CN2777846Y - 一种温差电源 - Google Patents

一种温差电源 Download PDF

Info

Publication number
CN2777846Y
CN2777846Y CN 200520004707 CN200520004707U CN2777846Y CN 2777846 Y CN2777846 Y CN 2777846Y CN 200520004707 CN200520004707 CN 200520004707 CN 200520004707 U CN200520004707 U CN 200520004707U CN 2777846 Y CN2777846 Y CN 2777846Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
solar energy
circuit
generation module
difference electricity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200520004707
Other languages
English (en)
Inventor
梁广
陈忠
徐晓峰
冯立波
郑振耀
吕迎阳
陈超
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN 200520004707 priority Critical patent/CN2777846Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN2777846Y publication Critical patent/CN2777846Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种温差电源，涉及一种直接利用太阳能的半导体温差电源。提供一种直接利用太阳能的半导体温差电源，设有太阳能集热装置、半导体温差发电装置和电源电路，太阳能集热装置设有小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面，在聚光阵面焦平面设置太阳能真空集热管，在集热管内壁设铜箔，铜箔中间卷套铜棒；半导体温差发电装置设紫铜块并套在铜棒上，紫铜块的上下面放置温差发电模块，温差发电模块外设有保温模套，在温差发电模块上设有散热片；电源电路设有铅蓄电池恒流充电及功率分配电路和蓄电池，发电模块输出端和铅蓄电池输出端接状态切换电路输入端。可推广应用到国民经济的诸多领域，如道路交通指示系统，夜景工程，广告装潢等。

