CN101728976A - 一种光伏发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及能量转换领域，具体地说是一种光伏发电装置，其特征在于底座与支架活动连接，支架上设有经度转动轴和纬度转动轴，太阳能电帆板上设有阳光位置传感器，阳光位置传感器由遮阳柱和光电池组成，光电池等距离安装在遮阳柱的侧面，光电池经数据线与主控器数据输入端相连接，主控器的输出端经数据线与经度电动机、纬度电动机相连接，经度电动机、纬度电动机的输出轴与经度转动轴、纬度转动轴相连接，本发明采用二维跟踪模式，可以在任何工况下自动跟踪到垂直太阳法线的位置，使太阳能电池矩阵达到最大照度面积，具有结构简单、成本低、发电效率高等优点。

Description

一种光伏发电装置

技术领域

本发明涉及能量转换领域，具体涉及一种转换效率高、发电成本低的光伏发电装置。

背景技术

能源是人类面临经济发展和环境维护平衡需要解决的最根本最重要的问题。太阳能是一种极为丰富的清洁能源，同时通常最普遍且最方便使用的是电能。因而太阳能光伏发电是最有应用前景的太阳能利用方式。

光伏发电就是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地；光伏系统还具有安全可靠、无噪声、无污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点。目前太阳能光伏发电还存在一些有待攻克的“弱点”。它的主要缺点有以下几个方面。1.光电转化率很低。2.光伏发电需要很大的面积。3.所需光照要求复杂，选择地日光辐射情况适当，要求具有较高的光照指数，否则太阳光负效应转换的效率将会大幅度降低，无法满足系统连续供电的要求，4.光伏发电成本太高。受原料价格和提纯工艺的限制，发电成本始终高高在上，让很多企业和商家望洋兴叹。晶硅太阳能电池的主要材料是硅片，比如铺设在大面积的太阳能电池幕墙。然而目前，太阳能电池板主要用的硅，其纯度高达99.9999％。硅技术主要被德国、日本、美国等几个公司垄断了，太阳能电池用的硅都是进口的，它的价值不菲，成本太高。

现有的太阳能光伏发电装置由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜等组成，太阳能电池方阵由多个太阳能电帆板组件组成，太阳能电帆板组件由底座、支架和太阳能电帆板组成，底座、支架和太阳能电帆板均为固定连接，太阳能电帆板的热效率低、发电成本高。

发明内容：

为了克服现有太阳能光伏发电转化率低、成本高等缺点，本发明提出一种自动跟踪光伏发电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种光伏发电装置，包括太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜组成，太阳能电池方阵由多个太阳能电帆板组件组成，太阳能电帆板组件由底座、支架和太阳能电帆板组成，其特征在于底座与支架活动连接，支架上设有经度转动轴和纬度转动轴，太阳能电帆板上设有阳光位置传感器，阳光位置传感器由遮阳柱和光电池组成，光电池等距离安装在遮阳柱的侧面，光电池经数据线与主控器数据输入端相连接，主控器的输出端经数据线与经度电动机、纬度电动机相连接，经度电动机、纬度电动机的输出轴与经度转动轴、纬度转动轴相连接。

本发明中阳光位置传感器一般设有4个光电池，分别按平行于经线、纬线的方向并与等距离均匀分布在遮阳柱的四面。

本发明可以设有阳光位置传感器座盘，光电池和遮阳柱分别安装在阳光位置传感器座盘上，以方便制造、安装和维修。

本发明底座与支架可以经铰链相连接，用来完成二维自动跟踪。

本发明底座与支架可以经球头相连接，用来完成二维自动跟踪。

本发明底座可以经支杆与支架相连接。

本发明的阳光位置传感器可以设在太阳能电帆板的中央，达到高效精确测量的目的。

本发明可设有手动控制键，手动控制键盘手动控制键由键盘矩阵组成，通过信号线与主控器相连，系统运行过程中由于维修检测等原因，需要加入手动控制，完成开始、停机、手动东西转、手动南北转、手动收藏等功能，这些功能的实现，使操控更简单、方便。

本发明设有防风装置，防风装置由风力传感器和控制器组成，风力传感器通过信号传输线与控制器相连，当控制器检测到风力强度达到安全极限时，输出控制指令，将太阳能帆板放平，避免强风造成设备损坏，当风强降低到一定程度的时候，系统恢复自动跟踪模式。

本发明采用的主控器为32位DSP处理器，运行速度高达150MHz，内嵌12位A/D，D/A模块，方便模拟输入输出控制，其中模拟量输入范围可以定义输入范围，其模拟输入电压范围可软件选择，可变量程的A/D采集，极大方便的设计和应用，特别是对较低输出电压的光电池检测，仍然具有很高的检测精度，大幅度降低控制设计的复杂度和成本。

本发明中电机采用调速电机，极大的改善了跟踪精度，并将由速度变化带来的冲击降到最低。

本发明具有可以有效的提高光电转化效率、降低光伏发电的成本等有益效果。

附图说明：

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明结构示意图。

附图标记：经度控制电机1、纬度控制电机电机2、主控器3、阳光位置传感器4、太阳能电帆板5、阳光位置传感器座盘6、遮阳柱7、光电池8、手动控制键盘9、风力传感器10、蓄电池组11、充放电控制器12、逆变器13、交流配电柜14、底座15、支架16、经度转动轴17、纬度转动轴18、太阳能电池方阵19、支杆20。

