自動定向光伏風電互補發電裝置的製作方法

2024-04-12 06:04:05

本實用新型涉及一種發電裝置，尤其涉及一種應用於車輛、船舶等可移動交通運輸工具上的光伏發電及風力發電互補型發電裝置。

背景技術：

車輛、船舶等交通工具上的電力供應源自其動力系統帶動發電機組所發出的電力，在某些特定情況下，這樣的電力供應結構存在不少問題，如船舶停航期間，為了保持電力供應，仍然需要經常啟動發電機組給蓄電池充電，顯然此時的能源效率是很低的，而且柴油發電成本高、汙染排放量大；又如在船舶上還有些比較特殊的用電設備，如船舶汙水處理裝置，它採用的是生物學處理方式來消化分解汙水中的有機物，使之生成對環境無害的無機物、二氧化碳和水，以此淨化汙水，其中的曝氣泵須要保持每天24小時連續運轉以維持參與汙水處理的微生物的生長與活性，如果單純採用蓄電池供電來維持其運轉，在船舶停航四到五天的情況下，將需要相當大容量的蓄電池，不僅蓄電池的使用維護成本相當高，而且原本並不寬敞的船艙也很難安排下如此數量的蓄電池的安裝空間，給船舶汙水處理裝置的推廣應用帶來了較大的難度。

太陽能取之不盡、用之不竭，利用太陽能發電已是相當成熟的技術，但太陽能發電設備絕大部分是在陸地上固定安裝使用，在車輛、船舶等交通工具上的應用很有限，其主要原因在於車輛、船舶等交通工具行駛過程中並沒有固定的方向，安裝在車輛、船舶等交通工具上的太陽能光伏組件也就不能保持與太陽相對，如果簡單地將光伏組件在車輛、船舶等交通工具上水平放置，雖然也能發電，但其發電效率低，且佔用相應空間，因而也無法達到理想的效益。

考慮到連續陰雨天的情況下光伏組件發電量會很少，單純採用太陽能光伏發電也有其不足之處，難以維持相關負載的連續數日的正常持續運行。

技術實現要素：

針對現在技術所存在的上述不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種自動定向光伏風電互補發電裝置，它能自動保持光伏組件處於朝向陽光的方向，提高發電效率，並能在車輛、船舶等交通工具停止行駛期間且連續陰雨天的情況下維持對一定負載的持續供電。

為了解決上述技術問題，本實用新型的一種自動定向光伏風電互補發電裝置，包括光伏組件、組件支架和蓄電池，所述組件支架可轉動套接在立柱上，在立柱上還設置有支承座，所述組件支架支承在支承座上，在組件支架與立柱之間設置有定向傳動機構，在組件支架或立柱上還設置有電子方位檢測裝置，所述電子方位檢測裝置與控制器電連接，所述控制器與定向傳動機構的驅動電機電連接；所述光伏組件通過控制器與蓄電池電連接；在立柱上還安裝有風力發電機，風力發電機通過控制器與蓄電池電連接。

在上述結構中，由於所述組件支架可轉動套接在立柱上，在立柱上還設置有支承座，所述組件支架支承在支承座上，則用於安裝光伏組件的組件支架可以在支承座的託持下繞立柱軸線任意轉動，從而可以改變與立柱之間的周向位置關係，而立柱是豎直固定在車輛或船舶等交通工具上的，這樣，當車輛或船舶等交通工具行駛過程中方向隨時改變時，組件支架可以通過在立柱上轉動而相對於車輛或船舶等交通工具改變安裝角度，始終朝向南方或大致朝向太陽所在的方向，保證光伏組件可以正常高效發電。又由於在組件支架與立柱之間設置有定向傳動機構，則組件支架在定向傳動機構的驅動下繞立柱軸線轉動，從而可以實現組件安裝支架定位的自動化操作。還由於在組件支架或立柱上還設置有電子方位檢測裝置，所述電子方位檢測裝置與控制器電連接，所述控制器與定向傳動機構的驅動電機電連接，則通過電子方位檢測裝置可以隨時測定車輛或船舶等交通工具的行駛方向，並將所測定的結果以一定量的電信號反饋到控制器，再由控制器經分析計算後向定向傳動機構的驅動電機傳遞運動指令，定向傳動機構的驅動電機驅動組件支架運轉一定的角度，使組件支架能改變與車輛或船舶等交通工具之間的角度位置而使其上的光伏組件自動保持朝向南方或朝向太陽所在的方向，以接受更多的太陽光能量，提高發電效率。更由於所述光伏組件通過控制器與蓄電池電連接，在立柱上還安裝有風力發電機，風力發電機通過控制器與蓄電池電連接，則光伏組件所發出的電力通過控制器向蓄電池充電，控制器可以使光伏組件所發出的電力以較高的效率儲存到蓄電池中，並且蓄電池還可以接受來自風力發電機所發出的電力對其進行充電，這樣，本自動定向光伏風電互補發電裝置不僅可以通過光伏組件獲取電力，還可以通過風力發電機獲取電力，兩者所發出的電力儲存於蓄電池中，再通過蓄電池向負載持續穩定地供應電力，蓄電池在向負載提供電力的同時不斷得到光伏組件及風力發電機的電力補充，基本處於滿電量狀態，也就不需要過大的蓄電池容量，極大地減少了蓄電池的使用維護費用，降低了使用成本，即使在陰雨天氣光伏組件發電量很少的情況下，也可以通過風力發電來補充電力，從而能在車輛、船舶等交通工具停航期間且連續幾天陰雨天的情況下維持對一定負載的持續供電。

