一种可调倾角的建筑光伏系统的制作方法

本发明涉及光伏领域，具体地说是一种可调倾角的建筑光伏系统。

背景技术：

在光伏发电系统中，光伏组件采光面垂直太阳光线可减少太阳光的反射，接收到的太阳能最大，但由于太阳的高度角和方位角在不断变化，固定倾角的光伏组件就存在太阳光线逐渐斜照，反射逐渐增大，使得光伏组件的发电效率变低。

为了有效利用太阳资源，目前大型的光伏电站多采用跟踪式支架来调节光伏组件的倾斜角度，跟踪式支架主要是通过电机控制追踪太阳高度角和方位角来获得更多垂直入射到光伏组件上的太阳辐射量，从而使光伏组件发电量增加，跟踪式支架虽可提高利用率，但占地面积大，只适合在光伏电站或面积较大的场地使用，不适合在农村屋顶或小型的建筑屋顶上使用，且由于需要动力装置不停调整电池板的角度，运营成本高。此外，在使用过程中，跟踪式支架容易出现故障，需要大量人力物力进行维护，随着时间推移各零部件老化磨损，使用时间越久所需的维护及维修费用越高。

因此，目前急需一种新的可调节光伏组件倾角且成本较低的技术解决上述技术问题，尤其是适用于农村屋顶中光伏组件可调倾角技术。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种可调倾角的建筑光伏系统，将光伏板可转动安装在中空结构内，并通过倾角调节装置来调节光伏板的倾斜角度，有效提高光伏板的发电量。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种可调倾角的建筑光伏系统，包括密封的中空结构和设置在中空结构内的光伏板，所述密封的中空结构包括透光玻璃、背部结构、两个横向间隔条、两个竖向间隔条、密封胶和四个用于连接横向间隔条与竖向间隔条的塑料拐角，所述光伏板包括太阳能电池片，所述光伏板靠近竖向间隔条的两端的中心处分别设有转轴，所述竖向间隔条的内侧壁中心处设有轴孔，所述转轴远离光伏板的一端转动连接在一侧的轴孔内，所述建筑光伏系统还包括倾角调节装置和控制装置，所述倾角调节装置包括两块分别设置在光伏板靠近横向间隔条的两端下表面的第一磁铁块、两块分别设置在横向间隔条上且与第一磁铁块位置相对应的第二电磁铁块、固定安装在所述背部结构上且与光伏板左端的第一磁铁块相对应的第一左电磁铁块和固定安装在所述背部结构上且与光伏板右端的第一磁铁块相对应的块第一右磁铁块，所述光伏板至少具有第一倾斜位置、第二倾斜位置和水平位置，所述控制装置分别与第一左电磁铁块、第二右电磁铁块、第二电磁铁块电连接，用于根据光伏板的当前位置和转动位置来分别控制所述第一左电磁铁块、第二右电磁铁块、第二电磁铁块的工作。

进一步地，所述控制装置包括第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块，所述第一控制模块用于控制第一右电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一左电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的左端向下转动使光伏板转到第一倾斜位置；所述第二控制模块用于控制第一左电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一右电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的右端向下转动使光伏板转到第二倾斜位置；所述第三控制模块用于控制第一上电磁铁块与第一下电磁铁块不工作和控制第二电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的两端向水平位置转动使光伏板转到水平位置。

进一步地，所述第一控制模块还用于在控制第一左电磁铁块通入电流产生吸引磁场使光伏板转到第一倾斜位置后控制第一左电磁铁块不通入电流，所述第二控制模块还用于在控制第一右电磁铁块通入电流产生吸引磁场使光伏板转到第二倾斜位置后控制第一右电磁铁块不通入电流；所述第三控制模块用于在控制第二电磁铁块通入电流产生吸引磁场使光伏板转到水平位置后控制第二电磁铁块不通入电流。

进一步地，所述第一左电磁铁块用于在光伏板处于第一倾斜位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与上方的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动；第一右电磁铁块还用于在光伏板处于第二倾斜位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与上方的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动；所述第二电磁铁块还用于在光伏板处于水平位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与一侧的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动。

进一步地，所述建筑光伏系统还包括光伏控制器，所述光伏控制器通过导线与太阳能电池片的接线端电连接，用于将太阳能电池片产生的电能通过输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

