跟蹤太陽移動的太陽能發電設備的製作方法

2023-05-24 23:37:16 2

專利名稱：跟蹤太陽移動的太陽能發電設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能發電裝置，尤其涉及一種跟蹤太陽移動的太 陽能發電設備。
背景技術：
太陽能是取之不盡、用之不竭的、無汙染、廉價、人類能夠自由利用的能 源。從太陽能獲得電力，需通過大陽電池進行光電變換來實現。它同以往其 他電源發電原理完全不同，具有以下特點①無枯竭危險；②絕對乾淨、無 公害；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發電；⑤能源質量高； ⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費的時間短。但目前使用的太陽 能發電裝置還存在很多不足之處由於太陽在天空處於移動狀態，而太陽能 發電裝置一般處於固定狀態，因此太陽對太陽能電池板的照射角度在變化， 照射的能量分布不均，不能充分利用太陽能量，光電轉換效率不高。另外， 目前，太陽能發電裝置都設置很多塊太陽能電池板，光電轉換後產生的電能 電壓很高，但太陽能發電裝置的電纜線在外裸露，沒有採取防水、放漏電的 防護措施，易出現漏電問題，造成安全危害。

實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題提供一種能提高太陽能的利用效率、結構
簡單、安裝方便、可全自動操作、安全防水防漏電的跟蹤太陽移動的太陽能 發電設備。
本實用新型通過以下技術方案來解決上述技術問題 一種跟蹤太陽移動 的太陽能發電設備，包括支撐架、安裝在支撐架上的多層太陽能電池板，與 太陽能電池板連接的用於輸送電能的電纜線，太陽能電池板轉動連接在支撐 架上，太陽能電池板連接有驅動機構，驅動機構通過控制器控制使太陽能電 池板跟隨太陽轉動。
所述驅動機構包括電機、連杆運動機構，每層太陽能電池板對應設有一 個連杆運動機構，連杆運動機構帶動太陽能電池板轉動。
所述連杆運動機構包括由齒輪、連杆、擺杆組成的平面連杆機構和豎直 設置的直齒條，其中直齒條與齒輪嚙合，平面連杆機構的擺杆一端與太陽能 電池板上設置的轉動軸固定連接，齒輪轉動帶動平面連杆機構運動。
相鄰層的兩個直齒條首尾可拆卸連接，所設置的直齒條中有一個與電機 連接，電機帶動所有的直齒條上下運動。
每個直齒條外都套裝有固定在支撐架上的安裝座，安裝座側面開口，齒 輪與直齒條在安裝座開口處嚙合，齒輪也轉動連接在安裝座上。
安裝座頂面開孔處設有一圈凸沿，安裝座的凸沿外、底面分別設有對應 連通的上、下套管，安裝座與上、下套管封閉直齒條，每層的下套管套裝在 相鄰層的上套管外部，最上層的上套管頂面密封。
在安裝座與太陽能電池板的轉動軸之間設有封閉外殼，齒輪、平面連杆 機構、太陽能電池板的轉動軸位於封閉外殼中，安裝座外側設有豎直的過線 槽，連接各層太陽能電池板的電纜線分別穿裝在各層的封閉外殼、安裝座的 過線槽及上、下套管內，並穿過太陽能電池板轉動軸端部軸向開設的通孔與
太陽能電池板電連接。
所述控制器包括集中控制模塊、與集中控制模塊連接的位置檢測模塊和 陣列檢測模塊，所述位置檢測模塊包括檢測電路、齒輪一側安裝的位置檢測 傳感器，所述陣列檢測模塊包括檢測電路、太陽能電池板上面設置的太陽照 射角度傳感器，集中控制模塊還連接有電機的驅動模塊。
所述的位置檢測傳感器包括在齒輪側壁設置的碰塊、與碰塊對應配合設 有由多個光電傳感器組成的旋轉編碼器。
齒輪側面平行設置有安裝板，在與齒輪相對的安裝板側壁上沿圓周90° 範圍內均勻設置的6 9個光電傳感器。
本實用新型將太陽能電池板轉動連接在支撐架上，太陽能電池板連接有 驅動機構，驅動機構通過控制器控制使太陽能電池板跟隨太陽轉動。儘可能 使太陽能電池板與太陽光線處於垂直位置，更好地將太陽光轉換成電能，提 高了光電轉換效率。
每層太陽能電池板都對應設有一個連杆運動機構，連杆運動機構包括豎 直設置的直齒條，相鄰層的兩個直齒條首尾可拆卸相接，所設置的直齒條中 有一個與電機連接，這樣， 一個電機就帶動所有的直齒條上下運動，直齒條 運動通過與其嚙合的齒輪傳遞到平面連杆機構，平面連杆機構運動帶動太陽 能電池板的轉動軸轉動，使多層太陽能電池板同時上下仰俯運動，連杆運動 機構動作精確，位移量容易控制，配合控制器就可實現全自動控制。
每個直齒條外都套裝有安裝座，齒輪與直齒條在安裝座側面開口處嚙合， 安裝座頂面開孔處設有一圈凸沿，安裝座的凸沿外、底面分別設有對應連通 的上、下套管，每層的下套管套裝在相鄰層的上套管外部，安裝座與上下套 管封閉直齒條，這種連接方式既保證了齒輪與直齒條的嚙合，又使直齒條與
