本發(fā)明屬于太陽能板支架，涉及一種追日避風(fēng)太陽能板支架。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，各國對能源的需求一直持續(xù)攀升，能源短缺問題一直存在。傳統(tǒng)化石能源為不可再生能源，使用過程中對環(huán)境造成極大污染，因此清潔能源的使用逐年攀升。為解決能源不足的問題，清潔能源太陽能、風(fēng)能、氫能的開發(fā)與使用逐年遞增。太陽能是目前開發(fā)過程中使用較多的可再生能源。相較于市面上的很多的太陽能都是采用的是定點(diǎn)式的，為提高太陽能的吸收效率與轉(zhuǎn)化效率，本課題針對太陽能板的固定支架功能進(jìn)行研究，以解決太能板的吸收效率、避開狂風(fēng)暴雨的沖擊，提升太陽能板支架的壽命等問題。

2、現(xiàn)有的太陽追光形式分為三大階段：

3、一、機(jī)械追光：就是只利用機(jī)械裝置原理驅(qū)動(dòng)太陽能板轉(zhuǎn)動(dòng)，使得太陽入射角垂直。該追光方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，缺點(diǎn)是追光精確度低而且由于整套系統(tǒng)都是純機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)所以聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)使得整個(gè)框架質(zhì)量大大加強(qiáng)變得尤為笨重。

4、二、跟光太陽位置追光：這套系統(tǒng)采用的追日的方法就是利用天問數(shù)學(xué)模型計(jì)算出太陽的具體方向然后驅(qū)動(dòng)太陽能板轉(zhuǎn)動(dòng)，這套追日方法的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)追光系統(tǒng)追光穩(wěn)定，但是卻有很嚴(yán)重的缺點(diǎn)，那就是追光精度不高但還是比機(jī)械追光精度要高。

5、三、光電傳感器追光：就是利用各類光電傳感器的光電效應(yīng)，通過比較電路處理進(jìn)而驅(qū)動(dòng)太陽能板與太陽光線垂直。該系統(tǒng)具有追光精度高，而這類追光系統(tǒng)的缺點(diǎn)是追光不穩(wěn)定容易產(chǎn)生誤信號。

6、而且在20世紀(jì)90年代以后單片機(jī)制造的關(guān)鍵技術(shù)得到突破，使得整體價(jià)格斷崖式降落，單片機(jī)快速發(fā)展。所以在2017年鄭州大學(xué)的周艷麗就提出了基于單片機(jī)的太陽能電池板自動(dòng)追光系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過單片機(jī)計(jì)算太陽的高度角和方位角，發(fā)送電脈沖信號數(shù)量給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)太陽能電池板裝置的位置，這樣就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行更新太陽的位置從而進(jìn)行改變太陽能板的俯仰角從而使得整體。該系統(tǒng)通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)證明了自動(dòng)追蹤太陽能電池板裝置的光電轉(zhuǎn)換效率比水平固定式太陽能電池板提高了33.5％。至此太陽能追光系統(tǒng)進(jìn)入了第二階段跟光太陽位置追光。

7、再在最近幾年超導(dǎo)技術(shù)開始發(fā)展，它具有傳導(dǎo)快，結(jié)構(gòu)簡單小巧，傳導(dǎo)面積大等特點(diǎn)于是廣西大學(xué)的李軍于2018年提出了無追蹤太陽能光纖導(dǎo)光系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較大容差度，可以在非實(shí)時(shí)追蹤太陽角度的情況下仍然能平穩(wěn)輸出，避免了實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)長期轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件極易損壞的缺點(diǎn)。但是該技術(shù)卻由于超導(dǎo)材料的制造成本較高，而我國的適用于太陽能發(fā)電的區(qū)域大，所以不被普及。

8、于是追光技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，在前幾年集成化的概念慢慢浮出，同時(shí)也由于流水線機(jī)器制造的概念，各類電子產(chǎn)品都進(jìn)入集成化電路的時(shí)代，各類集成傳感器慢慢進(jìn)入大眾的視野中，如灰度傳感器、紅外傳感器，這類傳感器的功能也越發(fā)全面，于是在2019年孫毅飛等人便提出了灰度匹配攝像頭的太陽能電池板自動(dòng)追光系統(tǒng)，將灰度攝像頭安裝在太陽能電池板中心位置，采集到的圖像進(jìn)行二值化處理，利用閉環(huán)控制來減小追光角度誤差，從而實(shí)現(xiàn)對太陽位置追蹤。從此追光控制系統(tǒng)進(jìn)入了第三階段。追光系統(tǒng)也進(jìn)入了發(fā)展的“高速公路”。

9、近而在2020年張屹等人提出了一種基于gps定位的太陽能板自動(dòng)追光系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用gps定位功能獲取地理位置的經(jīng)緯度和時(shí)間信息，通過單片機(jī)計(jì)算太陽高度角和方位角。根據(jù)間歇跟蹤法計(jì)算跟蹤偏差值，單片機(jī)輸出電脈沖信號控制步進(jìn)電機(jī)，使太陽能板裝置能夠?qū)μ栁恢眠M(jìn)行追蹤，但是視日運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤系統(tǒng)長時(shí)間工作會(huì)積累誤差。這便是第二階段及其第三階段的相融合，至此追光系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)第三階段。光電傳感器可以解決在傳感過程中由于追光不穩(wěn)定容易產(chǎn)生誤信號，從而使得追光不精確的問題，將大大減小追光系統(tǒng)的弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的太陽能板在安裝后遇到強(qiáng)風(fēng)情況下太陽能板折斷損壞、由于地球自轉(zhuǎn)及繞日公轉(zhuǎn)使得太陽光線無法直接照射于太陽能板的光伏電路上，從而導(dǎo)致的電能轉(zhuǎn)換效率低下的問題，而提出的一種追日避風(fēng)太陽能板支架。

