架2、减速机3、微电机4一体化固定连接，并且控制电路8可对微电机4进行控制，实现太阳能电池板1自动跟踪太阳。风叶5、涡轮机6、发电机7进行一体化连接固定于太阳能电池板1背光面的下方、减速机3的左侧。涡轮机6、发电机7、减速机3、微电机4的底座固定在立柱顶端的封装箱内同一平台上，控制电路8、用电装置9、蓄电池10可根据不同的用途进行安装位置的选择。

下面就结合附图说明各零件的结构如下：太阳能电池板1：为了获得负载所需要的电压值和电流值，由型号和尺寸相同的单片硅太阳能电池用串联或并联的方法组合在一起，构成太阳能发电阵。根据硅太阳能电池串并联后的尺寸，裁好绝缘板(如环氧树脂板)作为固定电池的基板，厚度根据组合电池的面积确定。面积大，基板选得较厚，以提高基板的强度。一般取1---2mm；在基板的一端，用两个空心铆钉铆好，作为电池的正极和负极引线；再由高透明度玻璃通过层压机进行光照面封装。支架2：其结构如附图，是一根空心的金属杆，一般采用铝合金型材料(大小根据太阳能电池板面积和减速机传动轴大小决定，其长度与太阳能电池板的长相等)，与太阳能电池板相连的一端有与太阳能电池板固定螺孔，与减速机相连的一端有与减速机固定一体的固定螺孔。减速机3：这里采用的是具有世界最先进水平的谐波减速机构，利用其柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的。其大小根据太阳能电池板组件的大小匹配，采用减速机厂家的成品，它具有传动比大、精度高、空回小、效率高、体积小、传动平稳等特点，使达到跟踪精度的指标为0.20。微电机4：这里选用美国Allegro公司生产的步进电机，其大小根据太阳能电池板大小进行匹配。风叶5：其直径根据大小系统所需的电能要求和与其风力发电机相配套，采用德国现有的涡轮风力发电机。涡轮机6和发电机7：涡轮机6的前部用螺钉固定风叶5，在风力作用下涡轮机6转动，涡轮机6通过传动轴带动发电机7转动。控制电路8：所有电路固定在一块电路板上，安装在防潮和防雨箱内。用电装置9：它是使用风能和太阳能所发的电力的装置即用电负载，用于照明，用电装置9是交流或直流灯泡，用于提供动力，用电装置9是电动机等，并采用市场上现有的用电装置。蓄电池10：它是一种用于储存风能和太阳能所发的电力，采用现有市场上的用于太阳能和风能电力存储的蓄电池，这里储能电池选用广东潮州市场逊通电源系统有限公司生产的风光能系统专用的闸控式密封铅酸储能电池，设计浮充腐蚀寿命20年。单体容量需根据系统大小决定。立柱11：它是用于固定和支撑太阳能电池板、风力涡轮发电机、微电机、减速机、支架的空心不锈钢管或其它金属管材，并根据装置的用途情况如用于路灯时，立柱还用于固定路灯用电装置、控制电路和蓄电池；如用于家庭用电时，蓄电池、控制电路可安装在家里，立柱只固定和支撑太阳能电池板、风力涡轮发电机、微电机、减速机、支架；其结构是一根金属空心柱，其大小根据所要支撑的太阳能电池板、风力涡轮发电机、微电机、减速机、支架的重量和强风的需要来决定，高度根据采光和风的需要来决定。

下面就各零件的安装位置说明如下：太阳能电池板1安装于支架2的上端并按所在地纬度倾斜，初始化状态时光照面朝南。支架2的上端连接在太阳能电池板1的背面中心位置，下端固定在用于太阳能电池板跟踪太阳机构的减速机的低速部分的转轴上。减速机3安装在支架2的下端、立柱的上端，其低速转轴与支架的下端固定、底座固定在立柱的上端固定平台位置。微电机4的转子与减速机的高速转轴连接固定，其固定座固定在立柱的上端的固定平台。风叶5固定在涡轮机固定风叶处，风叶按120度角平均分不固定在一个垂直的平面上，安装于太阳能电池板的背光面立柱的一侧。涡轮机6由风力传动的转轴与发电机的转轴连接固定，其基座固定在立柱的上端的固定平台。发电机7的转轴与涡轮机的转轴连接固定，其基座固定在立柱的上端的固定平台。风力涡轮机、发电机、微电机、减速机固定在立柱上端一个固定平台平面上。需要固定在立柱上的控制电路固定在立柱的一定位置但不影响风叶旋转自由即可。需要在立柱上固定用电装置的，用电装置固定固定在立柱的一定适合需要的位置，但不影响风叶旋转自由即可。蓄电池由蓄电池箱封装后固定在立柱的下端，蓄电池箱底部与立柱的底部在同一平面上。立柱的上端与风力涡轮机、发电机、微电机、减速机固定在立柱上端一个固定平台固定相连，其下端固定在地基的固定平台上。

