一種隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利是一種隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架。本系統(tǒng)將包括輻照度對(duì)電池片電流的影響、電磁感應(yīng)等技術(shù)原理，應(yīng)用于光伏電站組件安裝支架上，使支架隨太陽(yáng)光入射角的變化進(jìn)行東西方向和上下方向兩個(gè)維度的旋轉(zhuǎn)，讓組件始終處于最佳傾角的位置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏發(fā)電技術(shù)在我國(guó)的大力發(fā)展，太陽(yáng)能電站在我國(guó)多個(gè)地區(qū)建設(shè)起來(lái)，光伏發(fā)電成為了新能源發(fā)電的重要組成部分。光伏發(fā)電不僅可以節(jié)約化石燃料等不可再生能源，而且能夠大大減少二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體或有害氣體的排放。目前國(guó)內(nèi)大部分光伏電站組件的安裝采用太陽(yáng)光入射角固定的支架。這種支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光伏組件只能在某一時(shí)刻達(dá)到最佳傾角，不能充分利用輻照量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，組件偏離最佳入射角3度，則每年損失接近2%的發(fā)電量，故一個(gè)大型光伏發(fā)電站所有組件偏離最佳入射角時(shí)損失的發(fā)電量是巨大的。因此，使光伏組件持續(xù)保持最佳入射角是一項(xiàng)非常有意義的研究課題。目前，常見(jiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)支架是根據(jù)設(shè)定的應(yīng)用程序驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以保持組件的最佳入射角。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于不同經(jīng)瑋度，不同時(shí)節(jié)需要調(diào)整程序，否則達(dá)不到組件接受最大輻照量的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于現(xiàn)階段光伏電站轉(zhuǎn)動(dòng)支架的需求以及目前轉(zhuǎn)動(dòng)支架的缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架。它由太陽(yáng)光入射角采集部分、電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分和電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同太陽(yáng)光入射角而自動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使組件始終處于最佳入射角的功能。
[0004]本系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)支架自動(dòng)跟隨不同經(jīng)瑋度、不同時(shí)節(jié)太陽(yáng)光入射角進(jìn)行兩個(gè)維度旋轉(zhuǎn)，讓組件接收到最大輻照量，產(chǎn)生最多的電能。
[0005]該系統(tǒng)硬件部分包含以下部分:
[0006]由許多小電池片組成的太陽(yáng)光入射角采集部分、電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分和帶有恢復(fù)彈簧的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分。其中電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分和電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分又各有兩個(gè)相同部分，這兩套組成部分分別實(shí)現(xiàn)支架的東西旋轉(zhuǎn)和上下旋轉(zhuǎn)。
[0007]太陽(yáng)光入射角采集部分是采用與組件相同材質(zhì)的許多小電池片覆蓋的半球形物體。太陽(yáng)光照射到不同的小電池片上，各小電池片與太陽(yáng)光入射角不同，則所接受的輻照度不同，因此，各小電池片會(huì)產(chǎn)生不同的電流，電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。這些電壓信號(hào)與太陽(yáng)光輻照度是一一對(duì)應(yīng)的，因此，這些電壓信號(hào)就可以準(zhǔn)確地反映太陽(yáng)光入射角。
[0008]電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分是將太陽(yáng)光米集部分米集的太陽(yáng)光入射角相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸入到全控型晶閘管門極中，因全控型晶閘管門極加載微小電壓即可觸發(fā)全控型晶閘管導(dǎo)通，達(dá)到太陽(yáng)光在各小電池片間微弱的電壓差也可驅(qū)動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)的條件。全控型晶閘管導(dǎo)通后直流電流經(jīng)全控型晶閘管導(dǎo)通。這樣，太陽(yáng)光采集部分產(chǎn)生的微弱電壓差轉(zhuǎn)換為支架轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的電流。
[0009]電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分是將電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分產(chǎn)生的電流流經(jīng)帶彈簧的線圈，因該線圈處于永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，根據(jù)左手定則，處于磁場(chǎng)中的線圈通電流后會(huì)產(chǎn)生安培力，這個(gè)力會(huì)使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣線圈帶動(dòng)支架轉(zhuǎn)動(dòng)，讓組件旋轉(zhuǎn)到太陽(yáng)光最佳入射角方位。線圈端部的恢復(fù)彈簧保證沒(méi)有輻照度時(shí)組件恢復(fù)到原來(lái)面朝東南方的方向。
[0010]在本實(shí)用新型中:
[0011]太陽(yáng)光入射角采集部分將太陽(yáng)光經(jīng)不同位置的小電池片轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)；
[0012]兩個(gè)電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分分別將太陽(yáng)光入射角采集部分的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)?xùn)|西方向、上下方向旋轉(zhuǎn)的大電流；
[0013]東西方向和上下方向旋轉(zhuǎn)的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分受電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分的電流產(chǎn)生的安培力作用進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；
[0014]隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋動(dòng)的組件支架跟隨不同地區(qū)，不同時(shí)間太陽(yáng)光的入射角轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使組件始終保持最佳入射角的方位。沒(méi)有太陽(yáng)光的夜晚，支架會(huì)在恢復(fù)彈簧的作用下恢復(fù)到東偏南方向。本發(fā)明是實(shí)時(shí)跟隨太陽(yáng)光入射角旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，不需要因不同地區(qū)、時(shí)節(jié)調(diào)整應(yīng)用程序。
