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CN113014188B - 一种基于太阳能发电的户外电力柜系统 - Google Patents

一种基于太阳能发电的户外电力柜系统 Download PDF

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CN113014188B
CN113014188B CN202110351279.8A CN202110351279A CN113014188B CN 113014188 B CN113014188 B CN 113014188B CN 202110351279 A CN202110351279 A CN 202110351279A CN 113014188 B CN113014188 B CN 113014188B
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Abstract

本发明涉及户外电力柜技术领域，具体说是一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，包括时间继电器、收电装置、转电装置、储电装置和电力装置；所述时间继电器与收电装置、转电装置、储电装置和电力装置均为有线连接；所述时间继电器能够根据时间对收电装置的电路进行通断；所述收电装置用于收集太阳照射的太阳能；所述转电装置用于将收电装置的太阳能转化至电能；本发明中的收电装置通过控制器控制电机带动转棒转动与转棒带动太阳能电池板转动相配合，从而保证了太阳发出的光束始终与太阳能电池板的端面垂直，进而提高了太阳能电池板吸收太阳光的效率，使得户外电力柜的太阳能发电效率得到提高。

Description

一种基于太阳能发电的户外电力柜系统
技术领域
本发明涉及户外电力柜技术领域，具体说是一种基于太阳能发电的户外电力柜系统。
背景技术
电力柜作为一种重要的电气设施，用于将电能分配给负荷，对负荷提供保护、监视和控制，电力柜包括室内电力柜和室外电力柜；电力柜是一种应用于电力领域、提供电力元件正常工作的保护装置，可以在其柜体附加多种功能，确保电力系统的稳定运行；太阳能清洁能源是将太阳的光能转换为热能、电能等形式，能源转换过程中不会产生其他污染；目前使用最多的是硅基太阳能，其光电转换的效率较高；由于现有技术不足，使得太阳照射的一天中，太阳对太阳能电池板的照射角度随着时间的改变而改变，从而影响太阳能电池板吸收太阳光的能量，进而影响户外电力柜的太阳能发电效率。
现有技术中也出现了一些关于基于太阳能发电的户外电力柜系统的技术方案，如申请号为CN201610513285.8的一项中国专利公开了一种基于太阳能发电的户外电力柜，包括柜体、太阳能电池板和蓄电池，所述柜体上设置有前门和侧门，所述前门上设置有视窗，所述前门和侧门上均安装有玥玛锁；所述太阳能电池板安装在所述柜体的顶部，所述蓄电池安装于所述柜体的底部；所述太阳能电池板、蓄电池和柜体相互电连接；所述蓄电池为所述电力柜功能模块提供电力支持；所述太阳能电池板基于染料敏化太阳电池；该技术方案可以充分利用户外太阳能资源，对电力柜提供额外能源支持，可以实现暂时摆脱电网的约束功能；但是该技术方案却不能解决太阳对太阳能电池板的照射角度随着时间的改变而改变的问题，从而影响太阳能电池板吸收太阳光的能量，使得户外电力柜的太阳能发电效率受到影响，进而造成该方案的局限性。
鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提出了一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，解决了上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，本发明中的收电装置通过控制器控制电机带动转棒转动与转棒带动太阳能电池板转动相配合，从而保证了太阳发出的光束始终与太阳能电池板的端面垂直，进而提高了太阳能电池板吸收太阳光的效率，使得户外电力柜的太阳能发电效率得到提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，包括时间继电器、收电装置、转电装置、储电装置和电力装置；所述时间继电器与收电装置、转电装置、储电装置和电力装置均为有线连接；所述时间继电器能够根据时间对收电装置的电路进行通断；所述收电装置用于收集太阳照射的太阳能；所述转电装置用于将收电装置的太阳能转化至电能；所述储电装置用于对转电装置转化的电能进行储存；所述电力装置用于将电能分配给负荷，且对负荷提供保护、监视和控制；
