一种具有追踪功能的光伏发电装置的制作方法

1.本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及一种具有追踪功能的光伏发电装置。


背景技术：

2.随着时代的发展，清洁能源越来越受到大家的青睐，于是太阳能的应用越来越普遍，比如太阳能发电站、太阳能热水器、太阳能汽车、太阳能蓄电池等。光伏发电是目前太阳能利用的主要方式。
3.光伏发电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。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
4.经过研究发现，传统的光伏板存在诸多缺陷：大多为固定式,但是太阳光线照射的角度使不断变化的，光伏板不能始终与太阳光线保持垂直，导致光伏电池板接收能量的效率大大下降；光伏板一般安装在荒漠等恶劣环境中，而室外环境经常伴有风和雨的恶劣天气出现，光伏板的表面容易收到雨水砂石冰雹的侵蚀，从而导致使用寿命减短。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种具有追踪功能的光伏发电装置，能够提高对太阳能的利用率，延长使用寿命。
6.本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种具有追踪功能的光伏发电装置，其特征在于，包括底座，所述底座上固设有旋转平台，旋转平台通过联轴器连接有第一电机，上部固设有支撑柱，支撑柱上固设有光伏发电组件，其包括与支撑柱固定连接的固定板、沿固定板对称设置且与固定板转动连接的安装架，支撑柱上铰接有伸缩气缸，所述伸缩气缸的末端与安装架铰接，安装架上转动连接有数根垂直于固定板的转动杆，转动杆上对称设置有数块光伏发电板，转动杆的一侧固设有从动齿轮，安装架上固设有第二电机，第二电机输出端固设有驱动齿轮，安装架一侧固设有延展平台，延展平台上设置有传动齿条，所述传动齿条分别与驱动齿轮、从动齿轮啮合连接，还包括控制器，所述控制器分别与伸缩气缸、第一电机和第二电机电性连接。
8.采用上述技术方案，控制器通过控制第一电机，驱动旋转平台绕自身轴心水平旋转，控制器通过控制第二电机，通过齿轮齿条传动机构，驱动转动杆绕自身轴心在竖直方向旋转，光伏发电板对称设置于转动杆两侧，进而通过控制第一电机与第二电机可以实现控制光伏发电板的旋转角度，实现使其始终正对光照方向的角度，安装架与支撑柱之间铰接有电动气缸，电动气缸伸缩可以带动安装架绕与固定板转动连接的转轴旋转，第二电机驱动光伏发电板旋转180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架与地面的角度。
9.进一步的，还包括安装在安装架上的雨水传感器、风向传感器、光照传感器以及控
制器，所述控制器分别与雨水传感器、风向传感器和光照传感器电性连接。雨水传感器用于监测是否下雨以及雨量大小，风向传感器用于监测风速以及风向，光照传感器用于监测光照角度，并将信息传输至控制器，通过监测光照强度及角度，实时调节光伏发电板的角度，使光伏发电板的受光面始终垂直于光照，以保证最大的受光面积，提升光伏电池板接收能量的效率；当监测到为下雨天气时，控制器控制光伏发电板由初始状态旋转180
°
至受光面水平朝下，可以避免受光面暴露在雨水中，被雨水侵蚀；当监测到风力达到设定风速值后，控制器控制第一电机以及第二电机，实时调节光伏发电板的角度，以保证光伏发电板始终平行于风向，减少光伏发电板的迎风面积，防止其大风夹带的砂石所正面撞击，延长光伏发电板的使用寿命。
10.进一步的，还包括天气预报服务端、定位器和天气接收终端，所述定位器分别与天气预报服务端和天气接收终端电性连接，所述天气接收终端与控制器电性连接。所述定位器用于定位所述追踪装置所属的地理位置，并根据所述地理位置发送请求至天气预报服务端，所述天气接收终端接收所述天气预报服务端发送的所述地理位置对应的天气信息，所述控制器根据所述天气信息判断为特殊天气境况时，进行预警提示并控制所述追踪调节装置停止追踪，保证该太阳能光伏发电装置的安全以及发电系统的稳定性。
11.进一步的，还包括计时器，所述计时器与控制器电性连接。
12.进一步的，还包括蓄电池组和逆变器，所述蓄电池组与控制装置联接，用于储存光伏发电板发出的电能并向直流负载供电，所述控制装置用于防止蓄电池组过充电和过放电，所述逆变器与控制装置联接，用于将直流电转变为交流电后为交流负载供电。
13.优选的，在所述延展平台上还设有用于固定传动齿条的限位架，所述限位架为c字型结构，由两个相对平行设置的限位辊以及连接杆组成，限位辊分别位于传动齿条的两侧。避免传动齿条发生脱轨。
