一種單軸太陽能光伏追日裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單軸太陽能光伏追日裝置，該裝置采用了一種追日復(fù)位一體電源來驅(qū)動直流電機(jī)實現(xiàn)自適應(yīng)太陽方位角跟蹤，包括一個由四塊光伏板組成的追日復(fù)位一體電源、直流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸、支架及太陽能電池陣列。其特征在于：所述追日復(fù)位一體電源由東復(fù)位光伏板、西復(fù)位光伏板、東追日光伏板、西追日光伏板組成，每塊光伏板的輸出端均串聯(lián)防逆流二極管，所述復(fù)位光伏板安裝在太陽能光伏陣列的背面，所述追日光伏板安裝在太陽能光伏陣列的側(cè)面。本發(fā)明的有益效果：組成追日復(fù)位一體電源的四塊光伏板均為背向或大角度安裝，不易受灰塵等異物影響；可以自動向東復(fù)位；可適應(yīng)間歇性天氣狀況且無需蓄電池和電子控制器；跟蹤精度高，標(biāo)準(zhǔn)條件下跟蹤精度可以達(dá)到±3°以內(nèi)；方位角跟蹤范圍可達(dá)到120°以上。
【專利說明】一種單軸太陽能光伏追日裝置
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域，具體為一種單軸太陽能光伏追日裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有單軸太陽能系統(tǒng)追日裝置多數(shù)時鐘程序控制、光傳感器控制或自適應(yīng)控制。時鐘程序控制是跟蹤天文規(guī)律以預(yù)設(shè)的時鐘程序定時或者連續(xù)地控制驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動以跟蹤當(dāng)?shù)氐奶枙r角；光線傳感器控制是利用光照度傳感器檢測太陽角度的變化，向控制器反饋信號，從而控制驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動跟蹤太陽；自適應(yīng)控制是利用光伏板的輸出功率隨入射角變化而變化的規(guī)律，采用兩塊光伏板背向安裝，既可以監(jiān)控光線入射角度的變化，同時還可以驅(qū)動電機(jī)正向或反向轉(zhuǎn)動，減少或消除太陽角度的偏差。
[0004]專利CN201846283公開了一種同步太陽能光伏發(fā)電跟蹤裝置，采用時控開關(guān)和蓄電池來控制驅(qū)動電機(jī)工作， 該方法可以獲得較高的跟蹤角度精度和較寬的角度范圍，可以自動復(fù)位，但是時控開關(guān)屬于電子元器件裝置，其使用壽命一般僅為幾年，且容易出現(xiàn)故障，而蓄電池價格昂貴，使用壽命短，更換維護(hù)成本高。
[0005]專利CN201837895公開了一種利用光感差的光伏跟蹤裝置，采用了光照度傳感器和信號處理控制器，該方法可以獲得較高的跟蹤角度精度和較寬的角度范圍，可以自動復(fù)位，但是該方法采用電子元器件多，中間程序多，需要外部電源供電，且光敏電阻等光照度傳感器一般尺寸較小，容易受灰塵鳥糞樹葉等異物干擾，對于早上由晴轉(zhuǎn)陰，下午又由陰轉(zhuǎn)晴的間歇性天氣不適應(yīng)，光傳感器由于背向太陽而導(dǎo)致無法正常工作。
[0006]專利200710020572.6公開了一種用于光伏發(fā)電的自適應(yīng)對日跟蹤裝置。該專利采用兩塊分別沿轉(zhuǎn)動軸背向安裝的光伏板作為光伏驅(qū)動器，此兩塊光伏板串聯(lián)后與直流減速電機(jī)相連接，最大跟蹤角度范圍可到達(dá)110°，標(biāo)準(zhǔn)條件下跟蹤精度優(yōu)于±10°。但該專利的不足之處在于:兩塊光伏驅(qū)動板沿轉(zhuǎn)動軸安裝，會導(dǎo)致光伏驅(qū)動板在次日早晨完全被朝西的太陽能電池陣列遮檔，陽光無法入射光伏驅(qū)動板，因此無法立刻自動向東復(fù)位，需等到太陽升到足夠高度時才能向東復(fù)位；而且對于一些陰晴交替的間歇性天氣狀況也同樣無法適應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述三種太陽能跟蹤裝置存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種單軸太陽能光伏追日裝置:該裝置可自動向東復(fù)位，可適應(yīng)間歇性天氣狀況，無需蓄電池和電子控制器，跟蹤精度聞，跟蹤范圍寬。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案為:
一種單軸太陽能光伏追日裝置，包括追日復(fù)位一體電源、直流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸、支架及太陽能電池陣列，所述直流減速電機(jī)與轉(zhuǎn)動軸相連，所述轉(zhuǎn)動軸安裝在所述立柱上，所述支架對稱固定于所述轉(zhuǎn)動軸上，所述太陽能電池陣列安裝于所述支架上。其特征在于:所述追日復(fù)位一體電源由東復(fù)位光伏板、西復(fù)位光伏板、東追日光伏板、西追日光伏板組成，每塊光伏板均串聯(lián)防逆流二極管，追日光伏板和復(fù)位光伏板交叉并聯(lián)后與所述直流減速電機(jī)相連。其中東追日光伏板和西追日光伏板位于太陽能電池陣列的東西兩側(cè)，作為動態(tài)追日的光角度傳感器和主要驅(qū)動電源；東復(fù)位光伏板和西復(fù)位光伏板位于太陽電池陣列的背面，東復(fù)位光伏板作為次日早晨太陽升起時自動向東復(fù)位的啟動電源，西復(fù)位光伏板則可以在遇到早上天氣由晴轉(zhuǎn)陰而下午又由陰轉(zhuǎn)晴的間歇性天氣時，可以提供向西自動復(fù)位的啟動電源。
