小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)部分和電控部分；所述結(jié)構(gòu)部分包括支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控盒和透鏡箱；所述透鏡箱包括箱體、菲涅爾透鏡、光伏電池、框架、以及U型支架；所述支撐機(jī)構(gòu)包括底架、大圓盤、以及與大圓盤可拆卸連接的下支撐筒；所述俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)軸、帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰電機(jī)；所述方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝平臺(tái)、軸承座、軸承、上支撐筒、通與上支撐筒相配合連接的大同步帶輪、通過同步帶與大同步帶輪連接的小同步帶輪、以及帶動(dòng)小同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方位電機(jī)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、體積小、拆卸和安裝方便、便于移動(dòng)和使用，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種豐富環(huán)保、既可免費(fèi)使用又無需運(yùn)輸?shù)目稍偕茉?，其?yīng)用前景十分廣闊，而太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能的重要方式，其利用聚光器將較大面積的入射光聚集到較小的面積上，進(jìn)而提高單位面積上的入射光強(qiáng)度。按照聚光形式的不同可以將太陽能聚光器分為折射式和反射式兩種，其中菲涅爾透鏡是一種折射式聚光器，且是由平凸透鏡演變而來的平面化的聚光鏡，其一面為平面，另一面為按照凸透鏡的鏡面小單元設(shè)計(jì)的的鋸齒棱角，太陽光經(jīng)過鋸齒棱角折射形成聚光效應(yīng)?，F(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用菲涅爾透鏡的太陽能聚光系統(tǒng)體積較大，適用于建造大型太陽能聚光光伏電站，一旦安裝上就難以移動(dòng)，通常只能安置在大片空地上，安裝不靈活也不便于使用，從而使太陽能利用的場地和利用率受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)以上問題的提出，而研制一種靈活便攜、方便實(shí)用的小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)手段如下:
[0005]一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)部分和電控部分；
[0006]所述結(jié)構(gòu)部分包括支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控盒和透鏡箱；
[0007]所述透鏡箱包括箱體、安裝在箱體頂面的菲涅爾透鏡、放置在箱體內(nèi)的光伏電池、套設(shè)在箱體底部的框架、以及兩側(cè)壁與箱體底部的框架固定連接的U型支架；所述箱體外殼由鋁合金材料制成；
[0008]所述支撐機(jī)構(gòu)包括底架、固定設(shè)置在底架中部的大圓盤、以及與大圓盤可拆卸連接的下支撐筒；
[0009]所述俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平穿過U型支架兩側(cè)壁和框架的傳動(dòng)軸、帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰電機(jī)；
[0010]所述方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝平臺(tái)、固定在安裝平臺(tái)上的軸承座、安裝在軸承座內(nèi)的軸承、外徑與軸承內(nèi)圈過盈配合的上支撐筒、通過套裝在上支撐筒下部的軸套與上支撐筒相配合連接的大同步帶輪、通過同步帶與大同步帶輪連接的小同步帶輪、以及帶動(dòng)小同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方位電機(jī)；所述上支撐筒上端與U型支架底部中心可拆卸連接；
[0011]所述電控盒放置于安裝平臺(tái)上；
[0012]所述電控部分包括:
[0013]對(duì)稱分布在大圓盤上的兩個(gè)蓄電池；
[0014]置于電控盒內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽俯仰角的俯仰角控制器；
[0015]和置于電控盒內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽方位角的方位角控制器；
[0016]所述蓄電池與光伏電池相連接，所述蓄電池用于儲(chǔ)存光伏電池輸出電能，以及為俯仰角控制器、方位角控制器、俯仰電機(jī)和方位電機(jī)提供工作電源；所述俯仰角控制器與俯仰電機(jī)相連接；所述方位角控制器與方位電機(jī)相連接；
[0017]進(jìn)一步地，還包括安裝在箱體上的測(cè)光筒28、置于測(cè)光筒28內(nèi)，用于接收太陽光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換輸出太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的光敏傳感器I和光敏傳感器II ；
