CN103490722B - 一种用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光伏水泵电池板朝向调节和冷却一体的装置，本发明的装置包括电池板、冷却管路、棘轮、棘爪、支架、支撑轴、下方轴、光敏电阻、电磁滑阀、水泵、储水箱，用冷却管路对称铺设于电池板背面，电池板固定于支撑轴上，支撑轴在支架上绕轴转动，电池板与支架间安装棘轮棘爪，光敏电阻对称贴在电池板表面。光伏发电驱动水泵抽水，抽出的水通入冷却管路对电池板进行降温，光敏电阻检测光照入射，电位差调节电磁滑阀阀芯轴向运动，冷却管路进口通过电磁滑阀控制电池板对称两侧的流量，两侧冷却管路流量不等时，在支架的支撑下电池板在重力作用下向流量大的一侧倾斜，棘爪转动，使电池板朝向改变，以便对准光照直射方向。本发明利用冷却流体重力杠杆的方法，实现了电池板散热冷却和朝向改变一体化，从而提高光伏发电效率，延长电池板使用寿命。

Description

一种用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置

技术领域

本发明涉及光伏发电应用领域，具体涉及用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置领域。

背景技术

光伏发电技术是太阳能利用的重要方式，随着传统能源的耗竭，新能源以其巨大的应用前景越来越受到推崇。目前世界各地光伏发电使用范围不断扩大，装机容量不断增加。光伏电池在使用过程中由于光照来源的变化而导致光电转换效率降低，这就需要时时追踪电池板朝向，以使电池板正对光照入射方向，即跟踪技术。同时光伏电池光电转换效率受温度影响较大，通常情况下，光照越好，其温度一般也越高，而温度越高，光电转换效率越差，这就需要电池板降温来提高光电转换效率。目前的电池板朝向调节主要是通过光照跟踪系统，通常采用复杂的单轴、双轴等机械控制方式，这样一套系统对于农用或小型家用系统来说费用较高。同时，具有光照跟踪的系统往往不具有用来散热的冷却装置。因此，如果将电池板朝向调节与电池板散热结合成一体装置，在提高光电转换效率的同时也可防止电池板温度过高。

经检索，与本发明专利相关的专利有：用于光伏发电的自适应对日跟踪装置CN201039038Y，电池板安装于转动轴上，转动轴与减速电机联接，通过减速电机驱动电池板中心轴转动来达到电池板朝向改变的效果。但是装置需要安装两块额外的电池组件用于供给减速电机电能，减速电机由多级传动减速器和永磁直流电机耦合而成，这样一来安装时额外的电池组件及电机需要和转动轴同轴安装，造成整个装置安装复杂，同时配置需要附加减速器及直流电机，易造成成本过高。光伏电池通用三维自动跟踪装置CN10567399B，由两台电机通过由竖直驱动轴、水平驱动轴、蜗轮、蜗杆、直齿条等组成机械传动机构，其特点是可完成水平和竖直两个方向的朝向调节。，但是其整个装置所需机械部件众多，安装复杂，同时如果要实现光照的自动跟踪，需要电力电子控制装置，整个装置成本过高。上述两个专利都通过较为复杂的机械传动来改变电池板朝向，且未有在调节朝向时对电池板进行散热的装置。

一种光伏水泵冷却系统CN201372969，在电池板背面固定冷却板，太阳能光伏阵列通过DC/AC变换器给水泵供电，光伏水泵提水通过三通阀及水管分别储存在储水装置及流到冷却板对电池板进行降温。具有水循环冷却系统的太阳能电池组件CN101409310A，在电池板表面覆盖面板，并在面板上方设置喷淋装置，由水泵供水通过水泵喷淋装置向面板喷水，对太阳能电池板进行降温。上述装置实现了对电池板降温，但是不能够对电池板朝向进行调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置，它可以在光伏水泵系统工作时，通过两个光敏电阻检测光照辐射差所造成的两光敏电阻电位差来调控电磁滑阀阀芯向电位低的方向轴向运动，滑阀阀芯的运动调节阀两侧开口度来调节电池板两侧冷却管道流量分配，在两侧流量不均导致的重力不同作用下改变电池板朝向，并由棘轮棘爪啮合单向运动来稳定电池板朝向，当两个光敏电阻检测光照辐射差接近0时，电池板停止运动，这样在电池板冷却的同时又可起到朝向调节的作用，实现电池板朝向调节与电池板散热一体化。

本发明技术方案是：一种用于光伏水泵电池板朝向调节和冷却一体的装置，包括电池板、冷却管路、棘轮、棘爪、支架、支撑轴、下方轴、光敏电阻、电磁滑阀、水泵、储水箱。

冷却管路对称铺设于电池板背面，电池板固定在支撑轴上，并可绕支撑轴转动，支撑轴与下方轴安装在支架上。棘轮固定在下方轴上，棘爪固定在支撑轴上；光伏发电供水泵驱动抽水，水流一部分直接汇入储水箱，一部分支流通过电磁滑阀进入冷却管路对电池板进行降温，从冷却管路流出后进入储水箱。

电池板两侧冷却管路个数相等，且两侧管路以支撑轴为对称轴呈对称布置，两侧管路从进口到出口均为迂回状布置，管路进口朝下，出口朝上。这是为了使冷却效率高，且可在部分管路用于冷却时散热同样均匀。