14.优选的，所述延展平台与安装架为一体成型结构。
15.优选的，所述安装架的两侧贯穿对应设置有安装孔，转动杆贯穿安装在安装孔内。
16.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
17.1.通过控制第一电机，驱动旋转平台绕自身轴心水平旋转，控制器通过控制第二电机，通过齿轮齿条传动机构，驱动转动杆绕自身轴心在竖直方向旋转，光伏发电板对称设置于转动杆两侧，进而通过控制第一电机与第二电机可以实现控制光伏发电板的旋转角度，实现使其始终正对光照方向的角度，安装架与支撑柱之间铰接有电动气缸，电动气缸伸缩可以带动安装架绕与固定板转动连接的转轴旋转，第二电机驱动光伏发电板旋转180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架与地面的角度。
18.2.当监测到为下雨天气时，控制器控制光伏发电板7由初始状态旋转180
°
至受光面水平朝下，且第二电机驱动光伏发电板旋转180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架与地面的角度至垂直于地面，避免光伏发电板直接被暴雨侵蚀，减少使用寿命；当监测到风力达到设定风速值后，控制器控制第一电机以及第二电机，实时调节光伏发电板的角度，以保证光伏发电板始终平行于风向，减少光伏发电板的迎风面积，防止其大风夹带的砂石所正面撞击，防止光伏发电板损毁，延长光伏发电板的使用寿命。
19.3.所述定位器用于定位所述追踪装置所属的地理位置，并根据所述地理位置发送请求至天气预报服务端，所述天气接收终端接收所述天气预报服务端发送的所述地理位置
对应的天气信息，所述控制器提前预判为特殊天气境况时，进行预警提示并控制所述追踪调节装置停止追踪，保证该太阳能光伏发电装置的安全以及发电系统的稳定性。
附图说明
20.本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
21.图1是本实用新型中一种具有追踪功能的光伏发电装置正视图；
22.图2是本实用新型中一种具有追踪功能的光伏发电装置俯视图；
23.图3是本实用新型中传动齿条及限位架的结构示意图；
24.图4是本实用新型中光伏发电板角度调节的控制框图；
25.图5是本实用新型中光伏供电系统的控制框图；
26.附图标记
27.1-底座、2-旋转平台、3-第一电机、4-支撑柱、5-安装架、6-转动杆、7-从动齿轮光伏发电板、8-从动齿轮、9-第二电机、10-驱动齿轮、11-延展平台、12-传动齿条、13-雨水传感器、14
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风向传感器、15-光照传感器、16-限位架、17-限位辊、18-连接杆、19-固定板、20-升伸气缸。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.下面结合图1～图5对本实用新型作详细说明。
31.一种具有追踪功能的光伏发电装置，其特征在于，包括底座1，所述底座1上固设有旋转平台2，旋转平台2通过联轴器连接有第一电机3，上部固设有支撑柱4，支撑柱4上固设有光伏发电组件，其包括与支撑柱4固定连接的固定板19、沿固定板19对称设置且与固定板19转动连接的安装架5，安装架5为中空的框架结构，安装架5底部与支撑柱4固定连接，支撑柱4上铰接有伸缩气缸20，所述伸缩气缸20的末端与安装架5铰接，所述安装架5 上部的两侧贯穿对应设置有对安装孔，转动杆6贯穿安装在安装孔内，使转动杆6与安装架 5实现转动连接，转动杆6上对称设置有数块光伏发电板7，转动杆6的一侧固设有从动齿轮 8，安装架5上固设有第二电机9，第二电机9输出端固设有驱动齿轮10，安装架5一侧固设有延展平
台11，延展平台11上设置有传动齿条12，所述传动齿条12分别与驱动齿轮10、从动齿轮8啮合连接，还包括控制器，所述控制器分别与电动气缸、第一电机3和第二电机 9电性连接，控制器通过控制第一电机3，驱动旋转平台2绕自身轴心水平旋转，控制器通过控制第二电机9，通过齿轮齿条传动机构，驱动转动杆6绕自身轴心在竖直方向旋转，光伏发电板7对称设置于转动杆6两侧，进而通过控制第一电机3与第二电机9可以实现控制光伏发电板7正对方向的角度，控制器通过控制电动气缸，第二电机9驱动光伏发电板7旋转 180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架5与地面的角度至垂直于地面。
