一种太阳能发电装置及其控制方法

1.本发明涉及光伏发电设备技术领域，特别是涉及一种太阳能发电装置及其控制方法。


背景技术：

2.太阳能板是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，其中光电转换效率是衡量太阳能板性能的重要参数。研究表明，太阳能板在25-35℃范围内工作时，其光电转换效率最佳。随着温度进一步上升，其输出功率将持续下降，即当太阳能板表面温度过高时，反而会使光电转换效率降低。
3.由于不同的地区，不同的时间，太阳能照射角不同，为了增强集热效果，需要让太阳能板时刻正对太阳照射方向。目前的太阳能板不能根据其温度来及时调整其角度，导致光电转换效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种太阳能发电装置及其控制方法，以解决目前的太阳能板不能根据太阳能板的温度及时调整其角度，而导致太阳能板的光电转换效率较低的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种太阳能发电装置，其包括：
6.底座，
7.框架，所述框架内设置有若干平行的第一转轴，各所述第一转轴上均固定安装有太阳能板，相邻两块太阳能板之间具有间隙；
8.第一驱动机构，所述第一驱动机构与各所述第一转轴连接，以驱动各所述第一转轴转动；
9.温度传感器，其设于至少一个太阳能板上；以及
10.控制器，所述控制器与所述温度传感器、第一驱动机构电连接，所述温度传感器将检测到的温度信息发送给控制器，所述控制器将所述温度信息与预设值进行比较，当所述温度信息超过预设值时，控制所述第一驱动机构启动并驱动所述第一转轴转动，以调整所述太阳能板的角度。
11.优选地，所述第一驱动机构通过传动机构与各所述第一转轴连接，以驱动各所述第一转轴同步转动。
12.优选地，所述框架的背面设有第二转轴，所述框架通过所述第二转轴可转动地安装于所述底座上，所述第一转轴和第二转轴之间呈一定角度设置。
13.优选地，所述第二转轴的一端连接有第二驱动机构，以驱动所述第二转轴转动并带动所述框架转动；
14.所述第二驱动机构与所述控制器电连接。
15.优选地，所述框架上设有第一光敏传感器和第二光敏传感器，所述第一光敏传感器和第二光敏传感器设于所述框架相对的两侧，且所述第一光敏传感器和第二光敏传感器
的连线与所述第一转轴平行，所述第一光敏传感器和第二光敏传感器分别与所述控制器电连接，所述第一光敏传感器将检测到的第一光强信息发送给控制器，所述第二光敏传感器将检测到的第二光强信息发送给控制器，所述控制器将所述第一光强信息与所述第二光强信息进行比较，当所述第一光强信息与所述第二光强信息不相同时，所述控制器控制所述第二驱动机构启动并驱动所述第二转轴转动，以调整所述框架的倾斜角度。
16.优选地，至少一个太阳能板上设有角度传感器，所述角度传感器与所述控制器电连接，用于实时检测所述太阳能板的角度信息。
17.本发明还提供一种太阳能发电装置的控制方法，包括：
18.获取太阳能板的温度信息；
19.将所述温度信息与第一预设温度相比，以判断是否启动第一驱动机构以调整各所述太阳能板的角度。
20.优选地，
21.还包括以下步骤：
22.获取太阳能板的第一光强信息和第二光强信息；
23.当所述第一光强信息和第二光强信息不相同时，启动第二驱动机构以调整所述框架的角度，直到所述第一光强信息和第二光强信息相同；
24.当所述第一光强信息和第二光强信息均为零时，启动第一驱动机构和第二驱动机构以使得各所述太阳能板和所述框架恢复到初始位置。
25.优选地，
26.所述将所述温度信息与第一预设温度相比，以判断是否启动第一驱动机构以调整各所述太阳能板的角度的步骤包括：
27.当所述温度信息大于第一预设温度时，获取所述太阳能板转动的预设角度；
28.启动第一驱动机构以调整各所述太阳能板的角度，并获取太阳能板的角度信息；
29.将所述角度信息与预设角度相比，当所述角度信息大于或等于预设角度时，停止第一驱动机构。
30.优选地，
31.在将所述角度信息与预设角度相比，当所述角度信息大于或等于预设角度时，停止第一驱动机构的步骤之后，还包括：
32.重新获取所述太阳能板的温度信息。
33.当重新获取的温度信息小于或等于第二预设温度时，启动所述第一驱动机构调整所述太阳能板的角度以恢复至初始位置
