CN104714561B - 一种用于光伏追日系统的防风复位装置 - Google Patents

Abstract

本案为一种用于光伏追日系统的防风复位装置，包括：风速仪，其用于预先设置风速报警阀值；继电器，其输入端与风速仪的输出端电连接；倾角开关，其输入端与继电器的输出端电连接，其输出端与追日系统中的电机电连接；复位电源，其以受继电器控制的方式为所述倾角开关供电；其中，当风速低于风速报警阀值时，故倾角开关不对所述追日系统输出电压；当风速大于等于所述风速报警阀值时，风速仪的输出端闭合，倾角开关在偏离水平位置时输出一个可驱动追日电机带动光伏阵列回归水平位置的电压。本案提供了一种结构简单、成本较低的方案使得光伏追日系统在风速过大时复位至水平位置，最小化暴风对系统的破坏；同时该防风复位装置兼容性好，易对现有的追日系统进行改造。

Description

一种用于光伏追日系统的防风复位装置

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电应用领域，具体为一种用于光伏追日系统的防风复位装置。

背景技术

在全球气候及污染问题日益严重的背景下，太阳能光伏发电作为一种清洁能源的提供方式越来越受到关注。近年来，国家及地方政府出台了多种针对光伏发电系统的优惠补贴方案，使得光伏发电越来越普及。从结构上看，光伏发电系统主要分为固定支架型与追日支架型。追日系统多数采用时钟程序控制、光传感器控制或自适应控制。时钟程序控制是根据天文规律来编写时钟程序定时或者连续地控制驱动电机正反转动实现追日；光传感器控制是利用光照度传感器检测太阳角度的变化，向控制器反馈信号，然后控制器控制电机的正转或反转来追日；自适应控制是利用两块光伏板背向安装，既可以作为光线角度传感器，同时还可以驱动电机正向或反向转动，减少或消除系统追日角度的偏差。一般而言，时钟程序控制和光传感器控制的追日系统均需采用基于单片机或PLC的智能控制电路，而自适应控制追日系统电路则简单的多。关于自适应控制追日系统，可参考专利200710020572.6、专利201410137958.5。附图1为没有采用防风复位装置的普通追日系统的电路连接示意图。

相比固定型系统，追日型系统的优点在于其可多产出约30％的电能，对一些土地资源紧缺、占地面积有限的国家和地区，更有采用追日系统的必要。而其缺点主要有：支架的成本相对高；在暴风等恶劣天气下，由于光伏组件阵列的方向并不确定，其承受更大风压的可能性加大，故而系统更容易受到破坏。为了解决这一问题，需要在风速大于一定值时让系统复位，即让光伏组件阵列调整至水平方向，这样能够最大程度上减小暴风对于系统的破坏。

目前只有采用时钟程序控制和光传感器控制的追日系统才具备防风复位功能，这类追日系统通过设置额外的限位开关或传感器来达到复位的功能，其电路相对复杂，而且基于成本考虑，并非所有的此类追日系统都具备防风复位功能。另一方面，自适应控制的追日系统因为电路简单，没有智能控制电路，一般不具备防风复位功能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于光伏追日系统的防风复位装置，旨在提供一种结构简单、成本较低的方案，当光伏追日系统在风速过大的情况下复位至水平位置，从而使得大风对系统的破坏最小化。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种用于光伏追日系统的防风复位装置，包括：