Description

一种温差电源
技术领域
本实用新型涉及一种半导体温差电源，特别是涉及一种直接利用太阳能的半导体温差电源。
背景技术
塞贝克于1821年发现在两种不同的导体或半导体构成的回路中，若两个接头具有不同的温度，则在接入电路中的电压表上可测得电动势，这种效应被称为塞贝克效应。半导体温差发电模块就是根据塞贝克效应制成的。当连接半导体的热源端温度升高时，电子将从处于低能级的P型半导体通过连接的导体运动到高能级的N型半导体中，如果此时将半导体用导体连起来形成闭合回路，就会有电流产生。而热量也将从温度高的一端被带到温度低的另一端。由半导体组成的温差热电偶每度温差可产生几百微伏的电压，在市场上人们将一定数量的半导体温差热电偶串联起来，即形成温差发电模块。
目前温差发电技术应用已经成熟和商业化，大部分应用于温度较高情形，但还很少有人尝试过直接利用太阳能作温差发电动力。当前我国电力资源还比较紧张，而我国绝大多数地区日照时间相对较长，太阳能资源丰富，基于太阳能的半导体温差电源系统恰能充分利用太阳能这种清洁能源，节约了电力，具有节能，无噪声污染，安全稳定性高等优点，同时也为半导体温差电源开辟一个崭新的应用空间。
发明内容
本实用新型旨在提供一种直接利用太阳能的半导体温差电源，在无长时间阴雨天气(一周以上)条件下，可不间断输出12V直流电。该电源系统可推广应用到国民经济的诸多领域，如道路交通指示系统，夜景工程，广告装潢等，特别适合远离电网，单独架设电力线成本较高的小功率用电体系，对于野外旅游，孤岛供电等也有较好的应用前景。
本实用新型设有太阳能集热装置、半导体温差发电装置和电源电路，所述的太阳能集热装置设有可调倾角横式放置的小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面，在聚光阵面焦平面设置太阳能真空集热管，真空集热管内部涂太阳能吸收材料，在真空集热管内壁设一张铜箔中间卷套一根导热铜棒，在真空集热管管口处设有聚四氟乙烯管塞；所述的半导体温差发电装置设有方形紫铜块，紫铜块套在导热铜棒上，紫铜块的上下面放置半导体温差发电模块，温差发电模块外设有保温模套，在温差发电模块上设有散热片；所述的电源电路设有接在半导体温差发电模块输出端的铅蓄电池恒流充电及功率分配电路和充电储能铅蓄电池，发电模块输出端和铅蓄电池输出端均接在由比较器和继电器组成的状态切换电路的输入端，继电器公共触点接后续的DC/DC稳压电路。
本实用新型是这样实现直流发电的：太阳能集热装置采用新颖的小焦距抛物柱组合式反射聚光设计，可有效将太阳光会聚在其焦平面内的太阳能真空集热管，同时为管内壁的太阳能吸收材料吸收，转化为热能。将一个铜箔中间卷套一个导热铜棒紧贴集热管内壁，铜箔导热通过高效导热铜棒传给外面的紫铜块及及紧贴的温差模块，为其提供热源，温差发电模块冷端采用散热片风冷式制冷，利用冷热两端的温度差即可实现温差发电。设计电源电路使温差电源输出高于5V时一路为蓄电池恒流充电储能，另一路直接通过DC/DC稳压电路稳定输出例如12V的直流电压，而且还能根据温差电源供能情况控制铅蓄电池的充电电流，以保证温差电源以合理的功率直接输出从而确保负载的稳定工作；当温差电源输出低于5V时，铅蓄电池则持续通过稳压电路放电，输出直流电压，电源电力输出切换是由状态切换电路实现的，这样的电路逻辑设计能确保该电源系统持续稳定的供给电力。
本实用新型适用于太阳日照时间较强的地理纬度环境，直接利用太阳能而原理机理迥异于当前研制较多的太阳能电池，为太阳能的开发利用开辟另一条道路，具有较好的科研示范意义。根据初步实验表明，若在1.428m2太阳接收面积下，只能用于功率低于10W的用电器，若增大太阳光接收面积，可增大负载功率。
本实用新型还具备具有如下的优点：
1、小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面的聚光面采用新型高亮度反光材料制成，表面光滑，避免了由于表面粗糙漫反射而削弱聚光效果的缺点。采用横式放置的小口径的抛物面组合式设计，相对于传统的单抛物面竖式放置聚光更加稳定，聚光轴仅沿其焦轴方向上下偏移，即使太阳高度角随季节变动，引起的水平偏差也非常小，而且在抛物柱焦轴处有一至两根集热管(直径为59mm)，这种由于季节带来的水平偏差可以尽量减小，这样可避免采用实时的太阳跟踪系统系统，节约了电力。
2、太阳能真空管经改造后能高效利用太阳能转化为热能，即使在冬季日照条件下仍能为温差发电模块提供热端130℃的工作温度。
3、电源电路逻辑设计合理，储能与直接输出并行不悖，充电电路具有防过充与回流等优点，且能根据源头的功能状况灵活改变充电电流大小，确保直接输出的功率，以保证负载的正常工作。蓄电池供电和温差直接供电切换自然，当温差输出高或低于基准电压10mv时即能准确翻转，由于二极管和高频扼流圈的引入，即使各开关电路逻辑上直接连接，也能消除电路间的电磁串扰。
4、可常年置于户外，由于有储能装置，温差电源供能充足时一边储能，一边直接放电，若是温差电源功能不足，则由蓄电池供电，因此若无长时间阴雨(一周以上)，即可构成一个不间断的直流电源，对需实时工作的用电体系具有特殊意义。
附图说明