[0009]進(jìn)一步的，所述直流減速電機(jī)的額定電壓為5伏?24伏，優(yōu)選5伏?12伏。
[0010]進(jìn)一步的，所述東追日光伏板和西追日光伏板在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的峰值輸出功率均不低于15瓦，開路電壓范圍為5伏?24伏，短路電流范圍為I安、安。
[0011]進(jìn)一步的，所述東復(fù)位光伏板和西復(fù)位光伏板標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的峰值輸出功率均不低于10瓦，開路電壓范圍為5伏?24伏，短路電流范圍為I安安。
[0012]進(jìn)一步的，所述東追日光伏板位于所述太陽能電池陣列平面東側(cè)，受光面朝東，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為100°?120° ;所述西追日光伏板位于所述太陽能電池陣列平面西側(cè)，受光面朝西，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為100°?120°。
[0013]進(jìn)一步的，所述東復(fù)位光伏板位于所述太陽能電池陣列平面的背面，受光面朝東，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為30°?75° ;所述西追日光伏板位于所述太陽能電池陣列平面的背面，受光面朝西，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為30°?75°。
[0014]進(jìn)一步的，所述防逆流二極管的反向耐壓值不低于5伏。
[0015]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有單軸太陽能光伏發(fā)電跟蹤裝置相比，本發(fā)明的有益效果包括:
可在次日早晨太陽升起時自動復(fù)位；可適應(yīng)間歇性天氣狀況；無需蓄電池和電子控制器；故障率低，使用壽命長；用于驅(qū)動的光伏板位于太陽能電池陣列的背面或側(cè)面，其受光面不易受灰塵樹葉鳥糞的影響，故障率低，可靠性高。追日光伏板的安裝夾角有利于在太陽光強(qiáng)度偏弱的傍晚獲得較好的光線入射角度，提高向西的角度跟蹤范圍，該裝置的角度跟蹤范圍可達(dá)到120°以上，標(biāo)準(zhǔn)條件下的跟蹤精度可達(dá)到±3°以內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利作進(jìn)一步說明。
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)截面示意圖；
圖3是本發(fā)明中追日復(fù)位一體電源的連線圖。
[0018]附圖標(biāo)記:1-支架，2-太陽能電池陣列，3-轉(zhuǎn)動軸，4-追日復(fù)位一體電源，5-直流減速電機(jī)，6-立柱，7-東追日光伏板，8-西追日光伏板，9-東復(fù)位光伏板，10-西復(fù)位光伏板，11-防逆流二極管。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實例對本發(fā)明專利進(jìn)行詳細(xì)的說明。[0020]具體實施例僅僅是對本發(fā)明專利的解釋，并不是對本發(fā)明專利的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明專利的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
[0021]實施例:
如圖1、圖2所示，一種單軸太陽能光伏追日裝置，包括支架1、太陽能電池陣列2、轉(zhuǎn)動軸3、追日復(fù)位一體電源4、直流減速電機(jī)5、立柱6。支架I與轉(zhuǎn)動軸3相連，轉(zhuǎn)動軸3安裝于立柱6上,太陽能電池陣列2安裝于支架I上，追日復(fù)位一體電源4由東追日光伏板7、西追日光伏板8、東復(fù)位光伏板9、西復(fù)位光伏板10組成。東追日光伏板7位于太陽能電池陣列2的東側(cè)，受光面朝東，與太陽能電池陣列2的夾角為105° ;西追日光伏板8位于太陽能電池陣列2的西側(cè)，受光面朝西，與太陽能電池陣列2的夾角為115° ;東復(fù)位光伏板9位于太陽能電池陣列2背面，受光面朝東，與太陽能電池陣列2的夾角為45° ;西復(fù)位光伏板10位于太陽能電池陣列2的背面，受光面朝西，與太陽能電池陣列2的夾角為60°。
[0022]按照圖3所示的接線方法:追日復(fù)位一體電源4的四塊光伏板均串聯(lián)防逆流二極管11，向東追日光伏板7和向東復(fù)位光伏板9的輸出端并聯(lián)；向西追日光伏板8和向西復(fù)位光伏板10的輸出端并聯(lián)；然后與直流減速電機(jī)5相連。
