CN201207627Y - 追踪式太阳能发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种追踪式太阳能发电机包括：太阳能收集装置，用于收集太阳能；可调整高度支架，耦合于所述太阳能收集装置，用以调整太阳能收集装置相对水平面的倾角；以及高度调节控制器，耦合于可调整高度支架，储存有太阳能发电机安装地的一年四季的太阳高度角值，并根据该太阳高度角值调节可调整高度支架的状态，从而调整太阳能收集装置与水平面的倾角。本实用新型的有益效果在于，可以根据日期调节太阳能收集装置与太阳的照射光线垂直。

Description

追踪式太阳能发电机

技术领域

本实用新型属于一种发电机，尤其指一种可以追踪太阳在一年内的运动轨迹，使得光电器件的表面永远近似垂直于阳光光线，从而获得最大的光效率的太阳能发电机。

背景技术

太阳能发电机是一种将光能转换为电能的装置。传统上，该装置一般包括一个光电器件，如光伏电池，一个逆变变换电路，用以将光伏电池产生的偏压变换为交流电输出。光伏电池一般由多晶硅制成，可以将光伏电池安装于一个基底上，一般将光伏电池朝向阳光设置。阳光照射于光伏电池上后，光伏电池上会累积电荷，累积的电流储存于一个储能装置，如电容器；再利用电容器内的电能时，可以在电容器的输出端设置逆变电路，将直流电转换为交流电，还可以将直流电直接输出利用。

然而，由于太阳的高度角在一年中是变化的，且以年为单位循环，因此，固定安装的基底只有在一年中的一天或两天与太阳光的照射方向是垂直的，而在剩余的时间内，与其与太阳光的照射方向是不垂直的。众所周至，如果太阳光线的照射方向与光伏电池垂直，则可以达到最大的光效率，因此，在传统的太阳能电池结构中，在一年中的大多数时间内，光伏电池无法达到最大的光效率。

实用新型内容

本实用新型的一个目的，在于解决现有技术中的不足之处，提供一种光效率高的，自动调节多晶硅与太阳光线夹角的太阳能发电机。

为实现上述目的，本实用新型的追踪式太阳能发电机包括：

太阳能收集装置，用于收集太阳能；

可调整高度支架，耦合于所述太阳能收集装置，用以调整太阳能收集装

置相对水平面的倾角；以及

高度调节控制器，耦合于可调整高度支架。

进一步的，所述可调整高度支架包括

底座，具有至少一个导槽；

框架，在一端具有与底座导槽相配合的卡头；以及，

高度调节杆，安装于框架和底座之间，由一个伺服电机驱动升高或降

低，用以驱动框架相对底座转动；以及，

进一步的，所述太阳能收集装置包括

多条条形凸透镜，横向设置的且相互平行的安装于框架上；以及，

多条多晶硅片，安装于框架上，分别设置于凸透镜的下方焦点位置处。

优选的，所述高度调节控制器包括

伺服电机驱动装置；以及，

中央处理单元，用于产生对伺服电机驱动单元的控制信号，进而控制

伺服电机的转动角度，从而可以控制高度调节杆的升高或降低的程度。优选的，还包括一个伺服电机复位装置，用以控制伺服电机带动高度调节杆复位。

优选的，还包括一个定位装置，所述定位装置包括一个用以获得太阳能发电机安装地的经纬度和当前时间信息的信息输入部分，一个耦合于该信息输入部分，用以根据该经纬度计算出一年内不同的日期正午的太阳高度角并根据该太阳高度角确定高度调节杆的位移，并将输入时间设置为定位装置的当前时间的处理部分，以及一个耦合于该处理部分的，用以根据该位移确定驱动伺服电机驱动装置，实现定位过程的输出部分。

优选的，上述定位装置的定位过程是在复位装置将高度调节杆复位后完成的。

上述复位装置和/或定位装置可以通过以下结构实现：一个处理器，一个存储器，一个输入输出接口，耦接上述各器件并保证其间通信的总线，以及耦接于输入输出接口的输入装置和输出装置。