[0018]所述俯仰角控制器與光敏傳感器I和光敏傳感器II相連接，對(duì)光敏傳感器I和光敏傳感器II分別輸出的太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)大小進(jìn)行比較，并驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)帶動(dòng)透鏡箱向太陽入射的方向轉(zhuǎn)動(dòng)直至太陽光入射方向?yàn)榇怪比肷洌?br> [0019]進(jìn)一步地，所述光伏電池采用多結(jié)砷化鎵太陽能電池；
[0020]進(jìn)一步地，所述底架上設(shè)置有十字形加強(qiáng)筋；所述框架由角鋼制成；所述同步帶采用梯形齒同步帶；所述方位電機(jī)采用型號(hào)為37JB6K/33ZY24-1230的永磁直流齒輪減速電機(jī)；所述軸承采用6008深溝球軸承；
[0021]進(jìn)一步地，所述下支撐筒包括下筒體、分別設(shè)置在下筒體上下兩端的上圓盤和下圓盤；所述下圓盤與大圓盤通過螺栓連接；所述上圓盤通過螺栓與安裝平臺(tái)底面連接；所述下圓盤與下筒體構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板；
[0022]所述上支撐筒包括上筒體、設(shè)置上筒體上端的小圓盤，該小圓盤與U型支架底部中心通過螺栓連接，所述上筒體與小圓盤構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板；
[0023]進(jìn)一步地，所述菲涅爾透鏡有4個(gè)，4個(gè)所述菲涅爾透鏡通過設(shè)置在箱體頂面的壓條固定，所述菲涅爾透鏡與箱體構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)；所述光伏電池有4個(gè)，均安裝在箱體內(nèi)的底面上；所述菲涅爾透鏡將分散的太陽光聚集到所述光伏電池上；
[0024]進(jìn)一步地，所述俯仰電機(jī)通過電機(jī)支架固定到U型支架側(cè)壁上，該俯仰電機(jī)通過聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸相連接；所述方位電機(jī)通過螺栓安裝到安裝平臺(tái)上，該方位電機(jī)轉(zhuǎn)軸通過變徑器帶動(dòng)小同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0025]進(jìn)一步地，所述軸承座與軸承過盈配合；所述軸套與大同步帶輪過盈配合。
[0026]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，集成了支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、透鏡箱和放置有俯仰角控制器和方位角控制器的電控盒，能夠?qū)崿F(xiàn)菲涅爾透鏡有效的將大面積太陽光線會(huì)聚到光伏電池的接收面，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存到蓄電池中；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、體積小、拆卸和安裝方便、靈活便攜、解決了現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用菲涅爾透鏡的太陽能聚光系統(tǒng)體積較大，一旦安裝上就難以移動(dòng)的問題；便于移動(dòng)和使用，應(yīng)用范圍廣，提高了太陽能的利用率，不僅便于生產(chǎn)，而且成本非常低廉適于廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明所述俯仰角控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0029]圖3是本發(fā)明所述方位角控制器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖4是以太陽光為光源在無聚光器情況下的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V曲線；
[0031]圖5是采用安裝有菲涅爾透鏡的透鏡箱的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V曲線。[0032]圖中:1、菲涅爾透鏡，2、箱體，3、壓條，4、大同步帶輪，5、軸承，6、框架，7、電控盒，
8、安裝平臺(tái)，9、下支撐筒，10、蓄電池，11、筋板，12、加強(qiáng)筋，13、底架，14、大圓盤，15、方位電機(jī)，16、軸承座，17、變徑器，18、小同步帶輪，19、同步帶，20、軸套，21、上支撐筒，22、俯仰電機(jī)，23、電機(jī)支架，24、聯(lián)軸器，25、U型支架，26、傳動(dòng)軸，27、光伏電池，28、測(cè)光筒；91、上圓盤，92、下圓盤，93、下筒體，211、小圓盤，212、上筒體。