本實(shí)用新型涉及一種通用型光伏自供電系統(tǒng)，屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著光伏技術(shù)已日趨成熟，光伏發(fā)電已逐漸步入商業(yè)化、大眾化、平民化，光伏發(fā)電在新領(lǐng)域的應(yīng)用，將成為未來(lái)重要的研究方向。如今大多數(shù)戶(hù)外設(shè)備采用蓄電池供電，并配備專(zhuān)門(mén)的充電器，這就要求有相應(yīng)的充電場(chǎng)所，對(duì)于戶(hù)外相對(duì)惡劣的環(huán)境往往沒(méi)有較好的充電場(chǎng)所，因此蓄電池電量一旦用完，設(shè)備的供電將成為比較麻煩的問(wèn)題。如今一些戶(hù)外設(shè)備已經(jīng)在能源供給方面采用太陽(yáng)能技術(shù)，如太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)能充電寶，或太陽(yáng)能移動(dòng)機(jī)器人，但這些設(shè)備的能源供給部分并不通用，并且能量轉(zhuǎn)換效率并不如意。為此開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)具有通用性、可移植，并且能量轉(zhuǎn)換率較高的光伏自供電系統(tǒng)具有較積極的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種通用型太陽(yáng)能自供電系統(tǒng)，通過(guò)鋰電池管理單元有效控制光伏組件給鋰電池充電，通過(guò)鋰電池給外部設(shè)備供電，并可通過(guò)通訊接口以及開(kāi)關(guān)量接口控制可調(diào)整光伏支架的狀態(tài)，包括光伏組件與太陽(yáng)直射角度的調(diào)整以及組件展開(kāi)與收縮狀態(tài)控制，從而充分利用太陽(yáng)能，提高充電效率，外部設(shè)備可通過(guò)通訊接口獲取該系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，具有一定的通用性、可移植性和開(kāi)發(fā)性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種通用型光伏自供電系統(tǒng)，其特征在于：包括可調(diào)節(jié)光伏支架和光伏自供電控制器，所述可調(diào)節(jié)光伏支架包括角度調(diào)整機(jī)構(gòu)和光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)，所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝于移動(dòng)設(shè)備上，光伏自供電控制器安裝在移動(dòng)設(shè)備內(nèi)部,角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包含絲桿、滑塊、支撐連桿、滑道、聯(lián)軸器、直流電機(jī)一、支撐搖桿、以及安裝架；所述光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)固定于角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的支撐搖桿上，光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)包含兩個(gè)軌道上固定架、下固定架、上雙節(jié)軌、下雙節(jié)軌、光伏組件、齒條、齒輪、直流電機(jī)二、搖桿、滾動(dòng)滑塊一、滾動(dòng)滑塊二，所述光伏組件分為三塊并聯(lián)連接的組件，分別為光伏組件一、光伏組件二、光伏組件三；

所述角度調(diào)整機(jī)構(gòu)為搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)合絲桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整，所述滑道固定設(shè)置于安裝架上，所述絲桿設(shè)置于滑道內(nèi)，絲桿通過(guò)聯(lián)軸器連至直流電機(jī)一上，所述滑塊設(shè)置于滑道內(nèi)，并與絲桿作活動(dòng)連接，所述支撐連桿與滑塊通過(guò)鉸鏈進(jìn)行連接，所述支撐搖桿通過(guò)鉸鏈分別與安裝架以及支撐連桿進(jìn)行連接；

所述光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)為雙滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，結(jié)合齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)所述上雙節(jié)軌、下雙節(jié)軌來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏組件的展開(kāi)與收攏，所述上固定架固定于支撐搖桿的上端，所述下固定架固定于支撐搖桿的下端，所述光伏組件一固定于上雙節(jié)軌的動(dòng)軌上，上雙節(jié)軌的靜軌固定于上固定架和下固定架組成的上層軌道空間內(nèi)，所述光伏組件二固定于下雙節(jié)軌的動(dòng)軌上，下雙節(jié)軌的靜軌固定于上固定架和下固定架組成的下層軌道空間內(nèi)，所述光伏組件三固定于上固定架、下固定架組成的最外層；所述滾動(dòng)滑塊一的一端固定于光伏組件一的邊緣，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承在搖桿的滑槽內(nèi)滾動(dòng)；所述滾動(dòng)滑塊二的一端固定于光伏組件二的邊緣，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承在搖桿的滑槽內(nèi)滾動(dòng)；所述搖桿通過(guò)鉸鏈與下固定架的外伸桿相連；所述直流電機(jī)二通過(guò)連接片固定于支撐搖桿上，所述齒條固定于光伏組件二的背面，與電機(jī)軸上的齒輪構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)；

