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太陽能跟蹤實訓設備

一種太陽能跟蹤實訓設備,包括:底座;支撐架,安裝在底座上,用于支撐太陽能電池板;安裝框架,設置在底座的一側;安裝框架上設置有太陽輻射燈安裝位,用于安裝太陽輻射燈;驅動機構,用于驅動太陽能電池板和/或太陽輻射燈執行相應的運行;傳感器檢測光輻射照度和驅動機構的運行位置;控制器采集和處理各傳感器的電信號,輸出控制驅動機構運行,實現太陽能電池板跟蹤太陽輻射燈的移動,從而為提高太陽能電池板吸收光輻射效率帶來了便利條件。該裝置用于相關教學實驗與訓練。

價格 面議

基本信息

—— Essential information ——

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電實訓教學領域,具體涉及一種太陽能跟蹤實訓設備。

背景技術

太陽能在新能源中占居著重要的地位,光伏發電是太陽能應用的一種重要方式,光伏發電技術在近年也得到了突飛猛進的發展和應用。光伏發電涉及電氣工程、自動化科學、材料學、機械科學等多個學科,光伏發電技術是一門綜合技術,包含了電氣控制技術、計算機控制技術、電力電子技術、運動控制技術、低壓電器技術、機電一體化技術、軟件技術與控制網絡技術等。這些技術在普通大學、高職高專、培訓機構等的新能源光伏發電、電氣、自動化、機電一體化等相關專業的教學中都要涉及到,都需要設置不同程度的試驗或訓練的實踐教學環節進行學習和掌握,需要相應的實驗與訓練裝置實現相關的教學任務。

新能源光伏發電應用技術,從軟件到硬件、從設備到系統、從手動控制到自動控制、從現場控制到遠程監控,所涉及的設備越來越多、所涉及的技術也越來越廣泛。目前普通大學、高職高專、社會的培訓機構的相關的教學,要設置不同程度的專業實踐課,除了原理性驗證外,更需要綜合性的、結合實際生產和工程項目的實訓裝置。

光伏發電系統主要由太陽能電池板、控制器、逆變器、配電等幾大部分組成,其中太陽能電池板吸收太陽光輻射的效率是決定光伏發電的關鍵因素,效率低則成本高,因此提高太陽能電池板接受光輻射效率的技術和措施,如何提高太陽能電池板吸收太陽光輻射的效率是光伏發電應用技術中亟待解決的問題。

此外,現有技術中,光伏發電的太陽能電池板通常固定設置在某一位置,光伏發電實訓裝置在國內成熟的用于教學、訓練和實驗的裝置也不多,尤其是綜合性的、結合實際生產和工程項目的實訓裝置不多。對電池板這一個重要的部分,開展的實訓項目多是光伏發電原理內容;小部分采用定時方式,根據24小時中日照時間定時控制。很少涉及電氣控制、聯鎖控制、運動控制、計算機監控等技術和相關綜合實訓內容,更不能成為一個獨立的對象。

發明內容

為解決太陽能電池板吸收太陽光輻射的效率低的問題,實現提高吸收光輻射效率的可能性,本申請提供一種太陽能跟蹤實訓設備。

根據第一方面,一種實施例中提供一種太陽能跟蹤實訓設備,包括:

支撐架,用于支撐太陽能電池板;底座,用于放置支撐架;安裝框架,設置在底座的一側;安裝框架上設置有太陽輻射燈安裝位,用于安裝太陽輻射燈,以使太陽輻射燈位于太陽能電池板的上方;傳感器;驅動機構,用于驅動太陽能電池板和/或太陽能輻射燈執行相應的運動。

優選地,驅動機構包括:跟蹤機構,跟蹤機構設置在支撐架和底座之間,以驅動設置在支撐架上的太陽能電池板跟蹤運動。

進一步,跟蹤機構包括:旋轉機構,設置在支撐架和底座之間,用于在收到旋轉控制信號時驅動支撐架繞支撐架的縱軸旋轉。

優選地,跟蹤機構包括:上下翻轉機構,上下翻轉機構設置在支撐架上,用于在收到翻轉控制信號時驅動太陽能電池板上下翻轉。

進一步,驅動機構還包括:太陽模擬機構,太陽輻射燈安裝位通過太陽模擬機構安裝在安裝框架上。

進一步,太陽模擬機構為垂直/水平運行機構,太陽輻射燈安裝位通過垂直/水平運行機構安裝在安裝框架上,垂直/水平運行機構用于在收到控制信號時驅動太陽輻射燈相對于安裝框架垂直/水平移動。

進一步,支撐架上安裝有太陽能電池板;傳感器還包括:照度傳感器和限位傳感器。照度傳感器設置在太陽能電池板上,用于檢測光輻射照度信號;限位傳感器設置在跟蹤機構的旋轉機構和上下翻轉機構及太陽跟蹤機構的垂直/水平運行機構上,用于檢測各機構的運行或移動位置。