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖1所示的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)部分和電控部分；所述結(jié)構(gòu)部分包括支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控盒7和透鏡箱；所述透鏡箱包括箱體2、安裝在箱體2頂面的菲涅爾透鏡1、放置在箱體2內(nèi)的光伏電池27、套設(shè)在箱體2底部的框架6、以及兩側(cè)壁與箱體2底部的框架6固定連接的U型支架25 ;所述箱體2外殼由鋁合金材料制成；所述支撐機(jī)構(gòu)包括底架13、固定設(shè)置在底架13中部的大圓盤14、以及與大圓盤14可拆卸連接的下支撐筒9 ;所述俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平穿過U型支架25兩側(cè)壁和框架6的傳動(dòng)軸26、帶動(dòng)傳動(dòng)軸26轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰電機(jī)22 ;所述方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝平臺(tái)8、固定在安裝平臺(tái)8上的軸承座16、安裝在軸承座16內(nèi)的軸承5、外徑與軸承5內(nèi)圈過盈配合的上支撐筒21、通過套裝在上支撐筒21下部的軸套20與上支撐筒21相配合連接的大同步帶輪4、通過同步帶19與大同步帶輪4連接的小同步帶輪18、以及帶動(dòng)小同步帶輪18轉(zhuǎn)動(dòng)的方位電機(jī)15 ;所述上支撐筒21上端與U型支架25底部中心可拆卸連接；所述電控盒7放置于安裝平臺(tái)8上；所述電控部分包括:對(duì)稱分布在大圓盤14上的兩個(gè)蓄電池10 ;置于電控盒7內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)22帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽俯仰角的俯仰角控制器；和置于電控盒7內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)15帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽方位角的方位角控制器；所述蓄電池10與光伏電池27相連接，所述蓄電池10用于儲(chǔ)存光伏電池27輸出電能，以及為俯仰角控制器、方位角控制器、俯仰電機(jī)22和方位電機(jī)15提供工作電源；所述俯仰角控制器與俯仰電機(jī)22相連接；所述方位角控制器與方位電機(jī)15相連接；進(jìn)一步地，還包括安裝在箱體2上的測(cè)光筒28、置于測(cè)光筒28內(nèi)，用于接收太陽光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換輸出太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的光敏傳感器I和光敏傳感器II ;所述俯仰角控制器與光敏傳感器I和光敏傳感器II相連接，對(duì)光敏傳感器I和光敏傳感器II分別輸出的太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)大小進(jìn)行比較，并驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)22帶動(dòng)透鏡箱向太陽入射的方向轉(zhuǎn)動(dòng)直至太陽光入射方向?yàn)榇怪比肷?；進(jìn)一步地，所述光伏電池27采用多結(jié)砷化鎵太陽能電池；進(jìn)一步地，所述底架13上設(shè)置有十字形加強(qiáng)筋12 ;所述框架6由角鋼制成；所述同步帶19采用梯形齒同步帶；所述方位電機(jī)15采用型號(hào)為37JB6K/33ZY24-1230的永磁直流齒輪減速電機(jī)；所述軸承5采用6008深溝球軸承；進(jìn)一步地，所述下支撐筒9包括下筒體93、分別設(shè)置在下筒體93上下兩端的上圓盤91和下圓盤92 ;所述下圓盤92與大圓盤14通過螺栓連接；所述上圓盤91通過螺栓與安裝平臺(tái)8底面連接；所述下圓盤92與下筒體93構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板11 ;所述上支撐筒21包括上筒體212、設(shè)置上筒體212上端的小圓盤211，該小圓盤211與U型支架25底部中心通過螺栓連接，所述上筒體212與小圓盤211構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板11 ;進(jìn)一步地，所述菲涅爾透鏡I有4個(gè)，4個(gè)所述菲涅爾透鏡I通過設(shè)置在箱體2頂面的壓條3固定，所述菲涅爾透鏡I與箱體2構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)；所述光伏電池27有4個(gè)，均安裝在箱體2內(nèi)的底面上；所述菲涅爾透鏡I將分散的太陽光聚集到所述光伏電池27上；進(jìn)一步地，所述俯仰電機(jī)22通過電機(jī)支架23固定到U型支架25側(cè)壁上，該俯仰電機(jī)22通過聯(lián)軸器24與傳動(dòng)軸26相連接；所述方位電機(jī)15通過螺栓安裝到安裝平臺(tái)8上，該方位電機(jī)15轉(zhuǎn)軸通過變徑器17帶動(dòng)小同步帶輪18轉(zhuǎn)動(dòng)；進(jìn)一步地，所述軸承座16與軸承5過盈配合；所述軸套20與大同步帶輪4過盈配合。
[0034]使用這種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，安裝在箱體2頂面的菲涅爾透鏡I將大面積太陽光線會(huì)聚到放置在箱體2內(nèi)的小面積光伏電池27的接收面，光伏電池27將太陽能轉(zhuǎn)換為電能；作為優(yōu)選，所述光伏電池27采用多結(jié)砷化鎵太陽能電池；蓄電池10用于儲(chǔ)存光伏電池27輸出電能，以及為俯仰角控制器、方位角控制器、俯仰電機(jī)22和方位電機(jī)15提供工作電源。
