一种太阳能光伏板角度调节装置及光伏发电装置

1.本实用新型涉及太阳能光伏发电设备的技术领域，特别是指一种太阳能光伏板角度调节装置及光伏发电装置。


背景技术：

2.太阳能是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线，太阳能是世界各国应对能源危机发展的重要的新能源之一，在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。太阳能发电就是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来。太阳能发电实际上是太阳能光伏发电，也称为光伏发电。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，主要由光伏电池板、控制器和逆变器三大部分组成。光伏电池板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。
3.光伏发电装置的转换效率主要由光伏电池板自身材料的转换的效率和太阳光的强度两个主要因素决定。光伏电池板又简称为光伏板，光伏板如能始终保持与太阳光垂直，就可以在有限的使用面积内收集更多的太阳能。为了提高光伏板对太阳能的吸收利用率低，因此，现有技术中出现了一些可以调整角度的光伏板支撑架，例如：中国专利cn214851053u公开了一种便于光伏板调整角度的光伏板架结构，并给出了该光伏板架结构包括相对设置的两支架，相对设置的两支架均包括两侧开有调节口的底框、轴装在底框前端且两侧开有配接调节口的倾斜框和分别移动安装在底框和倾斜框之间的调节支撑部件。这种光伏架结构能根据光伏板安装的需要分别调节安装的倾斜度和宽度，使用灵活，便于组合安装，提高了光伏板安装角度的灵活性；但是，这种光伏板架结构对于光伏板角度的调整仅限于安装之前的调整，当光伏板安装于这种光伏板架结构上之后，其倾斜度调整困难，不能根据太阳光的照射角度随时调整光伏板的倾斜角度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种太阳能光伏板角度调节装置及光伏发电装置，旨在解决现有技术中便于光伏板调整角度的光伏板架结构仅限于光伏板安装之前的调整而在光伏板安装之后存在倾斜度调整困难不能根据太阳光的照射角度随时调整光伏板的倾斜角度的问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.在一个方面，本实用新型的一种太阳能光伏板角度调节装置，包括第一电机、曲柄、摆杆、支撑架和支撑柱；所述第一电机的输出轴沿水平方向设置；所述曲柄的第一端与所述第一电机的输出轴连接，所述第一电机带动所述曲柄在竖直平面内转动；所述摆杆的第一端与所述曲柄的第二端铰接，所述曲柄带动所述摆杆运动；所述支撑架上设有光伏板，所述支撑架在远离所述光伏板的一侧具有第一端和第二端，所述支撑架的第一端与所述摆杆的第二端铰接；所述支撑柱设置于所述支撑架的底部，所述支撑架的第二端与所述支撑
柱铰接。
7.作为一种优选的实施方案，所述支撑架包括第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，所述第一支撑杆的第一端与所述光伏板的中部固定连接，所述第一支撑杆的第二端与所述第二支撑杆的第一端固定连接形成所述支撑架的第一端，所述第二支撑杆的第二端与所述第三支撑杆的第一端固定连接形成所述支撑架的第二端，所述第三支撑杆的第二端与所述光伏板的底部固定连接。
8.作为一种优选的实施方案，所述第二支撑杆的第一端设有第一转轴，所述摆杆的第二端与所述第一转轴转动连接，所述支撑柱的顶部设有第二转轴，所述第二支撑杆的第二端与所述第二转轴转动连接。
9.作为一种优选的实施方案，所述曲柄的第二端设有第三转轴，所述摆杆的第一端与所述第三转轴转动连接。
10.作为一种优选的实施方案，所述角度调节装置还包括控制器和监测器，所述监测器与所述控制器连接，所述第一电机与所述控制器连接。
11.作为一种优选的实施方案，所述角度调节装置连接有一朝向调节机构，所述朝向调节机构通过一转台与所述角度调节装置连接，所述角度调节装置设置于所述转台的顶部，所述朝向调节机构设置于所述转台的底部，所述朝向调节机构驱动所述转台旋转从而带动所述角度调节装置以及所述光伏板转动。
12.作为一种优选的实施方案，所述朝向调节机构包括第二电机、主动齿轮、从动齿轮和转动轴，所述第二电机设置于所述转台的底部，所述第二电机的输出轴呈竖直设置，所述第二电机的输出轴上设有所述主动齿轮，所述从动齿轮位于所述主动齿轮的一侧，所述主动齿轮的外径小于所述从动齿轮的外径，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮固定连接有所述转动轴，所述转动轴的另一端与所述转台固定连接，所述转动轴呈竖直设置。
13.作为一种优选的实施方案，所述从动齿轮的底部设有立柱，所述立柱的底部设有基座。
14.在另一个方面，本实用新型的一种光伏发电装置，包括光伏板，所述光伏板连接有根据上面任意一种所述的太阳能光伏板角度调节装置。
