CN105553403A - 可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于，包括：太阳能板支架；太阳能发电板，设置于太阳能板支架上，用于接收太阳光的照射而发电；调节组件，同太阳能板支架连接，用于调节太阳能发电板的位置和角度；漫反射光增强组件，设置于太阳能板支架顶端，位于太阳能发电板上方，用于增强照射到太阳能发电板上的光照强度；光源追踪组件，设置于漫反射光增强组件上表面，用于通过感应光线方向判断太阳能板支架是否正对太阳；以及控制器，用于接收光源追踪组件发出的信号并根据该信号控制调节组件；其中，漫反射光增强组件包括漫反射环形单元和聚光单元，漫反射环形单元内表面涂覆有漫反射涂料。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电装置，特别涉及一种可追踪式漫反射光强增强的太阳能发电装置，属于机械领域。
背景技术
光伏发电具有性能稳定、设备使用周期长、可靠性高等一系列优点，但由于太阳能能量密度低随机性大等特点，光伏发电设备一般投资大、成本高。传统的光伏发电设备主要采用固定式安装，虽然安装方便、成本相对较小但由于不能跟随太阳的位置导致发电效率低下。为了解决这个问题开发了光源追踪系统，光源追光系统可以使电池板始终与光源发出的光保持垂直，从而保持最大的接受效率来提升太阳能的利用效率。
常用的追光系统采用特定的追光传感器，虽然对光源的追踪效率高，但成本较大，不适合大规模使用在需要自主发电的设备上，例如路灯、交通灯等小型但却使用场合多的小型太阳能发电设备由于成本和安装体积的限制，上述的追光传感器就不适合了。
另一方面，常用的追光系统在光源较弱不理想的情况下，限于电池板面积，其接受的光线较少，发电功率比较低。
发明内容
本发明是为解决上述问题而提出的，提供了一种可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，用于对太阳光进行追踪以获得更高的太阳能发电效率。
本发明提供的一种可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于，包括：太阳能板支架；太阳能发电板，设置于太阳能板支架上，用于接收太阳光的照射而发电；调节组件，同太阳能板支架连接，用于调节太阳能发电板的位置和角度；漫反射光增强组件，设置于太阳能板支架顶端，位于太阳能发电板上方，用于增强照射到太阳能发电板上的光照强度；光源追踪组件，设置于漫反射光增强组件上表面，用于通过感应光线方向判断太阳能板支架是否正对太阳；以及控制器，用于接收光源追踪组件发出的信号并根据该信号控制调节组件；其中，漫反射光增强组件包括漫反射环形单元和聚光单元，漫反射环形单元内表面涂覆有漫反射涂料。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，太阳能板支架包括V形架和倒T形架，两者通过枢轴连接，V形架内设置有太阳能发电板，V形架可以饶枢轴在调节组件驱动下上下摆动，倒T形架可以绕其轴线在调节组件驱动下左右旋转。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，调节组件包括上下摆动步进电机和左右旋转步进电机，上下摆动步进电机同枢轴连接而驱动V形架上下摆动，左右旋转步进电机同时倒T形架连接驱动其左右旋转。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，漫反射环形单元为漫反射环形罩，上下开口，呈上大下小的圆环喇叭状。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，聚光单元为聚光透镜，设置于漫反射环形单元下口和太阳能发电板之间，用于汇聚光线。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，光源追踪组件包括多个对称设置在漫反射环形单元内的光敏电阻。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，光源追踪组件包括一个设置于漫反射环形单元边沿的光强检测电阻，用于检测光强。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，控制器为单片机控制器。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，漫反射环形单元的制作材料为涂覆有漫反射涂料的金属板。
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，还可以具有这样的特征：其中，漫反射涂料为硫酸钡和聚乙烯醇水溶液的混合物。
发明作用与效果
本发明提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，具有太阳能板支架、太阳能发电板、调节组件、漫反射光增强组件、光源追踪组件、以及控制器，能对太阳光进行追踪使太阳能发电板始终与太阳发出的光保持垂直，而且通过聚光单元的聚光作用与漫反射环形单元增加光强来补偿太阳能发电板因为面积限制而在光线弱的情况下发电功率低的缺点，从而提高太阳能电池板的发电效率。
附图说明