优选的，所述输入装置是键盘、手写板、手柄。

优选的，所述输出装置是显示设备和打印设备。

优选的，所述任意一个多晶硅的两端分别伸出其上的凸透镜的两个边边缘之外。

本实用新型的有益效果在于，通过设置有伺服电器控制的高度调节杆以及相应的伺服电机驱动装置，可以实现对高度调节杆高度的调节，并可以在复位后，实现对高度调节杆高度的调节，进而可以调节框架相对底板的角度，从而可以调节凸透镜以及其下方的多晶硅与太阳的照射光线垂直。此外，令多晶硅伸出凸透镜的两个边缘之外，可以保证在太阳在非垂直照射时(正午以外的时间)，充分的聚焦于多晶硅上。

附图说明

图1 依照本实用新型的一种具体实施方式的追踪式太阳能发电机的结构示意图。

图2 为条形凸透镜与多晶硅片的结构示意图。

图3 为本实用新型所述的电路系统原理框图。

图4 为所述复位装置的结构原理框图。

图5 为所述定位装置及其输入、输出装置的结构框图。

图6 为依照本实用新型的追踪式太阳能发电机的调节杆的调整原理图。

图7 为所述一年中某一天的太阳高度角的描述图。

图8 为所述第二天的太阳高度角的描述图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种可以调节面对太阳的角度的追踪式太阳能发电机，用以实现最大的光效率，下面结合附图，对本实用新型的特征作详细说明：

参照图1，本实用新型的第一种具体实施方式中的追踪式太阳能发电机包括底板1，具有至少一条导槽11，一端具有与底板1的导槽相配合的卡头21的框架2，相互平行的横向安装于框架2上的多条条形凸透镜3，以及安装于框架上的，分别设置于条形凸透镜3下方的多晶硅条4，安装于框架2与底板1之间的高度调节杆5，驱动该高度调节杆动作的伺服电机6及其驱动装置7，以及控制驱动装置7的复位装置8和定位装置9。

其中，底板1和框架2以及高度调节杆5构成了本太阳能发电机的架构；底板1可以是一个具有一定强度的平板，其可以水平放置；框架2优选为矩形，在一端通过卡头于底板2的导槽相配合，这样底板和框架形成了一个夹角。高度调节杆5可以是一种升降杆，可以为两段式也可以是多段式，即由可相互运动的两段套管或多段套管组成。高度调节杆5的一端枢接于框架2与底板相配合的部分，另一端固连于底板，这样，驱动高度调节杆5可以带动框架相对于底板运动，从而改变底板和框架的夹角。通过适当的选择高度调节杆5可以选择框架与底板间的最小夹角，以及可能的最大夹角。

如图2所示，条形凸透镜3和多晶硅4均安装于框架2上，其中，条形凸透镜3为多条，且横向设置并相互平行安装，多晶硅4用以接受光照并产生电荷累计，从而将光能转化为电能，其为多条，分别安装于条形凸透镜的正下方，条形凸透镜的焦平面内。优选的是，多晶硅4的长度大于条形凸透镜3的长度，这样，多晶硅的两端从条形凸透镜轴向的两个边缘伸出，这样设置的目的在于可以在阳光非直射时，增大光效。

高度调节杆5的耦接一个伺服电机6，该伺服电机可以驱动高度调节杆的至少一段相对另一段运动，从而改变高度调节杆的长度。如图3所示，伺服电机由伺服电机驱动装置7驱动，优选的，采用PWM方式或与其相似的脉冲驱动方式驱动伺服电机。伺服电机驱动装置7从复位装置8及定位装置9接收控制信号。

复位装置8用产生伺服电机反转控制信号，参照图4，其可以通过一个控制器81、存储器82、输入输出接口83，以及耦合上述的总线84实现，输入输出接口可以连接一个输入装置，通过该输入装置，触发复位。

定位装置9用以产生控制伺服电机驱动装置精确运动的信号。在一个优选的实施例中，其可以通过复位装置8的硬件实现，其也可以通过单独的一套硬件实现。

优选的，参照图5，定位装置9还包括一个输入装置91用以接收经纬度的输入信息。如东经105度，北纬54度，以及当前的日期信息，如2008年1月1日。该输入装置91可以是键盘、按钮、手柄、手写板等；可以通过公知的方法根据经纬度的信息计算该经纬度位置上一年内每天的太阳高度角的值，并将该信息保存于存储器中，可以继而触发复位装置令高度调节杆复位。