两侧各冷却管路的进口连接电磁滑阀的出口，并呈对称排布；两光敏电阻对称贴在电池板表面，引线端分别连在电磁滑阀两侧；光伏水泵抽水支路连接电磁滑阀的进口，电磁滑阀腔宽度稍大于两侧各冷却管路总宽度，且阀芯向两侧移动最大轴向距离时能够使电池板一侧冷却管路进口全部在阀腔以外。这是为了使电磁滑阀流量调节范围最大。

棘爪固定于支撑电池板的支撑轴上，绕支撑轴转动；棘轮呈半圆形，固定于支架的下方轴上，下方轴在支撑轴下方，并与支撑轴平行，支撑轴与下方轴中心间隔距离可使棘爪与棘轮啮合。

本发明的有益效果是：在电池板背面铺设对称迂回冷却管路给电池板散热，散热均匀，电池板发电效率高；使用电磁滑阀控制对称冷却管道通流数目来改变电池板两侧流量，通过流体重力改变电池板朝向，装置成本低；光伏水泵系统工作时可同时实现对电池板散热与朝向调节，装置结构简单。

附图说明

图1本发明结构示意图

图2电池板背面冷却管路布置图

图3电磁滑阀示意图

图4棘轮与棘爪示意图

图中：1.电池板，2.冷却管路，3.棘轮，4.棘爪，5.支架，6.电磁滑阀，7.水泵，8.储水箱，9.下方轴，10.支撑轴，11.电磁滑阀阀芯，12.电磁滑阀进口，13.光敏电阻A，14.光敏电阻B。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明提出的具体装置的细节和工作情况。

结合图1，电池板1对称安装于支撑轴10上，可绕支架5沿轴向转动；冷却管路2对称布置于电池板1背面，冷却管路2的进口接电磁滑阀6出口；棘轮3固定于支架5的下方轴9上，棘爪4固定于支撑电池板1的支撑轴10上；光敏电阻A13和光敏电阻B14对称贴在电池板1表面，引线分别连在电磁滑阀6两端；所述的水泵7由电池板输出的电能驱动抽水至储水箱，分支管路通过电磁滑阀及冷却管道进入储水箱。

结合图2，电池板1两侧冷却管路2个数相等，且两侧管路以支撑轴10为对称轴呈对称布置，两侧管路从进口到出口均为迂回状布置，管路进口朝下，出口朝上。

结合图3，水泵抽出的水通过旁路至电磁滑阀6进口12，光敏电阻A13和光敏电阻B14引线分别连在电磁滑阀6两端，通过光敏电阻A13和光敏电阻B14的点位差调节电磁滑阀阀芯11轴向移动来调节流入两侧冷却管道2的数目，从而调节两侧流量。

结合图4，棘爪4固定于支撑轴10上，绕支撑轴10转动；棘轮3呈半圆形，固定于支架5的下方轴9上，下方轴9在支撑轴10下方，并与支撑轴10平行，支撑轴10与下方轴9中心间隔距离可使棘爪4与棘轮3啮合。

利用本发明可实现电池板朝向调节与冷却，具体工作过程如下：

光照辐射下，电池板1发电，驱动水泵7进行抽水，光敏电阻13和14都正对太阳时两者电位值相当，电磁滑阀阀芯不动，一部分水流通过旁路电磁滑阀进口12，水流通过电磁滑阀阀芯11后平均进入电池板1的两侧冷却管路2对电池板1进行散热，最后流入储水箱8。光照入射方向倾斜时，光敏电阻13和14受光照辐射值不同，两者电位有差值，电位差调节电磁滑阀阀芯11向低电位方向轴向位移，使流入两侧对称冷却管路2通流管路的数目不等，电池板1两侧受水体重力不均，带动棘爪4绕支撑轴10转动，棘爪4与棘轮3啮合单向转动，当转动到光敏电阻13和14都正对太阳时，电池板1两侧受力平衡时，电池板1停止转动，棘爪4与棘轮3在此时位置啮合，完成电池板朝向调节。

Claims (3)

1.一种用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置，其特征在于，包括电池板(1)、冷却管路(2)、棘轮(3)、棘爪(4)、支架(5)、支撑轴(10)、下方轴(9)、电磁滑阀(6)、水泵(7)、储水箱(8)，光敏电阻A(13)和光敏电阻B(14)；电池板(1)对称安装于可绕支架(5)沿轴向转动的支撑轴(10)上；冷却管路(2)对称布置于电池板(1)背面，冷却管路(2)的进口接电磁滑阀(6)出口；光敏电阻A(13)和光敏电阻B(14)对称贴在电池板表面，引线与电磁滑阀(6)两端相接；棘轮(3)固定于支架(5)的下方轴(9)上，棘轮(3)上的棘爪(4)固定于支撑电池板(1)的支撑轴(10)上；水泵(7)由电池板输出的电能驱动抽水至储水池，分支管路通过电磁滑阀(6)及冷却管道进入储水箱(8)，冷却管路铺设于电池板(1)背面，电池板(1)两侧的冷却管路以支撑轴为对称轴呈对称迂回形式的弯曲形式布置，电磁滑阀(6)连两根电线分别连接光敏电阻A(13)和光敏电阻B(14)，调节电位差从而调节改变两侧冷却管路(2)的水流量分配。

2.根据权利要求1所述用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置，其特征在于，棘爪(4)与棘轮(3)啮合。

3.根据权利要求1所述用于光伏水泵电池板朝向调节与冷却一体装置，其特征在于，电磁滑阀(6)设有进出口及滑阀阀芯(11)。