本實用新型的一種優選實施方式，所述蓄電池還通過控制器與燃油發電機電連接。採用該實施方式，可以在車輛、船舶等交通工具停止行駛之前通過其燃油動力系統帶動發電機所發出的電力向蓄電池充電，使蓄電池處於充滿狀態，從而可以維持更長停止行駛期的電力供應。

本實用新型的另一種優選實施方式，所述控制器內設有風電充電控制單元、光伏充電控制單元、燃油發電充電控制單元及定向控制單元。採用該實施方式，通過不同的充電控制單元，可以根據不同發電方式的特點將其所發出的電力高效率地儲存於蓄電池中，而通過定向控制單元則可以根據電子方位檢測裝置的檢測結果及時調控定向傳動機構運轉，保持光伏組件具有有利於高效發電的朝向。

本實用新型的又一種優選實施方式，所述控制器內還設有負載用電控制單元，蓄電池通過負載用電控制單元輸出電力。採用該實施方式，可以使蓄電池根據負載的特點向其穩定地輸出電力，提高用電效率。

本實用新型的進一步的優選實施方式，所述組件支架包括上支座、下支座和組件安裝板，上支座與組件安裝板鉸連，下支座與撐杆鉸連，撐杆與組件安裝板鉸連；所述支承座包括上支承座和下支承座，所述上支座支承在上支承座上，所述下支座支承在下支承座上。採用該實施方式，組件支架通過上支承座與下支承座上下同時支承，支承結構穩定可靠，組件支架上的下支座通過撐杆與組件安裝板鉸連，可以方便地使組件安裝板形成一定的俯仰角度，並可以通過撐杆的長度變化來改變俯仰角度，從而可以適應不同緯度地區或不同季節太陽高度角的不同，達到比較理想的工作角度，提高工作效率。

本實用新型的另一進一步的優選實施方式，所述撐杆由兩根杆件構成，該兩根杆件沿長向可調節連接。採用該實施方式，撐杆長度可以調節，從而在調整組件安裝板俯仰角度時可以通過調節撐杆長度來實現，而不需要調節下支座在立柱上的安裝位置，調節更為方便。

本實用新型的又一進一步的優選實施方式，在支承座與上支座之間設有減摩墊，在下支座與輔助支承座之間設有減摩墊。採用該實施方式，組件安裝板安裝方位角調整時更加輕便，阻力小。

本實用新型的更進一步的優選實施方式，所述定向傳動機構包括固接於上支承座上的中心齒輪，在上支座上安裝有驅動電機，在驅動電機的輸出軸上安裝有與中心齒輪相嚙合的驅動齒輪。採用該實施方式，驅動電機運轉會帶動組件支架繞立柱轉動而實現定向功能，驅動電機安裝在上支座上還可以使組件支架達到相對於轉動中心較為平衡的效果。

本實用新型的另一更進一步的優選實施方式，所述電子方位檢測裝置為電子羅盤。採用該實施方式，電子羅盤能耗低、體積小、重量輕、精度高，其方向檢測結果可通過輸出信號輸送到控制器，為實現自動定向提供依據。

本實用新型的另一更進一步的優選實施方式，所述電子方位檢測裝置安裝在下支承座上。採用該實施方式，當組件支架隨行駛中的車輛或船舶等交通工具改變方向時，電子方位檢測裝置會測出其方向變化，及時啟動定向傳動機構運轉實現定向功能，而當組件支架完成定向後，電子方位檢測裝置會及時檢測反饋定向結果，起到了閉環調節的作用。