图1为本实用新型实施例(采用小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面)结构示意图。
图2为太阳能集热装置结构示意图。
图3为太阳能集热真空管结构示意图。
图4为太阳能集热真空管横截面示意图。
图5为半导体温差发电装置结构示意图。
图6为电路逻辑原理方框图。
图7为电源电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作详细的介绍。
参见图1～6，太阳能集热部分由小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面3和太阳能集热真空管5组成。
如图1所示，小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面3横式放置，由活动撑架2支撑，活动撑架的前脚距地10cm，后脚高46.7cm，阵面倾角为23°26’，活动撑架2长20cm，调整销钉1可改变前后脚高度，从而改变阵面倾角。反射聚光阵面3采用高亮度反光材料制成，固定在活动撑架2上，整个反射聚光阵面3由3个抛物柱组合成波浪状，每个抛物柱抛物通径为0.47m，水平张口为0.33m，横长为1.4m，整个聚光阵面受光面积为1.428m2，活动撑架2可沿杆水平移动和前后翻转。太阳能集热真空管5由固定圈4固定在活动撑架2上，太阳能集热真空管5的一端接半导体温差发电装置6。
参见图2～4，将一张铜箔53中间卷套一个导热铜棒52紧贴集热管51内壁，铜箔53与铜棒52之间用螺钉扣紧，铜箔53采用“Ω”型卷曲方式，导热铜棒52中间填入介质并抽真空。为了让集热管51与外界绝热且防止雨天雨水注入管腔，可用耐热材料聚四氟乙烯设计管塞54，管塞内开一通气孔，以防止管内气体受热膨胀爆炸。
参见图5，真空管导热铜棒52横穿方形紫铜块中心，紫铜块7上下两面用导热硅胶粘贴温差发电模块8，用聚四氟乙烯材料设计保温模套，温差发电模块8和紫铜块7可嵌在保温模套内，两块散热片9的边缘用四个螺母互锁，以锁牢中间的温差模块和紫铜块。
将各温差发电模块串联和并联组合作为一个总的温差发电组件80输出供给后续的电源电路。参见图6、7，温差发电组件80输出端分别接蓄电池充电与功率分配电路A和状态切换电路B，蓄电池充电与功率分配电路A的输出端接蓄电池E，蓄电池E接至状态切换电路B，状态切换电路B的输出端接DC/DC12V稳压电路C。具体电路实现如下：
1、蓄电池充电与功率分配电路：采用LM2577-ADJ型集成电路IC1设计升压型开关电路，将温差模块电压稳定至15V，输入动态范围可在4～12V，然后由2个三极管Q1、Q2组成复合管，运放IC2(LM324型)一端接温差模块输出，另一端接基准电压12V(该基准电压由稳压管D3提供)，选用电阻R1、R2即可输出电压12.6～13.3V，该电压加在复合管基极(Q2的基极)，BE极电压改变即能动态改变流过充电电流，电流流经继电器J1常闭一路。当温差发电模块输出5V时，充电电流为0.02A；当温差发电模块输出10V时，充电电流为0.7A。随着充电时间延长，电池电压上升，当电压达到14V时，该电压经电阻R3、R4分压上升至三极管Q3(9013型)导通，继电器J1的常闭触点断开，蓄电池不再充电，蓄电池输入端接二极管防止电池电流回流。
2、状态切换电路：采用电压比较器IC3将温差发电模块输出电压(接V-)与基准电压5V(接V+)进行比较，输出高低电平接在三极管Q4基极，继电器J2控制段跨接在三极管Q4的集电极。当温差发电模块输出大于5V时，电压比较器IC3输出低电平，二极管D7截止，控制端无电流，常闭点此时接温差电源；当温差发电模块输出小于5V时，IC3输出高电平，二极管D7饱和导通，控制端流经电流，跳转到另一路并由蓄电池供电。
3、DC/DC12V稳压电路：温差模块输出先经过肖特基二极管D8和高频扼流圈L3，防止与上述的充电电路间的电磁串扰，然后采用集成电路IC4(LM2577T-12型)，结合电感L2设计开关电路，输入范围在4V以上，该电路使得温差电源能始终以12V直流电压稳定输出。
以下给出图7中的主要器件与元件的型号与参数。
集成电路IC1：LM2577-ADJ，IC2：LM324，IC3：LM339，IC4：LM2577-12；
继电器J1，J2：JQC-3F；
电感线圈L1，L2：CTX25-4(100μH)，L3：高频扼流圈25μH；
三极管Q1：9015，Q2：S8550，Q3、Q4：9013；
二极管D1，D2，D4，D5，D7，D8，D9：IN5821；D3：12V稳压管，D6：5V稳压管；
电容C1，C4：0.1μ，C2，C5：0.33μ，C3、C6：680μ；
电阻R1：2.2K，R2：滑动变阻器50K；R3，R7，R11，R12，R13，R14，R15，R16：2K；R4：1Ω，R5、R9：68K，R6：470K，R8，R10：10K。
本实用新型操作控制简单，调整活动脚手架将太阳能真空管固定在反射阵面的焦平面内，可在每个抛物柱反光面施加一至两根太阳能集热管，每根集热管可加一至两个温差发电平台，调节销钉使得太阳垂直入射反射平面，温差发电模块串并联组合输出，经后续的电源电路即可稳定输出12V的直流电压。

