技术领域
[0001] 本
发明涉及生态仿生
光伏发电系统领域，特别是一种可调叶片式仿生光伏发电装置。
背景技术
[0002] 随着化石
燃料的日渐枯竭，以及日益严峻的全球
气候变暖问题，
太阳能作为一种
可再生能源，变得越来越重要，光伏发电作为利用太阳能最有效的途径被广泛应用。光伏发电装置主要通过光伏板实现光电转换，常见于远郊光伏发
电场以及乡村并网发电系统，城市环境下光伏发电多应用于道路照明，当前大多数光伏发电装置结构简单，光伏板多通过
框架结构安装在同一平面上，占地面积相对较大，外形不美观，光电转换效率低。为了进一步扩大光伏发电的适用场景，并使光伏发电装置更具观赏性，国内外公司及机构推出了一种生态仿生光伏发电系统，该系统是将光伏发电系统与各种仿生树相结合，形成各种功能组合的多用途发电装置，通常具有外形美观，占地面积小等特点，相比传统光伏发电装置具有较大优势。
[0003] 在生态仿生光伏发电系统领域，最具代表性的作品是以色列Sologic公司研发并推出的太阳能树（eTree），以及国内信息产业
电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司推出的光伏树。太阳能树（eTree）由主干、枝干以及安装的多片光伏板构成，能提供电
力充电、免费Wi-Fi以及冷
水，其光伏板位于不同平面内，不仅坑
风能力强，而且具有较好的发电效率；光伏树主要由仿生树干和安装在树冠上的大片光伏板列阵构成，光伏板列阵水平安装，该种光伏树虽然结构简单，但在抗风性、美观性及光电转换效率等方面相比太阳能树（eTree），具有一定差距。
[0004] 虽然近两年生态仿生光伏发电系统已取得了一定的成果，但不论太阳能树（eTree）还是光伏树，系统运行后叶片空间
位姿均无法调整，致使安装在仿生树上的光伏面板无法通过
姿态调整而以最佳的
角度接收太阳光，进而无法实现最佳的发电效率。如何提出一种主干可旋转树状光伏发电装置，使其不仅具有较好的抗
风能力，而且每片光伏叶片均可通过姿态调整正对太阳光，使光伏板具有最佳的光电转换效率，已成为一个亟需解决的工程问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的是基于现代机构学原理提出一种可调叶片式仿生光伏发电装置，不仅具有树状外形、抗风能力强，而且每片光伏叶片均可通过姿态调整正对太阳光，使该光伏发电装置具有更佳的光电转换效率。
[0006] 本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种可调叶片式仿生光伏发电装置，包含
基座、
支架、叶柄、光伏叶片；所述支架固定安装在基座上；所述叶柄为含两转动副的构件，一端通过第一转动副与支架连接，另一端通过第二转动副与光伏叶片连接，所述叶柄上第一转动副的回
转轴线与第二转动副回转轴线垂直；所述支架为树状结构，包含主干、枝干，所述支架通过主干固定安装在基座上，所述枝干固定安装在主干上；所述叶柄通过第一转动副安装在支架的枝干上；为了便于叶柄安装在枝干上，同时增加美观性，所述第一转动副的回转轴线应与水平面倾斜而非垂直，当基座固定在水平面上时，光伏叶片可通过叶柄实现两
自由度姿态调节，从而与太阳入射角度垂直，进而以最佳的角度接收太阳光，该种可调叶片式仿生光伏发电装置相比太阳能树和光伏树，大幅提升了光伏叶片的光电转换效率；另外，由于支架采用树状结构，光伏叶片通过叶柄安装在枝干上，从而使该种可调叶片式仿生光伏发电装置的光伏叶片以立体形状排列，大幅提高了光伏叶片受光面积，进一步提高了光伏叶片的发电功率。另外，由于光伏叶片散状排列，相比光伏树和现有光伏逐日装置具有更佳的抗风能力。
[0007] 所述叶柄上的第一转动副、第二转动副均为主动副，并且均由安装在
转动关节处的步进
电机系统驱动。
[0008] 所述枝干、叶柄、光伏叶片的数量不少于2。
[0009] 所述基座上固定安装有储能装置、
控制器、通用串行
接口，所述基座上表面固定安装有无线充电装置；所述主干的端部固定安装无线通讯装置；所述枝干上固定安装照明装置。
[0010] 所述通用串行接口支持通用
串行总线标准，所述控制器设有充电
电路、放电电路，所述光伏叶片
电流输出端与控制器充电电路电流输入端连接；所述控制器充电电路电流输出端与储能装置电流输入端连接，所述储能装置电流输出端与控制器放电电路电流输入端连接，所述控制器放电电路电流输出端分别与步进电机系统、无线通讯装置、无线充电装置、照明装置和通用串行接口直流输入端连接。
[0011] 该种可调叶片式仿生光伏发电装置可安置于户外广场实现遮阳发电，不仅外形优美可作为景观灯使用，而且也可为行人所携带的移动设备充电，并提供无线网络服务；该种可调叶片式仿生光伏发电装置也可通过小型化设计，放置于卧室窗台，不仅可以提高卧室无线
