一种基于单维跟踪防雪太阳能光伏发电装置的制作方法

本发明涉及太阳能光伏技术领域，具体涉及太阳能光伏设备。

背景技术：

目前，太阳能光伏发电装置，多为固定式安装发电系统，也就是太阳能光伏组件与地面有一定的夹角，固定安装在支架上，这种安装方式简单方便，但是由于光伏板面与地面夹角不变，这样就降低了太阳光的利用率，降低了发电效率，同时，遇到下雪天气，积雪汇集在板面上，是光伏组件无法正常发电，清扫积雪十分麻烦，影响整个光伏电站的应用。现有技术中也有太阳能光伏跟踪系统，可以随着太阳能光入射角度不同，自动调节太阳能光伏组件板面的方向，始终与太阳光入射光线垂直，这种技术可以保持太阳能光的高效利用，但是全方位跟踪，控制系统复杂，制造成本高，难以维护，不利于推广和使用；同时，遇到雪天，光伏组件板面也容易积雪，清扫更加麻烦，影响了太阳能光伏系统的效率和效果。影响了太阳能光伏发电的应用和推广，以上问题亟待解决。

为解决上述技术问题，申请号为201220654748.x的实用新型专利公开了一种基于单维跟踪防雪太阳能光伏发电装置包括：太阳能光伏组件，固定支架，自动伸缩支杆，调节行程装置，固定铰链，电力输出线，汇流箱及逆变装置。太阳能光伏组件的一侧边由固定铰链活动固定在固定支架上，太阳能光伏组件可以绕固定铰链轴转动，光伏组件的另一侧边与自动伸缩杆的一端活动链接，自动伸缩杆的另一端与固定支架活动链接，自动伸缩杆与调节行程装置连接，调节行程装置根据季节气候状况和地理位置自动调节太阳能光伏组件与水平面之间夹角，使太阳能光伏组件与太阳入射光线达到最佳入射角，以提高太阳能组件的发电效率，太阳能光伏组件的电力输出线与汇流箱相连及逆变装置相连，把太阳能光伏组件发出的电力输送出去。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题：如何准确地调节太阳能光伏组件与水平面之间夹角，从而调节太阳光线与太阳能光伏组件板面的最佳入射角，以提高太阳能光伏发电效率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于单维跟踪防雪太阳能光伏发电装置，包括太阳能光伏组件、固定支架、调节行程装置、电力输出线、汇流箱和逆变装置；太阳能光伏组件的一侧边铰接在固定支架上，另一侧边与调节行程装置连接，调节行程装置调节太阳能光伏组件与水平面之间夹角，太阳能光伏组件的电力输出线与汇流箱、逆变装置连接，把太阳能光伏组件发出的电力输送出去；所述调节行程装置包括螺纹套筒、螺纹杆、传动装置；所述传动装置包括盘形基座、枢接在盘形基座上的旋转筒、安装在盘形基座上且位于旋转筒内的摩擦环、枢接在盘形基座上且位于摩擦环内的旋转轴；旋转轴外表面设有轴向的滑槽，旋转轴上套设有上下滑筒，上下滑筒的内侧壁上设有与所述滑槽配合的滑块；上下滑筒的外侧壁上开设u形滑槽，u形滑槽的两端开口位于上下滑筒的顶部端面上；上下滑筒的底部端面与摩擦环的顶部端面摩擦接触，所述摩擦环具有弹性；旋转筒的内侧壁上设有驱动杆，驱动杆压迫在上下滑筒的顶部端面上；旋转筒的中心线与旋转轴的轴心线重合；螺纹套筒的顶端与太阳能光伏组件铰接，螺纹套筒的底端与螺纹杆的顶端螺接，螺纹杆的底端安装在所述旋转轴上，所述盘形基座铰接在固定支架上。

上述技术方案中，所述传动装置的工作原理如下。初始状态，驱动杆压迫在上下滑筒的顶部端面上，上下滑筒的底部端面与摩擦环的顶部端面摩擦接触，摩擦环发生轴向的弹性变形而积聚弹性势能。旋转筒旋转，驱动杆随之旋转，由于摩擦环对上下滑筒的摩擦力，上下滑筒保持静止，相应地，旋转轴保持静止，驱动杆在上下滑筒的顶部端面上滑动。驱动杆滑动至u形滑槽在上下滑筒顶部端面上的开口处，摩擦环的弹性势能得到释放，驱动杆进入u形滑槽。旋转筒保持旋转，在u形滑槽中的驱动杆对上下滑筒的作用力可分解为径向分力和轴向分力，所述轴向分力驱动上下滑筒沿旋转轴升降，所述径向分力驱动上下滑筒旋转，上下滑筒驱动旋转轴旋转。

