一种用于温室大棚的太阳能光伏发电装置

1.本发明涉及一种光伏发电装置，尤其涉及一种适用于温室大棚的太阳能光伏发电装置。


背景技术：

2.光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的过程。温室大棚又称暖房，能透光、保温或加温，用于在不适宜植物生长的季节或环境为植物提供温室生育期和增加产量。因此，建立和使用温室大棚时，内部的供暖问题是需要重点解决的问题。
3.现有技术中，考虑到施工成本和环保性，温室大棚中主要利用电力供暖保证温度。而目前最清洁廉价的电能来源于太阳能光伏发电。因此，人们研发了一些利用太阳能光伏发电的温室大棚。但是现有的这类太阳能光伏发电的温室大棚存在一定的局限性，主要是其太阳能板结构多是采用斜顶式或平顶式，一方面，检修和维护并不方便，拆装和更换也成了问题；另一方面，具有这种形式太阳能板的大棚对阳光的利用率不够高，不能很好地平衡光伏发电和作物的需光。因此，为了能够做到这几者间的动态平衡，有必要提供一种新的适用于温室大棚的太阳能板，提高其自适应性，以最大限度满足不同状况下的不同需求，减少人力消耗。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种可用于温室大棚的太阳能光伏发电装置，具有高度的自适应性，能够在不同太阳光照条件下提高温室大棚对阳光的利用率。
5.本发明的所述目的通过以下技术方案实现：首先，提供一种用于温室大棚的太阳能光伏发电的受光装置，包括：层叠伸缩式框架，所述的层叠伸缩式框架内部设有多节折叠式支撑架；所述的多节折叠式支撑架一端枢接所述层叠伸缩式框架，另一端枢接太阳能板旋转组件；所述的太阳能板旋转组件包括太阳能电池板和旋转板，所述的旋转板上表面固定安装所述的太阳能电池板。
6.本发明的受光装置中，所述的层叠伸缩式框架通过可伸缩的结构可以实现太阳能板整体受光面积的调整，其材质没有特别的限定，可以由现有的各种适用于户外环境的刚性材料制成，例如可以是钢质材料的框架结构。
7.本发明优选的受光装置中，所述的层叠伸缩式框架由规格近似的若干片框架层叠连接构成，每片框架具有两个侧边条，每个侧边条均沿侧边条长度方向设有凹槽和与凹槽形状配合的凸起；相邻的两片框架之间通过凸起与凹槽的相互嵌合形成可滑动连接。
8.本发明进一步优选的受光装置中，所述的所述的层叠伸缩式框架为层叠伸缩式弧形框架，由规格近似的若干片弧形框架层叠连接构成，每片弧形框架具有两个弧形的侧边条，每个弧形的侧边条上均沿侧边条长度方向设有弧形凹槽和与弧形凹槽形状配合的弧形凸起；相邻的两片弧形框架之间通过弧形凸起与弧形凹槽的相互嵌合形成可滑动连接。
9.本发明所述的受光装置中，所述的多节折叠式支撑架用于将所述的太阳能电池板从层叠伸缩式弧形框架的表面撑起，为太阳能电池板的旋转提供空间。所述的多节折叠式支撑架可以是多节“独臂”结构，也可以是相同规格的“双臂”结构。优选的方案中，所述的多节折叠式支撑架包括一对多节折叠式支撑臂，所述的一对支撑臂的一端分别与所述层叠伸缩式弧形框架枢接，另一端分别枢接同一条横向连杆；所述的横向连杆上进一步通过万向传动机构与所述的旋转板形成转动连接。
10.本发明所述的受光装置中，所述的旋转板用于承载太阳能电池板，并且可以在电机带动下将所述的太阳能电池板转向合适的方向。优选的方案中，所述的转动板进一步包括转动框架和与转动框架枢接的转动本体；所述的转动框架与所述的多节折叠式支撑架通过万向传动机构形成转动连接，所述的转动本体与所述的转动框架之间可在电机带动下进一步产生相对的夹角。
11.本发明所述的受光装置中，所述的太阳能电池板用于接收太阳辐射，进而将太阳能转化为电能供给温室大棚内部控温使用；其材质没有特别的限制。本发明优选的方案中，所述的太阳能电池板是柔性太阳能板，有助于提高维护、拆换和清洗的便利性。
12.在此基础上，本发明还提供一种用于温室大棚的自适应太阳能光伏发电系统，包括：本发明所述的太阳能光伏发电受光装置、控制系统和驱动系统；所述的驱动系统用于带动所述的受光装置中各组件的运动；所述的控制系统用于将计算得到的运动参数作为指令发送给所述的驱动系统。
13.本发明优选的自适应太阳能光伏发电系统中，所述的控制系统包括控制器、辅助电路、检测电流和角速度传感器等；所述的驱动系统包括若干直流伺服电机和伺服电机机器驱动器；所述的若干伺服电机位置可以依据客户要求进行灵活安装。所述的控制器内嵌用于确定所述的驱动系统运动参数的计算机程序，可以根据角速度传感器的数据、实际需要和既定算法计算得到需要所述的驱动系统中各电机需要执行的运动参数，并通过有线或无线方式向驱动系统下达指令，从而完成整个光伏发电装置的调整。
14.本发明的自适应太阳能光伏发电系统实际应用中，首先安装光伏大棚可伸缩整体构架，然后模块化安装即分层安装太阳能光伏装置，由于大棚整体框架可伸缩，因此大大降低了安装光伏 装置的难度以及复杂程度。