所述光伏自供電控制器包括鋰電池、溫度傳感器、光伏組件、鋰電池管理單元、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、模擬信號(hào)采集單元、開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元、通訊單元、DSP微處理器、光電編碼器,所述溫度傳感器與鋰電池串聯(lián)連接，所述鋰電池與鋰電池管理單元、光伏組件、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、模擬信號(hào)采集單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元相互并聯(lián)連接，所述光電編碼器安裝在絲桿端部，光電編碼器的輸出端與開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元的輸入端連接，所述開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元的輸入端還與若干限位開(kāi)關(guān)和若干點(diǎn)動(dòng)按鈕的輸出端連接，開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元的輸出端與DSP微處理器的輸入端連接，所述模擬信號(hào)采集單元的輸出端與DSP微處理器的輸入端連接，所述DSP微處理器的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的輸入端連接，所述通訊單元與DSP微處理器相互通迅。

前述的通用型光伏自供電系統(tǒng)，其特征在于：所述可調(diào)節(jié)光伏支架和光伏自供電控制器各有一個(gè)。

前述的通用型光伏自供電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏自供電控制器的鋰電池管理單元以CN為控制芯片。

前述的光伏自供電控制器，其特征在于：所述開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元輸入端連接的若干限位開(kāi)關(guān)分別為限位開(kāi)關(guān)一、限位開(kāi)關(guān)二、限位開(kāi)關(guān)三、限位開(kāi)關(guān)四，各限位開(kāi)關(guān)之間相互獨(dú)立；開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元輸入端連接的若干點(diǎn)動(dòng)按鈕分別為點(diǎn)動(dòng)按鈕一、點(diǎn)動(dòng)按鈕二、點(diǎn)動(dòng)按鈕三，各點(diǎn)動(dòng)按鈕之間相互獨(dú)立。

進(jìn)一步地，前述的光伏自供電控制器，其特征在于：所述通訊單元還有外部設(shè)備相互通訊。

更進(jìn)一步地，所述通訊單元有兩種通訊接口，分別是IIC通訊和RS通訊。

進(jìn)一步地，可調(diào)節(jié)光伏支架的安裝架的材料為市場(chǎng)上通用的鋁合金方管框架型材。

本實(shí)用新型提供了一種通用型光伏自供電系統(tǒng)，適用于一些功率小于60W的戶(hù)外設(shè)備，為戶(hù)外設(shè)備提供一種高效的能量來(lái)源以及電源管理方案，并且具有一定通用性、可移植性以及開(kāi)發(fā)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型可調(diào)節(jié)光伏支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型角度調(diào)整機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖5為本實(shí)用新型光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖6為本實(shí)用新型光伏組件展開(kāi)狀態(tài)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型光伏組件收攏狀態(tài)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型光伏自供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖中附圖標(biāo)記含義：絲桿1，滑塊2，支撐連桿3，滑道4，聯(lián)軸器5，直流電機(jī)一6，支撐搖桿7，上軌道固定架8-1、下軌道固定架8-2，上雙節(jié)軌9-1、下雙節(jié)軌9-2，光伏組件10，光伏組件一10-1，光伏組件二10-2，光伏組件三10-3，齒條11，齒輪12，直流電機(jī)二13，搖桿14，滾動(dòng)滑塊一15，滾動(dòng)滑塊二16，安裝架17，鋰電池18，鋰電池管理單元19，穩(wěn)壓?jiǎn)卧?0，電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21，模擬信號(hào)采集單元22，開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23，通訊單元24，DSP微處理器25，光電編碼器26，限位開(kāi)關(guān)一27、限位開(kāi)關(guān)二28、限位開(kāi)關(guān)三29、限位開(kāi)關(guān)四30，點(diǎn)動(dòng)按鈕一31、點(diǎn)動(dòng)按鈕二32、點(diǎn)動(dòng)按鈕三33，溫度傳感器34，移動(dòng)設(shè)備35。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