进一步地，所述建筑光伏系统还包括光伏控制器，所述竖向间隔条包括铝隔条和两个分别设置在铝隔条两端的绝缘隔条，所述转轴采用导电材料，所述太阳能电池片的两个接线端分别通过导线与一侧的转轴电连接，所述光伏控制器通过导线分别与光伏板两侧的铝隔条电连接，用于将太阳能电池片产生的电能通过输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

进一步地，所述光伏板包括太阳能电池片、背板和用于粘结太阳能电池片与背板的EVA胶。

本发明还采用如下的技术方案：一种可调倾角的建筑光伏系统，包括密封的中空结构和设置在中空结构内的光伏板，所述密封的中空结构包括透光玻璃、背部结构、两个横向间隔条、两个竖向间隔条、密封胶和四个用于连接横向间隔条与竖向间隔条的塑料拐角，所述光伏板包括太阳能电池片，所述光伏板靠近竖向间隔条的两端的中心处分别设有转轴，所述竖向间隔条的内侧壁中心处设有轴孔，所述转轴远离光伏板的一端转动连接在一侧的轴孔内，所述建筑光伏系统还包括倾角调节装置，所述倾角调节装置包括两块分别设置在光伏板靠近横向间隔条的两端下表面的第一磁铁块、两块分别设置在横向间隔条上且与第一磁铁块位置相对应的第二电磁铁块、固定安装在所述背部结构上且与光伏板左端的第一磁铁块相对应的第一左电磁铁块和固定安装在所述背部结构上且与光伏板右端的第一磁铁块相对应的块第一右磁铁块，所述光伏板至少具有第一倾斜位置、第二倾斜位置和水平位置，所述第一左电磁铁块用于在光伏板不处于第一倾斜位置时通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的左端向下转动使光伏板转到第一倾斜位置；所述第一右电磁铁块用于在光伏板不处于第二倾斜位置时通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的右端向下转动使光伏板转到第二倾斜位置，所述第二电磁铁块用于在光伏板不处于水平位置时通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的两端向水平位置转动使光伏板转到水平位置。

进一步地，所述第一左电磁铁块还用于在光伏板处于第一倾斜位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与上方的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动；第一右电磁铁块还用于在光伏板处于第二倾斜位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与上方的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动；所述第二电磁铁块还用于在光伏板处于水平位置且所述第一左磁铁块、右电磁铁块和第二磁铁块均不通入电流时与一侧的第一磁铁块相互吸引使光伏板固定不动。

进一步地，所述建筑光伏系统还包括光伏控制器，所述竖向间隔条包括铝隔条和两个分别设置在铝隔条两端的绝缘隔条，所述转轴采用导电材料，所述太阳能电池片的接线端分别通过导线与一侧的转轴电连接，所述光伏控制器通过导线分别与光伏板两侧的铝隔条电连接，用于将太阳能电池片产生的电能通过输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

本发明的有益效果是：

（1）无需设置专用的跟踪式支架来调节光伏板的倾斜角度，通过采用成本较低且不易损坏的倾角调节装置来调节光伏板的倾斜角度，并利用电磁铁块和磁铁使用寿命长的特点，在实现光伏板发电量增加的同时实现了光伏板与倾角调节装置同寿命的使用；

（2）将倾角调节装置设置在密封的中空结构中，占用面积与固定倾角的光伏板相同，无需占用大量的面积，实现了农村屋顶或小型建筑屋顶上光伏板倾角调节的应用；

（3）光伏板中太阳能电池片上表面无需设置透光玻璃和用于粘结透光玻璃和太阳能电池片的EVA胶，避免了太阳能电池片上表面的EVA胶因长期受到太阳光照射老化而降低其透光率的问题；

（4）利用中空结构中铝隔条和转轴的导电性，将太阳能电池片的两个接线端与转轴电连接，分别通过转轴、铝隔条和导线将太阳能电池片产生的电能输送至光伏控制器，无需设置专用的连接导线，避免了连接导线出现因光伏板频繁转动和长时间阳光照射而老化断开的问题，进一步提高了光伏系统的耐久性能。