32.本实施例中，还包括安装在安装架5上的雨水传感器13、风向传感器14、光照传感器15 以及控制器，所述控制器分别与雨水传感器13、风向传感器14和光照传感器15电性连接。雨水传感器13用于监测是否下雨以及雨量大小，风向传感器14用于监测风速以及风向，光照传感器15用于监测光照角度，并将信息传输至控制器，通过监测光照强度及角度，实时调节光伏发电板7的角度，使光伏发电板7的受光面始终垂直于光照，以保证最大的受光面积，提升光伏电池板接收能量的效率；当监测到为下雨天气时，控制器控制光伏发电板7由初始状态旋转180
°
至受光面水平朝下，且第二电机9驱动光伏发电板7旋转180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架5与地面的角度至垂直于地面，避免光伏发电板7直接被暴雨侵蚀，减少使用寿命；当监测到风力达到设定风速值后，控制器控制第一电机3以及第二电机 9，实时调节光伏发电板7的角度，以保证光伏发电板7始终平行于风向，减少光伏发电板7 的迎风面积，防止其大风夹带的砂石所正面撞击，延长光伏发电板7的使用寿命。
33.进一步的，还包括天气预报服务端、定位器和天气接收终端，所述定位器分别与天气预报服务端和天气接收终端电性连接，所述天气接收终端与控制器电性连接。所述定位器用于定位所述追踪装置所属的地理位置，并根据所述地理位置发送请求至天气预报服务端，所述天气接收终端接收所述天气预报服务端发送的所述地理位置对应的天气信息，所述控制器根据所述天气信息判断为特殊天气境况时，进行预警提示并控制所述追踪调节装置停止追踪，保证该太阳能光伏发电装置的安全以及发电系统的稳定性。
34.本实施例中，还包括计时器，所述计时器与控制器电性连接。
35.本实施例中，还包括蓄电池组和逆变器，所述蓄电池组与控制装置联接，用于储存光伏发电板7发出的电能并向直流负载供电，所述控制装置用于防止蓄电池组过充电和过放电，所述逆变器与控制装置联接，用于将直流电转变为交流电后为交流负载供电。
36.本实施例中，为了避免传动齿条12发生脱轨，在所述延展平台11上还设有用于固定传动齿条12的限位架16，所述限位架16为c字型结构，由两个相对平行设置的限位辊17以及连接杆18组成，限位辊17分别位于传动齿条12的两侧。
37.本实施例中，所述延展平台11与安装架5为一体成型结构。
38.本实施例中，所述控制器为单片机，优选采用arm32型芯片。
39.本实施例中，所述光传感器为光敏电阻。
40.本实施例中，所述第一电机3与第二电机9为卧式步进电机。
41.本实施例中，蓄电池、单片机、逆变器、计时器等电路器件可以通过集成在一个壳体中，设置在本装置适合位置，对此本实施例不再唯一限定。
42.本实施例中，所述第一电机3、第二电机9、齿轮齿条传动机构上方均覆设有保护壳，以防止电器元件收到雨水侵蚀。
43.在本实用新型给出的一个具体实施例中，所述底座1为圆盘底座1，优选为不锈钢金属材质，固定在地面、屋顶或其他适宜的位置，作为承托、固定整个光伏发电装置的底座1，保障装置安装稳定。
44.工作时，先通过天气预报服务端、定位器和天气接收终端预先判断天气状况，当判断为特殊天气境况时，进行预警提示并控制所述追踪调节装置停止追踪；当为正常天气状况时，通过光照传感器15监测光照强度，开启装置的光照追踪功能，感应太阳光的变化，使太阳能电池板始终在当前最佳的光线接收角度；单片机获取各光传感器采集的信号，进行处理计算，判断出光线较强的方向，输出电信号至第一电机3和第二电机9，实时调节光伏发电板7的角度，使光伏发电板7的受光面始终垂直于光照，以保证最大的受光面积；当监测到为下雨天气时，控制器控制光伏发电板7由初始状态旋转180
°
至受光面水平朝下，且第二电机9驱动光伏发电板7旋转180
°
至背面朝上，电动气缸收缩，调整安装架5与地面的角度至垂直于地面，避免光伏发电板7直接被暴雨侵蚀，减少使用寿命；当监测到风力达到设定风速值后，控制器控制第一电机3以及第二电机9，实时调节光伏发电板7的角度，以保证光伏发电板7始终平行于风向，减少光伏发电板7的迎风面积，防止其大风夹带的砂石所正面撞击。
45.需要说明的是，旋转平台2为公知的现有技术，为中空结构，一端通过联轴器连接有伺服电机或者步进电机，具有高刚性、高旋转精度、高重复定位精度的优点，适用于本装置中以实现支撑柱4的水平旋转；光伏发电系统以及工作原理同样也是本领域的所公知的技术，也不是本实用新型的保护点为实现光照跟踪功能的具体机械结构，故对其发电原理不做过多阐述。
46.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。