一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统

技术领域

本申请实施例涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统。

背景技术

太阳能(solarenergy)，是指太阳的热辐射能(参见热能传播的三种方式:辐射)，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源，越来越收到人们的的重视，越来越多的人投入到改善太阳能利用设备利用效率的工作中来。

太阳能光伏板是太阳能转换为电能的关键，但是其制作精密复杂，原材料制作成本昂贵，使得一块太阳能光伏板占据整个太阳能发电设备的绝大部分成本。为了节约太阳能发电设备成本，现有技术中，通过令太阳能光伏板转换成一个光伏体，例如凸起的半球体，并且通过透镜折射或是镜面反射的方式，将太阳光转移到呈半球体的光伏体上，这样的设计能够在减少太阳能光伏板面积的基础上，吸收同等面积的太阳光，极大程度的降低了制作成本。

常用的具有太阳位置跟踪功能的光伏发电装置对太阳方位角的跟踪大多是使光伏组件绕呈南北方向设置的轴转动，这样能达到180度的跟踪范围，但由于季节的变化，太阳的方位角的变化范围是不同的，夏季会大于180度，冬季会小于180度，因而上述跟踪形式跟踪范围受限，达不到理想的跟踪目的。还有一种跟踪结构形式是将光伏组件支承在一支柱上，可以绕支柱在水平方向转动，从而能较好地跟踪太阳的方位角度，但这种结构形式整个光伏发电装置只能靠支柱来支承，支承刚性不理想而且转动传动装置负荷重，支承结构稳定性不高，不能保证长期稳定运行。此外，当光伏发电装置同时安装于某一位置时，各光伏发电装置依靠各自的跟踪驱动与控制装置实现对太阳位置的跟踪，机构重复、控制系统控制点位多、成本高。

尤其是对于这类将太阳能光伏板制作成光伏体的太阳能光伏发电系统，由于加设了多个透镜，使得太阳光会在光伏体上呈现部分聚集的现象(阳光透镜会呈现一个聚集区)，而光伏体是不会运动的。在太阳远近以及角度不断细微变化的过程中，这就会使得一部分聚集的太阳光过于聚集而形成一个交点，对光伏体的这个区域形成较大损耗，久而久之形成使得光伏体因为部分点损坏而降低发电能力。即传统的具备光伏体的太阳能光伏发电系统，由于透镜和光伏体的位置相对固定，容易形成阳光交点，增加了光伏体损耗，久而久之增加整个太阳能光伏发电系统损坏的可能。

发明内容

本申请公开了一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统，用于降低太阳能光伏发电系统损坏情况发生。