齒輪處於上下套管、安裝座保護中，雨水不會進入到套管、安裝座內，太陽 能電池板的電纜線分別穿裝在各層的封閉外殼、安裝座的過線槽及套管內， 並穿過太陽能電池板轉軸端部軸向開設的通孔與太陽能電池板電連接，電纜 線基本處於封閉的空間內，安全可防水、防漏電。
直齒條和與其配套的安裝座、上下套管都是可拆卸連接，可根據實際需 要組裝任意數量，再配合相應的驅動機構、太陽能電池板就形成了組件的模 塊化設計，任意組裝，非常方便實用。
本實用新型採用自動跟蹤太陽的控制器，根據不同的工作環境，控制器 主要有兩種工作模式 一種是通過位置檢測傳感器的定時跟蹤方式，即按照 當地的實際日照時間決定機械結構動作的間隔時間和偏轉角度，使機械結構 隨著太陽偏轉而偏轉；二是採用陣列檢測模塊的最大功率點跟蹤方式，即光 伏陣列的偏轉以系統輸出最大功率為主要依據，保證陣列的每一次偏轉都能 使光伏系統獲得更大的能量輸出，本實用新型採用一塊小型太陽能電池作為 檢測太陽照射角度的傳感器，通過檢測太陽能電池的短路電流和開路電壓， 可以準確地判斷太陽日照的變化和機械結構的偏轉方向。


下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是本實用新型的結構示意圖2是本實用新型最下層的結構示意圖3是齒輪與安裝座的結構示意圖4是太陽能電池板轉動連接的結構示意圖5是本實用新型控制原理框圖。
具體實施方式
如圖l、 2示， 一種跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，包括支撐架23、安 裝在支撐架23上的五層太陽能電池板1、與太陽能電池板1連接的用於輸送 電能的電纜線ll，支撐架23可以固定在牆體18上，也可以另設固定架來固 定，每一層設置兩塊同軸轉動的太陽能電池板l，太陽能電池板l的數量根據 實際需要設置，可以從一塊到幾十塊不等，太陽能電池板l連接有驅動機構， 驅動機構通過控制器控制使太陽能電池板1跟隨太陽轉動，所述驅動機構包 括電機12、連杆運動機構，電機12外設有殼體17對其進行保護，每層太陽 能電池板1對應設有一個連杆運動機構，連杆運動機構帶動太陽能電池板1 轉動，連杆運動機構包括由齒輪3、連杆2、擺杆25組成的平面連杆機構和 豎直設置的直齒條13，其中直齒條13與齒輪3嚙合，平面連杆機構的擺杆 25 —端與太陽能電池板1上設置的轉動軸30固定連接，齒輪3轉動帶動平面 連杆機構運動。相鄰層的兩個直齒條13首尾通過連接板21螺栓連接，相鄰 層的兩個直齒條還可以螺紋連接、相互插接等其他可拆卸方式連接，所設置 的直齒條13中有一個與電機12連接， 一般選擇最下部的直齒條13與電機12 輸出軸連接，電機12帶動所有的直齒條13上下運動，每個直齒條13外都套 裝有固定在支撐架23上的安裝座20，安裝座20側面開口，齒輪3與直齒條 13在安裝座20開口處嚙合，齒輪3也通過連接臂轉動連接在安裝座20上， 安裝座20頂面開孔處設有一圈凸沿6，安裝座20的凸沿6夕卜、底面分別設有 對應連通的上、下套管8、 14，安裝座20與上、下套管8、 14一起封閉直齒 條13，每層的下套管14套裝在相鄰層的上套管8外部，在安裝座20與太陽 能電池板l的轉動軸之間設有封閉外殼4，齒輪3、平面連杆機構2及太陽能 電池板l的轉動軸位於封閉外殼4中，避免它們受到風雨侵襲，防水放漏電。
如圖5所示為本實用新型控制原理框圖，所述控制器包括集中控制模塊、 與集中控制模塊連接的位置檢測模塊和陣列檢測模塊，集中控制模塊還連接 設有電機的驅動模塊，位置檢測模塊或陣列檢測模塊相互轉換選擇使用其中 一種方式，將檢測信號傳輸給集中控制模塊，集中控制模塊控制驅動模塊動 作。
如圖2、 3所示，位置檢測模塊包括檢測電路、齒輪3—側安裝的位置檢 測傳感器、陣列檢測模塊包括檢測電路、太陽能電池板上面設置的太陽照射 角度傳感器22，所述的位置檢測傳感器包括在齒輪3側壁設置的碰塊26，齒 輪3側面平行設置有安裝板24，在與齒輪3相對的安裝板24側壁上沿圓周 90°範圍內均勻設置的7個與碰塊26對應配合的光電傳感器27，七個光電傳 感器27組成的旋轉編碼器，根據實際需要，光電傳感器27沿圓周90。範圍 內還可以均勻設置2 9個，設置的數量越多檢測的精度越高，控制的精度也 越高。
根據不同的工作環境，控制器主要有兩種工作模式 一種是通過位置檢 測傳感器的定時跟蹤方式，即按照當地的實際日照時間決定機械結構動作的 間隔時間和偏轉角度，使機械結構隨著太陽偏轉而偏轉；二是採用陣列檢測
模塊的最大功率點跟蹤方式，即光伏陣列的偏轉以系統輸出最大功率為主要 依據，保證陣列的每一次偏轉都能使光伏系統獲得更大的能量輸出，本實用 新型採用一塊小型太陽能電池作為檢測太陽照射角度的傳感器，通過檢測太 陽能電池的短路電流和開路電壓，可以準確地判斷太陽日照的變化和機械結 構的偏轉方向，這兩種工作模式可以隨時自動或人工切換。