信号强度，而且可通过微弱的阳光实现较高效率的光电转换，能充分利用碎片时间，使停留在该发电装置基座上表面无线充电装置上的移动设备接近满电。
[0012] 与
现有技术相比，本发明的突出优点在于：1.相比现有太阳能树和光伏树，该种可调叶片式仿生光伏发电装置采用叶柄设计，通过叶柄结构，光伏叶片可实现两自由度姿态调整，确保每片光伏叶片均可与入射光线垂直，进而大幅提高了该光伏发电装置的光电转换效率。
[0013] 2.该种可调叶片式仿生光伏发电装置的支架采用树状结构，外形不仅美观，而且有效提高了该中发电装置的抗风能力，由于光伏叶片散装立体排列安装在叶柄上，大幅提高了光伏叶片受光面积，进一步提高了光伏叶片的发电功率。
[0014] 3.该种可调叶片式仿生光伏发电装置适用范围广，放置于卧室窗台，不仅可以提高卧室无线信号强度，而且可通过微弱的阳光实现较高效率的光电转换，能充分利用碎片时间，使停留在该发电装置基座上表面的移动设备接近满电。
附图说明
[0015] 图1为本发明所述可调叶片式仿生光伏发电装置示意图。
[0016] 图2为本发明所述可调叶片式仿生光伏发电装置支架示意图。
[0017] 图3为本发明所述叶柄结构示意图。
[0018] 图4为本发明所述叶柄与光伏叶片连接示意图。
[0019] 图5为本发明所述支架与叶柄结构示意图。
[0020] 图6为本发明所述可调叶片式仿生光伏发电装置逐日示意图。
[0021] 图7为本发明所述可调叶片式仿生光伏发电装置主要电路
框图。
具体实施方式
[0022] 以下通过附图和
实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0023] 对照图1、图2、图3、图4，一种可调叶片式仿生光伏发电装置，包含基座1、支架17、叶柄4、光伏叶片7；所述支架固定安装在基座上；所述叶柄4为含两转动副的构件，一端通过第一转动副5与支架17连接，另一端通过第二转动副6与光伏叶片7连接，所述叶柄4上第一转动副5的回转轴线与第二转动副6的回转轴线垂直；所述支架17为树状结构，包含主干2、枝干3，所述支架17通过主干2固定安装在基座1上，所述枝干3固定安装在主干2上；所述叶柄4通过第一转动副5安装在支架17的枝干3上；为了便于叶柄4安装在枝干3上，同时增加美观性，所述第一转动副5的回转轴线应与水平面倾斜而非垂直，当基座1固定在水平面上时，光伏叶片7可通过叶柄4实现两自由度姿态调节，从而与太阳入射角度垂直，进而以最佳的角度接收太阳光，该种可调叶片式仿生光伏发电装置相比太阳能树和光伏树，大幅提升了光伏叶片7的光电转换效率；另外，由于支架采用树状结构，光伏叶片7通过叶柄4安装在枝干3上，从而使该种可调叶片式仿生光伏发电装置的光伏叶片7以立体形状排列，大幅提高了光伏叶片7受光面积，进一步提高了光伏叶片7的发电功率。另外，由于光伏叶片7散状排列，相比光伏树和现有光伏逐日装置具有更佳的抗风能力。
[0024] 对照图4，所述叶柄4上的第一转动副5、第二转动副6均为主动副，并且均由安装在转动关节处的步进电机系统驱动。
[0025] 对照图5，所述主干2上固定安装4个枝干（3、13、14、15），每个枝干上安装2个叶柄（4、16），每个叶柄上安装1个光伏叶片7。
[0026] 对照图1，所述基座1上固定安装有储能装置11、控制器、通用串行接口10，所述基座1上表面固定安装有无线充电装置12；所述主干2的端部固定安装无线通讯装置8；所述枝干3上固定安装照明装置9。
[0027] 对照图1、图6、图7，所述通用串行接口10支持
通用串行总线标准，所述控制器设有充电电路、放电电路，所述光伏叶片7电流输出端与控制器充电电路电流输入端连接；所述控制器充电电路电流输出端与储能装置11电流输入端连接，所述储能装置11电流输出端与控制器放电电路电流输入端连接，所述控制器放电电路电流输出端分别与步进电机系统、无线通讯装置、无线充电装置、照明装置9和通用串行接口10直流输入端连接。
[0028] 对照图6，该种可调叶片式仿生光伏发电装置可安置于户外广场实现遮阳发电，所述枝干3、叶柄4、光伏叶片7的数量可根据需要增减，该种可调叶片式仿生光伏发电装置不仅外形优美可作为景观灯使用，而且也可为行人所携带的移动设备充电，并提供无线网络服务；该种可调叶片式仿生光伏发电装置也可通过小型化设计，放置于卧室窗台，不仅可以提高卧室无线信号强度，而且可通过微弱的阳光实现较高效率的光电转换，能充分利用碎片时间，使停留在该发电装置基座上表面无线充电装置12上的移动设备接近满电。