進一步,照度傳感器設置在太陽能電池板的幾何中心。

進一步,還包括:控制器,用于采集所述傳感器輸出的電信號,和/或向驅動機構輸出用于表征驅動驅動機構執行相應驅動的控制信號。

進一步,還包括:接線端子,用于與計算機數據交互;和/或,三相斷路器和/或漏電保護裝置。

依據上述實施例的太陽能跟蹤實訓設備,由于在實訓設備中驅動機構用于驅動太陽能電池板和/或太陽能輻射燈執行相應的運動,傳感器檢測光輻射和機構位置的電信號,以便于控制器采集、處理這些信號后,輸出電信號給驅動機構,驅動機構可以根據接收到的電信號執行相應的驅動動作,從而實現了太陽能電池板跟蹤移動,從而為提高吸收光輻射效率帶來了便利條件。

作為優選的方案,驅動機構還包括:太陽模擬機構,從而使得太陽輻射燈能夠模擬太陽的運動。

附圖說明

圖1為本申請實施例的一種太陽能跟蹤實訓設備立體結構示意圖;

圖2為本申請實施例的一種太陽能跟蹤實訓設備后視結構示意圖;

圖3為本申請實施例的一種太陽能跟蹤實訓設備側視結構示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

需要說明的是,在本申請文件的描述中,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本發明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本發明的限制。此外,術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。

請參考圖1、圖2和圖3,為本實施例公開的一種太陽能跟蹤實訓設備,該太陽能跟蹤實訓設備包括:支撐架1、底座2、安裝框架3、驅動機構、照度傳感器A1、限位傳感器(圖中未示出標記),其中:

支撐架1用于支撐太陽能電池板A0。

底座2用于放置支撐架1。在具體實施例中,支撐架1和底座2可以是可拆卸連接。在具體實施例中,底座2可以由60x30mm鋁合金型材、30x30mm兩種鋁合金型材構成,需要說明的是,本實施例中,鋁合金型材的具體數值并不限制,僅作為示例以便于本領域技術人員理解技術方案(下同)。

底座2底部安裝4個輪子,便于移動使用。

安裝框架3設置在底座2的一側,安裝框架3上設置有太陽輻射燈A2安裝位,用于安裝太陽輻射燈,以使太陽輻射燈位于太陽能電池板的上方。同樣地,安裝框架3也可以由60x30mm鋁合金型材、30x30mm兩種鋁合金型材構成。在優選的實施例中,安裝框架3的高度可按照安裝框架3頂部離地高度計,例如2000mm。

上述裝置的寬度、深度可按照底座計算,例如可以分別為1200mm、1300mm。

在具體實施例中,限位傳感器安裝在跟蹤機構的旋轉機構的和上下翻轉機構的開始位與結束位處,和安裝在太陽跟蹤機構的垂直/水平運行機構上的上下限位處或左右限位處,每處安裝1或2個傳感器,每處安裝的傳感器個數及類型可以根據實際需要確定。

驅動機構用于驅動太陽能電池板和/或太陽能輻射燈執行相應的運動。在具體實施例中,驅動機構包括:跟蹤機構,跟蹤機構設置在支撐架1和底座2之間,以驅動設置在支撐架1上的太陽能電池板A0跟蹤運動。控制器用于采集傳感器輸出的電信號,和/或向驅動機構輸出用于表征驅動機構執行相應驅動的控制信號。需要說明的是,本實施例中,控制器可以是外置控制器,也可以是與本實施例公開的太陽能跟蹤實訓設備配套設計。

在一種實施例中,跟蹤機構包括:旋轉機構41,旋轉機構41設置在支撐架1和底座2之間,用于在收到控制器提供的旋轉控制信號時驅動支撐架1繞支撐架1的縱軸旋轉,所稱縱軸為支撐架1上與底座2水平面垂直的軸,優選地,該縱軸為支撐架1的中心軸。在本實施例中,旋轉機構41的旋轉范圍為10°~350°。在具體實施例中,旋轉機構41可以包括第一動力源411,第一動力源411可以采用電機提供,電機可以優選為步進電機。當然,在具體實施例中,旋轉機構41還可以包括與第一動力源411機械連接的齒輪傳動與減速機構,以實現將第一動力源411提供的動力傳動至支撐架1。在具體實施例中,底座2上可以安裝鋼板,鋼板在太陽能電池板A0中心線所在位置下方,即齒輪的下方,以便于置放第一動力源411。

在另一種實施例中,跟蹤機構包括:上下翻轉機構42,上下翻轉機構42設置在支撐架1上,用于在收到控制器提供的翻轉控制信號時驅動太陽能電池板A0上下翻轉。在具體實施例中,翻轉范圍15°~150°,在優選的實施例中,上下翻轉機構42設置在支撐架1上太陽能電池板A0中心線所在位置,以使得太陽能電池板A0可以對稱地上下翻轉。上下翻轉機構42可以包括第二動力源422,第二動力源422可以采用電機提供,電機可以優選為步進電機。第二動力源422可以設置在支撐架1的左側內(或外)或支撐架的右側內(或外)。當然,在具體實施例中,上下翻轉機構42還可以包括與第二動力源422機械連接的傳動與減速機構(例如皮帶),以實現將第二動力源422提供的動力傳動至太陽能電池板A0。