风速仪，其用于预先设置风速报警阀值；

继电器，其输入端与所述风速仪的输出端电连接；

倾角开关，其输入端与所述继电器的输出端电连接，其输出端与追日系统中的电机电连接；

复位电源，其以受所述继电器控制的方式为所述倾角开关供电；

其中，当风速低于所述风速报警阀值时，所述风速仪的输出端断路，故其后端连接的继电器的输出端也处于断路状态，所述倾角开关得不到供电，故所述倾角开关不对所述追日系统输出电压；当风速大于等于所述风速报警阀值时，所述风速仪的输出端闭合，故其后端连接的继电器的输出端也处于闭合状态，所述复位电源对倾角开关供电，所述倾角开关在偏离水平位置时输出一个可驱动追日电机带动光伏阵列回归水平位置的电压。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，所述风速报警阀值设为10-50米每秒。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，所述复位电源采用直流电源，具体为直流稳压电源、蓄电池、光伏电板中的一种。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，所述复位电源采用15V直流电源。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，还包括光伏阵列，所述倾角开关固定在所述光伏阵列上，其倾角与光伏阵列保持一致。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，当光伏阵列朝东方向时，倾角值为正，当光伏阵列朝西方向时，倾角值为负，当光伏阵列处于水平方向时，倾角值为零；当倾角值为负时，倾角开关输出端输出+15V电压；当倾角值为正时，倾角开关输出端输出-15V电压；而当倾角值为零时，倾角开关输出端无输出电压。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，所述倾角开关的输出电压绝对值大于追日电源的电压绝对值。

优选的是，所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其中，所述风速仪的输出端与两台或两台以上继电器的输入端相连。

本发明的有益效果：

1)该防风复位装置兼容性好，将本装置中倾角开关的输出端连接至普通追日系统的电机上即可使原系统具备了防风复位功能，易于对现有的不具备复位功能的追日系统进行改造；

2)当风速低于风速报警阀值时，风速仪的输出端断路，该防风复位装置不工作，开启节约能源的模式；

3)本发明提供了一种结构简单、成本较低的方案使得光伏追日系统在风速过大的情况下复位至水平位置，从而最小化大风、暴风对系统的破坏；

4)如果在风速大于等于风速报警阀值的情况下，日照强度依然足以维持追日动作，复位电压的绝对值大于追日电压的绝对值，所以在此情况下会优先进行复位操作。

附图说明

图1为用于光伏追日系统的防风复位装置的背景技术中的没有采用复位装置的普通追日系统的电路连接示意图；

图2为用于光伏追日系统的防风复位装置一实施例中的采用防风复位装置的追日系统的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

一种用于光伏追日系统的防风复位装置，包括：

风速仪，其用于预先设置风速报警阀值；

继电器，其输入端与所述风速仪的输出端电连接；

倾角开关，其输入端与所述继电器的输出端电连接，其输出端与追日系统中的电机电连接；

复位电源，其以受所述继电器控制的方式为所述倾角开关供电；

其中，当风速低于所述风速报警阀值时，所述风速仪的输出端断路，故其后端连接的继电器的输出端也处于断路状态，所述倾角开关得不到供电，故所述倾角开关不对所述追日系统输出电压；当风速大于等于所述风速报警阀值时，所述风速仪的输出端闭合，故其后端连接的继电器的输出端也处于闭合状态，所述复位电源对倾角开关供电，所述倾角开关在偏离水平位置时输出一个可驱动追日电机带动光伏阵列回归水平位置的电压。

进一步的，风速报警阀值设为10-50米每秒。

进一步的，复位电源采用直流电源，具体为直流稳压电源、蓄电池、光伏电板中的一种。

进一步的，复位电源采用15V直流电源。

进一步的，还包括光伏阵列，所述倾角开关固定在所述光伏阵列上，其倾角与光伏阵列保持一致。

进一步的，当光伏阵列朝东方向时，倾角值为正，当光伏阵列朝西方向时，倾角值为负，当光伏阵列处于水平方向时，倾角值为零；当倾角值为负时，倾角开关输出端输出+15V电压；当倾角值为正时，倾角开关输出端输出-15V电压；而当倾角值为零时，倾角开关输出端无输出电压。

进一步的，倾角开关的输出电压绝对值大于追日电源的电压绝对值。

进一步的，风速仪的输出端与两台或两台以上继电器的输入端相连。

为了更好地理解本发明，需要将本发明装置和普通追日系统结合起来一起说明。附图1为没有采用防风复位装置的普通追日系统的电路连接示意图；附图2为采用了本发明中防风复位装置的追日系统的电路连接示意图。可以看到仅需将本装置中倾角开关的输出端连接至普通追日系统的电机上即可使原系统具备了防风复位功能。

