一种薄壳球面结构的太阳能发电装置的制作方法

本实用新型涉及太阳能发电设备技术领域，尤其是一种薄壳球面结构的太阳能发电装置。

背景技术：

在户外的架空输电线路上，需要安装一些运行监测装置和故障定位装置，这些电子装置都需要有适当的电源来供电。在交流输电线路上，供电可用铁芯互感器原理从输电线上直接取电，但是，在直流输电的架空线路上无法通过电磁感应直接取电。因此，直流输电线路上的故障定位装置电源，一般采用太阳能电池的方式获得。

由于太阳能电池发电的装置，是悬挂在输电线路上的，因此受到许多的限制。首先，因为装置自身结构因素具有较大的风阻，在面临大风时会对电力线缆造成外力损伤，使得太阳能电池板的大小受到限制；其次，因为太阳能电池板发电的效率与太阳能电池板的空间朝向密切相关，而输电线路的走向是各种各样的，因此固定朝向的太阳能电池板，可能在某些位置上完全无法使用，造成电源供电能力的限制，使得故障定位装置和生产运行的相关数据传送经常有中断的情况。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种薄壳球面结构的太阳能发电装置，具有各方向相同的发电能力，拥有较小的风阻和重量，在直流输电架空线应用场景下具有更好的发电效果，解决现有技术中发电装置风阻大和发电效率不好的问题。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种薄壳球面结构的太阳能发电装置，包括位于架空的直流输电线缆下方的发电壳体和连接臂，所述连接臂的一端通过夹具件转动连接所述直流输电线缆，所述连接臂的另一端连接所述发电壳体，所述发电壳体包括球面薄壳和底板，所述球面薄壳的外表面覆盖有太阳能电池板，所述底板上设置电路板，所述电路板设置有电路单元，所述电路单元包括二极管、电池组和DC/DC变换器，所述太阳能电池板的正极端电连接至所述二极管的阳极，所述二极管的阴极分别电连接所述电池组的正极和所述DC/DC变换器的输入正极，所述太阳能电池板的负极端分别电连接至所述电池组的负极和所述DC/DC变换器的输入负极，所述DC/DC变换器的输出正极和输出负极分别电连接至用电设备。

进一步，所述太阳能电池板为柔性的太阳能发电薄膜。使用柔性的太阳能发电薄膜可以利用自身形变沿着球面薄壳的外表面更好的安装，并完整覆盖球面薄壳的外表面，结构简单，可靠性高。

进一步，所述电路板位于所述发电壳体的重心处。将电路板设置在发电壳体的重心处，这样，当有大风吹动时，整个装置可以更好地绕着直流输电线缆旋转适当角度，具有更高的稳定性。

进一步，所述球面薄壳的球面弦长的直径为30cm～50cm。设置适当直径大小的球面薄壳，使得覆盖其表面上的太阳能电池板具有较佳的发电面积和发电效果。

进一步，所述底板为轻质绝缘材料板。采用轻质绝缘材料制备底板，既减轻整体质量避免直流输电线缆受损，又提高绝缘性。

进一步，所述球面薄壳由玻璃纤维成型制备。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优点。

进一步，所述夹具件为轴承套，所述轴承套的内圈套设在所述直流输电线缆上，所述轴承套的外圈固定连接所述连接臂。采用轴承套将连接臂的一端与直流输电线缆转动连接，降低转动时受到的摩擦力，且在各向有风的情况下，悬挂稳定，不会移动。

进一步，所述用电设备为悬挂在所述直流输电线缆上的监测装置和故障定位装置。监测装置用于监测直流输电线缆的电力信息，故障定位装置用于追踪定位该监测装置的位置。

进一步，所述连接臂的数量为二个。采用对称设置的二个连接臂将发电壳体悬挂在直流输电线缆的下方，具有更好的稳定性。

本实用新型的有益效果是：通过设置球面薄壳并采用太阳能电池板覆盖球面薄壳的表面，同时，发电壳体利用连接臂上的夹具件转动连接直流输电线缆，具有各方向相同的发电能力，拥有较小的风阻和重量，在直流输电架空线应用场景下具有更好的发电效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路连接示意图；