[0035]如圖2所示，俯仰角控制器包括太陽方向識(shí)別模塊、跟蹤控制模塊和俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；太陽方向識(shí)別模塊與置于測(cè)光筒28內(nèi)的光敏傳感器I和光敏傳感器II相連接，光敏傳感器I和光敏傳感器II將太陽光的有無、強(qiáng)弱轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送入太陽方向識(shí)別模塊進(jìn)行處理，當(dāng)無光照射或是本系統(tǒng)正對(duì)太陽時(shí)，太陽方向識(shí)別模塊輸出VAB=0，俯仰電機(jī)22不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)太陽光線以某個(gè)角度射向測(cè)光筒28時(shí)，光敏傳感器I和光敏傳感器II分別輸出的太陽光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，太陽方向識(shí)別模塊對(duì)電信號(hào)進(jìn)行比較，判斷太陽光入射方向，輸出比較結(jié)果Vab，該比較結(jié)果Vab與太陽光當(dāng)前入射角相對(duì)應(yīng)，跟蹤控制模塊根據(jù)與太陽光當(dāng)前入射角相對(duì)應(yīng)的比較結(jié)果Vab,驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)22向太陽入射的方向轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽俯仰角直至太陽方向識(shí)別模塊判斷出的太陽光入射方向?yàn)榇怪比肷?，?shí)現(xiàn)對(duì)太陽的實(shí)時(shí)自動(dòng)跟蹤；當(dāng)光敏傳感器I輸出的太陽光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)大于光敏傳感器II輸出的太陽光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，跟蹤控制模塊通過俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制俯仰電機(jī)22動(dòng)作，俯仰電機(jī)22通過傳動(dòng)軸26帶動(dòng)U型支架25和框架6，使得透鏡箱向靠近光敏傳感器II的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至光敏傳感器I和光敏傳感器II接收的光強(qiáng)均等為止；當(dāng)光敏傳感器II輸出的太陽光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)大于光敏傳感器I輸出的太陽光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，跟蹤控制模塊通過俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制俯仰電機(jī)22動(dòng)作，俯仰電機(jī)22通過傳動(dòng)軸26帶動(dòng)U型支架25和框架6，使得透鏡箱向靠近光敏傳感器I的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至光敏傳感器I和光敏傳感器II接收的光強(qiáng)均等為止。
[0036]如圖3所示，方位角控制器包括光控總開關(guān)模塊、晨昏光控開關(guān)模塊、繼電器J1、繼電器J2、定時(shí)器、方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、方位電機(jī)反轉(zhuǎn)及自動(dòng)復(fù)位模塊、時(shí)基脈沖電路和復(fù)位開關(guān)S ;電路中，蓄電池10中的供電回路中串接有繼電器Jl的觸點(diǎn)J1-4與J1-8，定時(shí)器CR端接有繼電器J2的觸點(diǎn)J2-4，觸點(diǎn)J2-4與觸點(diǎn)J2-8構(gòu)成常開觸點(diǎn)，觸點(diǎn)J2-4與觸點(diǎn)J2-6構(gòu)成常閉觸點(diǎn)，觸點(diǎn)J2-8連接高電平，觸點(diǎn)J2-6為懸空；定時(shí)器還連接用于產(chǎn)生計(jì)時(shí)脈沖的時(shí)基脈沖電路；定時(shí)器輸出端與方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連接；方位電機(jī)反轉(zhuǎn)及自動(dòng)復(fù)位模塊和方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊均與方位電機(jī)15相連接，繼電器J2的觸點(diǎn)J2-9與方位電機(jī)反轉(zhuǎn)及自動(dòng)復(fù)位模塊相連接，同時(shí)方位電機(jī)反轉(zhuǎn)及自動(dòng)復(fù)位模塊還連接有復(fù)位開關(guān)S ;所述光控總開關(guān)模塊和晨昏光控開關(guān)模塊包括光敏傳感器。