Claims (1)

1、一种温差电源，其特征在于设有太阳能集热装置、半导体温差发电装置和电源电路，所述的太阳能集热装置设有可调倾角横式放置的小焦距抛物柱组合式反射聚光阵面，在聚光阵面焦平面设置太阳能真空集热管，真空集热管内部涂太阳能吸收材料，在真空集热管内壁设一张铜箔中间卷套一根导热铜棒，在真空集热管管口处设有聚四氟乙烯管塞；所述的半导体温差发电装置设有方形紫铜块，紫铜块套在导热铜棒上，紫铜块的上下面放置半导体温差发电模块，温差发电模块外设有保温模套，在温差发电模块上设散热片；所述的电源电路设有接在半导体温差发电模块输出端的铅蓄电池恒流充电及功率分配电路和充电储能铅蓄电池，发电模块输出端和铅蓄电池输出端均接在由比较器和继电器组成的状态切换电路的输入端，继电器公共触点接后续的DC/DC稳压电路。
CN 200520004707 2005-02-05 2005-02-05 一种温差电源 Expired - Fee Related CN2777846Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200520004707 CN2777846Y (zh) 2005-02-05 2005-02-05 一种温差电源

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200520004707 CN2777846Y (zh) 2005-02-05 2005-02-05 一种温差电源

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN2777846Y true CN2777846Y (zh) 2006-05-03

Family

ID=36745220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200520004707 Expired - Fee Related CN2777846Y (zh) 2005-02-05 2005-02-05 一种温差电源