图3为本实用新型在无风状态时的发电示意图；

图4为本实用新型在有风状态时的发电示意图；

图5为图4中发电壳体的受力示意图。

附图说明：1、直流输电线缆；2、发电壳体；3、连接臂；4、夹具件；5、球面薄壳；6、底板；7、太阳能电池板；8、电路板；9、电路单元；10、二极管；11、电池组；12、DC/DC变换器；13、用电设备；14、轴承套。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1至图5，示出了一个实施例中一种薄壳球面结构的太阳能发电装置，包括位于架空的直流输电线缆1下方的发电壳体2和连接臂3，所述连接臂的一端通过夹具件4转动连接所述直流输电线缆1，所述连接臂3的另一端连接所述发电壳体2，所述发电壳体2包括球面薄壳5和底板6，所述球面薄壳5的外表面覆盖有太阳能电池板7，所述底板6上设置电路板8，所述电路板8设置有电路单元9，所述电路单元9包括二极管10、电池组11和DC/DC变换器12，所述太阳能电池板的正极端电连接至所述二极管的阳极，所述二极管的阴极分别电连接所述电池组的正极和所述DC/DC变换器的输入正极，所述太阳能电池板的负极端分别电连接至所述电池组的负极和所述DC/DC变换器的输入负极，所述DC/DC变换器的输出正极和输出负极分别电连接至用电设备13。

二极管可以防止电流反向，电池组用于储蓄太阳能电池板所发的电能，DC/DC变换器用于输出用电设备需要的电压等级。通过设置球面薄壳并采用太阳能电池板覆盖球面薄壳的表面，安装方便，同时，发电壳体利用连接臂上的夹具件转动连接直流输电线缆，具有各方向相同的风阻和发电能力，拥有较小的风阻和重量，悬挂稳定，在自身受到的空气升力可以抵消一部分重力来降低直流输电线缆的负荷，在直流输电架空线应用场景下具有更好的发电效果。

进一步作为优选的实施方式，所述太阳能电池板为柔性的太阳能发电薄膜。使用柔性的太阳能发电薄膜可以利用自身形变沿着球面薄壳的外表面更好的安装，并完整覆盖球面薄壳的外表面，结构简单，可靠性高。

进一步作为优选的实施方式，所述电路板位于所述发电壳体的重心处。将电路板设置在发电壳体的重心处，这样，当有大风吹动时，整个装置可以更好地绕着直流输电线缆旋转适当角度，具有更高的稳定性。

进一步作为优选的实施方式，所述球面薄壳的球面弦长的直径为30cm～50cm。设置适当直径大小的球面薄壳，使得覆盖其表面上的太阳能电池板具有较佳的发电面积和发电效果。

进一步作为优选的实施方式，所述底板为轻质绝缘材料板。采用轻质绝缘材料制备底板，既减轻整体质量避免直流输电线缆受损，又提高绝缘性。

进一步作为优选的实施方式，所述球面薄壳由玻璃纤维成型制备。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优点。

进一步作为优选的实施方式，所述夹具件为轴承套14，所述轴承套的内圈套设在所述直流输电线缆上，所述轴承套的外圈固定连接所述连接臂。采用轴承套将连接臂的一端与直流输电线缆转动连接，降低转动时受到的摩擦力，且在各向有风的情况下，悬挂稳定，不会移动。

进一步作为优选的实施方式，所述用电设备为悬挂在所述直流输电线缆上的监测装置和故障定位装置。监测装置用于监测直流输电线缆的电力信息，故障定位装置用于追踪定位该监测装置的位置。

进一步作为优选的实施方式，所述连接臂的数量为二个。采用对称设置的二个连接臂将发电壳体悬挂在直流输电线缆的下方，具有更好的稳定性。

本实用新型的工作原理如下：

参考图3，在无风条件下，发电壳体2在自身重力和受到连接臂3悬挂拉力的平衡作用下，底板6与水平面平行，利用覆盖在球面薄壳5表面的太阳能电池板7全方位面对太阳光进行发电，提高发电效率，太阳能电池板所产生的电力一部分储蓄在电池组11中以便在无太阳光照时备用供电，另一部分电力直接经过DC/DC变换器12输出适合电压供电给用电设备13。

参考图4和图5，在大风条件下，基于空气动力学的升力原理，当有风吹过时，位于球面薄壳5上方的空气有较长的行程和较小的压强，位于底板6下方的空气有较短的行程和较大的压强，发电壳体2的上下两面因压强差形成升力，同时，发电壳体2在风的吹动下，绕着直流输电线缆1上的轴承套14的轴线摆动一定角度，这时，风力、升力、发电壳体自身重力以及受到连接臂的拉力达到平衡，降低直流输电线缆的负荷，具有较小的风阻。

本实用新型的有益效果是：通过设置球面薄壳并采用太阳能电池板覆盖球面薄壳的表面，同时，发电壳体利用连接臂上的夹具件转动连接直流输电线缆，具有各方向相同的发电能力，拥有较小的风阻和重量，在直流输电架空线应用场景下具有更好的发电效果。

本实用新型所采用的监测装置和故障定位装置为现有技术中用于输电线缆电力监测的常规设备即可，本实用新型仅涉及监测装置和故障定位装置的连接使用，不对其结构和原理进行改进。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。