本申请提供了一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统，包括：

基座、主升降气缸、副升降气缸、太阳能弧面承托板、第一旋转电机、第二旋转电机、光伏体、连接杆、透镜组件；

所述主升降气缸和所述副升降气缸设置在所述基座上；

所述太阳能弧面承托板的外壁设置有第一旋转电机和第二旋转电机；

所述第一旋转电机与所述主升降气缸连接；

所述第二旋转电机与所述副升降气缸连接；

所述太阳能弧面承托板内壁中心通过所述连接杆固定光伏体；

所述光伏体包括N瓣光伏片、N条伸缩杆和分成N个区域的固定球，所述固定球与所述连接杆连接；

N瓣所述光伏片分别与伸缩杆连接，N条所述伸缩杆分别固定于所述固定球的N个区域，N大于8；

所述透镜组件与所述太阳能弧面承托板连接，所述透镜组件由M片聚光透镜连接组成；

所述光伏体朝向所述透镜组件的一侧的形状与所述透镜组件的形状均为半圆体。

可选的，所述太阳能弧面承托板上设置有反光涂层；

所述光伏体的背面也设置有光伏片和伸缩杆，所述光伏体背面的光伏片用于接收所述反光涂层反射的阳光；

光伏体内部也设置有扩充光伏片和伸缩杆；

所述光伏体朝向所述太阳能弧面承托板的一侧的形状与所述太阳能弧面承托板的形状相同。

可选的，所述太阳能弧面承托板为半圆体，所述光伏体为光伏球；

所述太阳能弧面承托板与所述透镜组件组成圆球；

所述光伏球提高所述连接杆固定于所述太阳能弧面承托板和所述透镜组件组成圆球的中心位置。

可选的，所述连接杆为伸缩连接杆；

所述太阳能弧面承托板上设置有第三旋转电机；

所述伸缩连接杆与所述第三旋转电机连接。

可选的，所述透镜组件中的聚光透镜为圆形；

半球体的所述透镜组件由T层环形透镜组件通过伸缩杆连接形成，T为大于5的整数；

环形透镜组件由多个圆形的聚光透镜通过伸缩杆连接而成。

可选的，所述聚光透镜分为透光层和反射层；

所述透光层位于所述透镜组件的外侧；

所述反射层位于所述透镜组件的内侧。

可选的，所述太阳能光伏发电系统还包括反射镜和角度调整装置；

所述角度调整装置包括至少三个方向控制电机和直杆；

所述反射镜为环状平面反射镜或环状凹面反射镜；

所述角度调整装置设置于所述太阳能弧面承托板的外侧壁上；

所述反射镜的背面与所述角度调整装置连接。

可选的，所述基座包括底座、旋转座、支撑体和辅助旋转装置；

所述主升降气缸和所述副升降气缸设置在所述旋转座上；

所述底座固定于地面上；

所述支撑体嵌入所述底座和所述旋转座内部；

所述辅助旋转装置嵌入所述底座和所述旋转座内部；

所述支撑体上设置有滚轮，所述滚轮与所述支撑体内部的电机耦合，所述滚轮刚好与所述旋转座内部凹槽的侧壁接触。

可选的，所述辅助旋转装置包括第一卡槽、第二卡槽、固定槽和至少3个辅助球；

所述第一卡槽设置于所述底座中，所述固定槽包括内槽和外槽，所述内槽和所述外槽分别安装在所述第一卡槽的两侧；

至少3个所述辅助球放置于所述第一卡槽结构上；

所述第二卡槽设置于所述旋转座中，所述第一卡槽的位置对齐所述第二卡槽。

可选的，所述第一卡槽和所述第二卡槽为充气卡槽；

所述第一卡槽和所述第二卡槽分为运动轨道和充气塑料层；

所述第一卡槽的充气塑料层与所述底座内部的气泵连接；

所述第二卡槽的充气塑料层与所述旋转座内部的气泵连接。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，自动调整角度的太阳能光伏发电系统具体包括基座、主升降气缸、副升降气缸、太阳能弧面承托板、第一旋转电机、第二旋转电机、光伏体、连接杆、透镜组件。主升降气缸和副升降气缸设置在基座上。太阳能弧面承托板的外壁设置有第一旋转电机和第二旋转电机。第一旋转电机与主升降气缸连接。第二旋转电机与副升降气缸连接。太阳能弧面承托板内壁中心通过连接杆固定光伏体。光伏体包括N瓣光伏片、N条伸缩杆和分成N个区域的固定球。N瓣光伏片分别与伸缩杆连接，N条伸缩杆分别固定于固定球的N个区域，N大于8。透镜组件与太阳能弧面承托板连接，透镜组件由M片聚光透镜连接组成。光伏体朝向透镜组件的一侧的形状与透镜组件的形状均为半圆体。通过将光伏体设计为N瓣光伏片、N条伸缩杆和分成N个区域的固定球，使得光伏体能够自由解体，并通过伸缩杆调节光伏片与聚光透镜的距离，当光伏片上形成太阳光交点时，即可通过伸缩杆令光伏体解体并使得对应的光伏片靠近对应区域的聚光透镜，令交点变成太阳光面，尽可能铺满该光伏片，增加了发电效率的提示，降低了太阳能光伏发电系统损坏情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请中自动调整角度的太阳能光伏发电系统的一个结构示意图；