15.作为一种优选的实施方案，所述光伏板包括光伏面板和用于安装所述光伏面板的连接架，所述连接架包括位于所述光伏面板周向上的框架和设置于所述光伏面板后侧的两条连接杆，两条所述连接杆呈垂直设置，两条所述连接杆的相交处设有连接板。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中第一电机转动，带动曲柄在竖直平面内转动，使摆杆的第一端随着曲柄做圆周运动，带动支撑架及其上的光伏板以支撑柱为支点摆动，从而调节光伏板的俯仰角度，使光伏板的倾斜角度根据不同季节太阳的高度不同进行调整，使光伏板与太阳光保持垂直的状态，以最大程度地利用太阳光，提高了太阳能的吸收利用率；这种角度调节装置结构简单，加工制作容易，调节方便，节约能耗，使用性能好。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型所提供的光伏发电装置一个实施例的立体结构示意图；
19.图2为图1在另一个视角下的立体结构示意图；
20.图3为图1中太阳能光伏板角度调节装置的立体结构示意图；
21.图4为图3在另一个视角下的立体结构示意图；
22.图5为图4中支撑架的结构放大示意图；
23.图6为图1中光伏板的分解结构示意图；
24.图中：100-光伏板；200-角度调节装置；300-承载平台；
25.110-光伏面板；121-框架；122-连接杆；123-连接板；
26.211-第一电机；212-曲柄；213-摆杆；214-支撑柱；215-支撑架；216-第一支撑杆；217-第二支撑杆；218-第三支撑杆；
27.220-转台；
28.231-第二电机；232-主动齿轮；233-从动齿轮；234-转动轴；235-立柱；236-基座；
29.310-控制器；320-监测器；330-蓄电池。
具体实施方式
30.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作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。
31.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图6，本实用新型提出了一种光伏发电装置，这种光伏发电装置包括光伏板100，光伏板100连接有角度可以调整的太阳能光伏板角度调节装置200，这种光伏发电装置通过太阳能光伏板角度调节装置200使光伏板100的倾斜角度实现了根据不同季节太阳的高度不同进行调整，使光伏板100与太阳光始终保持垂直的状态，以最大程度地利用太阳光，提高太阳能的吸收利用率。
33.参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本实用新型的一种太阳能光伏板角度调节装置200包括第一电机211、曲柄212、摆杆213、支撑架215和支撑柱214；第一电机211的输出轴沿水平方向设置；曲柄212的第一端与第一电机211的输出轴连接，第一电机211带动曲柄212在竖直平面内转动；摆杆213的第一端与曲柄212的第二端铰接，曲柄212带动摆杆213运动；支撑架215上设有光伏板100，支撑架215在远离光伏板100的一侧具有第一端和第二端，支撑架215的第一端与摆杆213的第二端铰接；支撑柱214设置于支撑架215的底部，支撑架215的第二端与支撑柱214铰接。第一电机211作为驱动电机，第一电机211输出轴的转动
带动曲柄212在竖直平面内转动，使摆杆213的第一端随着曲柄212做圆周运动，带动支撑架215及其上的光伏板100以支撑柱214为支点摆动，以调节光伏板100的俯仰角度，使光伏板100的角度根据不同季节太阳的高度不同进行调整，以最大程度地利用太阳光。这种太阳能光伏板角度调节装置200结构简单，加工制作容易，调节方便，节约能耗，使用性能好。
34.参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，作为一种优选的实施方案，支撑架215包括第一支撑杆216、第二支撑杆217和第三支撑杆218，第一支撑杆216的第一端与光伏板100的中部固定连接，第一支撑杆216的第二端与第二支撑杆217的第一端固定连接形成支撑架215的第一端，第二支撑杆217的第二端与第三支撑杆218的第一端固定连接形成支撑架215的第二端，第三支撑杆218的第二端与光伏板100的底部固定连接。通常情况下，参阅附图6，光伏板100包括光伏面板110和用于安装光伏面板110的连接架，连接架包括位于光伏面板110周向上的框架121和设置于光伏面板110后侧的两条连接杆122，两条连接杆122呈垂直设置，两条连接杆122的相交处设有连接板123。具体地，第一支撑杆216的第一端与光伏板100上的连接架固定连接，第三支撑杆218的第二端也与光伏板100上的连接架固定连接。通常情况下，第一支撑杆216的第一端通过连接架上的连接板123与光伏板100固定连接，第三支撑杆218的第二端通过连接架上的连接杆122与光伏板100固定连接。光伏面板110安装在由框架121和两条连接杆122形成的连接架的内部，两条连接杆122在中心位置处相交，连接板123就设置在两条连接杆122相交的位置处，这是光伏板100的中心，也是光伏板100重心所在的位置。优选地，第二支撑杆217的第一端设有第一转轴，摆杆213的第二端与第一转轴转动连接，支撑柱214的顶部设有第二转轴，第二支撑杆217的第二端与第二转轴转动连接。通过第一转轴实现了支撑架215第一端与摆杆213的铰接，通过第二转轴实现了支撑架215第二端与支撑柱214的铰接；这种连接结构简单，便于实现，使用性能好。进一步地，曲柄212的第二端设有第三转轴，摆杆213的第一端与第三转轴转动连接。通过第三转轴实现了摆杆213第一端与曲柄212第二端的铰接，使摆杆213与曲柄212连接方便，制作成本低，使用性能好，可以轻松地实现光伏板100俯仰角度的调整。
