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可调型太阳能路灯太阳能板调整机构设计
【摘要】太阳能路灯必须有较强的安装适应性和可调整性，因而设计中必须考虑地理因素对太阳能板的影响。针对不同季节太阳高度角的不同及一天中太阳角度的变化，通过调整装置实现太阳能板方向的调节，使太阳能板达到最大的受光面积，进一步提高的太阳能路灯的使用效果。
【关键词】太阳能；转向装置；方位角
能源危机的出现和国家提倡的新能源建设目标，促使人们不断研发新的能源，太阳能是最清洁的可再生能源。照明装置在人们的生产生活中必不可少，但照明耗电量很大，尤其是公共照明的路灯，太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的照明装置，它基本不用或少用市电，不消耗常规电能，因此这种照明装置正在广泛使用，具有广阔的市场前景。目前太阳能板的能量转换技术水平不断提高，但是目前市面上的太阳能路灯均未考虑太阳能板的受光面积对太阳能利用效果的影响，太阳能板设置为固定式[1][2]。本文考虑太阳能板的受光角度，设计了一种可随太阳方位而调整太阳能板迎光面的可调型太阳能路灯机构，以弥补此方面的不足，使太阳能利用达到最佳的效果[3][4]。
【昆明太标太阳能】
一、日照对太阳能利用效果的影响分析
太阳能板与太阳之间的角度是影响太阳能板光电转换效率的重要因素，若太阳能板一直和太阳光照方向垂直，则太阳能板的转换效率更接近设计参数。
对于太阳能光伏系统来说，方位角以正南为0o，向东为负角度，向西为正角度。如太阳在正东方向时，方位角为-90o，在正西方时方位角为90o。方位角决定了阳光的入射方向，太阳能板朝向正南（即太阳能板垂直面与正南的夹角为0o）时，太阳电池发电量是最大的。
在不同的季节，各个方位的日射量峰值产生时刻是不一样的。如果要将方位角调整到在一天中负荷的峰值时刻与发电峰值时刻一致时，方位角=（一天中负荷的峰值时刻-12）×15+（经度-116o）。
参考计算当地纬度确定太阳能电池的倾斜角，可参考下述计算办法：
我国东西跨越经度60多度，中国南北跨越纬度60多度最东端和最西端相差5个时区。因此在我国的太阳能路灯必须有较强的安装适应性和可调整性。
二、可调型太阳能路灯太阳能板调整机构设计
太阳能路灯系统由太阳能板、太阳能电能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳等几部分构成。蓄电池一般选用密封胶体蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统降低维护费。充放电控制器具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等功能。本文仅考虑研究太阳能板的发电量问题。
1.实现俯仰角变换的机构设计
图1 俯仰角变换机构
2.实现水平旋转的机构设计
电池板水平旋转装置由五部分组成：轴、锥齿轮、轴承、键、控制把手。通过旋转控制把手，两个交角90o的标准直齿锥齿轮改变传动方向，键承载扭矩，使太阳能板转动。
3.主体设计
本设计主体有两个灯，可双向照明，下方有广告牌安置点，亦可设置为公交报站牌或天气通报牌。顶部为俯仰角调节装置，往下为水平旋转装置。再向下为广告牌和灯柱及固定装置。其总体结构如图2所示。
图2 总体结构
三、结论
本文针对现在太阳能利用方面的不考虑太阳能电池板迎光面的情况，设计了一种可以调节板面位置的装置，此装置结构简单，太阳能利用效率高，能为太阳能路灯的设计安装提供一定的参考，该装置的设计方法也可为同类设计提供借鉴。
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