所述电力装置包括电力柜本体和支脚；所述支脚固连在电力柜本体的下端；所述收电装置包括支板、太阳能电池板和控制器；所述收电装置位于电力装置上方；所述支板固连在电力柜本体的上端；两个所述支板之间转动连接着转棒；所述转棒上固连着太阳能电池板；其中一个所述支板的外壁上安装有电机；所述电机的输出轴连接着转棒的一端；所述控制器用于控制收电装置自动运行；
工作时，由于现有技术不足，使得太阳照射的一天中，太阳对太阳能电池板的照射角度随着时间的改变而改变，从而影响太阳能电池板吸收太阳光的能量，进而影响户外电力柜的太阳能发电效率；
因此本发明中时间继电器会根据不同地区的日照时间来对收电装置的电路进行通断，例如中国中部大部分地区在上午6：30日出，下午在6:00日落，时间继电器会每两个小时将信号传递至收电装置，收电装置中的控制器会控制电机转动，转动的电机会带动固连的转棒转动，转动的转棒带动太阳能电池板转动，从而改变太阳能电池板的端面与水平面之间的角度，进而保证太阳光垂直照射在太阳能电池板上，收电装置将收集的电能输送至转电装置，再由转电装置将太阳能转化至电能，转电装置将转化后的电能输送至储电装置，最后由电力装置对储电装置内的电能进行使用；
本发明通过控制器控制电机带动转棒转动与转棒带动太阳能电池板转动相配合，从而保证了太阳发出的光束始终与太阳能电池板的端面垂直，进而提高了太阳能电池板吸收太阳光的效率，使得户外电力柜的太阳能发电效率得到提高。
优选的，所述太阳能电池板两相对的一端固连有滑条；所述滑条的一端固连在转棒上，另一端固连着限位块，滑条滑动连接着滑块；两个所述滑块之间固连有刮条；所述刮条与太阳能电池板的端面接触；工作时，转棒带动太阳能电池板运动过程中，滑块在重力的作用下会沿着滑条滑动，滑块滑动过程中会带动刮条移动，移动中的刮条对太阳能电池板的端面刮动，从而使得太阳能电池板上的杂质在刮条的刮动作用下而脱落，进而防止杂质影响太阳能电池对太阳光的吸收，使得收电装置的稳定性得到提高，进而提高了本系统的实际应用效果。
优选的，所述太阳能电池板至少为两个；相邻两个所述滑块之间通过弹力绳连接，相邻两个滑块在太阳能电池板的端面与水平面平行后之间的距离最近；工作时，转棒带动相对应的太阳能电池板转动过程中，太阳能电池板会带动相对应的滑块移动，从而使得相邻两个滑块之间的距离发生改变，故弹力绳在滑块的作用下受到拉扯作用，随着太阳能电池板转动，使得其中一个滑块带动刮条靠近相对应的转棒运动，使得另一个滑块带动刮条远离相对应的转棒运动，从而完成了对太阳能电池板上杂质刮动的过程，防止滑块和刮条的重力不足以对太阳能电池板上的杂质进行刮动，使得本系统中收电装置的稳定性进一步得到提高。
优选的，所述刮条靠近太阳能电池板的一面设置有凹槽；所述凹槽内滑动连接着刮块，凹槽内还设有弹簧；所述弹簧的一端连接着凹槽的槽底，另一端连接着刮块；工作时，滑块带动刮条对太阳能电池板上的杂质进行刮动过程中，滑块也会带动刮块和弹簧移动，刮块在移动的同时也会受到弹簧的弹力作用，从而使得刮块在弹簧的作用下抵在太阳能电池板的端面，进而保证了刮块刮动太阳能电池板上杂质的力度，防止刮块与太阳能电池板接触力度过大造成磨损，影响太阳能电池板的使用寿命，同时防止刮块与太阳能电池板接触力度过小造成刮动效果差的问题。
优选的，所述刮条远离太阳能电池板的一面固连有气管；所述气管的一端连通着凹槽的槽底，另一端朝向太阳能电池板；工作时，刮块受到太阳能电池板上的杂质作用会发生移动，从而使得刮块沿着凹槽靠近凹槽的槽底移动，从而使得凹槽的内部空间受到刮块的挤压的作用而变小，凹槽内的气体压强受压而增大，故凹槽内的气体受压后会沿着气管的另一端排出，气管另一端的气体会对太阳能电池板上的杂质进行冲击，从而使得太阳能电池板上的杂质在气体的冲击作用下而脱落，进而提高了太阳能电池上杂质脱落的效率。
