一种聚光光伏发电科普实验装置的制作方法

1.本实用新型属于科普实验装置领域，涉及聚光光伏发电教学，具体为一种聚光光伏发电科普实验装置。


背景技术：

2.聚光型太阳能发电的基本原理是通过抛物面反射聚光或者透镜透射汇聚，将太阳光汇聚在一小块光伏电池上发电。常规的晶硅光伏电池在太阳能强度与发电量之间从1～100都具有线性特性，因此可以大大节省光伏电池，从而降低太阳能光伏发电成本。
3.目前中小学教学阶段多采用ppt上的模拟图形介绍聚光光伏发电原理，即使有聚光光伏模型也仅局限于外观，呈现较为简单，学生参与和互动性不强，为了突出模拟实验的科学、形象和直观特点，增加学生手动试验的亲身体验和互动积极性，以实际的聚光型太阳能发电装置为基础进行改进，将聚光型太阳能发电系统浓缩成一个小的实验装置，可以手动双轴调节，可以让参与实验的中小学生学习聚光光伏发电原理，可提升对几何光学、光伏电池、天文地理方面的知识理解。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对目前教学装置中缺少聚光光伏发电教学仪器以及现有光伏教学仪器不够科学、形象、直观的问题，提供一种聚光光伏发电科普实验装置。
5.本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种聚光光伏发电科普实验装置，包括底座及转动连接在底座上端的转动座，所述转动座上端通过铰接轴转动连接有铰接座，其中，所述转动座的转动角度为水平180
°
，所述铰接座的转动角度为竖直90
°
；
7.所述铰接座的顶端设有截面呈抛物线状的反射镜，所述反射镜沿轴线上方设有聚光器，其中：
8.所述反射镜的截面抛物线方程为y2＝4fx，f为聚光器的焦距；
9.所述聚光器的深度h满足：h＝d2/16f，边缘角tanθrim＝1/(d/8h-2h/d)，边缘角为聚光器反射光线与光轴的最大夹角，d为聚光器的开口直径；
10.所述反射镜上表面设有光伏电池，所述光伏电池位于聚光器的焦点位置，所述光伏电池的面积为反射镜面积的1/10-1/100，将抛物面接受到的太阳能75％～95％都能够通过光伏电池再转换为电能，节省光伏电池的使用，所述光伏电池电性连接用电元件。
11.作为本实用新型的进一步优化方案，所述聚光器的边缘与反射镜的边缘通过至少三组对称的支撑架连接，将支撑架设置在边缘不影响聚光器聚光。
12.作为本实用新型的进一步优化方案，所述用电元件具体为镶嵌在转动座上的风扇，所述风扇与光伏电池组成电通路，抛物面反射镜对准太阳光直射方向，风扇即开始工作，光伏发电原理形象直观。
13.作为本实用新型的进一步优化方案，所述用电元件具体为固定在反射镜上表面水
平边缘的led灯带，所述led灯带与光伏电池组成电通路，抛物面反射镜对准太阳光直射方向，led灯带即开始发光，光伏发电原理形象直观。
14.作为本实用新型的进一步优化方案，所述转动座的上端设有铰轴孔，且所述铰轴孔的一侧设有斜开槽，便于铰接轴的安装的调节。
15.作为本实用新型的进一步优化方案，所述转动座和底座连接处设有阻尼，稳定转动。
16.作为本实用新型的进一步优化方案，所述反射镜的主体采用pc塑料或金属制成，优选铝，且所述反射镜表面设有镀铝膜或镀银膜，来提升反射率。
17.本实用新型的有益效果在于：可以手动双轴调节，可以让参与实验的中小学生学习聚光光伏发电原理，突出模拟实验的科学、形象和直观特点，增加学生手动试验的亲身体验和互动积极性。
附图说明
18.图1是本实用新型聚光光伏发电科普实验装置的侧视图；
19.图2是本实用新型聚光光伏发电科普实验装置的主视图；
20.图3是本实用新型的光伏电池连接电路简图。
21.图中：1、底座；2、转动座；3、铰接轴；4、铰接座；5、反射镜；6、支撑架；7、聚光器；8、光伏电池；9、风扇；10、led灯带。
具体实施方式
22.下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
23.如图1-2所示，本实施例的聚光光伏发电科普实验装置，包括底座1及转动连接在底座1上端的转动座2，转动座2上端通过铰接轴3转动连接有铰接座4，手动双轴调节，其中，转动座2的转动角度为水平180
°
，铰接座4的转动角度为竖直90
°
；
24.铰接座4的顶端设有截面呈抛物线状的反射镜5，反射镜5的主体采用pc塑料或金属制成，优选铝，且反射镜5表面设有镀铝膜或镀银膜，来提升反射率，反射镜5沿轴线上方设有聚光器7，其中，反射镜5的截面依据的抛物线方程为y2＝4fx，f为聚光器的焦距，聚光器7的深度h满足：h＝d2/16f，tanθ
rim