此后，根据输入的日期选择相应的太阳高度角值，并根据该太阳高度角值、底板与框架的初始夹角以及高度调节杆的可调范围由一个输出装置92向伺服电机驱动装置输出驱动信号，并将输入的时间设置为当前时间，在系统日期切换到第二天时根据第二天的太阳高度角值驱动高度调节杆，以此类推，并以一年为周期周而复始的运行。

也可以直接将计算好的与经纬度信息相对应的太阳高度角值作为可用的信息保存于复位装置或定位装置的存储器中，这样，只需要通过输入装置输入当前时间就可以了。

具体对调节杆的调整原理如下：

例如，参照图6、7、8，在一年中某一天的太阳高度角为∠a，

其可以通过公式(1)计算得出：

∠a＝∠b＝90°-∠c  (1)

其正弦值可以通过公式(2)计算得出：

Sin(a)＝x/r；       (2)

那么，调节杆最高点距地的高度X即可通过公式(3)计算得出：

x＝sin(a)r；        (3)

同理，接下来一天的太阳高度较为∠a1，

其可以通过公式(4)计算得出：

∠a1＝∠b1＝90°-∠c1   (4)

其正弦值可以通过公式(5)计算得出：

Sin(a1)＝x1/r；       (5)

那么，调节杆最高点距地的高度X1即可通过公式(6)计算得出：

x1＝sin(al)r1；          (6)

这样，就可以通过公式(7)计算出第一天的初始位置与后一天的终止位置的调节杆的高度差Z，即调节杆的调整高度：

Z＝x-x1               (7)

优选的，可以增加耦接于复位装置或定位装置的输入输出接口的显示单元或打印输出单元，这样，可以直观的看到对经纬度或时间信息的输入。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (10)

1.一种追踪式太阳能发电机，其特征在于：包括

太阳能收集装置，用于收集太阳能；

可调整高度支架，耦合于所述太阳能收集装置，用以调整太阳能收集装置相对水平面的倾角；以及

高度调节控制器，耦合于可调整高度支架。

2.根据权利要求1所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：

所述可调整高度支架包括

底座，具有至少一个导槽；

框架，在一端具有与底座导槽相配合的卡头；以及，

高度调节杆，安装于框架和底座之间，由一个伺服电机驱动升高或降低，用以驱动框架相对底座转动。

3.根据权利要求1或2所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：

所述太阳能收集装置包括

多条条形凸透镜，横向设置的且相互平行的安装于框架上；以及，

多条多晶硅片，安装于框架上，分别设置于凸透镜的下方焦点位置处。

4.根据权利要求3所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：所述高度调节控制器包括

伺服电机驱动装置；以及，

中央处理单元，用于产生对伺服电机驱动单元的控制信号，进而控制伺服电机的转动角度，从而可以控制高度调节杆的升高或降低的程度。

5.根据权利要求4所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：还包括一个伺服电机复位装置，用以控制伺服电机带动高度调节杆复位。

6.根据权利要求5所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：还包括一个定位装置，所述定位装置包括一个用以获得追踪式太阳能发电机安装地的经纬度和当前时间信息的信息输入部分，一个耦合于该信息输入部分的，用以根据该经纬度计算出一年内不同的日期正午的太阳高度角并根据该太阳高度角确定高度调节杆的位移，并将输入时间设置为定位装置的当前时间的处理部分，以及一个耦合于该处理部分，并用以根据该位移确定驱动伺服电机驱动装置，实现定位过程的输出部分。

7.根据权利要求6所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：上述定位装置的定位过程是在复位装置将高度调节杆复位后完成的。

8.根据权利要求7所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：上述复位装置和/或定位装置可以通过以下结构实现：一个处理器，一个存储器，一个输入输出接口，耦接上述各器件并保证其间通信的总线，以及耦接于输入输出接口的输入装置和输出装置。

9.根据权利要求8所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：所述输入装置是键盘、手写板、手柄。

10.根据权利要求3所述的追踪式太阳能发电机，其特征在于：所述任意一个多晶硅的两端分别伸出其上的凸透镜的两个边边缘之外。

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