帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括計算機(jī)控制裝置、底盤、光伏電池板、輪組、輪組驅(qū)動裝置和可移動電氣連接界面；底盤、光伏電池板、輪組和輪組驅(qū)動裝置與底盤連接；光伏發(fā)電系統(tǒng)通過可移動電氣連接界面與外界電力線電氣連接，其特征是所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電板在設(shè)置于農(nóng)地中的平行軌道上來回移動；所述計算機(jī)控制裝置含有一個無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與一個設(shè)置于所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)外部的控制終端信號連接，所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)根據(jù)所述控制終端的狀態(tài)改變而改變。實施本實用新型，可解決光伏發(fā)電的安裝場地問題和實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
【專利說明】帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]安裝光伏電池板利用太陽能發(fā)電有一個安裝場地問題。譬如，浙江省2012年用電量3.211 *10n千瓦時。如果這些電依靠光伏發(fā)電，以年發(fā)電1600小時、平均曝射量700w/m2、發(fā)電效率0.18、逆變效率0.80計，這些光伏電池板的安裝占地面積約為19.9萬公頃，這約相當(dāng)于浙江全省耕地面積208.17萬公頃的9.56%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是要提供帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)。
[0004]本實用新型實現(xiàn)其目的技術(shù)方案:制造一臺帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括計算機(jī)控制裝置、底盤、光伏電池板、輪組、輪組驅(qū)動裝置和可移動電氣連接界面；所述底盤、光伏電池板、輪組和輪組驅(qū)動裝置與底盤連接；光伏發(fā)電系統(tǒng)通過可移動電氣連接界面與外界電力線電氣連接。所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電板在農(nóng)作物上方來回移動或者在設(shè)置于農(nóng)地中的平行軌道上來回移動或者在梯田壩一體軌道上來回移動；所述計算機(jī)控制裝置含有一個無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與一個設(shè)置于所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)外部的控制終端信號連接，所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)根據(jù)所述控制終端的狀態(tài)改變而改變。
[0005]還可以令所述來回移動的速度有兩種，包括快速和執(zhí)勤速度；所述快速的范圍在I至10米/秒之間；所述執(zhí)勤速度的范圍在0.01至I米/秒之間。
[0006]還可以令所述計算機(jī)控制裝置包括主控計算機(jī)、與主控計算機(jī)信號連接的儲存器件、通信模塊及其接口電路、衛(wèi)星定位模塊及其接口電路、無線廣播接收模塊及其接口電路、人機(jī)界面及其接口電路和機(jī)殼，還包括逆變器接口電路、電力線檢測接口電路、太陽光跟蹤裝置接口電路和監(jiān)控器接口電路；所述主控計算機(jī)包括本地計算機(jī)和通過信號接口連接的遠(yuǎn)程計算機(jī)；所述主控計算機(jī)的主控電路、儲存器件、通信模塊接口電路、衛(wèi)星定位模塊接口電路、無線廣播接收模塊接口電路、人機(jī)界面接口電路、逆變器接口電路、電力線檢測接口電路、太陽光跟蹤裝置接口電路和監(jiān)控器接口電路通過總線實現(xiàn)信號連接。
[0007]有益效果:實施本實用新型，可解決光伏發(fā)電的安裝場地問題和實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。采用兩維跟蹤可以同比多獲得電力30%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步進(jìn)行說明。