设，u形滑槽两端开口分别为首端开口和尾端开口，首端开口至u形滑槽最低点之间的滑槽为u形滑槽左半段滑槽，u形滑槽最低点至尾端开口之间的滑槽为u形滑槽右半段滑槽。驱动杆在u形滑槽左半段滑槽中滑动，驱动上下滑筒沿旋转轴上升，上下滑筒与摩擦环脱离接触，上下滑筒可自由旋转，同步地，驱动杆驱动上下滑筒及旋转轴旋转。驱动杆在u形滑槽右半段滑槽中滑动，驱动上下滑筒沿旋转轴下降，同步地，驱动杆驱动上下滑筒及旋转轴旋转，驱动杆脱离所述尾端开口时，上下滑筒与摩擦环重新接触，脱离u形滑槽的驱动杆压迫在上下滑筒的顶部端面上，摩擦环摩擦制动上下滑筒。

通过上述设计，旋转筒的持续旋转，可驱动旋转轴每次旋转预定或固定的角度，具体而言，旋转筒旋转一周，旋转轴旋转的角度小于一周，但旋转轴的旋转角度是固定的，或者说是预定的。如此，粗略旋转所述旋转筒一定的角度，可得到旋转轴精确的旋转角度。

按上述技术方案，旋转轴每次旋转固定角度，驱使螺纹杆旋转固定角度，进而，螺纹套筒和螺纹杆的总长度伸长或缩短固定的距离，如此，太阳能光伏组件每次调整的倾斜角度是可控的且是精确的，即，太阳能光伏组件与水平面之间夹角的调整是准确的，从而，获得太阳光线与太阳能光伏组件板面的最佳入射角，以提高太阳能光伏发电效率。

按上述技术方案，在下雪时，可以调节光伏组件板面与水平面垂直，这样光伏组件板面上就不会积雪。

盘形基座安装在底板上，所述底板铰接在固定支架上，所述底板上安装有驱动用的电机，所述传动用的电机与所述旋转筒通过传动机构连接。所述电机可以为步进电机，属开环控制，工作精度不高，若由其直接驱动螺纹杆，太阳能光伏组件的倾斜角度得不到准确的控制。所述电机的动力经所述传动装置后，能够准确地控制螺纹杆的动作，进而，太阳能光伏组件的倾斜角度得到准确的控制。其中，所述传动机构可以为传动带或传动链。

旋转轴上设有径向凸缘，径向凸缘与上下滑筒的顶部端面之间设有调节弹簧，调节弹簧的底端抵压在u形滑槽两端开口之间的上下滑筒顶部端面上，调节弹簧的顶端抵压在调节螺丝上，调节螺丝螺接在径向凸缘上。

按上述说明，转动所述调节螺丝，调节弹簧的变形量得到调整，驱动杆驱动所述上下滑筒上升时，调节弹簧对所述上下滑筒的作用力得到调整，以避免驱动杆仅驱动所述上下滑筒升降而不驱动其旋转这种极端情况的发生。但是，主要的，所述调节弹簧对所述上下滑筒的作用力得到调整，可调节所述驱动杆走完所述u形滑槽所能驱动所述上下滑筒及旋转轴的旋转角度。

u形滑槽两端开口之间的上下滑筒顶部端面设有端面凸部，所述端面凸部位于u形滑槽两端开口处设有弧形导向部，所述弧形导向部将驱动杆导入u形滑槽。

按上述说明，驱动杆在进入u形滑槽前，压迫在所述上下滑筒的顶部端面上，驱动杆随旋转筒旋转，遇到所述端面凸部，在所述弧形导向部的导向下，进入u形滑槽。所述调节弹簧的底端抵压在所述端面凸部上。端面凸部的设计可保证驱动杆进入u形滑槽，有效避免随旋转筒旋转的驱动杆因转速过快而越过u形滑槽的开口。