优选的，所述气管的外壁上固连有环盘；所述环盘绕着气管呈碗状，环盘的开口背离太阳能电池板，环盘的内部设置有气孔；所述气孔的一端连通着环盘的内壁，另一端连通着气管的内部；工作时，雨水会落在环盘的内壁上，从而通过环盘对雨水进行收集，收集后的雨水会沿着气孔进入气管的内部，最后沿着气管进入凹槽内，随着凹槽内的空间被压缩，使得凹槽内的一部分液体受压后沿着气管的另一端排出，使得太阳能电池上的杂质也会在水流的作用下冲走，同时也达到了对太阳能电池板降温的作用。
本发明的有益效果如下：
1.本发明中的收电装置通过控制器控制电机带动转棒转动与转棒带动太阳能电池板转动相配合，从而保证了太阳发出的光束始终与太阳能电池板的端面垂直，进而提高了太阳能电池板吸收太阳光的效率，使得户外电力柜的太阳能发电效率得到提高。
2.本发明中的收电装置的转棒带动太阳能电池板运动过程中，滑块在重力的作用下会沿着滑条滑动，滑块滑动过程中会带动刮条移动，移动中的刮条对太阳能电池板的端面刮动，从而使得太阳能电池板上的杂质在刮条的刮动作用下而脱落，进而防止杂质影响太阳能电池对太阳光的吸收，使得收电装置的稳定性得到提高，进而提高了本系统的实际应用效果。
3.本发明中的收电装置的转棒带动相对应的太阳能电池板转动过程中，太阳能电池板会带动相对应的滑块移动，从而使得相邻两个滑块之间的距离发生改变，故弹力绳在滑块的作用下受到拉扯作用，随着太阳能电池板转动，使得其中一个滑块带动刮条靠近相对应的转棒运动，使得另一个滑块带动刮条远离相对应的转棒运动，从而完成了对太阳能电池板上杂质刮动的过程，防止滑块和刮条的重力不足以对太阳能电池板上的杂质进行刮动，使得本系统中收电装置的稳定性进一步得到提高。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明中收电装置的立体图；
图2是图1中A处放大图；
图3是本发明中收电装置的侧视图；
图4是图3中B处放大图；
图5是本发明收电装置中刮条的内部结构图；
图中：电力柜本体1、支脚2、支板3、太阳能电池板4、滑条41、限位块42、滑块43、弹力绳44、转棒5、电机6、刮条7、凹槽71、刮块72、弹簧73、气管74、环盘75、气孔76。
具体实施方式
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。
如图1至图5所示，本发明所述的一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，包括时间继电器、收电装置、转电装置、储电装置和电力装置；所述时间继电器与收电装置、转电装置、储电装置和电力装置均为有线连接；所述时间继电器能够根据时间对收电装置的电路进行通断；所述收电装置用于收集太阳照射的太阳能；所述转电装置用于将收电装置的太阳能转化至电能；所述储电装置用于对转电装置转化的电能进行储存；所述电力装置用于将电能分配给负荷，且对负荷提供保护、监视和控制；
所述电力装置包括电力柜本体1和支脚2；所述支脚2固连在电力柜本体1的下端；所述收电装置包括支板3、太阳能电池板4和控制器；所述收电装置位于电力装置上方；所述支板3固连在电力柜本体1的上端；两个所述支板3之间转动连接着转棒5；所述转棒5上固连着太阳能电池板4；其中一个所述支板3的外壁上安装有电机6；所述电机6的输出轴连接着转棒5的一端；所述控制器用于控制收电装置自动运行；
工作时，由于现有技术不足，使得太阳照射的一天中，太阳对太阳能电池板4的照射角度随着时间的改变而改变，从而影响太阳能电池板4吸收太阳光的能量，进而影响户外电力柜的太阳能发电效率；
因此本发明中时间继电器会根据不同地区的日照时间来对收电装置的电路进行通断，例如中国中部大部分地区在上午6：30日出，下午在6:00日落，时间继电器会每两个小时将信号传递至收电装置，收电装置中的控制器会控制电机6转动，转动的电机6会带动固连的转棒5转动，转动的转棒5带动太阳能电池板4转动，从而改变太阳能电池板4的端面与水平面之间的角度，进而保证太阳光垂直照射在太阳能电池板4上，收电装置将收集的电能输送至转电装置，再由转电装置将太阳能转化至电能，转电装置将转化后的电能输送至储电装置，最后由电力装置对储电装置内的电能进行使用；
本发明通过控制器控制电机6带动转棒5转动与转棒5带动太阳能电池板4转动相配合，从而保证了太阳发出的光束始终与太阳能电池板4的端面垂直，进而提高了太阳能电池板4吸收太阳光的效率，使得户外电力柜的太阳能发电效率得到提高。