2、本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種追日避風(fēng)太陽能板支架，其特征在于：包括設(shè)置在底部的承重支架、設(shè)置在承重支架上并能通過旋轉(zhuǎn)組件相對于承重支架進(jìn)行平面旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上并能通過翻轉(zhuǎn)組件相對于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)進(jìn)行臥向傾倒的翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的上方設(shè)有太陽能板，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的前方設(shè)有用于測量風(fēng)力屬性的三杯測風(fēng)原件，旋轉(zhuǎn)組件和翻轉(zhuǎn)組件通過控制組件進(jìn)行運(yùn)作。

4、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的三杯測風(fēng)原件與翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的側(cè)面通過第一鉸接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，三杯測風(fēng)原件的底部設(shè)有圓環(huán)支架，圓環(huán)支架底部設(shè)有曲形桿，曲形桿所在的平面與翻轉(zhuǎn)平臺(tái)所在的平面垂直，曲形桿的內(nèi)部具有空腔，空腔內(nèi)自由滾動(dòng)設(shè)有一顆鋼珠。

5、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的三杯測風(fēng)原件包括柱形支架、旋轉(zhuǎn)設(shè)置在柱形支架上的旋轉(zhuǎn)柱、中心對稱設(shè)置在旋轉(zhuǎn)柱上的三個(gè)輕質(zhì)風(fēng)杯，旋轉(zhuǎn)柱上套設(shè)有采樣齒輪，旋轉(zhuǎn)柱內(nèi)與采樣齒輪對接處設(shè)有光電開關(guān)，輕質(zhì)風(fēng)杯內(nèi)設(shè)有微型單片機(jī)。

6、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的旋轉(zhuǎn)組件包括固定設(shè)置在承重支架上的旋轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)、固定套設(shè)在旋轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)輸出軸上的第一輸出齒輪、橫向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在承重支架上的第一軸、固定套設(shè)在第一軸上且相互錯(cuò)開的第一齒輪和渦桿，立向轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在承重支架上的第二軸、固定套設(shè)在第二軸上的渦輪，輸出齒輪和第一齒輪邊緣嚙合以傳遞動(dòng)力，渦輪與蝸桿側(cè)向嚙合以傳遞動(dòng)力。

7、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的翻轉(zhuǎn)組件包括兩端分別通過第二鉸接桿和第三鉸接桿轉(zhuǎn)動(dòng)對接在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上的伸縮桿、固定設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的翻轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)、固定套設(shè)在翻轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)輸出軸上的第二輸出齒輪、固定設(shè)置在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上的固定軸、固定套設(shè)在固定軸上的扇形齒輪，第二輸出齒輪與扇形齒輪邊緣嚙合。

8、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的翻轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)為雙向輸出電機(jī)，第二輸出齒輪套設(shè)在翻轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)一端的輸出軸上，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有第二軸，翻轉(zhuǎn)數(shù)控電機(jī)另一端輸出軸與第二軸對接，第二軸的端部設(shè)有第三輸出齒輪，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的兩側(cè)均設(shè)有固定軸且套設(shè)有扇形齒輪，第二輸出齒輪和第三輸出齒輪分別于兩側(cè)的兩個(gè)扇形齒輪邊緣嚙合。

9、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的伸縮桿有兩組，分兩側(cè)平行設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和翻轉(zhuǎn)平臺(tái)之間。

10、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)有阻尼塊，當(dāng)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)接觸到阻尼塊時(shí)翻轉(zhuǎn)平臺(tái)與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)平行。

11、在上述的一種追日避風(fēng)太陽能板支架中，所述的太陽能板具有兩層，下層太陽能板固定在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上，上層太陽能板具有兩組分別左右滑動(dòng)對稱設(shè)置在翻轉(zhuǎn)平臺(tái)上，翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的底部縱向設(shè)有絲桿和用于驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的開合控制電機(jī)，滑桿上套設(shè)有滑塊，滑塊的兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有兩個(gè)撐桿，兩個(gè)撐桿的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在太陽能板底部。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本追日避風(fēng)太陽能板支架具有以下優(yōu)點(diǎn)：

13、（1）針對太陽能面板由較大使得面板受風(fēng)破裂設(shè)計(jì)了一種太陽能面板折疊機(jī)構(gòu)，展開后太陽能面板面積擴(kuò)大兩倍；

14、（2）采用了四象限灰度傳感器進(jìn)行追日，提升了追日機(jī)構(gòu)的精確性、可靠性；

15、（3）為避免由于避風(fēng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)初速過大導(dǎo)致的太陽能面板破裂，采用了一款合理阻尼力的阻尼推桿，并且給予了支架在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一定的自鎖性。使得機(jī)構(gòu)不會(huì)由于電機(jī)突發(fā)斷電使得面板回收；

16、（4）為保證三杯測風(fēng)原件的使用最佳位置（恒豎直）采用了偏至中心的“不倒翁”法，使得太陽能支架在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中三杯測風(fēng)支架恒水平。