图2为本申请中自动调整角度的太阳能光伏发电系统中光伏体的一个结构示意图；

图3为本申请中自动调整角度的太阳能光伏发电系统中基座的一个结构示意图

图4为本申请中自动调整角度的太阳能光伏发电系统中基座的另一个结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

在现有的技术中，太阳能光伏板是太阳能转换为电能的关键，但是其制作精密复杂，原材料制作成本昂贵，使得一块太阳能光伏板占据整个太阳能发电设备的绝大部分成本。为了节约太阳能发电设备成本，现有技术中，通过令太阳能光伏板转换成一个光伏体，例如凸起的半球体，并且通过透镜折射或是镜面反射的方式，将太阳光转移到呈半球体的光伏体上，这样的设计能够在减少太阳能光伏板面积的基础上，吸收同等面积的太阳光，极大程度的降低了制作成本。

常用的具有太阳位置跟踪功能的光伏发电装置对太阳方位角的跟踪大多是使光伏组件绕呈南北方向设置的轴转动，这样能达到180度的跟踪范围，但由于季节的变化，太阳的方位角的变化范围是不同的，夏季会大于180度，冬季会小于180度，因而上述跟踪形式跟踪范围受限，达不到理想的跟踪目的。还有一种跟踪结构形式是将光伏组件支承在一支柱上，可以绕支柱在水平方向转动，从而能较好地跟踪太阳的方位角度，但这种结构形式整个光伏发电装置只能靠支柱来支承，支承刚性不理想而且转动传动装置负荷重，支承结构稳定性不高，不能保证长期稳定运行。此外，当光伏发电装置同时安装于某一位置时，各光伏发电装置依靠各自的跟踪驱动与控制装置实现对太阳位置的跟踪，机构重复、控制系统控制点位多、成本高。

尤其是对于这类将太阳能光伏板制作成光伏体的太阳能光伏发电系统，由于加设了多个透镜，使得太阳光会在光伏体上呈现部分聚集的现象(阳光透镜会呈现一个聚集区)，而光伏体是不会运动的。在太阳远近以及角度不断细微变化的过程中，这就会使得一部分聚集的太阳光过于聚集而形成一个交点，对光伏体的这个区域形成较大损耗，久而久之形成使得光伏体因为部分点损坏而降低发电能力。即传统的具备光伏体的太阳能光伏发电系统，由于透镜和光伏体的位置相对固定，容易形成阳光交点，增加了光伏体损耗，久而久之增加整个太阳能光伏发电系统损坏的可能。

基于此，本申请公开了一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统，用于降低太阳能光伏发电系统损坏情况发生。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1、图2、图3和图4，本申请提供了一种自动调整角度的太阳能光伏发电系统的一个实施例，包括：

基座1、主升降气缸2、副升降气缸3、太阳能弧面承托板4、第一旋转电机5、第二旋转电机6、光伏体7、连接杆8、透镜组件9；

主升降气缸2和副升降气缸3设置在基座1上；

太阳能弧面承托板4的外壁设置有第一旋转电机5和第二旋转电机6；

第一旋转电机5与主升降气缸2连接；

第二旋转电机6与副升降气缸3连接；

太阳能弧面承托板4内壁中心通过连接杆8固定光伏体7；

光伏体7包括N瓣光伏片11、N条伸缩杆12和分成N个区域的固定球13，固定球13与连接杆8连接；

N瓣光伏片11分别与伸缩杆12连接，N条伸缩杆12分别固定于固定球13的N个区域，N大于8；

透镜组件9与太阳能弧面承托板4连接，透镜组件9由M片聚光透镜连接组成；

光伏体7朝向透镜组件9的一侧的形状与透镜组件9的形状均为半圆体。

本实施例中，基座1用于将整个太阳能光伏发电系统固定于地面，主升降气缸2和副升降气缸3用于调整太阳能弧面承托板4的角度，需要说明的是，太阳能弧面承托板4的外壁设置有第一旋转电机5和第二旋转电机6，第一旋转电机5与主升降气缸2连接，第二旋转电机6与副升降气缸3连接，使得在副升降气缸3升起时，可以将太阳能弧面承托板4的朝向逐渐垂直水平地面，当副升降气缸3继续上升时，或者主升降气缸2下降时，太阳能弧面承托板4的朝向从垂直地面转换成另一侧，并逐渐与水平地面平行。主升降气缸2和副升降气缸3用于协同控制太阳能弧面承托板4的朝向。

