基于mppt控制的新型仿生學(xué)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板、MPPT控制器以及蓄電池；特征在于：樹狀支架包括樹干和樹枝，樹枝在樹干上分層設(shè)置，由上至下每層樹枝的長度依次增加；太陽能電池板固定于樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組；太陽能電池板組在MPPT的控制下可對(duì)鉛酸電池充電，逆變器的輸出端連接有照明燈和燈箱，所述照明燈設(shè)置于樹干的頂端。本實(shí)用新型的仿生學(xué)裝置，通過將太陽能電池板排布在樹狀支架上，有效提高了太陽能的利用率；采用MPPT控制的方式，實(shí)現(xiàn)了光伏電池的最大功率跟蹤和輸出。同時(shí)還具有節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，更具體的說，尤其涉及一種可有效提高太陽能利用率的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前太陽能系統(tǒng)存在普遍的問題就是發(fā)電效率不高。現(xiàn)階段，太陽能系統(tǒng)應(yīng)用的研究主要集中在提高太陽能系統(tǒng)效率方面，如:高精度陽光跟蹤系統(tǒng)，但是由于此系統(tǒng)維護(hù)成本較高，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，不利于在生活方面的推廣，所以如何更好的提高太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率是值得研究的。
[0003]現(xiàn)實(shí)生活中太陽能電池板大多是單一的固定式支架結(jié)構(gòu)，而太陽是隨著時(shí)間和天氣變化的，因而照射在太陽能電池板的單位面積的照度是不高的，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的充分利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種有效提高太陽能利用率的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置。
[0005]本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板、MPPT控制器以及蓄電池；其特別之處在于:所述樹狀支架包括樹干和固定于樹干上的樹枝，樹枝在樹干上分層設(shè)置，每一層上的樹枝數(shù)目為多個(gè)，由上至下每層樹枝的長度依次增加；所述太陽能電池板固定于樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組；太陽能電池板組在MPPT的控制下可對(duì)鉛酸電池充電，太陽能電池板組、鉛酸電池在MPPT的控制下可輸出至直流負(fù)載接口以及經(jīng)逆變器進(jìn)行逆變，逆變器的輸出端連接有照明燈和燈箱，所述照明燈設(shè)置于樹干的頂端。
[0006]樹狀支架由樹干和樹枝組成，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能電池板組的固定和支撐作用。由上到下每層樹枝的長度依次增加，有利于實(shí)現(xiàn)太陽能電池板的均勻分布，利于最大限度地接收太陽能。在MPPT的控制作用下，有利于實(shí)現(xiàn)太陽能電池組的最大功率輸出，有效地提高了太陽能的轉(zhuǎn)化效率。鉛酸電池實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的暫存作用，在MPPT的控制下，太陽能轉(zhuǎn)化的電能可供直流負(fù)載接口、照明燈和燈箱輸出。
[0007]本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，所述樹干的底端固定有底座；樹干和樹枝的內(nèi)部為相互連通的用于布線的空腔。底座實(shí)現(xiàn)對(duì)樹狀支架的支撐作用，以保證其穩(wěn)定性。將樹干和樹枝的內(nèi)部設(shè)置為空腔，有利于導(dǎo)線的布設(shè)。
[0008]本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，所述樹枝的層數(shù)為5層，每層上樹枝的數(shù)目為4個(gè),每層樹枝的長度相等且兩兩垂直；樹枝與樹干的夾角為45° ,每個(gè)樹枝上設(shè)置的太陽能電池板的數(shù)目為3個(gè)，太陽能電池板固定于樹枝的上部。
[0009]本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，每層上四個(gè)樹枝的朝向分別為東、南、西、北，位于不同方位的太陽能電池板串聯(lián)形成一組輸出。[0010]本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，所述樹狀支架的材料為PPR。PPR材料具有健康環(huán)保、耐高溫、耐壓性能好、輸送阻力小、價(jià)格便、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，適于采用。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，通過仿生學(xué)原理來制作樹狀支架，將太陽能電池板排布在樹枝的四周，這樣將使得總體太陽能的利用效率大大提高了 ；同時(shí)系統(tǒng)還采用MPPT控制的方式，實(shí)現(xiàn)了光伏電池的最大功率跟蹤和輸出。太陽能轉(zhuǎn)化的電能，不經(jīng)可經(jīng)直流負(fù)載接口對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行供電，而且還經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化之后對(duì)照明燈進(jìn)行供電，使其不僅具有一般路燈的功能，同時(shí)還具有節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的仿生學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型中樹狀支架的俯視圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型中電路部分的原理圖；