[0009]圖1是一個在較平整農(nóng)地的平行軌道上布置帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)的不意圖。
[0010]圖2是一個設(shè)置于農(nóng)田中的三電動推桿兩維太陽光跟蹤可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是一個三電動推桿兩維太陽光跟蹤裝置在光伏電池板背面設(shè)置三個球面副連接處的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4是一個設(shè)置于農(nóng)田中的三電動推桿兩維太陽光跟蹤可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)側(cè)正結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5是一個電動推桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖6是一個帶球面副連接界面的電動絲桿結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖7是一個易開合內(nèi)部帶電氣連接界面的輸電線鋼管結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖8是一個易開合內(nèi)部帶電氣連接界面的輸電線鋼管各部件的分列示意圖。
[0017]圖9是一個可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的計算機(jī)控制子系統(tǒng)框圖。
[0018]圖中1.農(nóng)地；2.平行軌道；3.帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)；5.底盤；
7.道路；8.機(jī)耕路；9.光伏電池板；10.通訊模塊；11.監(jiān)控器；12.遠(yuǎn)程控制終端；23.電桿；24.電力線鋼管；26.輪組；45.逆變器；46.下主電動推桿；47.下副電動推桿；48.上主電動推桿；49.上副電動推桿；50.主網(wǎng)架板；51.下虛線方框；52.虛線四邊形框；53.上虛線方框；54.主電動推桿球面副結(jié)構(gòu)連接點；55.副電動推桿球面副結(jié)構(gòu)連接點；
56.農(nóng)作物；57.機(jī)殼；58.推桿；59.電動推進(jìn)器；60.絲桿；61絲桿螺母；62.蝸桿；63.大球面副機(jī)構(gòu)；71.母板；72.左盒蓋；73.右盒蓋；74.C型滑槽；75.翻邊；76.隔板；77.弱電線槽；78.接線管；79.上滑槽；80.下滑槽；81.C型桿；82.配電盒；126.主控電路；127.儲存器件；128.通信模塊接口電路；129.人機(jī)界面接口電路；130.逆變器接口電路；131.定位傳感器接口電路；132.電動推進(jìn)器接口電路；133.電力線檢測接口電路；134.下主電動推桿接口電路；135.下副電動推桿接口電路；136.上主電動推桿接口電路；137.上畐O電動推桿接口電路；138.監(jiān)控器接口電路；139.總線。
【具體實施方式】
[0019]圖1給出本實用新型第一個實施例。
[0020]圖1中，在農(nóng)地I中，三組每組兩條平行軌道2作東西向布置并排鋪設(shè)。在平行軌道2上運行有帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3。農(nóng)田I中間還設(shè)置有一條與道路7相通的機(jī)耕路8用于行駛帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3。
[0021]兩根平行軌道2中心線之間的距離等尺寸可以根據(jù)要求和現(xiàn)場條件設(shè)定，譬如取平行軌道2中心線之間的距離為1910毫米。帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3的光伏電池板9的尺寸、間隔和布置并無限制，包括采用9塊光伏電池板9排列成南北向三排東西向三列的陣列。按標(biāo)準(zhǔn)尺寸之一每塊光伏電池板9長1580*寬1062平方毫米；南北相互間隔630毫米；南北向總長度6000毫米。東西向相互間隔630毫米；東西向總寬度4446毫米。
[0022]圖2、圖3和圖4共同給出本實用新型的第二個實施例。