＝1/(d/8h-2h/d)，边缘角为聚光器反射光线与光轴的最大夹角，d为聚光器的开口直径，确定开口直径后，根据抛物面的几何公式就能计算出焦距f、抛物面开口处的高度h，以及边缘角大小；
25.反射镜5上表面设有光伏电池8，光伏电池8位于聚光器7的焦点位置，光伏电池8的面积为反射镜5面积的1/10-1/100，将抛物面接受到的太阳能75％～95％都能够通过光伏电池8再转换为电能，节省光伏电池8的使用，光伏电池8电性连接用电元件，光伏电池8的上表面设有两组接线孔，可以供万用电表插入，测量光伏电池8输出电压和功率。
26.先水平旋转转动座2使得聚光器7和反射镜5对准太阳能辐射方向，再俯仰角调节，让太阳光垂直入射到反射镜5上，可以让学生更清楚地观察到反射镜5聚光过程。
27.聚光器7的边缘与反射镜5的边缘通过至少三组对称的支撑架6连接，将支撑架设
置在边缘不影响聚光器聚光。
28.用电元件具体为镶嵌在转动座2上的风扇9，风扇9与光伏电池8组成电通路，抛物面反射镜5对准太阳光直射方向，风扇9即开始工作，光伏发电原理形象直观，电路图如图3所示。
29.用电元件具体为固定在反射镜5上表面水平边缘的led灯带10，led灯带10与光伏电池8组成电通路，抛物面反射镜5对准太阳光直射方向，led灯带10即开始工作，光伏发电原理形象直观，电路图如图3所示。
30.转动座2的上端设有铰轴孔，且铰轴孔的一侧设有斜开槽，便于铰接轴的安装的调节。转动座和底座连接处设有阻尼，稳定转动，且转动座与底座连接处使用恒定扭矩转轴。
31.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，包括底座(1)及转动连接在底座(1)上端的转动座(2)，所述转动座(2)上端通过铰接轴(3)转动连接有铰接座(4)，其中，所述转动座(2)的转动角度为水平180
°
，所述铰接座(4)的转动角度为竖直90
°
；所述铰接座(4)的顶端设有截面呈抛物线状的反射镜(5)，所述反射镜(5)沿轴线上方设有聚光器(7)，其中：所述反射镜(5)的截面抛物线方程为y2＝4fx，f为聚光器(7)的焦距；所述聚光器(7)的深度h满足：h＝d2/16f，边缘角tanθrim＝1/(d/8h-2h/d)，边缘角为聚光器(7)反射光线与光轴的最大夹角，d为聚光器(7)的开口直径；所述反射镜(5)上表面设有光伏电池(8)，所述光伏电池(8)位于聚光器(7)的焦点位置，所述光伏电池(8)的面积为反射镜(5)面积的1/10-1/100，所述光伏电池(8)电性连接用电元件。2.根据权利要求1所述的一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，所述聚光器(7)的边缘与反射镜(5)的边缘通过至少三组对称的支撑架(6)连接。3.根据权利要求1所述的一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，所述用电元件具体为镶嵌在转动座(2)上的风扇(9)，所述风扇(9)与光伏电池(8)组成电通路。4.根据权利要求1所述的一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，所述用电元件具体为固定在反射镜(5)上表面水平边缘的led灯带(10)，所述led灯带(10)与光伏电池(8)组成电通路。5.根据权利要求1所述的一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，所述转动座(2)的上端设有铰轴孔，且所述铰轴孔的一侧设有斜开槽。6.根据权利要求1所述的一种聚光光伏发电科普实验装置，其特征在于，所述反射镜的主体采用pc塑料或金属制成，且所述反射镜表面设有镀铝膜或镀银膜。

技术总结
本实用新型涉及一种聚光光伏发电科普实验装置，涉及科普实验装置领域，包括底座及转动连接在底座上端的转动座，转动座上端通过铰接轴转动连接有铰接座，铰接座的顶端设有截面呈抛物线状的反射镜，反射镜沿轴线上方设有聚光器；反射镜上表面焦点附近设有光伏电池，光伏电池电性连接用电元件。该聚光光伏发电科普实验装置，突出模拟实验的科学、形象和直观特点，增加学生手动试验的亲身体验和互动积极性，以实际的聚光型太阳能发电装置为基础进行改进，将聚光型太阳能发电系统浓缩成一个小的实验装置，可以手动双轴调节，可以让中小学生通过参与实验，学习并理解聚光光伏发电原理。学习并理解聚光光伏发电原理。学习并理解聚光光伏发电原理。


技术研发人员：杨志成 师翔 刘文
受保护的技术使用者：安徽昂科丰光电科技有限公司
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/12/27