如圖3、 4所示，齒輪3通過連接臂28轉動連接在安裝座20上，安裝座 20外側設有豎直的過線槽29，同層的兩塊太陽能電池板1通過螺栓固定在一
起，其中一塊太陽能電池板1的轉動軸30連接平面連杆機構2的一端，轉動 軸30上設有軸承31，連接各層太陽能電池板的電纜線11分別穿裝在各層的 封閉外殼4、安裝座20的過線槽29及上、下套管8、 14內，並穿過太陽能電 池板轉動軸30端部軸向開設的通孔9與太陽能電池板1電連接。
權利要求1、一種跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，包括支撐架、多層太陽能電池板，與太陽能電池板連接的用於輸送電能的電纜線，其特徵在於，太陽能電池板轉動連接在支撐架上，太陽能電池板連接有驅動機構，驅動機構通過控制器控制使太陽能電池板跟隨太陽移動。
2、 根據權利要求1所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於， 所述驅動機構包括電機、連杆運動機構，每層太陽能電池板對應設有一個連杆 運動機構，連杆運動機構帶動太陽能電池板轉動。
3、 根據權利要求2所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於，所述連杆運動機構包括由齒輪、連杆、擺杆組成的平面連杆機構和豎直設置的 直齒條，其中直齒條與齒輪嚙合，平面連杆機構的擺杆一端與太陽能電池板上 設置的轉動軸固定連接，齒輪轉動帶動平面連杆機構運動。
4、 根據權利要求3所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於， 相鄰層的兩個直齒條首尾可拆卸連接，所設置的直齒條中有一個與電機連接， 電機帶動所有的直齒條上下運動。
5、 根據權利要求4所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於，每個直齒條外都套裝有固定在支撐架上的安裝座，安裝座側面開口，齒輪與直 齒條在安裝座開口處嚙合，齒輪也轉動連接在安裝座上。
6、 根據權利要求5所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於， 安裝座頂面開孔處設有一圈凸沿，安裝座的凸沿外、底面分別設有對應連通的 上、下套管，安裝座與上、下套管封閉直齒條，每層的下套管套裝在相鄰層的 上套管外部，最上層的上套管頂面密封。
7、 根據權利要求6所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於，在安裝座與太陽能電池板的轉動軸之間設有封閉外殼，齒輪、平面連杆機構、 太陽能電池板的轉動軸位於封閉外殼中，安裝座外側設有豎直的過線槽，連接 各層太陽能電池板的電纜線分別穿裝在各層的封閉外殼、安裝座的過線槽及 上、下套管內，並穿過太陽能電池板轉動軸端部軸向開設的通孔與太陽能電池 板電連接。
8、 根據權利要求1 7任意一項所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備， 其特徵在於，所述控制器包括集中控制模塊、與集中控制模塊連接的位置檢測 模塊和陣列檢測模塊，所述位置檢測模塊包括檢測電路、齒輪一側安裝的位置 檢測傳感器，所述陣列檢測模塊包括檢測電路、太陽能電池板上面設置的太陽 照射角度傳感器，集中控制模塊還連接有電機的驅動模塊。
9、 根據權利要求8所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於， 所述的位置檢測傳感器包括在齒輪側壁設置的碰塊、與碰塊對應配合設有由多 個光電傳感器組成的旋轉編碼器。
10、 根據權利要求9所述的跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，其特徵在於， 齒輪側面平行設置有安裝板，在與齒輪相對的安裝板側壁上沿圓周90°範圍 內均勻設置的2 9個光電傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種跟蹤太陽移動的太陽能發電設備，包括支撐架、安裝在支撐架上的多層太陽能電池板，與太陽能電池板連接的用於輸送電能的電纜線，太陽能電池板轉動連接在支撐架上，太陽能電池板連接有驅動機構，驅動機構通過控制器控制使太陽能電池板跟隨太陽轉動。本實用新型跟蹤太陽移動的太陽能發電設備提高了太陽能的利用效率、結構簡單、安裝方便、全自動操作，安全防水防漏電。
文檔編號H02N6/00GK201204557SQ20082009427
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月30日 優先權日2008年5月30日
發明者雷月龍 申請人:深圳市能聯電子有限公司