本实施例中，太阳能弧面承托板4内壁中心通过连接杆8固定光伏体7，光伏体7包括N瓣光伏片11、N条伸缩杆12和分成N个区域的固定球13，固定球13与连接杆8连接，通过伸缩杆12将光伏体7中的光伏片11进行解体并且靠近聚光透镜。

本实施例中，固定球13分为多个区域，区域与区域逐渐存在缝隙，内部电机可以控制固定球13区域之间的缝隙大小，使得光伏片11进行小范围的运动，该设计可以更好地控制光伏片11对准多个聚光透镜形成的多个太阳交点。

本实施例中，自动调整角度的太阳能光伏发电系统具体包括基座1、主升降气缸2、副升降气缸3、太阳能弧面承托板4、第一旋转电机5、第二旋转电机6、光伏体7、连接杆8、透镜组件9。主升降气缸2和副升降气缸3设置在基座1上。太阳能弧面承托板4的外壁设置有第一旋转电机5和第二旋转电机6。第一旋转电机5与主升降气缸2连接。第二旋转电机6与副升降气缸3连接。太阳能弧面承托板4内壁中心通过连接杆8固定光伏体7。光伏体7包括N瓣光伏片11、N条伸缩杆12和分成N个区域的固定球13。N瓣光伏片11分别与伸缩杆12连接，N条伸缩杆12分别固定于固定球13的N个区域，N大于8。透镜组件9与太阳能弧面承托板4连接，透镜组件9由M片聚光透镜连接组成。光伏体7朝向透镜组件9的一侧的形状与透镜组件9的形状均为半圆体。通过将光伏体7设计为N瓣光伏片11、N条伸缩杆12和分成N个区域的固定球13，使得光伏体7能够自由解体，并通过伸缩杆12调节光伏片11与聚光透镜的距离，当光伏片11上形成太阳光交点时，即可通过伸缩杆12令光伏体7解体并使得对应的光伏片11靠近对应区域的聚光透镜，令交点变成太阳光面，尽可能铺满该光伏片11，增加了发电效率的提示，降低了太阳能光伏发电系统损坏情况发生。

可选的，太阳能弧面承托板4上设置有反光涂层；

光伏体7的背面也设置有光伏片11和伸缩杆12，光伏体7背面的光伏片11用于接收反光涂层反射的阳光；

光伏体7内部也设置有扩充光伏片11和伸缩杆12；

光伏体7朝向太阳能弧面承托板4的一侧的形状与太阳能弧面承托板4的形状相同。

本实施例中，太阳能弧面承托板4上设置有反光涂层，由于结果他就之间存在光的散射，以及太阳光会从聚光透镜之间的缝隙透入，会使得太阳光的吸收效率下降，将太阳能弧面承托板4的内表面上设置反光涂层，形成反射镜，并且在光伏体7的背面也设置有光伏片11和伸缩杆12，光伏体7背面的光伏片11用于接收反光涂层反射的阳光。光伏体7的背面也设计成能够吸收阳光的面板，增加吸收效率。

光伏体7内部也设置有扩充光伏片11和伸缩杆12，目的是在光伏体7的外层解体延伸后，内部的扩充光伏片11和伸缩杆12可以向外进行延伸，形成一个更大的光伏体7，增加太阳光照射面积。