在優選的實施例中,驅動機構包括:太陽模擬機構,太陽模擬機構設置在安裝框架3上,以驅動設置在安裝框架3上的太陽能太陽輻射燈A2運動,以模擬太陽的輻射狀態。在優選的實施例中,太陽模擬機構為垂直/水平運行機構,太陽輻射燈A2安裝位通過垂直/水平運行機構安裝在安裝框架3上,垂直/水平運行機構用于在收到控制器提供的控制信號時驅動太陽輻射燈相對于安裝框架3垂直/水平移動。

具體地,安裝框架3頂部設置有水平運行導軌31,太陽模擬機構包括:水平運行機構60,其一端機械連接至水平運行導軌31上,第一直流電機62安裝在水平運行機構60的該端,水平運行機構60在第一直流電機62驅動下沿水平運行導軌31水平來回運動,在具體實施例中,水平運行導軌31的長度為0~1100mm,以使水平移動的行程為0~1100mm;太陽模擬機構包括垂直運行機構63,垂直運行機構63的上端設置在水平運行機構60上,垂直運行機構63在第二直流電機驅動下沿水平運行機構60垂直來回運動,垂直運行機構63的下端為太陽輻射燈安裝位,在水平運行機構60的另一端安裝有第二直流電機64,在第二直流電機64的驅動下,太陽輻射燈安裝位沿水平運行機構60上下端垂直移動,本實施例中,垂直移動的行程為0~1100mm。

在具體實施例中,支撐架1上安裝有太陽能電池板A0,太陽能電池板A0的尺寸例如可以900*900mm,在太陽能電池板A0還設置有照度傳感器A1,照度傳感器A1用于檢測光輻射照度信號。在優選的實施例中,照度傳感器A1設置在太陽能電池板A0的幾何中心。

限位傳感器安裝在跟蹤機構的旋轉機構的和上下翻轉機構的開始位與結束位處,和安裝在太陽跟蹤機構的垂直/水平運行機構上的上下限位處或左右限位處,每處安裝1或2個傳感器,每處安裝的傳感器個數及類型可以根據實際需要確定。

需要說明的是,在本實施例中,上述各傳感器及驅動機構的動力源(例如電機)均應與控制器信號連接,若選擇外置控制器,上述各傳感器及驅動機構的動力源(例如電機)均應與接線端子信號連接。

需要說明的是,上述實施例中,并未完全公開傳感器的類型,本領域技術人員可以根據需要適當地設置和選用傳感器,例如限位開關、光電開關、紅外等位置傳感器。

在優選的實施例中,還可以包括:接線端子,用于與計算機或外置控制器數據交互。當然,還可以包括:三相斷路器、漏電保護裝置、直流開關電源和線槽等中的任意一種或多種。在本實施例中,控制器可以安裝在一個固定在底座一側的900*500mm的一塊開孔鋼板上。在本實施例中,由于配置有控制器,因此,可以作為獨立的控制對象,為其它控制系統提供平臺的功能。

在優選的實施例中,控制器可以進一步選擇PLC控制系統(或單片機系統)等硬件。在本實施例中,由于選擇PLC控制系統,適合進行PLC控制、電氣控制、運動控制、綜合自動化技能提高性的實訓。

本實施例公開的太陽能跟蹤實訓設備,作為控制對象,能提供作為電氣控制、運動控制、綜合應用等內容,可以進行:

1)提供作為光伏發電太陽模擬與跟蹤的原理驗證類基本教學實驗。

2)作為控制對象,可以根據需要為控制器提供標準輸入/輸出信號,有4~20mA模擬量信號、開關量信號、高速脈沖信號等電信號。

3)基于太陽能跟蹤實訓設備,可以進行電機的單臺、多臺啟/停控制、正反轉、聯鎖控制等電氣控制項目。

4)基于跟蹤機構,可以進行單軸或雙軸的步進電機控制的定位、方向、移位等項目。

5)基于PLC系統,可以進行PLC控制系統的定時控制、實時控制、時序控制、聯鎖控制等項目,進行單軸或雙軸的步進電機控制的定位、方向、移位等PLC運動控制項目;也可作為單片機或其它控制器的控制對象,進行相關控制項目。

6)基于照度傳感器的模擬量信號,可以進行開環控制系統和閉環控制系統的相關控制項目。

7)基于太陽能跟蹤實訓設備,可以進行自動控制系統的設計與技術綜合應用項目。

8)進行硬件與軟件的認識、硬件配置、硬件接線與安裝、軟件與硬件調試、運行等實訓項目。

太陽能跟蹤實訓設備的各機構、傳感器、控制器等可以采取裸裝在實訓設備的操作面上,使學生面對的實訓設備與實際生產和工程項目中的設備完全相同,更適于學生的自主實踐學習。

以上應用了具體個例對本發明進行闡述,只是用于幫助理解本發明,并不用以限制本發明。對于本發明所屬技術領域的技術人員,依據本發明的思想,還可以做出若干簡單推演、變形或替換。

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