[0023]圖2至4中，設(shè)置于農(nóng)田I中的帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3包括計算機(jī)控制系統(tǒng)、通訊模塊10、監(jiān)控器11 ;逆變器45、下主電動推桿46、下副電動推桿47、上主電動推桿48、上副電動推桿49、輪組驅(qū)動機(jī)構(gòu)和通訊模塊，以及底盤5、輪組26、主網(wǎng)架板50和光伏電池板9?？梢苿愚r(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3通過輪組26和平行軌道2向農(nóng)地I傳遞重力。各組底輪26各帶驅(qū)動和轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，有關(guān)內(nèi)容有現(xiàn)有技術(shù)可供參考。在平行軌道2上還設(shè)置有電桿23架起電力線鋼管24。采用一個遠(yuǎn)程控制終端12與通訊模塊進(jìn)行信號連接。
[0024]本實用新型除了采用現(xiàn)有的各種單軸及雙軸跟蹤機(jī)構(gòu)外，還設(shè)計出采用三電動推桿的兩維太陽光跟蹤裝置。電動推桿是一種常用的電動元器件，包括固定桿和活動桿；其活動桿的端部和固定桿的底部帶有連接界面包括球面副連接界面。電動推桿的活動桿的端部可以沿本身軸心線作前進(jìn)后退運動并改變與其連接的負(fù)荷的空間狀態(tài)。
[0025]圖2和圖4中的底盤5、下主電動推桿46、主網(wǎng)架板50和下副電動推桿47組成一個如下虛線方框51以及虛線四邊形框52所示的四邊形。令下主電動推桿46與底盤5剛性連接、主網(wǎng)架板50通過球面副機(jī)構(gòu)連接下主電動推桿46和下副電動推桿47、下副電動推桿47與底盤5之間也通過球面副機(jī)構(gòu)連接，這樣既可以克服四邊形結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的特性，又可以使主網(wǎng)架板50翻轉(zhuǎn)自如。令下主電動推桿46承受較多的負(fù)荷重量可以減輕上述有關(guān)球面副結(jié)構(gòu)的負(fù)荷降低重量與造價。
[0026]同樣，圖2中的上主電動推桿48、光伏電池板9、上副電動推桿49和主網(wǎng)架板50組成一個如上虛線方框53所示的四邊形。令上主電動推桿48與主網(wǎng)架板50剛性連接、光伏電池板9通過球面副機(jī)構(gòu)連接上主電動推桿48和上副電動推桿49、上副電動推桿49與主網(wǎng)架板50之間也通過球面副機(jī)構(gòu)連接，這樣既可以克服四邊形結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的特性，又可以使光伏電池板9翻轉(zhuǎn)自如。令上主電動推桿48承受較多的負(fù)荷重量可以減輕上述有關(guān)球面副結(jié)構(gòu)的負(fù)荷降低重量與造價。
[0027]從圖4中可以看出:如果將所有光伏電池板9布置于一個平面，可以節(jié)省9塊光伏電池板9的總共27個電動推桿并且個光伏電池板9之間可以不留出大量的間隙，但在兩側(cè)邊距為5米的光伏電池板9僅僅一維跟蹤處于45°狀態(tài)時，其高邊就要高出低邊3.535米。加上低邊的高度I米，高邊離地面有4.5米開外；兩維跟蹤時最高高度還要增加約I米達(dá)到
5.5相當(dāng)于層高2.7米的兩層樓高度。這會帶來重量造價抗風(fēng)等問題。而采用如圖2和圖4所示采用兩級兩維跟蹤即主網(wǎng)架板50的太陽光跟蹤和各光伏電池板9的太陽光跟蹤。這樣即使作兩維太陽光跟蹤，所涉及的離地面的極限高度也可以低于3.5米。
[0028]采用三個電動推桿就可以實現(xiàn)對光伏電池板的兩維朝向控制。圖3中在光伏電池板9的背面安排三個點，其中一個點主電動推桿球面副結(jié)構(gòu)連接點54位于十字中心線的長線上略偏離中心點下方處；余下兩個點副電動推桿球面副結(jié)構(gòu)連接點55位于十字中心線中心點上方長線兩旁處。
[0029]用于太陽光跟蹤控制的電動絲桿需要配置轉(zhuǎn)角記憶裝置?？梢粤钷D(zhuǎn)角記憶裝置包括一個與電動機(jī)同心連接的圓盤，所述圓盤上均布36個通孔。在所述通孔的兩端分別設(shè)置一個光源和一個光信號傳感器。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動時，通孔每讓光源的光線直接照射到光信號傳感器一次，都會使轉(zhuǎn)角記憶裝置作一次計數(shù)。累計所有電動機(jī)轉(zhuǎn)角數(shù)可以知道各光伏電池板的跟蹤狀態(tài)，再加上所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)所處平行軌道的狀態(tài)包括其方位、計算得到的現(xiàn)場的太陽高度角和照射角的實時數(shù)據(jù)和太陽光狀態(tài)傳感器提供的信息，就可以形成當(dāng)時對所述跟蹤裝置的控制指令。以所述電動推桿的絲桿螺母螺距10毫米、所述蝸輪的牙數(shù)為25個，減速器的速比37，則電動機(jī)每旋轉(zhuǎn)100轉(zhuǎn)，對應(yīng)的絲桿螺母在絲桿上的位移約為