34.本发明提供一种太阳能发电装置及其控制方法，与现有技术相比，其有益效果在于：
35.本发明提供的太阳能发电装置包括底座、框架、第一驱动机构、温度传感器以及控制器，框架内设置有若干平行的第一转轴，各所述第一转轴上均固定安装有太阳能板，相邻两块太阳能板之间具有间隙；第一驱动机构与各所述第一转轴连接，以驱动各所述第一转轴转动；至少一个太阳能板上设有温度传感器；控制器与所述温度传感器、第一驱动机构电连接，所述温度传感器将检测到的温度信息发送给控制器，所述控制器将所述温度信息与预设值进行比较，当所述温度信息超过预设值时，控制所述第一驱动机构启动并驱动所述
第一转轴转动，以调整所述太阳能板的角度，与此同时，至少一个太阳能板上设有角度传感器，角度传感器与控制器电连接，用于实时检测太阳能板的角度信息，将所述角度信息与预设角度相比，以判断是否停止第一驱动机构，使得太阳能板偏转至预设角度，由此相邻两个太阳能板之间的间隙增大，有利于空气对流传热，使太阳能板的热量更快散出，温度下降从而达到更高的光电转换效率。
附图说明
36.图1为本发明实施例提供的一种太阳能发电装置的整体结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的一种太阳能发电装置的侧视图；
38.图3为本发明实施例提供的太阳能板与第一转轴的连接示意图；
39.图4为本发明实施例提供的蜗轮蜗杆传动结构示意图；
40.图5为本发明实施例的太阳能发电装置的控制系统示意图；
41.图6为本发明实施例的太阳能发电装置的控制方法流程图。
42.图中：100、太阳能发电装置；
43.1、底座；11、支撑架；12、固定座；
44.2、框架；21、第一转轴；22、第二转轴；23、太阳能板；
45.3、第一驱动机构；4、第二驱动机构；5、蜗杆；6、涡轮；7、控制器；8、温度传感器；9、角度传感器；40、第一光敏传感器；50、第二光敏传感器。
具体实施方式
46.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
47.需要理解的是，在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
48.需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
49.如图1、2、3、4所示，本发明实施例提供了一种太阳能发电装置100，其包括底座1、框架2、第一驱动机构3、温度传感器8以及控制器7，框架2内设置有若干平行的第一转轴21，各第一转轴21上均固定安装有太阳能板23，各太阳能板23之间以串联的方式电连接；太阳
能板23可以为不同的形状，如矩形、正方形或圆形，在本发明实施例中采用矩形结构，相邻两块太阳能板23之间具有间隙，由此相邻两个太阳能板23之间可形成通风流道，空气循环对流以达到太阳能板23自然冷却的目的；第一驱动机构3与各第一转轴21连接，优选地，第一驱动机构3通过传动机构与各第一转轴21连接，以驱动各第一转轴21转动；进一步优选的，如图1、4所示，传动机构为蜗轮蜗杆5结构，第一驱动机构3与蜗杆5的一端连接，各第一转轴21分别通过多个涡轮6与蜗杆5连接，涡轮6的数量与第一转轴21的数量一致，以驱动各第一转轴21同步转动，从而调整太阳能板23的角度。如图3所示，温度传感器8设于至少一个太阳能板23上，也就是说，温度传感器8可为多个，若干温度传感器8可设置于不同太阳能板23上；如图1、5所示，控制器7与温度传感器8、第一驱动机构3电连接，温度传感器8将检测到的温度信息发送给控制器7，控制器7将温度信息与预设值进行比较，当温度信息超过预设值时，控制第一驱动机构3启动并驱动第一转轴21转动，以调整太阳能板23的角度。
50.需要说明的是，太阳能板23在25-35℃范围内工作时，其光电转换效率处于最佳工作状态。但随着温度进一步上升,其输出功率将持续下降，研究表明，温度每上升1℃，输出功率下降0.4％～0.5％，即当太阳能板23表面温度过高时，反而会使光电转换效率降低。同时，太阳能板23局部温度过高时，会产生热斑，损害太阳能板23的部件，甚至会出现eva脱层，进一步影响光能的接收甚至造成太阳能板23断路，影响太阳能板23的使用寿命。本发明实施例提供的太阳能发电装置100在太阳能板23上设有至少一个温度传感器8，可实时监测太阳能板23上的温度，并将温度信息传输给控制器7，若温度超过预设值，控制器7控制第一驱动机构3启动，从而带动第一转轴21上的各太阳能板23同步转动，优选地，以框架2所在的面为水平面，太阳能板23可转动的范围设为