上下滑筒的侧壁上开设调节用螺孔，所述调节用螺孔内螺接有调节螺栓，调节螺栓的顶端设有阻尼块，阻尼块抵压在旋转轴的外侧壁上。阻尼块对所述上下滑筒与所述旋转轴之间的摩擦力得到调整，以避免驱动杆仅驱动所述上下滑筒升降而不驱动其旋转这种极端情况的发生。但是，主要的，所述上下滑筒与所述旋转轴之间的摩擦力得到调整，可调节所述驱动杆走完所述u形滑槽所能驱动所述上下滑筒及旋转轴的旋转角度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为一种基于单维跟踪防雪太阳能光伏发电装置的示意图；

图2为传动装置a的结构示意图；

图3为图2中传动装置另一视角的结构示意图；

图4为图3中传动装置隐藏旋转筒a20后的结构示意图。

图中符号说明：

10、太阳能光伏组件；

20、固定支架；

30、电力输出线；

40、汇流箱；

50、逆变装置；

61、螺纹套筒；62、螺纹杆；

70、底板；

a、传动装置；

a10、盘形基座；

a20、旋转筒；a21、驱动杆；

a30、摩擦环；a40、旋转轴；a41、滑槽；a42、径向凸缘；

a50、上下滑筒；a51、滑块；a52、u形滑槽；a53、端面凸部；a530、弧形导向部；

a60、调节弹簧；a61、调节螺丝；

a70、调节螺栓。

具体实施方式

以下内容参考图1至图4。

一种基于单维跟踪防雪太阳能光伏发电装置，包括太阳能光伏组件10、固定支架20、调节行程装置、电力输出线30、汇流箱40和逆变装置50；太阳能光伏组件的一侧边铰接在固定支架上，另一侧边与调节行程装置连接，调节行程装置调节太阳能光伏组件与水平面之间夹角，太阳能光伏组件的电力输出线与汇流箱、逆变装置连接，把太阳能光伏组件发出的电力输送出去。

所述调节行程装置包括螺纹套筒61、螺纹杆62、传动装置a。

所述传动装置包括盘形基座a10、枢接在盘形基座上的旋转筒a20、安装在盘形基座上且位于旋转筒内的摩擦环a30、枢接在盘形基座上且位于摩擦环内的旋转轴a40；旋转轴外表面设有轴向的滑槽a41，旋转轴上套设有上下滑筒a50，上下滑筒的内侧壁上设有与所述滑槽配合的滑块a51；上下滑筒的外侧壁上开设u形滑槽a52，u形滑槽的两端开口位于上下滑筒的顶部端面上；上下滑筒的底部端面与摩擦环的顶部端面摩擦接触，所述摩擦环具有弹性；旋转筒的内侧壁上设有驱动杆a21，驱动杆压迫在上下滑筒的顶部端面上；旋转筒的中心线与旋转轴的轴心线重合。

所述u形滑槽a52的数量为两个以上，两个以上u形滑槽沿所述上下滑筒a50的圆周向均匀分布。作为一种优选，所述u形滑槽a52的数量为两个。

旋转轴a40上设有径向凸缘a42，径向凸缘与上下滑筒a50的顶部端面之间设有调节弹簧a60，调节弹簧的底端抵压在u形滑槽a52两端开口之间的上下滑筒顶部端面上，调节弹簧的顶端抵压在调节螺丝a61上，调节螺丝螺接在径向凸缘上。

u形滑槽a52两端开口之间的上下滑筒顶部端面设有端面凸部a53，所述端面凸部位于u形滑槽两端开口处设有弧形导向部a530，所述弧形导向部将驱动杆a21导入u形滑槽。

上下滑筒a50的侧壁上开设调节用螺孔，所述调节用螺孔内螺接有调节螺栓a70，调节螺栓的顶端设有阻尼块，阻尼块抵压在旋转轴a40的外侧壁上。

螺纹套筒61的顶端与太阳能光伏组件10铰接，螺纹套筒的底端与螺纹杆62的顶端螺接，螺纹杆的底端安装在所述旋转轴a40上，所述盘形基座a10铰接在固定支架20上。

盘形基座a10安装在底板70上，所述底板铰接在固定支架20上，所述底板上安装有驱动用的电机，所述传动用的电机与所述旋转筒a20通过传动机构连接。

实际操作中，电机驱动传动装置a中的旋转筒a20，旋转筒能够驱动旋转轴a40每次转动固定的角度，旋转轴带动螺纹杆62在螺纹套筒61中每次转动固定的角度，以准确控制螺纹杆和螺纹套筒的总长度，进而，精确控制太阳能光伏组件10的倾斜角度。下雪时，传动装置a能够准确地调节光伏组件板面与水平面垂直，避免光伏组件板面上积雪。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。