图1为本发明的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置的结构示意图
图2为图1的A向视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置作具体阐述。
图1为本实施例的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置结构示意图
图2为图1的A向视图
如图1所示，可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置100包括太阳能板支架10、安装在太阳能板支架10的太阳能发电板20、同太阳能板支架10连接的调节组件30、设置于太阳能板支架10顶端漫反射光增强组件40、设置于漫反射光增强组件40上表面的光源追踪组件50以及同调节组件30和光源追踪组件50连接的控制器。其中
太阳能板支架10，包括V形架11和倒T形架12，两者通过枢轴13连接，如图1所示：V形架11的交叉端同T形架12的上部被枢轴13活动的连接起来，V形架11的内部有固定有安装架111，用于将太阳能发电板20固定安装在上面，而倒T形架12包括水平杆121和可绕着轴线旋转的竖直杆122，水平杆121有安装孔，通过安装孔将其安装固定在室外的阳台、路灯、交通信号灯等小型的用电场所或设备。
太阳能发电板20，设置于V形架11的开口内，与V形架11上安装架111通过螺栓等方式固定连接，用于接收太阳光的照射而发电，其由多个硅光电池并联而成。
调节组件30，同太阳能板支架10连接，用于调节太阳能发电板20的位置和角度，包括上下摆动步进电机31和左右旋转步进电机32，
上下摆动步进电机31同枢轴13连接而驱动V形架11上下摆动，左右旋转步进电机32同倒T形架12的竖直杆122连接驱动其绕轴线左右旋转。
漫反射光增强组件40，设置于太阳能板支架10顶端，位于太阳能发电板20上方，用于增强照射到太阳能发电板20上的光照强度，
具有漫反射环形单元和聚光单元，在本实施例中漫反射环形单元为漫反射环形罩41，聚光单元为聚光透镜42，
漫反射环形罩41，上下开口，呈上大下小的圆环喇叭状，上下口保持平行，特别的安装时必须保证漫反射环形罩41和太阳能发电板20严格平行，由涂覆有漫反射涂料的金属板转成，该漫反射涂料为硫酸钡和聚乙烯醇水溶液的混合物，
聚光透镜42，为单面或双面凸起的凸透镜，设置于漫反射环形罩41下口和太阳能发电板20之间，用于汇聚光线。
光源追踪组件50，设置于漫反射环形罩41上表面即面向太阳一面，包括由四个光敏电阻51构成的四象限光强检测器和设置于漫反射环形罩41边沿的用于检测光强的光强检测电阻52，
四个光敏电阻51安装位置必须保证其中心位于同漫反射环形罩41同心的圆上，即如图2所示，同时其必须严格的以漫反射环形罩41圆心中心对称的设置而将漫反射环形罩41严格等分为四个象限：通过光敏电阻在由于光源不是正对时不同位置的光敏电阻的阻值不同引起对应电路输出功率的差异是否存在来判断光源是否正对，
光强检测电阻52，用于检测光强，这里根据实际情况设定当光照强度大于400lux时，发出对应的信号到控制器进行控制和调节。
控制器，用于接收光源追踪组件发出的信号并根据该信号控制调节组件，为具有信号放大电路的单片机，其输入端同光源追踪组件50的四个光敏电阻51和光强检测电阻52分别连接，
控制器的输出端同调节组件30的上下摆动步进电机31和左右旋转步进电机32连接，前者用于接受并放大信号，后者直接控制驱动步进电机的运转。
使用方法
将可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置100通过水平杆121上的安装孔使用螺栓安装固定在室外的阳台、路灯、交通信号灯上，当处于夜晚或者光照强度十分低的时候(小于400lux)，安装在漫反射环形罩41边缘的光强检测电阻52阻值较低，此时经过控制器60控制来保持调节组件30不工作，从而节省能源。
当光照强度达到400lux时，调节组件30开启，此时如果漫反射环形罩41未正对光源，那么被安装在漫反射环形罩41内的4个光敏电阻51接受到的光照强度不一致进而电阻值不一致，致使放大电路接入和通过的电流有差异，再由控制器60放大该差异而分别输出脉冲信号给上下摆动步进电机31和左右旋转步进电机32来直线，直至差异消失后停止。
连接竖直杆122的左右旋转步进电机32带动竖直杆122旋转，将漫反射环形罩41旋转至光源(太阳)所处的位置；另一个上下摆动步进电机31控制V形架11的摆动，将漫反射环形罩41对着光源所处的高度；在两个步进电机31和32共同作用下，能使太阳能发电板20与光源发出的光保持垂直，从而产生最大的接受效率。
在对准光源后，聚光透镜42将光源照射到透镜上的光汇聚到太阳能发电板20上，提高太阳能发电板20上的光照强度，从而提高太阳能发电板20发电效功率。
安装在聚光透镜42上的漫反射环形罩41，其内表面涂有漫反射涂料，具有0.99的光谱反射率。光线经漫反射后通过聚光透镜42的聚光作用照射到太阳能发电板20上，提高太阳能发电板20发电功率。
实施例的作用和有益效果
