一種實現光能高效轉換的光伏支架制造技術

本實用新型專利技術提供了一種實現光能高效轉換的光伏支架，包括：固定架(1)、支撐柱(10)、轉動機構(3)、驅動機構(8)、仰角斜軸(5)、旋轉動力裝置(6)和旋轉控制機構(9)；所述的旋轉控制機構(9)連接驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)，該旋轉控制機構(9)通過設定的太陽運行軌跡控制驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)分別執行轉動機構(3)的方位角轉動和仰角斜軸(5)的仰角轉動，使得太陽光線保持垂直入射在太陽能電池板上。本實用新型專利技術的光伏支架利用設定的太陽運動軌跡，使得太陽能電池板通過仰角斜軸的仰角旋轉和固定架的方位角旋轉，實現對太陽不同仰角和方位角運行軌跡的跟蹤，提高了太陽輻射量。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及新能源太陽能電池板領域，具體涉及一種實現光能高效轉換的光伏支架。
技術介紹
目前，光伏支架都是為了追蹤最佳太陽入射角，太陽入射角指太陽直射光線與壁面法線之間的夾角，太陽入射角隨太陽方位角、高度角、光伏支架裝置傾斜度的不同而改變。對于光伏支架而言，最佳太陽入射角位于光伏支架設備能量轉換部分所在平面與太陽光線垂直的位置，通過設置最佳入射角方位可大量提高太陽輻射量，增大光電轉換率，提高發電效率。目前在現有技術中，根據當地地理位置可分別選用固定式光伏系統、單軸追蹤系統或雙軸追蹤系統等。固定式光伏系統采用固定角度安裝，為了最大程度地獲得太陽輻射量都會選擇最佳傾角進行安裝，即以最佳傾角安裝后，光伏支架能量轉換部分所在平面能夠獲得比其它任何安裝角度更多的太陽總輻射量，但是，由于太陽方位角和高度角隨時間及季節不斷變化，從而使得太陽輻射量不能夠得到充分利用。單軸追蹤系統與雙軸追蹤系統都是基于太陽運動軌跡的系統，又以跟蹤系統所用到的旋轉軸數來區分的。對于單軸追蹤系統而言，以南北水平軸單軸跟蹤系統為例，即旋轉水平為南北方向安裝，用以跟蹤太陽，與此類似的還有東西軸單軸追蹤系統，它們一般都只是在太陽方位角上進行跟蹤，而沒有對太陽高度角進行跟蹤，其發電效率雖然比固定式光伏系統有所提高，但還是沒有充分地利用太陽輻射量。而雙軸追蹤系統是對太陽全方位的跟蹤，以水平軸旋轉來跟蹤太陽高度角，以垂直軸旋轉來跟蹤太陽的方位角，這種系統比單軸追蹤系統的發電效率更高，但是其存在結構復雜、故障率高、能耗高、成本高、占地面積大等缺陷。其次，以上三種光伏支架的面板易受自然因素影響，如自然環境所產生的風沙、灰塵、霜、雪等落其表面后，必然會導致光伏支架發電效率降低，甚至出現不能轉換發電的問題。例如光伏支架出現的積塵遮擋效應，由于灰塵的覆蓋，使得光伏板表面的透射性減弱，從而到達光伏板表面上的光強減弱，從而使得光電效應減弱，光伏發電量減少。另如光伏支架出現的積塵溫度效應，灰塵作為導熱系數較小的物質，附在光伏支架表面阻擋光伏板的熱量向外傳遞，這就很有可能使得光伏電池板自身熱量得不到釋放，光伏電池板的溫度越來越高，影響光伏電池板發電的效率，同時還可能導致光伏電池板出現局部過熱的現象，即“熱斑效應”。再如光伏支架出現的積塵腐蝕效應，從光伏支架表面整體來看，由于酸性或堿性灰塵對光伏表面的腐蝕，或者清潔不當造成光伏支架表面粗糙度增加，發射光能量增大，折射光的能量減少，使得入射到光伏支架表面的光照強度減弱，從而導致光電效應減弱，發電量減少。為了清掃光伏支架面板，目前市場上常采用清掃車、機器人、噴霧清洗、人工清掃等方式。清掃車只針對固定式光伏系統清掃，對單軸、雙軸系統使用困難，并且清潔度一般，光伏表面容易刮傷，工作效率低，耗水量大，成本高。機器人清掃的清潔度好，工作效率高，但是其耗水量大，成本高。噴霧清洗同樣具有清潔度好的優點，但其工作效率低，耗水量大，成本高。人工清掃的清潔度一般，光伏表面容易刮傷，工作效率低，成本高。另外，以上清掃方式均占用光伏支架的發電時間，且用水清掃容易在光伏支架表面形成熱斑效應，特別是在水資源缺乏的地域，實現成本高。