±
90
°
，从而减小太阳辐射角和热量吸收，并且相邻两个太阳能板23之间的间隙增大，有利于空气对流传热，使太阳能板23的热量更快散出，温度下降从而提高光电转换效率。优选地，预设值设为50℃。
51.优选地，在另一些优选实施例中，如图1、图2所示，框架2的背面设有第二转轴22，框架2通过第二转轴22可转动地安装于底座1上，第一转轴21和第二转轴22之间呈一定角度设置，进一步优选地，第一转轴21和第二转轴22垂直设置；第二转轴22的一端连接有第二驱动机构4，以驱动第二转轴22转动并带动框架2转动，第二驱动机构4与控制器7电连接。
52.优选地，在另一些优选实施例中，如图1、5所示，框架2上设有第一光敏传感器40和第二光敏传感器50，第一光敏传感器40和第二光敏传感器50相对于第二转轴22对称设置，第一光敏传感器40和第二光敏传感器50分别与控制器7电连接；第一光敏传感器40将检测到的第一光强信息发送给控制器7，第二光敏传感器50将检测到的第二光强信息发送给控制器7，控制器7将第一光强信息与第二光强信息进行比较，当第一光强信息与第二光强信息不相同时，控制器7控制第二驱动机构4启动并驱动第二转轴22转动，以调整框架2的仰俯角度，直至第一光强信息与第二光强信息相同。由此使得，框架2随太阳的运动而转动，框架2始终朝向太阳照射方向，以充分利用太阳能。
53.本发明实施例以第二转轴22沿南北方向安装为例，当第二驱动机构4驱动第二转轴22转动时，带动框架2在东西方向上旋转，从而实现框架2在东西方向上的仰俯角度调整，确保太阳能板23表面与阳光照射方向垂直，提高光电转化效率。
54.优选地，在另一些优选实施例中，如图1、3所示，至少一个太阳能板23上设有角度传感器9，角度传感器9与控制器7电连接，用于实时检测太阳能板23的角度信息。
55.当太阳能板23表面温度过高时，温度传感器8实时检测太阳能板23表面温度并传输至控制器7，控制器7根据不同的太阳能板表面温度来确定对应的太阳能板23的预设角度，并控制第一驱动机构3启动以调整太阳能板23的偏转角度，与此同时，角度传感器9实时检测太阳能板23的偏转角度，并将太阳能板23的偏转角度同步反馈给控制器7，当太阳能板23的偏转角度达到预设角度时，控制第一驱动机构3停止工作，第一转轴21停止转动，由此使得太阳能板23偏转到预设角度，进一步增大相邻两个太阳能板23之间的间隙，有利于空气对流传热，带走太阳能板23的热量，从而提高太阳能板23的光电转换效率。
56.如图1、2所示，为了提高太阳能发电装置100的结构稳定性，在另一些优选实施例中，底座1包括支撑架11和固定座12，固定座12为混凝土结构，支撑架11嵌入混凝土底座1中，可有效抵御风吹、震动等干扰，从而起到固定支撑整个太阳能发电装置100的作用。
57.如图5所示，本发明还提供一种太阳能发电装置100的控制方法，其包括以下步骤：
58.s100、获取太阳能板23的温度信息；
59.s200、将所述温度信息与第一预设温度相比，以判断是否启动第一驱动机构3以调整各所述太阳能板23的角度。
60.具体地：本发明实施例提供温度传感器8，温度传感器8设于至少一个太阳能板23上，及时、准确地检测太阳能板23的表面温度，并将太阳能板23的温度信息上传至控制器7，控制器7将温度信息与预设温度相比，控制器7判断是否启动第一驱动机构3以调整各所述太阳能板23的角度。
61.进一步地，太阳能发电装置100的控制方法还包括：
62.获取太阳能板23的第一光强信息和第二光强信息；
63.当所述第一光强信息和第二光强信息不相同时，启动第二驱动机构4以调整所述框架2的角度，从而使得所述框架2正对太阳光；
64.当所述第一光强信息和第二光强信息均为零时，启动第一驱动机构3和第二驱动机构4以使得各所述太阳能板23和所述框架2恢复到初始位置。