35.参阅附图1和附图2，另外，这种太阳能光伏板角度调节装置200还包括控制器310和监测器320，监测器320与控制器310连接，第一电机211与控制器310连接；监测器320包括太阳辐射传感器、风速风向传感器、波浪传感器、海流计等各类传感器，监测器320收集信息并将收集到的信息传递给控制器310，控制器310对这些信息进行分析并发出相关控制指令，控制第一电机211旋转、停止以及正转或者反转，从而根据太阳光的照射角度随时调整光伏板100的俯仰角度。另外，这种太阳能光伏板角度调节装置200还适用于特殊情况下光伏板100的倾斜角度的调整，例如：海上光伏发电装置，海上风力、波浪和海流对海上光伏发电装置影响特别大时，这种太阳能光伏板角度调节装置200也会及时调整光伏板100的俯仰角度，通常情况下，监测器320检测到海上风力、波浪和海流对光伏发电装置影响特别大时，控制器310控制第一电机211动作以调整光伏板100的位置，使其调整到受海风影响最小的位置，从而保证光伏发电装置的稳定性，避免发生倾覆、断裂等现象。第一电机211通常是步进电机，第一电机211连接有蓄电池330，蓄电池330为第一电机211供电。当然，这种光伏发电装置还可以通过逆变器、变压器等电能转换装置给蓄电池330供电。一般地，光伏发电装置的底部设有一个承载平台300，控制器310和监测器320设置在这个承载平台300，蓄电池330也设置在承载平台300上。
36.参阅附图1、附图2、附图3和附图4，作为一种优选的实施方案，太阳能光伏板角度调节装置200连接有一朝向调节机构，朝向调节机构通过一转台220与角度调节装置200连接，角度调节装置200设置于转台220的顶部，朝向调节机构设置于转台220的底部，朝向调节机构驱动转台220旋转从而带动角度调节装置200以及光伏板100转动。在朝向调节机构的作用下，这种太阳能光伏板角度调节装置200还可以带动光伏板100根据太阳周期性的东升西落而改变光伏板100的朝向，以符合太阳每天的周期性移动规律，从而最大限度地利用太阳光。另外，在朝向调节机构的作用下，这种太阳能光伏板角度调节装置200可以更好地降低海上风力、波浪和海流对光伏发电装置的影响。优选地，朝向调节机构包括第二电机231、主动齿轮232、从动齿轮233和转动轴234，第二电机231设置于转台220的底部，第二电机231的输出轴呈竖直设置，第二电机231的输出轴呈竖直向下设置，第二电机231的输出轴上设有主动齿轮232，从动齿轮233位于主动齿轮232的一侧，主动齿轮232的外径小于从动齿轮233的外径，主动齿轮232与从动齿轮233啮合，从动齿轮233固定连接有转动轴234，转动轴234的另一端与转台220固定连接，转动轴234呈竖直设置，转动轴234呈竖直向上设置。第二电机231转动，带动主动齿轮232旋转，使与之啮合的从动齿轮233带动转动轴234旋转；由于转动轴234与转台220固定连接，转台220也同步旋转，进而带动转台220顶部的角度调节机构200及其与之连接的光伏板100做旋转运动，从而调节光伏板100的朝向。由于主动齿轮232的外径远小于从动齿轮233的外径，相当于动力臂远大于阻力臂，借鉴了省力杠杆的原理，使用功率很小的第二电机231就可以达到带动光伏板100旋转的目的。同时，由于主动齿轮232与从动齿轮233的外径相差较大，主动齿轮232的较大转速，经过啮合传动也会变成从动齿轮233的较小转速，从而更容易实现光伏板100的低速旋转，符合太阳每天缓慢的周期性移动规律。第二电机231通常是旋转电机。具体地，从动齿轮233的底部设有立柱235，立柱235的底部设有基座236，从动齿轮233安装在基座236顶部的立柱235上，使朝向调节机构安装在基座236顶部的立柱235上，太阳能光伏板角度调节装置200再通过转台220安装在朝向调节机构的顶部，从而实现了光伏板100的安装。第二电机231也与控制器310连接，控制器310还控制朝向调整机构以调整光伏板100的朝向。另外，在监测器320检测到海上风力、波浪和海流对光伏发电装置影响特别大时，控制器310也会控制第二电机231动作，通过朝向调整机构和角度调节装置200的配合，使光伏板100调整到受海风影响最小的位置，从而保证整个光伏发电装置的稳定性，避免发生倾覆、断裂等现象。
37.因此，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型中第一电机211转动，带动曲柄212在竖直平面内转动，使摆杆213的第一端随着曲柄212做圆周运动，带动支撑架215及其上的光伏板100以支撑柱214为支点摆动，从而调节光伏板100的俯仰角度，使光伏板100的倾斜角度根据不同季节太阳的高度不同进行调整，使光伏板100与太阳光保持垂直的状态，以最大程度地利用太阳光，提高了太阳能的吸收利用率；这种角度调节装置200结构简单，加工制作容易，调节方便，节约能耗，使用性能好。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。