作为本发明的一种实施方式，所述太阳能电池板4两相对的一端固连有滑条41；所述滑条41的一端固连在转棒5上，另一端固连着限位块42，滑条41滑动连接着滑块43；两个所述滑块43之间固连有刮条7；所述刮条7与太阳能电池板4的端面接触；工作时，转棒5带动太阳能电池板4运动过程中，滑块43在重力的作用下会沿着滑条41滑动，滑块43滑动过程中会带动刮条7移动，移动中的刮条7对太阳能电池板4的端面刮动，从而使得太阳能电池板4上的杂质在刮条7的刮动作用下而脱落，进而防止杂质影响太阳能电池对太阳光的吸收，使得收电装置的稳定性得到提高，进而提高了本系统的实际应用效果。
作为本发明的一种实施方式，所述太阳能电池板4至少为两个；相邻两个所述滑块43之间通过弹力绳44连接，相邻两个滑块43在太阳能电池板4的端面与水平面平行后之间的距离最近；工作时，转棒5带动相对应的太阳能电池板4转动过程中，太阳能电池板4会带动相对应的滑块43移动，从而使得相邻两个滑块43之间的距离发生改变，故弹力绳44在滑块43的作用下受到拉扯作用，随着太阳能电池板4转动，使得其中一个滑块43带动刮条7靠近相对应的转棒5运动，使得另一个滑块43带动刮条7远离相对应的转棒5运动，从而完成了对太阳能电池板4上杂质刮动的过程，防止滑块43和刮条7的重力不足以对太阳能电池板4上的杂质进行刮动，使得本系统中收电装置的稳定性进一步得到提高。
作为本发明的一种实施方式，所述刮条7靠近太阳能电池板4的一面设置有凹槽71；所述凹槽71内滑动连接着刮块72，凹槽71内还设有弹簧73；所述弹簧73的一端连接着凹槽71的槽底，另一端连接着刮块72；工作时，滑块43带动刮条7对太阳能电池板4上的杂质进行刮动过程中，滑块43也会带动刮块72和弹簧73移动，刮块72在移动的同时也会受到弹簧73的弹力作用，从而使得刮块72在弹簧73的作用下抵在太阳能电池板4的端面，进而保证了刮块72刮动太阳能电池板4上杂质的力度，防止刮块72与太阳能电池板4接触力度过大造成磨损，影响太阳能电池板4的使用寿命，同时防止刮块72与太阳能电池板4接触力度过小造成刮动效果差的问题。
作为本发明的一种实施方式，所述刮条7远离太阳能电池板4的一面固连有气管74；所述气管74的一端连通着凹槽71的槽底，另一端朝向太阳能电池板4；工作时，刮块72受到太阳能电池板4上的杂质作用会发生移动，从而使得刮块72沿着凹槽71靠近凹槽71的槽底移动，从而使得凹槽71的内部空间受到刮块72的挤压的作用而变小，凹槽71内的气体压强受压而增大，故凹槽71内的气体受压后会沿着气管74的另一端排出，气管74另一端的气体会对太阳能电池板4上的杂质进行冲击，从而使得太阳能电池板4上的杂质在气体的冲击作用下而脱落，进而提高了太阳能电池上杂质脱落的效率。
作为本发明的一种实施方式，所述气管74的外壁上固连有环盘75；所述环盘75绕着气管74呈碗状，环盘75的开口背离太阳能电池板4，环盘75的内部设置有气孔76；所述气孔76的一端连通着环盘75的内壁，另一端连通着气管74的内部；工作时，雨水会落在环盘75的内壁上，从而通过环盘75对雨水进行收集，收集后的雨水会沿着气孔76进入气管74的内部，最后沿着气管74进入凹槽71内，随着凹槽71内的空间被压缩，使得凹槽71内的一部分液体受压后沿着气管74的另一端排出，使得太阳能电池上的杂质也会在水流的作用下冲走，同时也达到了对太阳能电池板4降温的作用。
工作时，本发明中时间继电器会根据不同地区的日照时间来对收电装置的电路进行通断，例如我国中部大部分地区在上午6：30日出，下午在6:00日落，时间继电器会每两个小时将信号传递至收电装置，收电装置中的控制器会控制电机6转动，转动的电机6会带动固连的转棒5转动，转动的转棒5带动太阳能电池板4转动，从而改变太阳能电池板4的端面与水平面之间的角度，进而保证太阳光垂直照射在太阳能电池板4上，收电装置将收集的电能输送至转电装置，再由转电装置将太阳能转化至电能，转电装置将转化后的电能输送至储电装置，最后由电力装置对储电装置内的电能进行使用；转棒5带动太阳能电池板4运动过程中，滑块43在重力的作用下会沿着滑条41滑动，滑块43滑动过程中会带动刮条7移动，移动中的刮条7对太阳能电池板4的端面刮动，从而使得太阳能电池板4上的杂质在刮条7的刮动作用下而脱落，进而防止杂质影响太阳能电池对太阳光的吸收，使得收电装置的稳定性得到提高，进而提高了本系统的实际应用效果，转棒5带动相对应的太阳能电池板4转动过程中，太阳能电池板4会带动相对应的滑块43移动，从而使