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN2777846Y (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987288B (zh) * 2006-11-03 2010-05-12 江苏大学 太阳能综合利用系统
CN1960118B (zh) * 2006-11-22 2010-12-22 中国科学院电工研究所 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电系统
CN102396146A (zh) * 2009-04-15 2012-03-28 惠普开发有限公司 生成并使用从电气设备的废热获得的电力
CN102437797A (zh) * 2011-12-16 2012-05-02 华中科技大学 一种聚光型太阳能温差发电装置
CN101562413B (zh) * 2009-03-27 2012-05-30 新疆昌吉职业技术学院 太阳能热偶发电工艺及发电设备
CN102594218A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 大连交通大学 一种低温热发电装置
CN101764547B (zh) * 2008-12-25 2012-10-31 中国科学院理化技术研究所 液态金属冷却的级联式半导体温差发电装置
CN103075813A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 山东聚力科技有限公司 一种可发电的u型管式太阳能热电真空管
CN103204333A (zh) * 2013-03-28 2013-07-17 中国核电工程有限公司 一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱
CN104065121A (zh) * 2014-06-17 2014-09-24 青岛工学院 一种智能半导体温差发电控制器及控制方法
CN106295471A (zh) * 2015-05-24 2017-01-04 江西恒盛晶微技术有限公司 一种基于dsp的嵌入式生物特征信息采集系统
CN110098626A (zh) * 2019-06-14 2019-08-06 北方民族大学 一种基于温差发电与模块化的供电电源系统及其运行方法
CN110138279A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 哈尔滨工程大学 一种环状热能转换装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1987288B (zh) * 2006-11-03 2010-05-12 江苏大学 太阳能综合利用系统
CN1960118B (zh) * 2006-11-22 2010-12-22 中国科学院电工研究所 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电系统
CN101764547B (zh) * 2008-12-25 2012-10-31 中国科学院理化技术研究所 液态金属冷却的级联式半导体温差发电装置
CN101562413B (zh) * 2009-03-27 2012-05-30 新疆昌吉职业技术学院 太阳能热偶发电工艺及发电设备
CN102396146B (zh) * 2009-04-15 2014-08-13 惠普开发有限公司 生成并使用从电气设备的废热获得的电力
CN102396146A (zh) * 2009-04-15 2012-03-28 惠普开发有限公司 生成并使用从电气设备的废热获得的电力
CN102437797A (zh) * 2011-12-16 2012-05-02 华中科技大学 一种聚光型太阳能温差发电装置
CN102594218B (zh) * 2012-02-22 2015-04-08 大连交通大学 一种低温热发电装置
CN102594218A (zh) * 2012-02-22 2012-07-18 大连交通大学 一种低温热发电装置
CN103075813A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 山东聚力科技有限公司 一种可发电的u型管式太阳能热电真空管
CN103075813B (zh) * 2013-01-29 2015-01-21 山东聚力科技有限公司 一种可发电的u型管式太阳能热电真空管
CN103204333A (zh) * 2013-03-28 2013-07-17 中国核电工程有限公司 一种利用温差电源实现内部流体驱动的液体贮存箱
CN104065121A (zh) * 2014-06-17 2014-09-24 青岛工学院 一种智能半导体温差发电控制器及控制方法
CN106295471A (zh) * 2015-05-24 2017-01-04 江西恒盛晶微技术有限公司 一种基于dsp的嵌入式生物特征信息采集系统
CN110138279A (zh) * 2019-05-30 2019-08-16 哈尔滨工程大学 一种环状热能转换装置
CN110098626A (zh) * 2019-06-14 2019-08-06 北方民族大学 一种基于温差发电与模块化的供电电源系统及其运行方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN2777846Y (zh) 一种温差电源
CN1960118B (zh) 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电系统
CN1960119B (zh) 光伏-温差微能源与无线传感器网络节点集成自治微系统
CN109524496A (zh) 一种基于储能温差发电的全时太阳能电池
Rana A study on automatic dual axis solar tracker system using 555 timer
CN104362940A (zh) 一种聚光光伏温差发电系统
CN103850486A (zh) 一种太阳能充电停车棚
CN205657620U (zh) 一种便携式风光互补储供电系统
KR102081144B1 (ko) 일체형 태양광 가로등의 발전 및 전력 공급 향상 시스템
CN202484862U (zh) 透镜式太阳能热电路灯
KR102108156B1 (ko) 이중 액추에이터를 이용한 동적 태양광 패널 가로등
CN202738220U (zh) 一种智能型太阳能led路灯控制器
CN203690980U (zh) 太阳能快速充电控制系统
CN204962570U (zh) 一种多功能太阳能庭院灯
CN112197230A (zh) 一种d向太阳能路灯
CN102195528A (zh) 聚光光伏与温差联合发电装置
CN204089680U (zh) 一种聚光光伏温差发电系统
CN213334147U (zh) 一种太阳能利用率高的太阳能路灯
CN104994668A (zh) 一种基于红外感应的太阳能路灯控制系统及方法
CN106382596A (zh) 一种多功能太阳能庭院灯
CN105281402A (zh) 一种定日镜供电系统
US20110203641A1 (en) Nighttime Solar Panel
CN107859383A (zh) 一种带有充电功能的停车位
CN203251104U (zh) 基于砷化镓太阳能电池和风力的发电、照明及充电系统
CN203251105U (zh) 基于砷化镓太阳能电池的发电、照明及充电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060503