技術實現思路
本技術的目的在于，針對現有的光伏支架存在上述諸多技術問題和不足，提供一種實現光能高效轉換的光伏支架。該光伏支架通過追蹤太陽最佳入射角，提高太陽輻射量、光電轉換率以及發電效率。為了達到上述目的，本技術提供的一種實現光能高效轉換的光伏支架，包括：固定架、支撐柱、轉動機構、驅動機構、仰角斜軸、旋轉動力裝置和旋轉控制機構；所述的旋轉動力裝置支撐于支撐柱的頂部，所述的仰角斜軸固定于旋轉動力裝置上，該仰角斜軸的一端設有驅動機構，所述的固定架沿仰角斜軸的軸線方向搭設于仰角斜軸的上方，用于固定太陽能電池板；所述轉動機構的一端與固定架固定，其另一端套設于仰角斜軸上，并通過驅動機構驅使該轉動機構圍繞仰角斜軸轉動；所述的旋轉控制機構連接驅動機構和旋轉動力裝置，該旋轉控制機構通過設定的太陽運行軌跡控制驅動機構和旋轉動力裝置分別執行轉動機構的方位角轉動和仰角斜軸的仰角轉動，使得太陽光線保持垂直入射在太陽能電池板上。作為上述技術方案的進一步改進，還包括清掃裝置，所述的清掃裝置包括：滾動毛刷、兩條毛刷滑軌、兩個機械開關和擋板；所述的兩條毛刷滑軌設置于固定架的其中兩條相對邊上，所述的兩個機械開關以仰角斜軸為中心對稱設置于固定架的另外兩條相對邊之間，所述的擋板架設于仰角斜軸上，使得擋板因機械開關隨固定架轉動到設定的角度而擠壓或松開機械開關，進而觸發該機械開關分別執行滾動毛刷的解鎖與鎖定操作；所述的滾動毛刷設置于固定架所支撐的太陽能電池板的上方，并沿兩條毛刷滑軌滾動。作為上述技術方案的進一步改進，還包括連桿機構；所述的連桿機構固定于仰角斜軸與支撐柱之間，該連桿機構包括：連桿箱、支撐桿、連動桿、齒條、齒輪和連桿；所述連桿箱的底端通過支撐桿將其固定于支撐柱上，其頂端穿設有連動桿；所述連動桿的一端與仰角斜軸固定，其另一端通過連桿與連桿箱內設置的齒輪鉸接；所述的齒輪與連桿箱內壁上設置的齒條嚙合，以鎖定仰角斜軸在靜止狀態下的仰角位置，并通過齒輪在齒條上進行往復滾動，使得連動桿因仰角斜軸轉動而在連桿箱上實現伸縮運動。作為上述技術方案的進一步改進，還包括自鎖裝置；所述的自鎖裝置套設于仰角斜軸的一端，并與轉動機構連接；該自鎖裝置通過旋轉控制機構控制其鎖定轉動機構的方位角位置。本技術的一種實現光能高效轉換的光伏支架的優點在于：本技術的光伏支架根據季節變化驅動旋轉動力裝置使仰角斜軸圍繞支撐柱頂點轉動，帶動連桿機構在光伏支架與支撐柱之間往復運動，實現固定架與支撐柱頂點間不同夾角追蹤太陽不同高度角，與傳統的光伏支架相比提高發電量為5％；通過設計固定架圍繞仰角斜軸旋轉，與傳統的光伏支架軸旋轉相比較，結構簡單、穩定可靠；驅動機構與轉動機構相連接可以安裝于仰角斜軸任意位置，安裝靈活、投資成本低；本技術光伏支架的電氣元件功率小，能耗低，適應多種工況環境；依靠重力自動清掃裝置清掃太陽能電池板的面板，降低了人力成本。附圖說明圖1為太陽光線垂直入射太陽能電池板形成最佳入射角狀態的示意圖。圖2為本技術實施例中的一種實現光能高效轉換的光伏支架結構示意圖。圖3為本技術實施例中的清掃裝置結構示意圖。圖4為本技術實施例中的連桿機構與仰角斜軸、支撐柱之間的連接關系示意圖。圖5為圖4中示出的連桿機構的結構放大示意圖。圖6a為圖2中示出的固定架圍繞仰角斜軸轉動的示意圖。圖6b為圖2中示出的仰角斜軸圍繞支撐柱轉動的示意圖。圖7為本技術中的固定架在日出時的位置示意圖。