附图说明

图1可调倾角的光伏系统的平面结构示意图。

图2为光伏板处于水平位置时的侧视结构示意图。

图3为光伏板处于第一倾斜位置时的侧视结构示意图。

图4为光伏板处于第二倾斜位置时的侧视结构示意图。

图5为光伏板与光伏控制器的第一电连接示意图。

图6为光伏板与光伏控制器的第二电连接示意图。

图7为竖向间隔条的结构示意图。

图8为绝缘间隔条的三维结构示意图。

图9为控制装置的硬件连接示意图。

附图标记说明：1-塑料拐角，2-竖向间隔条，3-光伏板，4-太阳能电池片，5-转轴，6-第一磁铁块，7-第二电磁铁块，8-横向间隔条，9-透光玻璃，10-第二右电磁铁块，11-密封胶，12-背部结构，13-第一左电磁铁块，14-光伏控制器，15-导线，16-绝缘隔条，17-铝隔条。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细阐述。

参见图1至图9，本实施例提供了一种可调倾角的建筑光伏系统，包括密封的中空结构和设置在中空结构内的光伏板3，所述密封的中空结构包括透光玻璃9、背部结构12、两个横向间隔条8、两个竖向间隔条2、密封胶11和四个用于连接横向间隔条与竖向间隔条的塑料拐角1，所述光伏板3包括太阳能电池片4，所述光伏板3靠近竖向间隔条的两端的中心处分别设有转轴5，所述竖向间隔条2的内侧壁中心处设有轴孔，所述转轴5远离光伏板的一端转动连接在一侧的轴孔内，即光伏板3通过转轴5可转动安装在光伏板两侧的竖向间隔条上。

具体地，所述密封的中空结构采用现有的中空玻璃结构，背部结构12可以是透光玻璃，也可以是现有光伏板中的背板。

所述建筑光伏系统还包括倾角调节装置和控制装置，所述倾角调节装置包括两块分别设置在光伏板靠近横向间隔条的两端下表面的第一磁铁块6、两块分别设置在横向间隔条上且与第一磁铁块位置相对应的第二电磁铁块7、固定安装在所述背部结构上且与光伏板左端的第一磁铁块相对应的第一左电磁铁块13和固定安装在所述背部结构上且与光伏板右端的第一磁铁块相对应的块第一右磁铁块10，所述光伏板3至少具有第一倾斜位置、第二倾斜位置和水平位置，所述控制装置分别与第一左电磁铁块13、第二右电磁铁块10、第二电磁铁块7电连接，用于根据光伏板的当前位置和转动位置来分别控制所述第一左电磁铁块13、第二右电磁铁块10、第二电磁铁块7的工作。其中，转动位置包括第一倾斜位置、第二倾斜位置和水平位置。

具体地，在现有技术中，跟踪式光伏系统虽然可以根据太阳光的照射角度实时改变光伏板的角度以获得最大的发电量，但其应用成本较高，且所需占用面积大，而固定倾角式光伏系统虽然应用成本较低，但不能根据太阳光照射角度改变光伏板的角度，不能获得最大的发电量。

为解决上述问题，本实施例中采用低成本的光伏板倾角调节技术，使光伏板在不同照射角度范围转动到相应的倾角位置，以有效提高光伏板的发电量，其中，第一倾角位置用于光伏板在上午太阳光照射下的发电，水平位置用于光伏板在中午太阳光照射下的发电，第二倾角位置用于光伏板在下午太阳光照射下的发电，相对应固定倾角式的光伏系统，光伏板的发电量明显提高。

优选地，所述控制装置包括第一控制模块、第二控制模块和第三控制模块。

所述第一控制模块用于在光伏板不处于第一倾斜位置时控制第一右电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一左电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的左端向下转动使光伏板转到第一倾斜位置（第一左电磁铁通电后吸引上方的第一磁铁块），此时由于第一左电磁铁块对光伏板左端的第一磁铁块吸引力最大，光伏板左端会转动第一倾斜位置。其中，当光伏板转动第一倾斜位置时，第一控制模块可控制第一左电磁铁块不通入电流，此时，虽然第一左电磁铁块不工作，不会产生吸引磁场，但由于光伏板左端的第一磁铁块与第一左电磁铁块紧密接触而互相吸引（光伏板左端的第一磁铁块与第一左电磁铁块紧密接触产生的吸引力远大于第一电磁铁块与其他部件的吸引力），两种的吸引力可使光伏板固定在第一倾斜位置不动。