如圖1～8所示，本發(fā)明的通用型光伏自供電系統(tǒng)，包括可調(diào)節(jié)光伏支架和光伏自供電控制器，可調(diào)節(jié)光伏支架包括角度調(diào)整機(jī)構(gòu)和光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝于移動(dòng)設(shè)備35上，光伏自供電控制器安裝在移動(dòng)設(shè)備35內(nèi)部,角度調(diào)整機(jī)構(gòu)包含絲桿1、滑塊2、支撐連桿3、滑道4、聯(lián)軸器5、直流電機(jī)一6、支撐搖桿7、以及安裝架17；光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)固定于角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的支撐搖桿7上，光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)包含兩個(gè)軌道上固定架8-1、下固定架8-2、上雙節(jié)軌9-1、下雙節(jié)軌9-2、光伏組件10、齒條11、齒輪12、直流電機(jī)二13、搖桿14、滾動(dòng)滑塊一15、滾動(dòng)滑塊二16，光伏組件10分為三塊并聯(lián)連接的組件，分別為光伏組件一10-1、光伏組件二10-2、光伏組件三10-3；

如圖2-4所示，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)為搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)合絲桿傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整，滑道4固定設(shè)置于安裝架17上，絲桿1設(shè)置于滑道4內(nèi)，絲桿1通過(guò)聯(lián)軸器5連至直流電機(jī)一6上，滑塊2設(shè)置于滑道4內(nèi)，并與絲桿作活動(dòng)連接，支撐連桿3與滑塊2通過(guò)鉸鏈進(jìn)行連接，支撐搖桿7通過(guò)鉸鏈分別與安裝架17以及支撐連桿3進(jìn)行連接，角度調(diào)整機(jī)構(gòu)可通過(guò)控制直流電機(jī)一6的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)絲桿1帶動(dòng)滑塊2前后直線運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)支撐搖桿7擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)角度調(diào)整。

如圖2、圖3以及圖5-7所示，光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)為雙滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，結(jié)合齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)上雙節(jié)軌9-1、下雙節(jié)軌9-2來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏組件10的展開(kāi)與收攏，上固定架8-1固定于支撐搖桿7的上端，下固定架8-2固定于支撐搖桿7的下端，光伏組件一10-1固定于上雙節(jié)軌9-1的動(dòng)軌上，上雙節(jié)軌9-1的靜軌固定于上固定架8-1和下固定架8-2組成的上層軌道空間內(nèi)，光伏組件二10-2固定于下雙節(jié)軌9-2的動(dòng)軌上，下雙節(jié)軌9-2的靜軌固定于上固定架8-1和下固定架8-2組成的下層軌道空間內(nèi)，光伏組件三10-3固定于上固定架8-1、下固定架8-2組成的最外層；滾動(dòng)滑塊一15的一端固定于光伏組件一10-1的邊緣，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承在搖桿14的滑槽內(nèi)滾動(dòng)；滾動(dòng)滑塊二16的一端固定于光伏組件二10-2的邊緣，另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承在搖桿14的滑槽內(nèi)滾動(dòng)；搖桿14通過(guò)鉸鏈與下固定架8-2的外伸桿相連；直流電機(jī)二13通過(guò)連接片固定于支撐搖桿7上，齒條11固定于光伏組件二10-2的背面，與電機(jī)軸上的齒輪12構(gòu)成齒輪齒條傳動(dòng)?？刂浦绷麟姍C(jī)二13的正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)一個(gè)上雙節(jié)軌9-1或下雙節(jié)軌9-2的動(dòng)軌帶動(dòng)相應(yīng)光伏組件在相應(yīng)固定架內(nèi)滑動(dòng)，并通過(guò)雙滑塊搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)另一端光伏組件的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光伏組件一10-1、光伏組件二10-2的同時(shí)展開(kāi)與收攏，從而達(dá)成在設(shè)備需要時(shí)展開(kāi)，不需要時(shí)收攏的目的，如圖6為組件展開(kāi)時(shí)的狀態(tài)，圖7為組件收攏時(shí)的狀態(tài)。

如圖8所示，光伏自供電控制器包括鋰電池18、溫度傳感器34、光伏組件10、鋰電池管理單元19、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?0、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21、模擬信號(hào)采集單元22、開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23、通訊單元24、DSP微處理器25、光電編碼器26,溫度傳感器34與鋰電池18串聯(lián)連接，鋰電池18與鋰電池管理單元19、光伏組件10、穩(wěn)壓?jiǎn)卧?0、模擬信號(hào)采集單元22、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21相互并聯(lián)連接，模擬信號(hào)采集單元22能夠采集鋰電池18的電壓和溫度、光伏組件10的電壓、兩路電機(jī)的電流。光電編碼器26安裝在絲桿1端部，隨著絲桿1的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生脈沖，光電編碼器26的輸出端與開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23的輸入端連接，開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23的輸入端還與若干限位開(kāi)關(guān)和若干點(diǎn)動(dòng)按鈕的輸出端連接，開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23的輸出端與DSP微處理器25的輸入端連接，模擬信號(hào)采集單元22的輸出端與DSP微處理器25的輸入端連接，DSP微處理器25的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元21的輸入端連接，通訊單元24與DSP微處理器25相互通迅，DSP微處理器25其輸入端根據(jù)脈沖數(shù)得到角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的角度變化量，實(shí)現(xiàn)角度的精確調(diào)整。