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，具有太阳能板支架、太阳能发电板、调节组件、漫反射光增强组件、光源追踪组件、以及控制器，能对太阳光进行追踪使太阳能发电板始终与太阳发出的光保持垂直，而且通过聚光单元的聚光作用与漫反射环形单元增加光强来补偿太阳能发电板因为面积限制而在光线弱的情况下发电功率低的缺点，从而提高太阳能电池板的发电效率。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，太阳能板支架包括V形架和倒T形架，两者通过枢轴连接，具有成本低、结构简单、可靠性高的特点。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，调节组件包括上下摆动步进电机和左右旋转步进电机，这样的设计可以实现全方位对太阳方位的追踪：角度和高度，获取最大的发电功率。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，漫反射环形单元为漫反射环形罩，上下开口，呈上大下小的圆环喇叭状，这样的形状设计具有汇聚光线的作用。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，光源追踪组件包括多个对称设置在漫反射环形单元内的光敏电阻，这样设计的检测器通过多个光敏电阻实时电阻值的差异来检测太阳的位置是否与太阳能发电板20垂直，结构简单，易于实现，成本低。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，光源追踪组件包括一个设置于漫反射环形单元边沿的光强检测电阻，用于检测光强，只有在光照强度够的时候才开启，节能同时也减少了不必要的机械损耗。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，漫反射环形单元的制作材料为涂覆有漫反射涂料的金属板，这样的金属板设计可以大大的提高光谱反射率，可以达到0.99的光谱反射率。
本实施例提供的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，漫反射涂料为硫酸钡和聚乙烯醇水溶液的混合物，光谱反射率高，环保无毒。
Claims (10)
1.一种可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，用于对太阳光进行追踪以获得更高的太阳能发电效率，其特征在于，包括：
太阳能板支架；
太阳能发电板，设置于所述太阳能板支架上，用于接收太阳光的照射而发电；
调节组件，同所述太阳能板支架连接，用于调节所述太阳能发电板的位置和角度；
漫反射光增强组件，设置于所述太阳能板支架顶端，位于所述太阳能发电板上方，用于增强照射到所述太阳能发电板上的光照强度；
光源追踪组件，设置于所述漫反射光增强组件上表面，用于通过感应光线方向判断所述太阳能板支架是否正对太阳；
以及
控制器，用于接收所述光源追踪组件发出的信号并根据该信号控制所述调节组件；
其中，所述漫反射光增强组件包括漫反射环形单元和聚光单元，所述漫反射环形单元内表面涂覆有漫反射涂料。
2.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述太阳能板支架包括V形架和倒T形架，两者通过枢轴连接，
所述V形架内设置有太阳能发电板，所述V形架可以饶所述枢轴在所述调节组件驱动下上下摆动，所述倒T形架可以绕其轴线在所述调节组件驱动下左右旋转。
3.根据权利要求2所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述调节组件包括上下摆动步进电机和左右旋转步进电机，
所述上下摆动步进电机同所述枢轴连接而驱动所述V形架上下摆动，所述左右旋转步进电机同时所述倒T形架连接驱动其左右旋转。
4.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述漫反射环形单元为漫反射环形罩，上下开口，呈上大下小的圆环喇叭状。
5.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述聚光单元为聚光透镜，设置于所述漫反射环形单元下口和所述太阳能发电板之间，用于汇聚光线。
6.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述光源追踪组件包括多个对称设置在所述漫反射环形单元内的光敏电阻。
7.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述光源追踪组件包括一个设置于所述漫反射环形单元边沿的光强检测电阻，用于检测光强。
8.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述控制器为单片机控制器。
9.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述漫反射环形单元的制作材料为涂覆有漫反射涂料的金属板。
10.根据权利要求1所述的可追踪式漫反射光源补偿的太阳能发电装置，其特征在于：
其中，所述漫反射涂料为硫酸钡和聚乙烯醇水溶液的混合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170912 Termination date: 20201221 |