[0015]圖4為同一層樹枝上太陽能電池板的分布示意圖；
[0016]圖5為太陽能電池板組的電壓、電流和功率隨時(shí)間變化曲線圖。
[0017]圖中:I樹干，2樹枝，3太陽能電池板，4照明燈，5直流負(fù)載接口，6燈箱，7燈箱光源，8底座，9空腔，10 MPPT控制器，11太陽能電池板組，12蓄電池，13逆變器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，給出了實(shí)用新型的仿生學(xué)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括樹干1、樹枝2、太陽能電池板3、照明燈4、直流負(fù)載接口 5、燈箱6、燈箱光源7、底座8、空腔9 ;樹枝2固定于樹干I上，形成樹狀支架。樹枝2在樹干I上分層設(shè)置，由上至下每層上樹枝2的長度依次增加；太陽能電池板3固定于每根樹枝2的上部，以便太陽光可均勻地照射于每個(gè)太陽能電池板3上，最大限度地實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的利用。照明燈4設(shè)置于樹干I的頂部，底座8位于樹干I的底部，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)樹狀支架的支撐作用。樹干I的內(nèi)部為空腔9，如圖2所示；樹枝2的內(nèi)部也為空腔，樹干I與樹枝2的內(nèi)部空腔均相連通，以便于布線。
[0020]樹干I和樹枝2均采用PPR管，其不但經(jīng)濟(jì)，而且質(zhì)量輕，同時(shí)還具有衛(wèi)生健康環(huán)保、耐高溫、耐壓性能好、輸送阻力小、價(jià)格便宜適中、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。如圖1和圖2所示，樹枝2的層數(shù)設(shè)置為5層，每層上設(shè)置的樹枝2數(shù)目為4個(gè)，同一層上的樹枝2的長度相等，由上至下每層上的樹枝2長度依次增加，從上往下可以采用依次成等差數(shù)列的形式，第一層支架20cm，第二層支架30cm，……，第五層支架60cm。這樣總體接受太陽光的面積得到很大的提高，繼而提高太陽能電池板的采光面積，大大提高了太陽能的利用率。
[0021]如圖4所示，給出了同一層樹枝上太陽能電池板的分布示意圖，蓄電池12可以采用12V的直流電源輸入輸出，太陽能電池板3的規(guī)格可以采用:80mm*60mm*3mm,電壓:
5.5V,電流:130mA?？紤]到蓄電池是12V，因此需要將三塊太陽能電池板3串聯(lián)在一起，形成太陽能電池板組11，然后將其并聯(lián)在同一端。如果在一個(gè)樹枝2上放三塊太陽能電池板3，并將其串聯(lián)，雖然實(shí)施鋪線時(shí)很簡單，但是這樣容易使串聯(lián)的三塊的太陽能電池板3的總電壓不一致，甚至產(chǎn)生大的偏差，而且電流只取其中做小的那個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)。為使串聯(lián)的三塊太陽能電池的總電壓盡可能的一致，本作品采用如下辦法解決此問題:如圖4所示，將朝向北、西、南、東方向樹枝2上的太陽能電池板3分為標(biāo)記為1、2、3，4、5、6，7、8、9，10、11、12，為了使串聯(lián)在一起的電池板受太陽光面積盡可能一致，需要將位于不同朝向的樹枝2上的太陽能電池板3串聯(lián)在一起，因此需要將標(biāo)號(hào)為1、4、7，2、6、10，3、8、12，5、9、11的太陽能電池板3串聯(lián)在一起。
[0022]另外太陽能電池板3采集太陽光會(huì)受到其放置的位置的影響，所以需要考慮到太陽能電池板3放在樹枝2上的傾斜角度，而傾斜角的選取可以參考表1:
[0023]表1緯度和太陽能電池板板傾角的關(guān)系
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板(3)、MPPT控制器(10)以及蓄電池(12);其特征在于:所述樹狀支架包括樹干(I)和固定于樹干上的樹枝(2),樹枝在樹干上分層設(shè)置,每一層上的樹枝數(shù)目為多個(gè)，由上至下每層樹枝的長度依次增加；所述太陽能電池板固定于樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組(11);太陽能電池板組在MPPT的控制下可對(duì)鉛酸電池充電，太陽能電池板組、鉛酸電池在MPPT的控制下可輸出至直流負(fù)載接口(5)以及經(jīng)逆變器(13)進(jìn)行逆變，逆變器的輸出端連接有照明燈(4)和燈箱(6 )，所述照明燈設(shè)置于樹干(I)的頂端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，其特征在于:所述樹干(O的底端固定有底座(8);樹干和樹枝(2)的內(nèi)部為相互連通的用于布線的空腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，其特征在于:所述樹枝(2)的層數(shù)為5層，每層上樹枝的數(shù)目為4個(gè)，每層樹枝的長度相等且兩兩垂直；樹枝與樹干的夾角為45°，每個(gè)樹枝上設(shè)置的太陽能電池板(3)的數(shù)目為3個(gè)，太陽能電池板固定于樹枝的上部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，其特征在于:每層上四個(gè)樹枝(2)的朝向分別為東、南、西、北，位于不同方位的3個(gè)太陽能電池板(3)串聯(lián)形成一組輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于MPPT控制的新型仿生學(xué)裝置，其特征在于:所述樹狀支架的材料為PPR。
【文檔編號(hào)】F21V23/00GK203395790SQ201320279433
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】夏紹燕, 陳慶東, 王俊平, 屈文亭, 劉華, 秦利娟 申請(qǐng)人:濱州學(xué)院