優(yōu)選地，可調(diào)節(jié)光伏支架和光伏自供電控制器各有一個(gè)。

光伏自供電控制器的鋰電池管理單元19以CN3722為控制芯片，通過(guò)采集光伏組件10的輸入電壓、鋰電池18的電壓以及充電電流，并控制降壓電路中的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)三階段充電，在電池電壓小于低壓門(mén)限值時(shí)采用涓流充電，高于低壓門(mén)限值并小于高壓門(mén)限值時(shí)恒流充電，超過(guò)高壓門(mén)限電壓時(shí)恒壓充電；并具有光伏組件恒電壓最大功率點(diǎn)跟蹤功能，因此鋰電池管理單元19具有較高的充電效率。此外所述鋰電池管理單元19通過(guò)溫度傳感器34采集鋰電池18表面溫度，在溫度過(guò)高時(shí)切斷充電電路，起到保護(hù)作用。

此外，鋰電池管理單元19的電池的充電高壓門(mén)限值可通過(guò)可調(diào)分壓電阻調(diào)整，因此可適用于不同滿(mǎn)充電壓的鋰電池18；光伏組件10最大功率跟蹤點(diǎn)的電壓可通過(guò)可調(diào)電阻調(diào)整，因此可適用于不同功率輸出的光伏組件，綜上，光伏自供電控制器可適用于較多場(chǎng)合，具有較強(qiáng)的通用性。

開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23輸入端連接的若干限位開(kāi)關(guān)分別為限位開(kāi)關(guān)一27、限位開(kāi)關(guān)二28、限位開(kāi)關(guān)三29、限位開(kāi)關(guān)四30，各限位開(kāi)關(guān)之間相互獨(dú)立；開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23輸入端連接的若干點(diǎn)動(dòng)按鈕分別為點(diǎn)動(dòng)按鈕一31、點(diǎn)動(dòng)按鈕二32、點(diǎn)動(dòng)按鈕三33，各點(diǎn)動(dòng)按鈕之間相互獨(dú)立。開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元23用于采集4個(gè)限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)、調(diào)試用的3個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕的信號(hào)以及光電編碼器26的脈沖信號(hào)，限位開(kāi)關(guān)一27和限位開(kāi)關(guān)二28分別對(duì)應(yīng)于角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的2個(gè)極限位置，限位開(kāi)關(guān)三29和限位開(kāi)關(guān)四30分別對(duì)應(yīng)于光伏組件展開(kāi)機(jī)構(gòu)的2個(gè)極限位置，從而在機(jī)構(gòu)達(dá)到極限位置時(shí)停止相應(yīng)的直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，起到保護(hù)作用；3個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鈕用于現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)試可調(diào)節(jié)光伏支架，點(diǎn)動(dòng)按鈕一31用于點(diǎn)動(dòng)增大角度調(diào)整機(jī)構(gòu)角度，點(diǎn)動(dòng)按鈕二32用于點(diǎn)動(dòng)減小調(diào)整機(jī)構(gòu)角度，點(diǎn)動(dòng)按鈕三33用于展開(kāi)和收攏光伏組件10，便于操作人員根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整光伏支架的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，通訊單元24還有外部設(shè)備相互通訊，通訊單元24有兩種通訊接口，分別是IIC通訊和RS485通訊，適用于多種具有IIC接口或RS485接口的設(shè)備。外部設(shè)備可通過(guò)通訊接口控制可調(diào)整光伏支架工作狀態(tài)，包括角度調(diào)整、組件展開(kāi)收攏控制。操作人員不但可以通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕控制支架，也可通過(guò)設(shè)備通訊來(lái)控制可調(diào)整光伏支架，使控制方式更加靈活，適用于更多場(chǎng)合，便于開(kāi)發(fā)。

優(yōu)選地，可調(diào)節(jié)光伏支架的安裝架17的材料為市場(chǎng)上通用的鋁合金方管框架型材，安裝方便，移植性強(qiáng)，適用于多種場(chǎng)合。

以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。