1.081 (10/25/37*100)毫米。[0030]對太陽光的跟蹤還可以采用三根以上電動推桿驅(qū)動，這時要防止相關(guān)跟蹤機(jī)構(gòu)形成力學(xué)理論中所述的超靜定結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。
[0031]實施例2的工作原理可簡述如下:白天，計算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)主控計算機(jī)應(yīng)用程序和通過通訊模塊得到的天氣預(yù)報，發(fā)出指令令光伏電池板9保持原狀、或者進(jìn)入并處于防風(fēng)狀態(tài)、或者進(jìn)行持續(xù)太陽光跟蹤。帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)3受光產(chǎn)電達(dá)到一定強(qiáng)度時通過逆變器45將直流電換流成交流電并通過電氣連接界面和電力線鋼管24中的電力線向外輸出電能。同時，根據(jù)農(nóng)地中的農(nóng)作物56的情況采用不同的速度在平行軌道2上行走，做到發(fā)電和農(nóng)地中的農(nóng)作物56正常生長兩不誤。實施例2底盤5中間挑高和電力線鋼管24保持較低位置也是出于照顧農(nóng)作物56生長的考慮。通過遠(yuǎn)程控制終端12和安裝于帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)上的監(jiān)控器11，可以了解現(xiàn)場情況并進(jìn)行干預(yù)。
[0032]圖5給出本實用新型第三個實施例。
[0033]圖5中，電動推桿包括一個機(jī)殼57、推桿58、電動推進(jìn)器59、絲桿60和絲桿螺母61。機(jī)殼57、推桿58、電動推進(jìn)器59、絲桿60和絲桿螺母61同心布置。電動推進(jìn)器59包括電動機(jī)和減速器。電動推進(jìn)器59固定于機(jī)殼57底部。絲桿螺母61與絲桿60配合并與推桿58連接。隨著電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，推桿前進(jìn)和后退。
[0034]圖6給出本實用新型第四個實施例。
[0035]圖6中，帶球面副連接界面的電動絲桿包括一個絲桿60、蝸桿62、電動推進(jìn)器59、絲桿螺母61和球面副機(jī)構(gòu)63。絲桿60底端與基礎(chǔ)或者負(fù)荷通過一個球面副機(jī)構(gòu)連接；絲桿螺母61同時作為蝸輪與蝸桿62配合組成一個蝸輪蝸桿傳動器件，此蝸輪蝸桿傳動器件通過大球面副機(jī)構(gòu)63與負(fù)荷或者基礎(chǔ)連接；蝸輪62與電動推進(jìn)器59傳動連接；電動推進(jìn)器59包括一個電動機(jī)和一個減速器。隨著電動機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，大球面副機(jī)構(gòu)63前進(jìn)和后退。
[0036]在本實用新型的實施例中，有采用大球面副機(jī)構(gòu)63與負(fù)荷主網(wǎng)架板連接。圖6中，多畫一個獨立的大球面副機(jī)構(gòu)63以供參考閱讀。
[0037]圖7給出本實用新型第五個實施例。
[0038]圖7中，一個易開合內(nèi)部帶電氣連接界面的輸電線鋼管，包括母板71、左盒蓋72、右盒蓋73。在左盒蓋72和右盒蓋73內(nèi)部嵌入有一個電氣連接界面，所述電氣連接界面包括C型滑槽74和兩個基板66。母板71的翻邊75、左盒蓋72和右盒蓋73組成易開合內(nèi)部帶電氣連接界面的輸電線鋼管的殼體。母板71上集成有8根帶裸露表面的電力線的線芯64、帶有隔板76、弱電線槽77和翻邊75?？偣?個線芯64右面4根用于傳輸交流電的三相四線，并通過電氣連接界面基板66上的接電簧片65和接線管78與可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)和自動耕作裝置電氣連接。隔板76用于隔離相鄰的線芯64 ;左面4根芯線64用于低壓直流電電源線及備用。弱電線槽77用于存放各種傳感器的信號線及通信測溫光纖。左盒蓋72和右盒蓋73形狀對稱，但左盒蓋72的頂部凸槽比右盒蓋73的略小一些并可以嵌入右盒蓋73的凸槽內(nèi)。C型滑槽74包括上滑槽79、下滑槽80和C型桿81，上滑槽79與右盒蓋73頂部的凸槽配合；下滑槽80與翻邊75配合。母板71與構(gòu)成輸電線鋼管殼體的左盒蓋72和右盒蓋73三者長度相等；C型滑槽74和基板66的長度約20至140毫米并由可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)或者自動耕作裝置帶動在移動中實現(xiàn)電氣連接。電桿23支撐輸電線鋼管。處于農(nóng)地I邊界的電桿23有時兼作配電盒82與保護(hù)電力線的地埋管之間的通道。