天黑時(shí)，光控總開關(guān)模塊中所包括的光靈敏度高的的傳感器的暗阻較大，可以利用晶體管的“電子開關(guān)特性”，使得光控總開關(guān)模塊中，與繼電器Jl的線圈相互串聯(lián)的“電子開關(guān)”處于斷開狀態(tài)，進(jìn)而切斷繼電器Jl的線圈供電回路，導(dǎo)致繼電器Jl的觸點(diǎn)J1-4與J1-8之間為斷開狀態(tài)，使后續(xù)電路斷電；所述繼電器Jl的觸點(diǎn)J1-4與J1-8為常開觸點(diǎn)；同理，當(dāng)有光照時(shí)，光控總開關(guān)模塊中所包括的對(duì)光靈敏度高的傳感器的亮阻變小，進(jìn)而接通繼電器Jl的線圈供電回路，導(dǎo)致繼電器的觸點(diǎn)J1-4與J1-8之間為接通狀態(tài)，蓄電池10為后續(xù)電路供電。清晨光線較弱，晨昏光控開關(guān)模塊所包括的對(duì)光靈敏度較為遲鈍的傳感器的電阻阻值較大，根據(jù)集成電路的輸入端與輸出端的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致繼電器J2得電，使繼電器J2的觸點(diǎn)J2-8與J2-4之間為“閉合”狀態(tài)，導(dǎo)致定時(shí)器CR端為高電平，定時(shí)器清晨時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清零；白天時(shí)，晨昏光控開關(guān)模塊所包括的對(duì)光靈敏度較為遲鈍的傳感器的電阻阻值減小，通過電路中集成電路的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致繼電器J2失電，繼電器J2的觸點(diǎn)J2-4與J2-6相接，使CR端為“O”，定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器達(dá)到計(jì)時(shí)時(shí)間，按照計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)指標(biāo)通過方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)方位電機(jī)15的正負(fù)極施加+、-電壓，驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)15正轉(zhuǎn)；黃昏時(shí)，晨昏光控開關(guān)模塊所包括的對(duì)光靈敏度較為遲鈍的傳感器的阻值仍較大，通過電路中集成電路的邏輯關(guān)系，導(dǎo)致繼電器J2得電，繼電器J2的觸點(diǎn)J2-13與J2-9相接，通過電路中集成電路的邏輯關(guān)系，對(duì)方位電機(jī)15的正負(fù)極分別施加_、+電壓，驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)15反轉(zhuǎn)，直至回到初始位置，撞擊碰撞復(fù)位開關(guān)S，停止在初始位置，完成自動(dòng)復(fù)位，此時(shí)，復(fù)位開關(guān)S始終處于閉合狀態(tài)；天黑后，光電總開關(guān)模塊所包括的對(duì)光靈敏度高的傳感器的暗阻大大增加，使繼電器Jl斷電，繼電器Jl的觸點(diǎn)J1-4與J1-8斷開，蓄電池10停止為后續(xù)電路供電，整個(gè)夜間本系統(tǒng)不消耗電能。
[0037]本發(fā)明提供的小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，集成了支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、透鏡箱和放置有俯仰角控制器和方位角控制器的電控盒，能夠?qū)崿F(xiàn)菲涅爾透鏡有效的將大面積太陽光線會(huì)聚到光伏電池的接收面，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存到蓄電池中；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、體積小、拆卸和安裝方便、靈活便攜、解決了現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用菲涅爾透鏡的太陽能聚光系統(tǒng)體積較大，一旦安裝上就難以移動(dòng)的問題；便于移動(dòng)和使用，應(yīng)用范圍廣，提高了太陽能的利用率，不僅便于生產(chǎn)，而且成本非常低廉適于廣泛推廣。
[0038]本發(fā)明所述系統(tǒng)體積較小，占地面積只有0.16平方米，可以放置在樓頂、居民院子或邊角、角落等小塊地方，能夠直接放置在地面，安裝簡單穩(wěn)固；箱體外殼可以采用2mm的鋁合金板通過鋁合金TIG焊接方法制成，重量輕，便于光伏電池的散熱，菲涅爾透鏡與箱體構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)，適用于戶外環(huán)境，可耐陰雨大風(fēng)天氣；傳動(dòng)軸26可以采用簡單易加工的實(shí)心軸，框架采用角鋼通過氬弧焊焊接方法制成，U型支架25可以采用Q235低碳鋼材料通過鎢極惰性氣體保護(hù)焊焊接方法制成，采用電機(jī)支架23將電機(jī)固定到U型支架25上，對(duì)U型支架25的重心無大影響；蓄電池可以選擇輸出電壓為12V的蓄電池，其對(duì)稱分布在大圓盤上，利于整體系統(tǒng)的抗風(fēng)性和穩(wěn)固性；俯仰電機(jī)22和方位電機(jī)15的轉(zhuǎn)動(dòng)速度較慢，以便跟蹤太陽光，保持菲涅爾透鏡與太陽光線垂直，充分利用光照強(qiáng)度，方位電機(jī)15的選擇主要考慮:合適的減速比以保證系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與平穩(wěn)性；根據(jù)一天的方位角偏轉(zhuǎn)角度需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)力大，轉(zhuǎn)速較慢，選用永磁直流齒輪減速電機(jī)，型號(hào)為37JB6K/33ZY24-1230,出軸直徑為6mm，額定電壓為12V，額定轉(zhuǎn)速為4r/min，減速比為750，額定轉(zhuǎn)矩為0.6N/m ;考慮該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中軸承主要承受軸向力，選用的軸承為6008深溝球軸承；采用同步帶19實(shí)現(xiàn)小同步帶輪18和大同步帶輪之間的傳動(dòng)是綜合了帶、鏈傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)的新型傳動(dòng)方式，具有以下特點(diǎn):傳動(dòng)效率可達(dá)98%以上；無滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，傳遞功率由幾瓦至千瓦；耐油，耐磨性好，維修保養(yǎng)方便，不需潤滑；初張緊力小，壓軸力?。恍⊥綆л?8與大同步帶輪之間采用梯形齒同步帶傳動(dòng)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以將傳動(dòng)比為設(shè)定為1:4,且方位電機(jī)15為直流減速電機(jī),輸出減速比也為1:4,所以方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)最終的減速比為1:16，設(shè)定小同步帶輪18齒數(shù)為16，大同步帶輪齒數(shù)為64，所以方位電機(jī)15轉(zhuǎn)動(dòng)一周大同步帶輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，太陽一小時(shí)運(yùn)動(dòng)15°，即每4分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)1°，方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小同步帶輪18需要轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)齒，其傳動(dòng)誤差為5.4% ;下圓盤92與下筒體93構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板，能夠防止焊接強(qiáng)度不夠引起的下支撐筒傾側(cè)。
[0039]本發(fā)明所述系統(tǒng)能夠使發(fā)電功率提高22倍，聚光效果明顯，詳見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較:如表1所示的以太陽光為光源在無聚光器情況下的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V數(shù)據(jù)表、如表2所示的以太陽光為光源在無聚光器情況下的砷化鎵三結(jié)光伏電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表，和如圖3所示的以太陽光為光源在無聚光器情況下的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V曲線，以及如表3所示的采用安裝有菲涅爾透鏡的透鏡箱的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V數(shù)據(jù)表、如表4所示的采用安裝有菲涅爾透鏡的透鏡箱的砷化鎵三結(jié)光伏電池實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表和如圖4所示的采用安裝有菲涅爾透鏡的透鏡箱的砷化鎵三結(jié)光伏電池ι-ν曲線；
[0040]表1.以太陽光為光源在無聚光器情況下的砷化鎵三結(jié)光伏電池1-V數(shù)據(jù)表
[0041]
【權(quán)利要求】
1.一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括結(jié)構(gòu)部分和電控部分； 所述結(jié)構(gòu)部分包括支撐機(jī)構(gòu)、俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控盒(7)和透鏡箱； 所述透鏡箱包括箱體(2 )、安裝在箱體(2 )頂面的菲涅爾透鏡(I)、放置在箱體(2 )內(nèi)的光伏電池(27 )、套設(shè)在箱體(2 )底部的框架(6 )、以及兩側(cè)壁與箱體(2 )底部的框架(6 )固定連接的U型支架(25);所述箱體(2)外殼由鋁合金材料制成； 所述支撐機(jī)構(gòu)包括底架(13)、固定設(shè)置在底架(13)中部的大圓盤(14)、以及與大圓盤(14)可拆卸連接的下支撐筒(9)； 所述俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平穿過U型支架(25)兩側(cè)壁和框架(6)的傳動(dòng)軸(26)、帶動(dòng)傳動(dòng)軸(26 )轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰電機(jī)(22 ); 