各零件之间的相互位置关系、连接关系、配合关系如下：

1、太阳能电池板与支架之间：

位置关系：位于装置的顶端，太阳电池板按当地纬度倾斜固定在支架的上方，初始状态太阳能电池板方向朝南。

连接关系：支架与太阳能电池板之间通过螺丝固定太阳电池板封装的铝合金框架中心位置的螺孔和支架的连接螺孔进行连接固定。

配合关系：当进行太阳能电池板跟踪太阳时，支架和太阳能电池板一体化随减速机转动。

2、支架与减速机之间：

位置关系：支架的下端与减速机低速转动轴固定连接一体化，位于立柱的上端、微电机的左侧、涡轮风力发电机的右侧。

连接关系：支架的下端通过螺孔和螺丝进行一体化固定连接，固定连接时要使在支架上端的太阳能电池板光照面朝南。

配合关系：当太阳能电池板跟踪太阳时，减速机低速转动轴带动与其一体化连接的支架一起转动。

3、微电机与减速机之间：

位置关系：微电机位于减速机的右侧、立柱的上端，减速机位于支架的下端、发电机的右侧、立柱的上端。

连接关系：微电机与减速机连接通过螺丝把微电机转子的螺孔与减速机高速转轴的螺孔进行一体化固定连接。

配合关系：当控制电路进行太阳能电池板跟踪太阳控制时，微电机的转子带动减速机转动，从而使支架和太阳能电池板一体转动，达到太阳能电池板光照面始终对着太阳的目的。

4、风叶与涡轮机之间：

位置关系：风叶位于涡轮机的左侧、太阳电池板背光面一侧，风叶与涡轮机连接固定点位于立柱的上方。涡轮机位于风叶的右侧、减速机的左侧、立柱的上端。

连接关系：风叶和涡轮机一体化连接固定是通过风叶和涡轮机上的螺孔由螺丝进行一体化连接固定。

配合关系：风使风叶转动，风叶带动涡轮机转动。

5、涡轮机与发电机之间：

位置关系：涡轮机位于发电机的左侧、风叶的右侧、立柱的上端，发电机位于涡轮机的右侧、减速机的左侧、立柱的上端。

连接关系：通过螺丝把涡轮机的转轴与发电机的转子上的螺孔一体化连接固定。

配合关系：涡轮机转动带动发电机转子转动，从而使风能转化为电能。

6、涡轮机、发电机、减速机、微电机之间：

它们采用一体化封装在一个箱体内，其基座固定在箱体底部，涡轮机与风叶连接固定的部分漏出箱体外，便于箱体不会阻碍风叶的自由转动，减速机低速转动轴露出箱体外，使减速机能带动支架自由转动。箱体的底座固定于立柱的上端。

7、控制电路：

控制电路电路板固定在一个防潮、防水的封闭的箱体内，该箱体通过螺丝把箱体固定在立柱的一侧，固定在立柱上的位置可根据需要选择，输入输出的线路通过箱体和立柱穿孔进行与蓄电池、用电装置、太阳能电池、微电机、发电机进行连接。太阳能电池和风力发电机所发的电力通过控制电路对蓄电池进行充电和对用电装置进行供电及控制太阳能电池板自动跟踪太阳的微电机工作。

8、用电装置：

用电装置固定在立柱的一侧，固定在立柱上的位置可根据需要选择，供电线路通过在立柱上穿孔与控制电路进行连接。用电装置的用电由控制电路控制。

9、蓄电池：

蓄电池封装在一个防水的箱体内，箱体固定在立柱的下方，箱体的底面与立柱底端一平面上，箱体的另一面与立柱一体化固定，蓄电池输入输出线路通过在立柱和箱体上穿孔来与控制电路之间进行充供电线路的连接。

10、控制电路、用电装置、蓄电池可根据装置的应用场所进行不同位置的安装，如用于家庭供电时，控制电路、用电装置、蓄电池可安放在家里；用于路灯时，控制电路、用电装置、蓄电池就需要与立柱一体化安装(具体方法同以上7、8、9项)。

电器部分

1、各器件之间的连接关系：

电器部分器件有太阳能电池板、微电机、发电机、控制电路、用电装置、蓄电池，其连接关系是，控制电路居中，与蓄电池形成双相通路，太阳能电池板和风力发电机都通过控制电路向蓄电池供电，将电能储存在蓄电池内。控制电路又同时接通微电机和用电装置，实际上，微电机也是一个用电装置。

2、各元件之间的连接关系：

本装置电器部分的元件在控制电路器件内，它分为以下几个部分电路：风力发电机供电电路、太阳能电池供电电路、风光能电力对蓄电池充电控制电路、太阳能电池板自动跟踪太阳控制电路、蓄电池对使用交流的用电装置供电的逆变电路、光控、定时、雷达波控制用电装置电路、与市电并网电路(充电/馈电电路)、并网自动控制电路。

Claims (1)

1、一种太阳能风能发电装置，其特征在于太阳能电池板(1)安装在支架(2)的最上端，并与支架连接固定成一体，用于自动跟踪太阳的减速机和微电机安装在太阳能电池板(1)和支架(2)的下面，并且支架(2)的下端与减速机(3)低速转轴连成一体，减速机(3)的低速转轴朝上，微电机(4)与减速机(3)的高速转轴连成一体，太阳能电池板(1)、支架(2)、减速机(3)、微电机(4)连成一体，太阳能电池板(1)光照面按当地纬度倾斜朝南安装，太阳能电池板下设置有控制太阳能电池板(1)的光照面自动跟踪太阳的微电机(4)；风叶(5)、涡轮机(6)、发电机(7)安装在太阳能电池板(1)背光面的下方、减速机(3)的左侧，风叶(5)安装在涡轮机(6)固定风叶(5)的位置上，涡轮机(6)的传动轴与发电机(7)的转子连接固定，使风带动风叶(5)、风叶(5)带动涡轮机(6)、涡轮机带动发电机(7)，从而完成风能转变成电能；风叶(5)、发电机(7)固定连接成一体；涡轮机(6)、发电机(7)、减速机(3)、微电机(4)的底座固定在立柱顶端的封装箱内。

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