65.具体地：框架2上设有第一光敏传感器40和第二光敏传感器50，第一光敏传感器40和第二光敏传感器50相对于第二转轴22对称设置，优选地，第二转轴22沿南北方向设置，第一光敏传感器40和第二光敏传感器50相对于第二转轴22东西相对设置，所述第一光敏传感器40和第二光敏传感器50分别与所述控制器7电连接，第一光敏传感器40将检测到的第一光强信息发送给控制器7，第二光敏传感器50将检测到的第二光强信息发送给控制器7，控制器7将接收到的第一光强信息与第二光强信息进行比较，当第一光强信息与第二光强信息不相同时，控制器7控制第二驱动机构4启动并驱动第二转轴22转动，以调整框架2的倾斜角度。以第一光强信息大于第二光强信息为例，当控制器7检测到第一光强信息大于第二光强信息时，控制器7控制第二驱动机构4启动，从而驱动第二转轴22向光强信息更强的第一光敏传感器40所在的方向转动，由此使得框架2朝光强信息更强的第一光敏传感器40所在的方向偏转，直至第一光强信息与第二光强信息相同，最终达到太阳能板23与太阳照射角度垂直的目的。
66.当第一光强信息和第二光强信息均为零时，此时，控制器7可以得到“天黑”的结论，启动第一驱动机构3和第二驱动机构4以使得各所述太阳能板23和所述框架2恢复到初始位置。需要说明的是，太阳能板23的初始位置指相对于框架2所在的平面，太阳能板23的
偏转角度为零，即太阳能板23平行于框架所在的平面；框架2的初始位置指框架2以一定角度面向东方，即太阳升起的方向。
67.进一步地，将所述温度信息与第一预设温度相比，以判断是否启动第一驱动机构以调整各所述太阳能板的角度的步骤包括：
68.当温度信息大于第一预设温度时，获取太阳能板转动的预设角度；
69.启动第一驱动机构以调整各太阳能板的角度，并获取太阳能板的角度信息；
70.将角度信息与预设角度相比，当角度信息大于或等于预设角度时，停止第一驱动机构。
71.具体地：
72.至少一个太阳能板23上设有角度传感器9，角度传感器9与控制器7电连接，用于实时检测太阳能板23的角度信息；可以理解的是，当太阳能板23表面温度过高，超过第一预设温度时，温度传感器8实时检测太阳能板23表面温度并传输至控制器7，控制器7可根据不同的太阳能板23表面温度来确定对应的太阳能板23的预设角度，并控制第一驱动机构3驱动第一转轴21转动以调整太阳能板23的角度，在带动太阳能板23偏转的过程中，角度传感器9实时检测太阳能板23的角度信息，并将太阳能板23的角度信息同步反馈给控制器7，控制器7将太阳能板23的实时角度信息与预设角度相比，当太阳能板23的实时偏转角度达到预设角度时，控制第一驱动机构3停止工作，第一转轴21停止转动，由此使得太阳能板23偏转到预设角度。
73.进一步优选地，在将角度信息与预设角度相比，当角度信息大于或等于预设角度时，停止第一驱动机构的步骤之后，还包括：
74.重新获取太阳能板的温度信息。
75.当重新获取的温度信息小于或等于第二预设温度时，启动所述第一驱动机构调整所述太阳能板的角度以恢复至初始位置。
76.具体地，将角度信息与预设角度相比，当角度信息达到预设角度时，停止第一驱动机构3的步骤之后，温度传感器8继续工作，持续监测太阳能板23的表面温度并反馈给控制器7，当重新获取的温度信息小于或等于第二预设温度时，启动第一驱动机构3调整各太阳能板23的角度以恢复至初始状态。需要说明的是，太阳能板的初始状态指太阳能板与框架所在平面平行时的状态。基于此，太阳能板恢复到与太阳光直射角度垂直的状态，充分吸收热量，使得太阳能能板一直处于高光电转换效率的状态。
77.综上，本发明实施例提供了一种太阳能发电装置100及其控制方法，通过温度传感器8检测太阳能板23上的温度，并将温度信息传输至控制器7，控制器7将温度信息与预设温度相比，判断是否启动第一驱动机构3以调整各太阳能板23的角度，在太阳能板23偏转过程中，角度传感器9检测太阳能板23的角度信息，并将角度信息传输至控制器7，控制器7将角度信息与预设角度相比，以判断是否停止第一驱动机构3，由此完成太阳能板23的偏转工作，从而增大相邻太阳能板23之间的间隙，保持高光电转换效率的状态。
78.进一步地，通过在框架2“东西”方向上对称设置第一光敏传感器40和第二光敏传感器50，检测框架2“东西”方向上的第一光强信息和第二光强信息，并将第一光强信息和第二光强信息传输至控制器7，控制器7将第一光强信息与第二光强信息进行比较，判断是否启动第二驱动机构4以调整框架2的角度，由此使得，框架2随太阳的运动而转动，框架2始终
朝向太阳照射方向，以充分利用太阳能。
79.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。