对于如图1所示普通的追日系统，我们假定追日电源的电压为12V，对电机施加正电压时，电机带动光伏阵列向东转动，而对电机施加负电压时，电机带动光伏阵列向西转动。

如图2所示，本防风复位装置由风速仪、继电器、复位电源及倾角开关组成。风速仪为开关量输出，可设置风速报警阀值，当风速大于等于该阀值时，风速仪输出端闭合。为了减少电路之间的互相干扰耦合，同时为了多套复位装置共用一台风速仪以节约成本，风速仪后端连接继电器以控制复位电路。复位电源选用15V直流稳压电源。倾角开关固定在追日支架的主轴上，并保持其平行于光伏阵列。对于倾角开关，当光伏阵列朝东方向时，倾角值为正，当光伏阵列朝西方向时，倾角值为负，当光伏阵列处于水平方向时，倾角值为零。倾角开关的用途是：当倾角值为负时，输出端输出+15V电压；当倾角值为正时，输出端输出-15V电压；而当倾角值为零时，输出端无输出电压。

本防风复位装置的作用机理如下：

当风速低于设置的风速报警阀值时，风速仪的输出端断路，故其后端连接的继电器的输出端也处于断路状态，倾角开关不得电，所以无论光伏阵列是否处于水平位置、其倾角值是否为零，倾角开关均不会输出电压。所以在气候条件正常时，防风复位装置不发挥作用，同时也不会对原有的追日部分的电路产生干扰。

当风速大于等于设置的风速报警阀值时，风速仪的输出端闭合，故其后端连接的继电器的输出端也处于闭合状态，复位电源得以对倾角开关供电。此时，若光伏阵列朝东方向，其倾角值为正，倾角开关的输出端输出一个-15V的电压，该负电压会驱动电机带动光伏阵列持续向西转动，当光伏阵列转动至水平位置时，倾角值变为零，倾角开关无输出电压，光伏阵列将保持水平位置不再继续转动。同样的，若此时光伏阵列朝西方向，其倾角值为负，倾角开关的输出端输出一个+15V的电压，该正电压会驱动电机带动光伏阵列持续向东转动，当光伏阵列转动至水平位置时，倾角值变为零，倾角开关无输出电压，光伏阵列将保持水平位置不再继续转动。由此可见，在暴风天气下，防风复位装置会将光伏阵列复位到水平位置，最小化暴风对于系统的破坏。

需要说明的一种特殊情况是，如果在风速大于等于风速报警阀值的情况下，日照强度依然足以维持追日动作，则追日控制电路将会给追日电机施加一个绝对值不大于12V的追日电压，同时，如上所述倾角开关的输出端也会给追日电机施加一个绝对值为15V的复位电压。由于复位电压的绝对值大于追日电压的绝对值，所以在此情况下会优先进行复位操作。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，包括：

风速仪，其用于预先设置风速报警阈值；

继电器，其输入端与所述风速仪的输出端电连接；

倾角开关，其输入端与所述继电器的输出端电连接，其输出端与追日系统中的电机电连接；

复位电源，其以受所述继电器控制的方式为所述倾角开关供电；

其中，当风速低于所述风速报警阈值时，所述风速仪的输出端断路，故其后端连接的继电器的输出端也处于断路状态，所述倾角开关得不到供电，故所述倾角开关不对所述追日系统输出电压；当风速大于等于所述风速报警阈值时，所述风速仪的输出端闭合，故其后端连接的继电器的输出端也处于闭合状态，所述复位电源对倾角开关供电，所述倾角开关在偏离水平位置时输出一个可驱动追日电机带动光伏阵列回归水平位置的电压。

2.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，所述风速报警阈值设为10-50米每秒。

3.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，所述复位电源采用直流电源，具体为直流稳压电源、蓄电池、光伏电板中的一种。

4.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，所述复位电源采用15V直流电源。

5.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，还包括光伏阵列，所述倾角开关固定在所述光伏阵列上，其倾角与光伏阵列保持一致。

6.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于，当光伏阵列朝东方向时，倾角值为正，当光伏阵列朝西方向时，倾角值为负，当光伏阵列处于水平方向时，倾角值为零；当倾角值为负时，倾角开关输出端输出+15V电压；当倾角值为正时，倾角开关输出端输出-15V电压；而当倾角值为零时，倾角开关输出端无输出电压。

7.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于：所述倾角开关的输出电压绝对值大于追日电源的电压绝对值。

8.如权利要求1所述的用于光伏追日系统的防风复位装置，其特征在于：所述风速仪的输出端与两台或两台以上继电器的输入端相连。