CN101741241A - 一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源 - Google Patents

一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源 Download PDF

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宁铎
刘亚花
黄建兵
李明勇
李文彬
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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Abstract

一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源，包括光伏电池以及与光伏电池并联连接的电容，电容的两极通过导线与电机相连接，且在电容与电机相连接的导线上还设置有控制开关。本发明根据高精度自动跟踪系统的工作时间正是具有太阳光的特点，利用电容的存储电荷功能代替蓄电池的储电功能，并以电容不断的充放电方式来满足驱动电机间隙工作的需求，而电容的成本和寿命却远远优于蓄电池，从而实现了自动跟踪系统成本的降低和寿命的延长，由于自动跟踪系统中主要是电机负载消耗电能，而实际应用中的信号处理电路及单片机等负载的所用的电能相对较小，仅需要小容量的镉镍蓄电池即可，所以本发明具有很大的实用价值。

Description

一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源
技术领域
本发明涉及一种驱动电机的电源，具体涉及一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源。
背景技术
开发利用以太阳能为代表的新能源已经成为人类解决能源危机的有效方法之一，也已作为我国可持续发展战略的能源基本决策。尽管世界各国先后都在投入大量的人力物力对此进行研究，但是至今除了在太阳能热水器为代表的低温度区段得到一定应用外，其它方面应用并未有大的进展。究其原因，制约太阳能推广应用主要因素有二个：其一是能量的分散性(每平方米约1千瓦的功率)；其二是时变性，即能量大小及方向随着时间做周期性变化。而通过聚光(透射或者反射)方式提高太阳能密度也不是什么新技术，所以研制在室外恶劣的工作环境下能够自动跟踪太阳光的自动跟踪系统就成为解决问题的关键。如果试想将1000W/m2的太阳能有效的汇聚在碗口大的平面范围内，则相当于1000W电炉的能量，那么不管是光伏或者光热发电还是烧水煮饭等，使用起来都是很方便的。所以研制具有高性价比的自动跟踪系统对于太阳能推广有着重要意义。
自动跟踪系统一般由太阳光传感器、控制器、驱动器以及电源四部分组成，且其电源通常采用太阳光伏电池配套蓄电池进行供电。光伏电池板将太阳光转换成电能并存储在蓄电池中，一旦控制部分发出跟踪指令，控制开关闭合，电路接通后形成的电流驱动电机短时间旋转，进而实现自动跟踪太阳光的目标。而对应用于太阳能聚光器的自动跟踪系统，跟踪精度要求很高，一般误差小于0.1°，而且要求其性能好，其中包括其生产成本、使用寿命、可靠性等内容，以增加市场竞争优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低、使用寿命高的太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括光伏电池以及与光伏电池并联连接的电容，电容的两极通过导线与间断性工作的直流电机相连接，且在电容与电机相连接的导线上还设置有控制开关。
本发明的电容的两极还连接有蓄电池，且在电容与蓄电池相连接的电线上还串联有二极管，蓄电池的两端与信号处理电路及单片机负载相连；电容为电解电容。
本发明根据高精度自动跟踪系统的工作时间正是具有太阳光的特点，利用电容的存储电荷功能代替蓄电池的储电功能，并以电容不断的充放电方式来满足驱动电机间隙工作的需求，而电容的成本和寿命却远远优于蓄电池，从而实现了自动跟踪系统成本的降低和寿命的延长，由于自动跟踪系统中主要是电机负载消耗电能，所以本发明具有很大的实用价值。
附图说明
图1是本发明电源驱动电机的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括光伏电池1以及与光伏电池1并联连接的电解电容2，电容2的两极通过导线与间断性工作的直流电机4相连接，且在电容2与电机4相连接的导线上还设置有控制开关3，电容2的两极还连接有蓄电池6，且在电容2与蓄电池6相连接的电线上还串联有二极管5，蓄电池6的两端与信号处理电路及单片机负载7相连。
通常情况下，由于信号采集及处理电路所需要的电能很小，如果将这部分省略不计的话，光伏电池板将太阳光转换成电能并存储在蓄电池中，一旦控制部分发出跟踪指令，控制开关闭合，电路接通后形成的电流驱动电机短时间旋转，进而实现自动跟踪太阳光的目标。
实际上在高精度太阳光自动跟踪系统中，如果要求跟踪误差小于0.1°，那么对于驱动电机，每25秒动作一次即可实现，每次动作时间大约0.5秒左右。原来给蓄电池充电变成了给电解电容充电，电解电容工作时间比充放电周期小一个数量级以上，并且工作时间必须处于光伏电池产生电量(太阳光照)期间；从而实现以存储电能容量较小的电容2的不断充放电代替存储电能容量较大的蓄电池的充放电。一直到控制部分发出跟踪指令，控制开关闭合，电容通过释放存储电荷形成的电流驱动电机短时间旋转，进而实现自动跟踪太阳光的功能。然后第二个周期开始，光伏电池板又给电容充电，....周而复始，从而利用电容代替蓄电池同样实现了太阳光的自动跟踪。
本发明充分利用自动跟踪系统中驱动电机间断工以及工作同时具有太阳光的二个特点，利用电容充放电功能完全代替蓄电池作为电源驱动电机实现间断工作，并已经过试验验证。
选用大容量的电解电容代替蓄电池，价格仅为蓄电池的十分之一，寿命却是蓄电池的十倍以上，因为蓄电池使用寿命在一年半左右(额定充放电500次)，而电解电容的寿命一般都在十几年。还有体积小，重量轻等优点。而且蓄电池是自动跟踪系统中唯一的易耗品，所以使用电容代替蓄电池，有效的降低了系统生产和使用成本，延长了寿命，另外选择直流电机直接驱动也是为了避免使用交流电机驱动需要电源逆变而增加成本。
实际使用中，虽然信号采集及处理电路7所需要的电能很小，但必须装置这个直流电源有而且要求电压稳定，这时可通过在电解电容2旁边再并联一个小容量的镉镍蓄电池蓄电池6作为其专用电源即可，另外，为了防止电解电容2在充放电过程中电压波动对信号采集及处理电路7的影响，通过串联二极管(组)进行隔断即可实现。

Claims (3)

1.一种太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源，其特征在于：包括光伏电池(1)以及与光伏电池(1)并联连接的电容(2)，电容(2)的两极通过导线与间断性工作的直流电机(4)相连接，且在电容(2)与电机(4)相连接的导线上还设置有控制开关(3)。
2.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源，其特征在于：所说的电容(2)的两极还连接有蓄电池(6)，且在电容(2)与蓄电池(6)相连接的电线上还串联有二极管(5)，蓄电池(6)的两端与信号处理电路及单片机负载(7)相连。
3.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪系统中驱动电机的电源，其特征在于：所说的电容(2)为电解电容。
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