具体实施方式：下面结合附图对本发明进一步说明：

一种光伏发电装置，包括太阳能电池方阵19、蓄电池组11、充放电控制器12、逆变器13、交流配电柜14组成，其中蓄电池组11，充放电控制器12、逆变器13、交流配电柜14与现有技术相同，此不赘述，太阳能电池方阵由多个太阳能电帆板组件组成，太阳能电帆板组件由底座15、支架16和太阳能电帆板5组成，其特征在于底座15与支架16活动连接，支架16上设有经度转动轴17和纬度转动轴18，太阳能电帆板5上设有阳光位置传感器4，阳光位置传感器4由遮阳柱7和光电池8组成，光电池8等距离安装在遮阳柱7的侧面，光电池8经数据线与主控器3数据输入端相连接，主控器3的输出端经数据线与经度电动机1、纬度电动机2相连接，经度电动机1、纬度电动机2的输出轴与经度转动轴17、纬度转动轴18相连接，本发明中阳光位置传感器4一般设有四个光电池8，分别按平行于经线、纬线的方向并与等距离均匀分布在遮阳柱7的四面，本发明可以设有阳光位置传感器座盘6，光电池8和遮阳柱7分别安装在阳光位置传感器座盘6上，以方便制造、安装和维修，本发明底座15与支架16可以经铰链相连接，也可以经球头相连接，用来完成二维自动跟踪，本发明底座15可以经支杆20与支架16相连接，本发明的阳光位置传感器4可以设在太阳能电帆板5的中央，达到高效精确测量的目的，本发明可设有手动控制键盘9，手动控制键盘9由键盘矩阵组成，通过信号线与主控器3相连，系统运行过程中由于维修检测等原因，需要加入手动控制，完成开始、停机、手动东西转、手动南北转、手动收藏等功能，这些功能的实现，使操控更简单、方便，本发明设有防风装置，防风装置由风力传感器10和控制器3组成，风力传感器10通过信号传输线与控制器3相连，当控制器检测到风力强度达到安全极限时，输出控制指令，将太阳能帆板5放平，避免强风造成设备损坏，当风强降低到一定程度的时候，系统恢复自动跟踪模式，本发明采用的主控器为32位DSP处理器，运行速度高达150MHz，内嵌12位A/D，D/A模块，方便模拟输入输出控制，其中模拟量输入范围可以定义输入范围，其模拟输入电压范围可软件选择，可变量程的A/D采集，极大方便的设计和应用，大幅度降低控制设计的复杂度和成本，本发明中电机采用调速电机，极大的改善了跟踪精度，并将由速度变化带来的冲击降到最低，本发明具有可以有效的提高光电转化效率、降低光伏发电的成本等有益效果。

使用时，首先通过进行开机操作，启动太阳能电帆板5上的阳光位置传感器4，阳光位置传感器4内的光电池8进行外部阳光的感应探测，当阳光直射到阳光位置传感器4内的光电池8时，主控器3对阳光位置传感器4取得的信号进行分析，得出东西南北传感器电流相等，此时跟踪误差为零状态，当太阳能电帆板5不垂直于阳光时，阳光位置传感器4内的遮阳柱7投下的阴影就会遮住或部分遮住其中一块或两块光电池8，由于光电池8的输出电流与照射面积成正比，这样就会造成光电池8东西向或南北向输出电流不平衡，通过主控器3对电信号的检测分析，确定误差方向，进而调整太阳能电帆板5对阳光的跟踪速度，直至误差最小，最终达到自动跟踪控制的目的。太阳能电帆板5将太阳辐射的热能转化为电能，并送往蓄电池组11，蓄电池组11将电能储存起来，然后经过逆变器13的处理，将太阳辐射所转化的直流电转换为交流电，并将交流电输送到交流配电柜14，对电能进行进一步的利用。

本发明能够有效地实现对阳光的自动跟踪，从而实现高光电转化效率，具有能够显著提高光电转化率、降低光伏发电成本等优点。

Claims (5)

1.一种光伏发电装置，包括太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜组成，太阳能电池方阵由多个太阳能电帆板组件组成，太阳能电帆板组件由底座、支架和太阳能电帆板组成，其特征在于底座与支架活动连接，支架上设有经度转动轴和纬度转动轴，太阳能电帆板上设有阳光位置传感器，阳光位置传感器由遮阳柱和光电池组成，光电池等距离安装在遮阳柱的侧面，光电池经数据线与主控器数据输入端相连接，主控器的输出端经数据线与经度电动机、纬度电动机相连接，经度电动机、纬度电动机的输出轴与经度转动轴、纬度转动轴相连接。

2.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于阳光位置传感器设有4个光电池，分别按平行于经线、纬线的方向并等距离分布在遮阳柱的四面。

3.根据权利要求2所述的一种光伏发电装置，其特征在于设有阳光位置传感器座盘，光电池和遮阳柱分别安装在阳光位置传感器座盘上。

4.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于设有手动控制键，手动控制键盘手动控制键由键盘矩阵组成，通过信号线与主控器相连。

5.根据权利要求1所述的一种光伏发电装置，其特征在于设有防风装置，防风装置由风力传感器和控制器组成，风力传感器通过信号传输线与控制器相连。

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