得相邻两个滑块43之间的距离发生改变，故弹力绳44在滑块43的作用下受到拉扯作用，随着太阳能电池板4转动，使得其中一个滑块43带动刮条7靠近相对应的转棒5运动，使得另一个滑块43带动刮条7远离相对应的转棒5运动，从而完成了对太阳能电池板4上杂质刮动的过程，防止滑块43和刮条7的重力不足以对太阳能电池板4上的杂质进行刮动，使得本系统中收电装置的稳定性进一步得到提高，滑块43带动刮条7对太阳能电池板4上的杂质进行刮动过程中，滑块43也会带动刮块72和弹簧73移动，刮块72在移动的同时也会受到弹簧73的弹力作用，从而使得刮块72在弹簧73的作用下抵在太阳能电池板4的端面，进而保证了刮块72刮动太阳能电池板4上杂质的力度，防止刮块72与太阳能电池板4接触力度过大造成磨损，影响太阳能电池板4的使用寿命，同时防止刮块72与太阳能电池板4接触力度过小造成刮动效果差的问题，刮块72受到太阳能电池板4上的杂质作用会发生移动，从而使得刮块72沿着凹槽71靠近凹槽71的槽底移动，从而使得凹槽71的内部空间受到刮块72的挤压的作用而变小，凹槽71内的气体压强受压而增大，故凹槽71内的气体受压后会沿着气管74的另一端排出，气管74另一端的气体会对太阳能电池板4上的杂质进行冲击，从而使得太阳能电池板4上的杂质在气体的冲击作用下而脱落，进而提高了太阳能电池上杂质脱落的效率，雨水会落在环盘75的内壁上，从而通过环盘75对雨水进行收集，收集后的雨水会沿着气孔76进入气管74的内部，最后沿着气管74进入凹槽71内，随着凹槽71内的空间被压缩，使得凹槽71内的一部分液体受压后沿着气管74的另一端排出，使得太阳能电池上的杂质也会在水流的作用下冲走，同时也达到了对太阳能电池板4降温的作用。
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。

Claims (2)

1.一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，其特征在于：包括时间继电器、收电装置、转电装置、储电装置和电力装置；所述时间继电器与收电装置、转电装置、储电装置和电力装置均为有线连接；所述时间继电器能够根据时间对收电装置的电路进行通断；所述收电装置用于收集太阳照射的太阳能；所述转电装置用于将收电装置的太阳能转化至电能；所述储电装置用于对转电装置转化的电能进行储存；所述电力装置用于将电能分配给负荷，且对负荷提供保护、监视和控制；
所述电力装置包括电力柜本体(1)和支脚(2)；所述支脚(2)固连在电力柜本体(1)的下端；所述收电装置包括支板(3)、太阳能电池板(4)和控制器；所述收电装置位于电力装置上方；所述支板(3)固连在电力柜本体(1)的上端；两个所述支板(3)之间转动连接着转棒(5)；所述转棒(5)上固连着太阳能电池板(4)；其中一个所述支板(3)的外壁上安装有电机(6)；所述电机(6)的输出轴连接着转棒(5)的一端；所述控制器用于控制收电装置自动运行；
所述太阳能电池板(4)两相对的一端固连有滑条(41)；所述滑条(41)的一端固连在转棒(5)上，另一端固连着限位块(42)，滑条(41)滑动连接着滑块(43)；两个所述滑块(43)之间固连有刮条(7)；所述刮条(7)与太阳能电池板(4)的端面接触；
所述太阳能电池板(4)至少为两个；相邻两个所述滑块(43)之间通过弹力绳(44)连接；
所述刮条(7)靠近太阳能电池板(4)的一面设置有凹槽(71)；所述凹槽(71)内滑动连接着刮块(72)，凹槽(71)内还设有弹簧(73)；所述弹簧(73)的一端连接着凹槽(71)的槽底，另一端连接着刮块(72)；
所述刮条(7)远离太阳能电池板(4)的一面固连有气管(74)；所述气管(74)的一端连通着凹槽(71)的槽底，另一端朝向太阳能电池板(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能发电的户外电力柜系统，其特征在于：所述气管(74)的外壁上固连有环盘(75)；所述环盘(75)绕着气管(74)呈碗状，环盘(75)的开口背离太阳能电池板(4)，环盘(75)的内部设置有气孔(76)；所述气孔(76)的一端连通着环盘(75)的内壁，另一端连通着气管(74)的内部。
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