[0023]直流減速電機(jī)5的額定電壓為6伏；東追日光伏板7和西追日光伏板8的額定峰值功率為15瓦，開路電壓為7.4伏，短路電流為2.8安培。東復(fù)位光伏板9和西復(fù)位光伏板10的額定峰值功率為10瓦，開路電壓為7.4伏，短路電流為2安培。
[0024]下面結(jié)合 圖1和圖2描述本發(fā)明的工作過程:
太陽能電池陣列2在傍晚時面朝西停止跟蹤，太陽能電池陣列2與水平面的夾角在20° ^30°之間。次日早晨，太陽升起時，東復(fù)位光伏板9受到接近垂直入射的太陽光照射，輸出足夠的功率驅(qū)動直流減速電機(jī)5帶動轉(zhuǎn)動軸3開始順時針轉(zhuǎn)動，東追日光伏板7的太陽光入射角也逐漸獲得改善，輸出功率開始變大，和東復(fù)位光伏板9 一起驅(qū)動直流減速電機(jī)5進(jìn)行向東復(fù)位動作。在此過程中，西追日光伏板8和西復(fù)位光伏板10 —開始為背對太陽光狀態(tài)。慢慢地，西追日光伏板8開始能接受到陽光直射，輸出功率逐漸變大，直至與東追日光伏板7輸出功率接近平衡，復(fù)位動作結(jié)束，此時太陽光以接近垂直角度入射太陽能電池陣列2的受光面。此后，太陽每向西運動一個很小的角度，大約1°~3°，西追日光伏板8和西復(fù)位光伏板10的功率之和大于東追日光伏板7和東復(fù)位光伏板9的功率之和,直流減速電機(jī)5開始帶動轉(zhuǎn)動軸3逆時針方向旋轉(zhuǎn)，東追日光伏板7和西追日光伏板8的光線入射角差異變小，輸出功率差值變小，直至不足以驅(qū)動直流減速電機(jī)5時旋轉(zhuǎn)停止，達(dá)到保持太陽光線與太陽能電池陣列2的入射角接近垂直，依次類推，直至傍晚太陽光強(qiáng)度弱到不足以驅(qū)動直流減速電機(jī)5，太陽能光伏陣列2便朝西停止，等待一夜，直至次日早晨太陽出來再次啟動循環(huán)。
[0025]如果上午突然出現(xiàn)天氣由晴轉(zhuǎn)陰雨的情況，太陽能光伏陣列2被迫停止在面朝東的狀態(tài)，到下午某時刻太陽再次出來，東追日光伏板7和東復(fù)位光伏板9處于背向太陽光的狀態(tài)，西追日光伏板8和向西復(fù)位光伏板10總有一塊的陽光入射角度較為理想，從而獲得足夠的功率驅(qū)動直流減速電機(jī)5向西復(fù)位，直至達(dá)到平衡，此時太陽能電池陣列2重新獲得準(zhǔn)垂直入射的太陽光。
【權(quán)利要求】
1.一種單軸太陽能光伏追日裝置，包括一個由四塊光伏板組成的追日復(fù)位一體電源、直流減速電機(jī)、轉(zhuǎn)動軸、支架及太陽能電池陣列，太陽能電池陣列安裝在支架的架托上，直流減速電機(jī)與轉(zhuǎn)動軸耦合，通過追日復(fù)位一體電源來驅(qū)動，其特征在于:所述追日復(fù)位一體電源由東復(fù)位光伏板、西復(fù)位光伏板、東追日光伏板及西追日光伏板組成，每塊光伏板的輸出端均串聯(lián)防逆流二極管，所述兩塊復(fù)位光伏板位于在太陽能光伏陣列的背面，所述兩塊追日光伏板位在太陽能光伏陣列的東西兩側(cè)，追日光伏板和復(fù)位光伏板交叉并聯(lián)后與直流電機(jī)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述直流減速電機(jī)的額定電壓范圍為5伏?24伏，優(yōu)選5伏?12伏。
3.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述東追日光伏板和西追日光伏板在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的峰值輸出功率均不低于15瓦，開路電壓范圍為5伏?24伏，短路電流范圍為I安培安培。
4.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述東復(fù)位光伏板和西復(fù)位光伏板標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的峰值輸出功率均不低于10瓦，開路電壓范圍為5伏?24伏，短路電流范圍為I安培安培。
5.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述東追日光伏板位于所述太陽能電池陣列東側(cè)，受光面朝東，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為100°?120° ;所述西追日光伏板位于所述太陽能電池陣列西側(cè)，受光面朝西，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為100°?120°。
6.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述東復(fù)位光伏板位于所述太陽能電池陣列平面的背面，受光面朝東，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為30°?75° ;所述西追日光伏板位于所述太陽能電池陣列平面的背面，受光面朝西，與所述太陽能電池陣列背面的夾角為30°?75°。
7.如權(quán)利要求1所述的單軸太陽能光伏追日裝置，其特征在于:所述防逆流二極管反向耐壓不低于5伏。
【文檔編號】G05D3/12GK103984363SQ201410137958
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】劉鋒, 季根華, 沈國華 申請人:蘇州旭環(huán)光伏科技有限公司