可选的，太阳能弧面承托板4为半圆体，光伏体7为光伏球；

太阳能弧面承托板4与透镜组件9组成圆球；

光伏球提高连接杆8固定于太阳能弧面承托板4和透镜组件9组成圆球的中心位置。

本实施例中，将太阳能弧面承托板4和透镜组件9组成圆球，并且将光伏球提高连接杆8固定于太阳能弧面承托板4和透镜组件9组成圆球的中心位置，增加光伏体7的吸收效率。

可选的，连接杆8为伸缩连接杆；

太阳能弧面承托板4上设置有第三旋转电机14；

伸缩连接杆与第三旋转电机14连接。

本实施例中，令连接杆8为伸缩连接杆，并且在太阳能弧面承托板4上设置有第三旋转电机14，使得可以调整光伏体7在太阳能弧面承托板4和透镜组件9之间的位置，当存在一些太阳光照射不均匀或是略微变化的情况下，可以调整光伏体7的位置达到最佳的太阳光吸收效率。

可选的，透镜组件9中的聚光透镜为圆形；

半球体的透镜组件9由T层环形透镜组件9通过伸缩杆12连接形成，T为大于5的整数；

环形透镜组件9由多个圆形的聚光透镜通过伸缩杆12连接而成。

本实施例中，透镜组件9中的聚光透镜为圆形，这样的聚光效果最好，并且采取一层层环形透镜组件9组合的方式，降低了制作成本，伸缩杆12的设计可以让我们调整聚光透镜之间的距离。

可选的，聚光透镜分为透光层15和反射层16；

透光层15位于透镜组件9的外侧；

反射层16位于透镜组件9的内侧。

本实施例中，聚光透镜分为透光层15和反射层16，目的是让太阳光在进入透镜或是从透镜之间的缝隙进入之后，如果未能准确的投入光伏体7中，而是投射到了太阳能弧面承托板4上时，太阳能弧面承托板4进行一次反射后依旧未能投入光伏体7上，反射层16有概率会再次将太阳光反射，增加了太阳光投射到光伏体7上的概率。反射层16主要是涂抹上了反射涂层，形成单面透光单面反射的效果。

可选的，太阳能光伏发电系统还包括反射镜17和角度调整装置；

角度调整装置包括至少三个方向控制电机18和直杆19；

反射镜17为环状平面反射镜或环状凹面反射镜；

角度调整装置设置于太阳能弧面承托板4的外侧壁上；

反射镜17的背面与角度调整装置连接。

本实施例中，太阳能光伏发电系统还包括反射镜17和角度调整装置，用于扩大太阳光的捕获范围，环状平面反射镜或环状凹面反射镜可以使得额外的太阳光进入环形透镜组件9上，本实施例中，可以设置多个反射镜17，一层环形透镜组件9可以搭配一个反射镜17。

可选的，基座1包括底座20、旋转座21、支撑体22和辅助旋转装置；

主升降气缸2和副升降气缸3设置在旋转座21上；

底座20固定于地面上；

支撑体22嵌入底座20和旋转座21内部；

辅助旋转装置嵌入底座20和旋转座21内部；

支撑体22上设置有滚轮30，滚轮30与支撑体22内部的电机耦合，滚轮30刚好与旋转座21内部凹槽的侧壁接触。

本实施例中，基座1包括底座20、旋转座21、支撑体22和辅助旋转装置，旋转座21可以相对于底座20进行旋转，调整朝向和角度。

可选的，辅助旋转装置包括第一卡槽23、第二卡槽24、固定槽和至少3个辅助球25；

第一卡槽23设置于底座20中，固定槽包括内槽26和外槽27，内槽26和外槽27分别安装在第一卡槽23的两侧；

至少3个辅助球25放置于第一卡槽23结构上；

第二卡槽24设置于旋转座21中，第一卡槽23的位置对齐第二卡槽24。

可选的，第一卡槽23和第二卡槽24为充气卡槽；

第一卡槽23和第二卡槽24分为运动轨道28和充气塑料层29；

第一卡槽23的充气塑料层29与底座20内部的气泵连接；

第二卡槽24的充气塑料层29与旋转座21内部的气泵连接。

本实施例中，通过充气可以领充气塑料层29进行膨胀，增加与辅助球25的接触面积，以增加摩擦力，辅助球25在运动轨道28上可以进行制动。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。