所述方位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝平臺(tái)(8)、固定在安裝平臺(tái)(8)上的軸承座(16)、安裝在軸承座(16)內(nèi)的軸承(5)、外徑與軸承(5)內(nèi)圈過盈配合的上支撐筒(21)、通過套裝在上支撐筒(21)下部的軸套(20)與上支撐筒(21)相配合連接的大同步帶輪(4)、通過同步帶(19)與大同步帶輪(4)連接的小同步帶輪(18)、以及帶動(dòng)小同步帶輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)的方位電機(jī)(15)；所述上支撐筒(21)上端與U型支架(25)底部中心可拆卸連接； 所述電控盒(7)放置于安裝平臺(tái)(8)上； 所述電控部分包括: 對(duì)稱分布在大圓盤(14)上的兩個(gè)蓄電池(10)； 置于電控盒(7)內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)(22)帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽俯仰角的俯仰角控制器； 和置于電控盒(7)內(nèi)，用于驅(qū)動(dòng)方位電機(jī)(15)帶動(dòng)透鏡箱追蹤太陽方位角的方位角控制器； 所述蓄電池(10 )與光伏電池(27 )相連接，所述蓄電池(10 )用于儲(chǔ)存光伏電池(27 )輸出電能，以及為俯仰角控制器、方位角控制器、俯仰電機(jī)(22)和方位電機(jī)(15)提供工作電源；所述俯仰角控制器與俯仰電機(jī)(22)相連接；所述方位角控制器與方位電機(jī)(15)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于還包括安裝在箱體(2)上的測(cè)光筒(28)、置于測(cè)光筒(28)內(nèi)，用于接收太陽光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換輸出太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的光敏傳感器I和光敏傳感器II ； 所述俯仰角控制器與光敏傳感器I和光敏傳感器II相連接，對(duì)光敏傳感器I和光敏傳感器II分別輸出的太陽光照強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)大小進(jìn)行比較，并驅(qū)動(dòng)俯仰電機(jī)(22 )帶動(dòng)透鏡箱向太陽入射的方向轉(zhuǎn)動(dòng)直至太陽光入射方向?yàn)榇怪比肷洹?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述光伏電池(27)采用多結(jié)砷化鎵太陽能電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述底架(13)上設(shè)置有十字形加強(qiáng)筋(12);所述框架(6)由角鋼制成；所述同步帶(19)采用梯形齒同步帶；所述方位電機(jī)(15)采用型號(hào)為37JB6K/33ZY24-1230的永磁直流齒輪減速電機(jī)；所述軸承(5)采用6008深溝球軸承。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述下支撐筒(9)包括下筒體(93)、分別設(shè)置在下筒體(93)上下兩端的上圓盤(91)和下圓盤(92);所述下圓盤(92)與大圓盤(14)通過螺栓連接；所述上圓盤(91)通過螺栓與安裝平臺(tái)(8)底面連接；所述下圓盤(92)與下筒體(93)構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板(11)； 所述上支撐筒(21)包括上筒體(212)、設(shè)置上筒體(212)上端的小圓盤(211 )，該小圓盤(211)與U型支架(25)底部中心通過螺栓連接，所述上筒體(212 )與小圓盤(211)構(gòu)成的直角處焊接有至少4個(gè)對(duì)稱分布的筋板(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述菲涅爾透鏡(I)有4個(gè)，4個(gè)所述菲涅爾透鏡(I)通過設(shè)置在箱體(2)頂面的壓條(3)固定，所述菲涅爾透鏡(I)與箱體(2)構(gòu)成封閉式結(jié)構(gòu)；所述光伏電池(27)有4個(gè)，均安裝在箱體(2)內(nèi)的底面上；所述菲涅爾透鏡(I)將分散的太陽光聚集到所述光伏電池(27)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述俯仰電機(jī)(22)通過電機(jī)支架(23)固定到U型支架(25)側(cè)壁上，該俯仰電機(jī)(22)通過聯(lián)軸器(24)與傳動(dòng)軸(26)相連接；所述方位電機(jī)(15)通過螺栓安裝到安裝平臺(tái)(8)上，該方位電機(jī)(15)轉(zhuǎn)軸通過變徑器(17)帶動(dòng)小同步帶輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型菲涅爾聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述軸承座(16)與軸承(5)過盈.配合；所述軸套(20)與大同步帶輪(4)過盈配合。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103475269SQ201310409617
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】薛鈺芝, 林紀(jì)寧, 辛本寶, 田磊 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)