圖8為本技術中的固定架在日落時的位置示意圖。圖9a、圖9b、圖9c分別為青海格爾木地區在春、秋分日的日出、正午和日落時刻，利用本技術的光伏支架追蹤太陽軌跡運行的狀態示意圖。圖10a、圖10b、圖10c分別為青海格爾木地區在冬至日的日出、正午和日落時刻，利用本技術的光伏支架追蹤太陽軌跡運行的狀態示意圖。圖11a、圖11b、圖11c分別為青海格爾木地區在夏至日的日出、正午和日落時刻，利用本技術的光伏支架追蹤太陽軌跡運行的狀態示意圖。附圖標記1、固定架2、清掃裝置3、轉動機構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種實現光能高效轉換的光伏支架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撐柱(10)、轉動機構(3)、驅動機構(8)、仰角斜軸(5)、旋轉動力裝置(6)和旋轉控制機構(9)；所述的旋轉動力裝置(6)支撐于支撐柱(10)的頂部，所述的仰角斜軸(5)固定于旋轉動力裝置(6)上，該仰角斜軸(5)的一端設有驅動機構(8)，所述的固定架(1)沿仰角斜軸(5)的軸線方向搭設于仰角斜軸(5)的上方，用于固定太陽能電池板；所述轉動機構(3)的一端與固定架(1)固定，其另一端套設于仰角斜軸(5)上，并通過驅動機構(8)驅使該轉動機構(3)圍繞仰角斜軸(5)轉動；所述的旋轉控制機構(9)連接驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)，該旋轉控制機構(9)通過設定的太陽運行軌跡控制驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)分別執行轉動機構(3)的方位角轉動和仰角斜軸(5)的仰角轉動，使得太陽光線保持垂直入射在太陽能電池板上。

【技術特征摘要】
1.一種實現光能高效轉換的光伏支架，其特征在于，包括：固定架(1)、支撐柱(10)、轉動機構(3)、驅動機構(8)、仰角斜軸(5)、旋轉動力裝置(6)和旋轉控制機構(9)；所述的旋轉動力裝置(6)支撐于支撐柱(10)的頂部，所述的仰角斜軸(5)固定于旋轉動力裝置(6)上，該仰角斜軸(5)的一端設有驅動機構(8)，所述的固定架(1)沿仰角斜軸(5)的軸線方向搭設于仰角斜軸(5)的上方，用于固定太陽能電池板；所述轉動機構(3)的一端與固定架(1)固定，其另一端套設于仰角斜軸(5)上，并通過驅動機構(8)驅使該轉動機構(3)圍繞仰角斜軸(5)轉動；所述的旋轉控制機構(9)連接驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)，該旋轉控制機構(9)通過設定的太陽運行軌跡控制驅動機構(8)和旋轉動力裝置(6)分別執行轉動機構(3)的方位角轉動和仰角斜軸(5)的仰角轉動，使得太陽光線保持垂直入射在太陽能電池板上。2.根據權利要求1所述的實現光能高效轉換的光伏支架，其特征在于，還包括清掃裝置(2)，所述的清掃裝置(2)包括：滾動毛刷(19)、兩條毛刷滑軌(21)、兩個機械開關(18)和擋板(20)；所述的兩條毛刷滑軌(21)設置于固定架(1)的其中兩條相對邊上，所述的兩個機械開關(18)以仰角斜軸(5)為中心對稱設置于固定架(1)的另外兩條相對邊之間，所述的擋板(20)架設于仰角斜軸(5)上，使得擋板...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝振良，陳洪，于明超，李龍，曹功武，張春光，方炯，馮紹杰，
申請(專利權)人：北京英斯派克科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11