[0039]圖7中，為方便讀圖，將接電簧片65與基板66隔開一點距離，只為了解接電簧片65的位置；接電簧片65只有與基板66貼合才能實現(xiàn)電氣連接。在實際工作時，依靠接電簧片65的壓力和彈性保持在移動中的良好電氣連接。
[0040]圖8只為方便閱讀理解圖7實施例中易開合內(nèi)部帶電氣連接界面的輸電線鋼管各個部件的形狀。
[0041]圖9給出本實用新型第六個實施例。
[0042]圖9中，制造一個可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的計算機(jī)控制裝置，包括主控計算機(jī)的主控電路126、與主控電路126信號連接的儲存器件127、通信模塊及其接口電路128、人機(jī)界面及其接口電路129、逆變器接口電路130、定位傳感器接口電路131、電動推進(jìn)器接口電路
132、電力線檢測接口電路133、下主電動推桿接口電路134、下副電動推桿接口電路135、上主電動推桿接口電路136、上副電動推桿接口電路137和監(jiān)控器接口電路138。
[0043]主控電路126、儲存器件127、通信模塊接口電路128、人機(jī)界面接口電路129、逆變器接口電路130、定位傳感器接口電路131、電動推進(jìn)器接口電路132、電力線檢測接口電路
133、下主電動推桿接口電路134、下副電動推桿接口電路135、上主電動推桿接口電路136、上副電動推桿接口電路137和監(jiān)控器接口電路138通過總線139連接。
【權(quán)利要求】
1.帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括計算機(jī)控制裝置、底盤、光伏電池板、輪組、輪組驅(qū)動裝置和可移動電氣連接界面；所述底盤、光伏電池板、輪組和輪組驅(qū)動裝置與底盤連接；光伏發(fā)電系統(tǒng)通過可移動電氣連接界面與外界電力線電氣連接，其特征是所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電板在農(nóng)作物上方來回移動或者在設(shè)置于農(nóng)地中的平行軌道上來回移動或者在梯田壩一體軌道上來回移動；所述計算機(jī)控制裝置含有一個無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與一個設(shè)置于所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)外部的控制終端信號連接，所述可移動光伏發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)根據(jù)所述控制終端的狀態(tài)改變而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述來回移動的速度有兩種，包括快速和執(zhí)勤速度；所述快速的范圍在I至10米/秒之間；所述執(zhí)勤速度的范圍在0.01至I米/秒之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶遙控裝置的可移動農(nóng)地光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述計算機(jī)控制裝置包括主控計算機(jī)、與主控計算機(jī)信號連接的儲存器件、通信模塊及其接口電路、衛(wèi)星定位模塊及其接口電路、無線廣播接收模塊及其接口電路、人機(jī)界面及其接口電路和機(jī)殼，還包括逆變器接口電路、電力線檢測接口電路、太陽光跟蹤裝置接口電路和監(jiān)控器接口電路；所述主控計算機(jī)包括本地計算機(jī)和通過信號接口連接的遠(yuǎn)程計算機(jī)；所述主控計算機(jī)的主控電路、儲存器件、通信模塊接口電路、衛(wèi)星定位模塊接口電路、無線廣播接收模塊接口電路、人機(jī)界面接口電路、逆變器接口電路、電力線檢測接口電路、太陽光跟蹤裝置接口電路和監(jiān)控器接口電路通過總線實現(xiàn)信號連接。
【文檔編號】H02S20/32GK203660963SQ201320893251
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】施國樑 申請人:施國樑