[0015]這種自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的支架不需要手動(dòng)調(diào)節(jié)或修改程序，精確可靠。而且電磁感應(yīng)驅(qū)動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性強(qiáng)。硬件上太陽(yáng)光入射角采集部分、線圈、全控型晶閘管等部分經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架示意圖
[0017]圖2太陽(yáng)光入射角采集部分結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖3電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分原理圖
[0019]圖4電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分原理圖
[0020]圖5系統(tǒng)原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合圖1?5對(duì)隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋動(dòng)的光伏組件支架具體結(jié)構(gòu)特征及實(shí)現(xiàn)方式和達(dá)到的效果做出進(jìn)一步說(shuō)明。從本系統(tǒng)的圖1可以看出該支架包含太陽(yáng)光入射角采集部分、可轉(zhuǎn)動(dòng)支架兩部分組成。太陽(yáng)光入射角采集部分，采集太陽(yáng)光入射角通過(guò)嵌入支架內(nèi)部的兩部分可以實(shí)現(xiàn)支架隨太陽(yáng)光入射角的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使組件始終處于最佳入射角的方位。
[0022]圖2是太陽(yáng)光入射角采集部分的原理圖，圖中可以看出太陽(yáng)光入射角由許多與組件材質(zhì)相同的小電池片組成，這些小電池片可以接受一天中各方位的太陽(yáng)光，由于這些小電池片接受太陽(yáng)光的入射角不同，所受到的輻照度也不相同。由于輻照度對(duì)電池片的電流影響較大，因此各小電池片產(chǎn)生的電流也不相同。
[0023]圖3表述了將太陽(yáng)光入射角采集部分的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為可用于電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的大電流，如圖所示:不同大小的電流1:、I2經(jīng)過(guò)在相同電阻兩端產(chǎn)生不同電壓信號(hào)U 1、U2。當(dāng)U1OJ2時(shí)，門極G觸發(fā)，電流I通過(guò)晶閘管流向電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分。當(dāng)U i 3 U 2時(shí)，門極G關(guān)斷，晶閘管中沒(méi)有電流流過(guò)。
[0024]電流I在圖4中流過(guò)帶有彈簧的線圈，該線圈處于固定磁場(chǎng)中，由安培定則知道，該電流在線圈上產(chǎn)生安培力。支架在安培力的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。
[0025]當(dāng)安裝在支架上的太陽(yáng)光入射角采集部分正對(duì)太陽(yáng)時(shí)(組件達(dá)到最佳傾角)，太陽(yáng)光入射角采集部分各電池片電流差為零，全控型晶閘管門極電壓為零。全控型晶閘管關(guān)斷，安培力消失，支架停止旋轉(zhuǎn)，組件保持最佳入射角。直到下次太陽(yáng)光入射角旋轉(zhuǎn)到能驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)光采集部分產(chǎn)生電流后，進(jìn)行下次支架的旋轉(zhuǎn)。
[0026]圖5顯示:本旋轉(zhuǎn)支架采用太陽(yáng)光作為支架旋轉(zhuǎn)的原始驅(qū)動(dòng)因素，使用流經(jīng)永磁場(chǎng)的直流電作為支架旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，避免了程序驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的固定模式，使光伏組件支架隨太陽(yáng)光入射角靈活準(zhǔn)確地旋轉(zhuǎn)。
[0027]本發(fā)明專利設(shè)計(jì)的隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋動(dòng)的光伏組件支架能夠準(zhǔn)確跟隨太陽(yáng)光入射角的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，具有很高的實(shí)用性和可靠性。該支架能使光伏電站的組件接受最大輻照量，充分利用太陽(yáng)能發(fā)電。按照其較固定安裝支架多產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算，這種支架的經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。這種支架能夠滿足不同經(jīng)瑋度光伏電站的需求，并且不需要定期調(diào)整內(nèi)部設(shè)置。使光伏電站在不同地區(qū)充分利用輻照度發(fā)電，提高光伏發(fā)電效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.本發(fā)明專利是一種隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，該支架采用光伏組件相同材質(zhì)的小電池片，構(gòu)建半球形太陽(yáng)光入射角采集部分，根據(jù)不同小電池片間電壓差判斷太陽(yáng)光入射角。2.采用小的電壓差驅(qū)動(dòng)晶閘管門極的導(dǎo)通與關(guān)斷，精確隨太陽(yáng)光入射角的變化。3.采用電磁感應(yīng)的安培力轉(zhuǎn)動(dòng)支架，從簡(jiǎn)單實(shí)用方面出發(fā)，實(shí)現(xiàn)支架角度的調(diào)整，達(dá)到組件始終處于最佳入射角的設(shè)計(jì)原則。4.系統(tǒng)設(shè)計(jì)了支架的結(jié)構(gòu)和太陽(yáng)光入射角采集部分的安裝位置及方法。5.系統(tǒng)擁有太陽(yáng)光入射角采集部分、電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分及電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分三個(gè)組成部分和系統(tǒng)整體原理圖。
【專利摘要】本發(fā)明是一種隨太陽(yáng)光入射角自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，該支架由“太陽(yáng)光入射角采集部分”、“電信號(hào)驅(qū)動(dòng)部分”和“電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分”組成。本系統(tǒng)可自動(dòng)使安裝于支架上的光伏組件隨太陽(yáng)光入射角的變化而旋轉(zhuǎn),讓光伏組件始終處于最佳入射角,這樣光伏組件的發(fā)電量達(dá)到最大值。該支架以太陽(yáng)光入射角作為原始驅(qū)動(dòng)因素讓處于磁場(chǎng)的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。避免了程序驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的固定模式，使光伏組件支架靈活準(zhǔn)確地隨太陽(yáng)光入射角旋轉(zhuǎn)，不需要定期調(diào)整內(nèi)部設(shè)置。讓光伏電站在不同地區(qū)充分利用輻照度發(fā)電，提高光伏發(fā)電效率。
【IPC分類】H02S40/30, H02S20/32
【公開(kāi)號(hào)】CN105099354
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510552621
【發(fā)明人】吳亞盼
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年9月1日