所述第二控制模块用于在光伏板不处于第二倾斜位置时控制第一左电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一右电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的右端向下转动使光伏板转到第二倾斜位置（第一右电磁铁通电后吸引上方的第一磁铁块），此时由于第一右电磁铁块对光伏板右端的第一磁铁块吸引力最大，光伏板右端会转动第二倾斜位置。其中，当光伏板转动第二倾斜位置时，第二控制模块可控制第一右电磁铁块不通入电流，此时，虽然第一右电磁铁块不工作，不会产生吸引磁场，但由于光伏板右端的第一磁铁块与第一右电磁铁块紧密接触而互相吸引（光伏板右端的第一磁铁块与第一右电磁铁块紧密接触产生的吸引力远大于第一电磁铁块与其他部件的吸引力），两种的吸引力可使光伏板固定在第二倾斜位置不动。

所述第三控制模块用于在光伏板不处于水平位置时控制第一上电磁铁块与第一下电磁铁块不工作和控制第二电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的两端向水平位置转动使光伏板转到水平位置（光伏板两侧的第二电磁铁块通电后吸引的光伏板两端的第一磁铁块），此时由于光伏板两侧的第二电磁铁块对光伏板两端的第一磁铁块吸引力最大，光伏板两端会转动水平位置。其中，当光伏板转动水平位置时，第三控制模块可控制第二电磁铁块不通入电流，此时，虽然第二电磁铁块不工作，不会产生吸引磁场，但由于光伏板两端的第一磁铁块分别与一侧的第二电磁铁块互相吸引（光伏板两端的第一磁铁块与相应的第二电磁铁块产生的吸引力远大于第一电磁铁块与其他部件的吸引力），两种的吸引力可使光伏板固定在水平位置不动。

为了倾角调节装置自动化控制方便，本实施例中控制装置中的各个模块可以在不考虑光伏板当前位置的前提下进行相应的控制。例如，所述第一控制模块用于控制第一右电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一左电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的左端向下转动使光伏板转到第一倾斜位置，上述控制模式下，无论光伏板处于什么位置（包括第一倾斜位置），被第一左电磁铁块吸引后均可转动到第一倾斜位置，无需人为判断光伏板的当前位置；同理，所述第二控制模块用于控制第一左电磁铁块与第二电磁铁块不工作和控制第一右电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的右端向下转动使光伏板转到第二倾斜位置；所述第三控制模块用于控制第一上电磁铁块与第一下电磁铁块不工作和控制第二电磁铁块通入电流产生吸引磁场拉动光伏板的两端向水平位置转动使光伏板转到水平位置。

需要说明的是，本实施例中倾角调节装置不仅可采用自动控制方式，如根据时间段来控制相应电磁铁的工作，还可以采用手动控制方式，即手动控制多个电磁铁块的工作。

优选地，所述建筑光伏系统还包括光伏控制器14，所述光伏控制器14通过导线15与太阳能电池片4的接线端电连接，用于将太阳能电池片产生的电能通过输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

为了避免光伏板的输电导线因光伏板频繁转动和长时间阳光照射而老化断开，使光伏板不能正常发电，优选地，所述建筑光伏系统还包括光伏控制器14，所述竖向间隔条2包括铝隔条17和两个分别设置在铝隔条两端的绝缘隔条16，所述转轴5采用导电材料，所述太阳能电池片4的两个接线端分别通过导线15与一侧的转轴5电连接，所述光伏控制器14通过导线15分别与光伏板两侧的铝隔条17电连接，用于将太阳能电池片产生的电能通过输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

具体地，转轴可采用钢轴，绝缘隔条可采用高强度塑料，使相邻的竖向间隔条与横向间隔条通过塑料拐角连接时不会因接触而导电，由于钢轴和铝隔条导电，

太阳能电池片产生的电能可分别通过导线、钢轴、铝隔条和输电导线输送至蓄电池、逆变器或直流负载。

优选地，所述光伏板3包括太阳能电池片4、背板和用于粘结太阳能电池片与背板的EVA胶，在本实施例中，密封的中空结构主要用于透光和保护太阳能电池片的作用，在光伏板3的结构设计中，可无需设计保护太阳能电池片4的透光玻璃和用于透光玻璃与太阳能电池片连接的EVA胶，避免了太阳能电池片上表面的EVA胶因长期受到太阳光照射老化而降低透光率的问题。

本发明的保护范围并不局限于上述描述，任何在本发明的启示下的其它形式产品，不论在形状或结构上作任何改变，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均在本发明的保护范围之内。