15.目前现有的光伏大棚技术是光伏太阳能板固定在大棚的一面或者是固定在某个位置，这样不但限制了大棚而采光而且也限制了太阳能光照时间，大大的限制了太阳能的发电效率。与现有技术相比，本发明的太阳能光伏发电系统通过在受光装置中设置多层次的组合、伸缩、折叠、旋转等结构，能够使受光面积得到灵活、高效、精确地调整，从而能够很好地平衡光伏发电和温室大棚内作物的需光，而且能够显著提高太阳光能的利用率。具体的有益效果主要体现在以下几方面：1.本发明的太阳能光伏发电装置在控制系统的程序操控下，通过层叠伸缩式弧形框架结构的展开，使得太阳能板能够在一天中的大部分时间，都能受到最大程度的光照，保证供电。
16.2. 本发明的太阳能光伏发电装置整体上并非一体化构造，而是可拆分、组合的模块式构造，而且装置上设置的太阳能电池板也是各自独立运行的，每一块太阳能电池板都能够依据程序随当前环境和设置以及需求在一定程度上自由进行方位改变，调整区间被大
大拉大，适应性增强。旋转结构的设计使其能够进行二次展开，旋转角度也有相当大的自由度，能够更加方便和多角度的接受光照，也能人为调整从而使棚内作物更好的受光。
17.3.本发明的太阳能光伏发电装置可伸缩的框架结构也使得维护整备难度大大降低，柔性太阳能板也可以自由拆换，清洗等非常方便。在操控下可以很方便地进行收纳，便于维修整备，及进行更换。
18.4.本发明的太阳能光伏发电装置中，旋转结构搭载小功率伺服电机，不开启时并不耗电，而开启时耗电量也极小，通过程序操控能够多角度移动翻转太阳能电池板，使对太阳能的利用率上升，也能人为操控来留给果蔬等大棚植物充足的光照，灵活性极强。在太阳能板采用柔性贴板的情况下，供电充足的前提下可减轻重量，能让电机负载变小，耗能进一步减少。
附图说明
19.图1是本发明具体实施方式中受光装置的整体结构示意图。
20.图2是本发明具体实施方式中受光装置a区域的具体结构示意图。
21.各附图标记说明如下：1是层叠伸缩式钢架，11是弧形钢架，2是多节折叠式支撑架，21是多节折叠式支撑臂，22是横向连杆，23是万向传动机构，3是旋转板，31是转动框架，32是转动本体，4是拱形支架，5是水平框架，6是滑块，0是滑槽。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
23.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
24.其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
25.本发明提供一种用于温室大棚的自适应太阳能光伏发电系统，由受光装置、控制系统和驱动系统组成。
26.所述的受光装置，其整体结构如图1所示，由带滑槽的拱形支架4和底部的水平框架5共同构成受光装置框架，该受光装置框架可以整体安装于农业大棚透光的弧形玻璃顶棚外表面上。受光装置框架内，沿拱形支架4内侧面的滑槽0，通过滑块6滑动安装有多组层叠伸缩式钢架1，每组层叠伸缩式钢架1由规格近似的若干片弧形钢架11通过相互插接层叠构成，弧形钢架11之间可以通过插接的滑槽0实现滑动。每块弧形钢架11两侧均设有滑块6，用于在两侧的拱形支架4的滑槽0内滑动。图1中的受光装置中共安装有左、右两组层叠伸缩式钢架1，其中左侧为一组收缩后的层叠伸缩式钢架1，右侧为一组拉伸后的层叠伸缩式钢架1。右侧的层叠伸缩式钢架1在其a区域内利用多节折叠式支撑架2安装有太阳能电池板。
27.如图2所示，每片弧形钢架11具有两个弧形的侧边条，每个弧形的侧边条上均沿侧
边条长度方向设有弧形凹槽和与弧形凹槽形状配合的弧形凸起；相邻的两片弧形钢架之间通过弧形凸起与弧形凹槽的相互嵌合形成可滑动连接。如图2所示，每片弧形钢架11的内部都设有一组多节折叠式支撑架2；多节折叠式支撑架2是“双臂结构”，包括一对多节折叠式支撑臂21，一对支撑臂的一端分别与层叠伸缩式弧形钢架1枢接，另一端分别枢接同一条横向连杆22。旋转板3包括转动框架31和与转动框架31枢接的转动本体32；转动框架31与多节折叠式支撑架的横向连杆22通过万向传动机构23形成转动连接，转动本体32与转动框架31之间枢接，并可在电机带动下进一步产生相对的夹角。转动本体32上表面固定安装柔性太阳能电池板。
28.所述的驱动系统用于带动所述的受光装置中各组件的运动。
29.所述的控制系统用于将计算得到的运动参数作为指令发送给所述的驱动系统。
30.所述的控制系统包括控制器、辅助电路、检测电流和角速度传感器等；所述的驱动系统包括若干直流伺服电机和伺服电机机器驱动器；所述的若干伺服电机位置可以依据客户要求进行灵活安装。所述的控制器内嵌用于确定所述的驱动系统运动参数的计算机程序，可以根据实际需要和既定算法计算得到需要所述的驱动系统中各电机需要执行的运动参数，并通过有线或无线方式向驱动系统下达指令，从而完成整个光伏发电装置的调整。
31.实际使用时，首先安装光伏大棚可伸缩整体构架，然后模块化安装即分层安装太阳能光伏装置，由于大棚整体框架可伸缩，因此大大降低了安装光伏 装置的难度以及复杂程度。