一种光伏功率控制装置及其控制方法 |
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| 申请号 | CN202410354856.2 | 申请日 | 2024-03-27 | 公开(公告)号 | CN117955424A | 公开(公告)日 | 2024-04-30 |
| 申请人 | 厦门中构新材料科技股份有限公司; | 发明人 | 杨晓娟; 杨培顺; 肖明土; 钟贵贤; 郑惠珊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于光伏组件技术领域，具体的说是一种光伏功率控制装置及其控制方法，包括光伏组件、 支撑 部、转换机构和储能机构，支撑部包括承载 支架 和承载板，承载板固定安装在承载支架的外壁，光伏组件通过承载支架固定，转换机构包括驱动 电机 、变速箱和传输轴， 驱动电机 和变速箱均固定安装在承载板的上端面，驱动电机的 输出轴 与变速箱的输入端连接，传输轴转动安装在承载板的上端面，且轴向端与变速箱的输出端连接，储能机构包括容置箱和控制 发条 ，容置箱固定安装在承载板的上端面，控制发条设置在容置箱的内腔；通过上述结构配合，将 电能 转化为 动能 ，并通过控制发条以弹性 势能 的方式存储，实现 能量 的转化与存储，提高能量的利用率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种光伏功率控制装置，其特征在于：包括光伏组件（1）、支撑部、转换机构和储能机构； |
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| 说明书全文 | 一种光伏功率控制装置及其控制方法技术领域[0001] 本发明属于光伏组件技术领域，具体的说是一种光伏功率控制装置及其控制方法。 背景技术[0003] 太阳能电池板的工作原理基于光伏效应，即通过光子与物质之间的相互作用，将光能转化为电能。当阳光照射到硅片上时，会使得PN结两侧形成电场，并排斥出一些电子，从而产生一个电荷差，形成电流，实现光电转换，然后通过控制电路，将转化后所得的电能通过电池存储。 [0004] 在太阳能光电转化的过程中，储能电池扮演着一个至关重要的角色。然而，随着光照的持续进行，电压或电量超过了其设计上限，过充现象不仅会导致电池内部的化学反应失衡，还可能引发电池的热失控，严重时甚至可能导致电池爆炸。 [0005] 为此，本发明提供一种光伏功率控制装置及其控制方法。 发明内容[0006] 为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。 [0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种光伏功率控制装置，包括光伏组件、支撑部、转换机构和储能机构，其中光伏组件包括光伏板、控制电路和储能电池。 [0008] 支撑部包括承载支架和承载板，承载板固定安装在承载支架的外壁，光伏组件通过承载支架固定，承载支架与地面连接。 [0009] 转换机构包括驱动电机、变速箱和传输轴，驱动电机和变速箱均固定安装在承载板的上端面，其中变速箱的内壁转动安装有两个相互啮合且齿轮比不同的齿轮，驱动电机的输出轴与变速箱的输入端连接，驱动电机用于控制小齿轮转动，传输轴转动安装在承载板的上端面，且轴向端与变速箱的输出端连接，小齿轮通过大齿轮带动传输轴转动。 [0010] 储能机构包括容置箱和控制发条，容置箱固定安装在承载板的上端面，控制发条设置在容置箱的内腔，传输轴延伸至容置箱的内腔并与控制发条的一端固定连接。 [0011] 优选的，容置箱的外壁固定安装有控制箱，控制箱的内壁转动安装有控制棘轮，传输轴的轴向一端与控制棘轮的轴向端固定连接，传输轴转动的过程中带动控制棘轮同步转动，控制箱的内壁弹性安装有与控制棘轮卡合的控制棘杆，控制棘杆远离控制棘轮的一端通过扭簧与控制箱的内壁连接，通过控制棘杆与控制棘轮的配合，控制传输轴单向转动，控制箱的外壁固定安装有用于吸引控制棘杆的控制块，控制块为电磁铁，控制块通电产生磁场，吸引控制棘杆，使得控制棘杆与控制棘轮分离，以便于控制发条释放弹性势能，变速箱输入端远离驱动电机的一侧连接有连接轴。 [0012] 优选的，承载支架的外壁固定安装有导向滑轨，导向滑轨的内壁滑动安装有导向块，导向块的上端面固定安装有容置板，滑动导向块带动容置板同步滑动，导向滑轨为容置板的滑动提供轨迹，容置板的底面设置有弹性擦拭层，弹性擦拭层为稀疏多孔的人造海绵，容置板的内壁弹性安装有顶压板，顶压板的底面与弹性擦拭层的内壁贴合，顶压板的上端面设置有弹簧，弹簧的另一端与容置板的内壁固定连接，通过弹簧的弹力实时推动顶压板。 [0013] 优选的，变速箱内小齿轮转动时，带动连接轴转动，连接轴的中部与承载板的上端面转动连接，承载板为连接轴提供支撑。 [0014] 导向滑轨的内壁转动安装有控制螺杆，控制螺杆为常见的往复丝杆，控制螺杆贯穿导向块，并通过内外螺纹配合与导向块连接，转动控制螺杆带动导向块沿导向滑轨的内壁往复滑动，从而带动容置板往复滑动，实现擦拭，控制螺杆的转动通过连接轴控制。 [0015] 优选的，容置板的内部设置有与弹性擦拭层连通的空腔，承载板的上端面固定连接有安装箱，安装箱的内壁设置有存储袋，存储袋内部的空腔用于存储清洁剂，存储袋的外壁设置有连接管，存储袋的内腔通过连接管与容置板端的内腔连通，在擦拭光伏板式，挤压存储袋，使得清洁剂由弹性擦拭层溢出。 [0016] 优选的，承载板的上端面固定连接有存储箱，存储箱用于存储清洁剂，存储箱的内腔通过单向阀与存储袋的内腔连通，此单向阀控制清洁剂只能由存储箱进入存储袋内，存储袋为弹性材质，连接管外壁设置有单向阀，此单向阀控制清洁剂只能由存储袋进入容置板的内腔，连接轴的一端延伸至安装箱的内腔，并固定连接有控制凸轮，控制凸轮位于存储袋的正上方，转动连接轴带动控制凸轮转动，控制凸轮挤压存储袋。 [0017] 优选的，承载支架的外壁任意位置设置有用于检测光伏组件储能电池电压的电压传感器，电压传感器用于通过电压判断储能电池的电量，承载板上端设置有PLC板，PLC板上集成有逻辑控制器，逻辑控制器选用MCU，电压传感器的输出端通过逻辑控制器信息输入连接，逻辑控制器通过电压信号控制驱动电机转动，从而实现根据储能电池的电量控制驱动电机通电与断电。 [0018] 优选的，驱动电机的输出轴设置有第一电磁离合，驱动电机的输出轴通过第一电磁离合与变速箱的输入端连接，实现驱动电机输出轴与变速箱内小齿轮的连接，变速箱的输入端设置有第二电磁离合，变速箱的输入轴通过第二电磁离合与连接轴连接，实现变速箱内小齿轮与连接轴的连接。 [0019] 优选的，承载支架外壁任意位置设置有传感模组，传感模组选用空气湿度传感器，用于检测空气湿度。 [0021] 传感模组通过逻辑控制器控制第二电磁离合的连接和断开，在外界空气干燥且储能电池满电时，第二电磁离合断开，此时驱动电机转动，连接轴固定，防止干燥环境下容置板滑动划伤光伏板。 [0022] 传感模组通过逻辑控制器控制控制块的通电和断电。 [0023] 一种光伏功率控制装置的控制方法，该方法采用上述的光伏功率控制装置，包括以下步骤：A1、光伏组件储能电池充电时，电压低于满电电压时，逻辑控制器控制驱动电机保 持断电； A2、光伏组件储能电池充电时，电压达到满电电压时，逻辑控制器控制驱动电机通 电，此时第一电磁离合连接，第二电磁离合断开，通过变速箱带动控制发条存储弹性势能； A3、传感模组检测到外界环境湿润时，且储能电池为满电状态时，逻辑控制器控制 第一电磁离合和第二电磁离合均连接，此时连接轴控制容置板往复滑动，清洁光伏组件的采光面同时控制发条储能； A4、传感模组检测到外界环境湿润时，且储能电池为未满电状态时，第一电磁离合 断开，第二电磁离合连接，同时控制块带动控制棘杆偏转，此时控制发条通过变速箱控制容置板往复滑动。 [0024] 本发明的有益效果如下：1.本发明通过设置驱动电机、变速箱和控制发条，在光伏组件中的储能电池处于 满电状态时，控制电路断开与储能电池的连接，并与驱动电机的电力输入端连接，此时光伏板通过控制电路直接为驱动电机提供动能，从而防止储能电池出现过充现象，保护储能电池，在驱动电机通电后，通过变速箱控制传输轴转动，从而带动控制发条转动，将电能转化为动能，并通过控制发条以弹性势能的方式存储，实现能量的转化与存储，提高能量的利用率。 [0025] 2.本发明通过设置容置板，容置板的底面设置有弹性擦拭层，并设置与容置板固定连接的导向块，控制螺杆贯穿导向块，并通过内外螺纹配合与导向块连接，转动控制螺杆带动导向块沿导向滑轨的内壁往复滑动，驱动电机通过变速箱的小齿轮控制连接轴转动，从而带动控制螺杆转动，此时控制电路同时与驱动电机、储能电池连接，同步实现充电、动能储存和擦拭。附图说明 [0026] 下面结合附图对本发明作进一步说明。 [0027] 图1是本发明整体的结构示意图；图2是本发明中变速箱的安装示意图； 图3是本发明中容置箱的内部结构示意图； 图4是本发明中控制箱的内部结构示意图； 图5是本发明中导向滑轨的安装示意图； 图6是本发明中容置板的安装示意图； 图7是图6中A处局部放大图； 图8是本发明中顶压板的安装示意图； 图9是本发明中存储袋的安装示意图； 图10是本发明中控制方法的流程图。 [0028] 图中：1、光伏组件；2、承载支架；3、承载板；4、驱动电机；5、弹性擦拭层；6、传输轴；7、容置箱；8、第一电磁离合；9、变速箱；10、第二电磁离合；11、连接轴；12、顶压板；13、控制发条；14、控制块；15、控制箱；16、控制棘轮；17、控制棘杆；18、存储箱；19、安装箱；20、导向滑轨；21、连接管；22、容置板；23、控制螺杆；24、导向块；25、控制凸轮；26、存储袋。 具体实施方式[0029] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 [0030] 实施例一：如图1至图4所示，本发明实施例所述的一种光伏功率控制装置，包括光伏组件1、支撑部、转换机构和储能机构，其中光伏组件1包括光伏板、控制电路和储能电池，光伏板用于接收太阳能，并转换为电能，通过控制电路输入至储能电池，在需要为电网供电时，储能电池通过控制电路改变电流和电压输入电网。 [0031] 支撑部包括承载支架2和承载板3，承载板3固定安装在承载支架2的外壁，光伏组件1通过承载支架2固定，承载支架2与地面连接，光伏组件1中的光伏板设置在承载支架2的上端，并倾斜设置，有利于接收太阳光线，同时倾斜设置可以便于雨水流淌。 [0032] 转换机构包括驱动电机4、变速箱9和传输轴6，驱动电机4和变速箱9均固定安装在承载板3的上端面，承载板3为驱动电机4和变速箱9提供支撑，其中变速箱9的内壁转动安装有两个相互啮合且齿轮比不同的齿轮，通过转动小齿轮控制大齿轮转动，实现变速的效果，驱动电机4的输出轴与变速箱9的输入端连接，驱动电机4用于控制小齿轮转动，传输轴6转动安装在承载板3的上端面，且轴向端与变速箱9的输出端连接，小齿轮通过大齿轮带动传输轴6转动。 [0033] 储能机构包括容置箱7和控制发条13，容置箱7固定安装在承载板3的上端面，控制发条13设置在容置箱7的内腔，容置箱7为控制发条13提供安装和存储空间，传输轴6延伸至容置箱7的内腔并与控制发条13的一端固定连接，传输轴6与容置箱7接触部位设置有轴承，通过轴承实现传输轴6与容置箱7的转动连接。 [0034] 在光伏组件1中的储能电池处于满电状态时，控制电路断开与储能电池的连接，并与驱动电机4的电力输入端连接，此时光伏板通过控制电路直接为驱动电机4提供动能，从而防止储能电池出现过充现象，保护储能电池，在驱动电机4通电后，通过变速箱9控制传输轴6转动，从而带动控制发条13转动，将电能转化为动能，并通过控制发条13以弹性势能的方式存储，实现能量的转化与存储，提高能量的利用率。 [0035] 优选的，容置箱7的外壁固定安装有控制箱15，控制箱15的内壁转动安装有控制棘轮16，控制箱15为控制棘轮16提供安装与存储空间，传输轴6的轴向一端与控制棘轮16的轴向端固定连接，传输轴6转动的过程中带动控制棘轮16同步转动，控制箱15的内壁弹性安装有与控制棘轮16卡合的控制棘杆17，控制棘杆17远离控制棘轮16的一端通过扭簧与控制箱15的内壁连接，通过扭簧的弹力带动控制棘杆17，使得控制棘杆17的另一端实时具有与控制棘轮16卡合的趋势，通过控制棘杆17与控制棘轮16的配合，控制传输轴6单向转动，以便于固定控制发条13存储势能，控制箱15的外壁固定安装有用于吸引控制棘杆17的控制块 14，控制块14为电磁铁，控制棘杆17为铁制品，控制块14通电产生磁场，吸引控制棘杆17，使得控制棘杆17与控制棘轮16分离，以便于控制发条13释放弹性势能，变速箱9输入端远离驱动电机4的一侧连接有连接轴11。 [0036] 实施例二：如图5至图9所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：承载支架2的外壁固定安装有导向滑轨20，导向滑轨20的内壁滑动安装有导向块 24，导向块24的外壁与导向滑轨20的内壁滑动贴合，导向块24的上端面固定安装有容置板 22，滑动导向块24带动容置板22同步滑动，导向滑轨20为容置板22的滑动提供轨迹，容置板 22的底面设置有弹性擦拭层5，弹性擦拭层5为稀疏多孔的人造海绵，滑动容置板22通过弹性擦拭层5擦拭光伏板，达到除垢的效果，提高光能接收效率，容置板22的内壁弹性安装有顶压板12，顶压板12的底面与弹性擦拭层5的内壁贴合，顶压板12的上端面设置有弹簧，弹簧的另一端与容置板22的内壁固定连接，通过弹簧的弹力实时推动顶压板12，在擦拭的过程中，使得弹性擦拭层5实时具有与光伏板贴合的趋势，提高清洁效率。 [0037] 优选的，变速箱9内小齿轮转动时，带动连接轴11转动，连接轴11的中部与承载板3的上端面转动连接，承载板3为连接轴11提供支撑。 [0038] 导向滑轨20的内壁转动安装有控制螺杆23，控制螺杆23为常见的往复丝杆，控制螺杆23贯穿导向块24，并通过内外螺纹配合与导向块24连接，转动控制螺杆23带动导向块24沿导向滑轨20的内壁往复滑动，从而带动容置板22往复滑动，实现擦拭，控制螺杆23的转动通过连接轴11控制，连接轴11的外壁设置有皮带轮，在控制螺杆23的轴向端通过连轴连接有皮带轮，上述的两个皮带轮通过皮带连接，从而可以通过连接轴11带动控制螺杆23转动。 [0039] 擦拭光伏板的其中一个传动方式为：驱动电机4通过变速箱9的小齿轮控制连接轴11转动，从而带动控制螺杆23转动，此时控制电路同时与驱动电机4、储能电池连接，同步实现充电、动能储存和擦拭； 擦拭光伏板的另一个传动方式为：控制发条13通过传输轴6控制变速箱9内的大齿 轮转动并带动小齿轮转动，小齿轮通过连接轴11带动控制螺杆23转动，实现擦拭，从而利用储能电池后，存储的动能，提高能量利用效率。 [0040] 优选的，容置板22的内部设置有与弹性擦拭层5连通的空腔，承载板3的上端面固定连接有安装箱19，安装箱19的内壁设置有存储袋26，存储袋26内部的空腔用于存储清洁剂，存储袋26的外壁设置有连接管21，存储袋26的内腔通过连接管21与容置板22端的内腔连通，在擦拭光伏板时，挤压存储袋26，使得清洁剂由弹性擦拭层5溢出，通过添加清洁剂的方式提高清洁效果。 [0041] 在光电转换设备由于需要接收阳光，通常设置在室外，室外的天气多变，从而导致光线环境变化，在晴天时，有充足的阳光，光伏板容易接收光能，从而使得储能电池容易充满，在阴雨天气时，由于光线不足，储能电池通常为未满状态。 [0042] 本实施例中，晴天时，通过驱动电机4消耗光伏板转化的电能，保护储能电池，同时将电能通过弹性势能的方式存储，在阴雨天气来临时，通过控制发条13释放弹性势能，控制容置板22滑动，配合雨水擦拭清洁光伏板，提高光电转化效率。 [0043] 另外，夏季多有暴雨天气，夏季的暴雨通常来的快去的快，雨过天晴后，光线充足，且环境湿润，此时驱动电机4通过变速箱9内的小齿轮直接控制连接轴11转动，实现擦拭，同时实现清洁和能量的调配。 [0044] 优选的，承载板3的上端面固定连接有存储箱18，存储箱18用于存储清洁剂，存储箱18的内腔通过单向阀与存储袋26的内腔连通，此单向阀控制清洁剂只能由存储箱18进入存储袋26内，存储袋26为弹性材质，连接管21外壁设置有单向阀，此单向阀控制清洁剂只能由存储袋26进入容置板22的内腔，连接轴11的一端延伸至安装箱19的内腔，并固定连接有控制凸轮25，控制凸轮25位于存储袋26的正上方，转动连接轴11带动控制凸轮25转动，控制凸轮25挤压存储袋26，使得清洁剂流入容置板22内部的空腔，辅助清洁，在控制凸轮25远离存储袋26时，存储袋26恢复形变，此时存储箱18内的清洁剂流入存储袋26内，实现清洁剂的补充。 [0045] 优选的，承载支架2的外壁任意位置设置有用于检测光伏组件1储能电池电压的电压传感器，电压传感器用于通过电压判断储能电池的电量，承载板3上端设置有PLC板，PLC板上集成有逻辑控制器，逻辑控制器选用MCU，电压传感器的输出端通过逻辑控制器信息输入连接，逻辑控制器通过电压信号控制驱动电机4转动，从而实现根据储能电池的电量控制驱动电机4通电与断电。 [0046] 优选的，驱动电机4的输出轴设置有第一电磁离合8，驱动电机4的输出轴通过第一电磁离合8与变速箱9的输入端连接，实现驱动电机4输出轴与变速箱9内小齿轮的连接，变速箱9的输入端设置有第二电磁离合10，变速箱9的输入轴通过第二电磁离合10与连接轴11连接，实现变速箱9内小齿轮与连接轴11的连接。 [0047] 优选的，承载支架2外壁任意位置设置有传感模组，传感模组选用空气湿度传感器，用于检测空气湿度。 [0048] 传感模组通过逻辑控制器控制第一电磁离合8的连接和断开，第一电磁离合8连接时，驱动电机4的输出轴与变速箱9内的小齿轮固定连接，第一电磁离合8断开时，防止驱动电机4的转子消耗控制发条13的能量。 [0049] 传感模组通过逻辑控制器控制第二电磁离合10的连接和断开，在外界空气干燥且储能电池满电时，第二电磁离合10断开，此时驱动电机4转动，连接轴11固定，防止干燥环境下容置板22滑动划伤光伏板。 [0050] 如图10所示，一种光伏功率控制装置的控制方法，该方法采用上述的光伏功率控制装置，包括以下步骤：A1、光伏组件1储能电池充电时，电压低于满电电压时，逻辑控制器控制驱动电机4 保持断电； A2、光伏组件1储能电池充电时，电压达到满电电压时，逻辑控制器控制驱动电机4 通电，此时第一电磁离合8连接，第二电磁离合10断开，通过变速箱9带动控制发条13存储弹性势能； A3、传感模组检测到外界环境湿润时，且储能电池为满电状态时，逻辑控制器控制 第一电磁离合8和第二电磁离合10均连接，此时连接轴11控制容置板22往复滑动，清洁光伏组件1的采光面同时控制发条13储能； A4、传感模组检测到外界环境湿润时，且储能电池为未满电状态时，第一电磁离合 8断开，第二电磁离合10连接，同时控制块14带动控制棘杆17偏转，此时控制发条13通过变速箱9控制容置板22往复滑动。 [0052] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。 [0053] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 |
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