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型自動定向光伏風電互補發電裝置作進一步的詳細說明。

附圖說明

圖1是本實用新型自動定向光伏風電互補發電裝置一種具體實施方式的結構示意圖；

圖2是圖1所示結構的側視圖。

圖中：1－立柱、2－下支承座、3－電子方位檢測裝置、4－下支座、5－撐杆、6－組件安裝板、7－上支承座、8－中心齒輪、9－驅動齒輪、10－上支座、11－驅動電機、12－光伏組件、13－蓄電池、14－風力發電機、15－控制器、16－減摩墊。

具體實施方式

在圖1和圖2所示的自動定向光伏風電互補發電裝置中，立柱1主體為圓鋼管，其底部固連有底盤，用以使立柱1與車輛、船舶等交通工具固定連接，在立柱1上可轉動套接有組件支架，組件支架包括上支座10、下支座4和組件安裝板6，上支座10及下支座4均通過軸襯或滾動軸承套接在主柱1上，上支座10與組件安裝板6鉸連，組件安裝板6主體為一方鋼管焊接成的框架，光伏組件12通過螺栓連接在該框架上，下支座4與撐杆5鉸連，撐杆5與組件安裝板6鉸連，撐杆5有兩組，分別位於下支座4的兩側，每組撐杆5由兩根杆件構成，該兩根杆件可沿長向調節長度，便於調節組件安裝板6上光伏組件12的俯仰角度；在立柱1上還設置有支承座，組件支架支承在支承座上，支承座包括上支承座7和下支承座2，上支承座7和下支承座2均套接在主柱1上，通過緊定螺釘與立柱固定連接，上支座10支承在上支承座7上，在上支承座7與上支座10之間設有減摩墊16，下支座4支承在下支承座2上，在下支座4與下支承座2之間設有減摩墊16；在組件支架與立柱1之間設置有定向傳動機構，定向傳動機構包括固接於上支承座7上的中心齒輪8，在上支座10上安裝有驅動電機11，驅動電機11一般採用步進電機，在驅動電機11的輸出軸上安裝有與中心齒輪8相嚙合的驅動齒輪9；在組件支架上還設置有電子方位檢測裝置3，電子方位檢測裝置3安裝在下支承座2上，電子方位檢測裝置3與控制器15電連接，電子方位檢測裝置3為電子羅盤，電子羅盤的檢測信號輸出端通過信號導線與控制器15的輸入端相連，控制器15與定向傳動機構的驅動電機11電連接，電子羅盤的檢測信號經控制器15內部設置的定向控制單元分析與計算後向驅動電機11發出運動指令。光伏組件12通過控制器15與蓄電池13電連接；在立柱1的頂部還安裝有風力發電機14，風力發電機14通過控制器15與蓄電池13電連接，這樣通過風力發電機14可以在有風的天氣條件下發電，即使在夜間光伏組件12不發電或陰雨天氣光伏組件12發電量很少的情況下，也可以通過風力發電機14來向蓄電池13補充電力，從而能在車輛、船舶等交通工具停航期間且連續幾天陰雨天的情況下維持對一定負載的持續供電。

光伏組件12和風力發電機14均通過控制器15與蓄電池13電連接，控制器15具有充、放電自動管理功能，在控制器13內設有風電充電控制單元和光伏充電控制單元，這樣可以根據不同發電方式的特點將其所發出的電力高效率地儲存於蓄電池13中；控制器15內還設有負載用電控制單元，蓄電池13通過負載用電控制單元輸出電力，使蓄電池13根據負載的特點向其穩定地輸出電力，提高用電效率。當然，控制器15還具有通常所要求的相關保護與顯示功能。

以上僅列出了本實用新型的一些具體實施方式，但本實用新型並不僅限於此，還可以作出較多的改進與變換，如所述蓄電池13還可以通過控制器15與車輛、船舶等交通工具上的燃油發電機電連接，控制器15內設置有燃油發電充電控制單元以在優先採取光伏或風力發電的前提下適時通過燃油發電來補充電力，這樣可以在車輛、船舶等交通工具停止行駛之前保證蓄電池13處於充滿狀態，從而可以維持更長停止行駛期的電力供應。如此等等，只要是在本實用新型基本原理基礎上所作出的改進與變換，均應視為落入本實用新型的保護範圍內。