RU198698U1

RU198698U1 - Device for generating a pulse current from a solar battery

Info

Publication number: RU198698U1
Application number: RU2020104106U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Качан; Александр Анатольевич Смирнов; Александр Владимирович Виноградов; Юрий Алексеевич Прошкин; Андрей Юрьевич Измайлов; Александр Вячеславович Соколов; Игорь Мамедяревич Довлатов; Алексей Игоревич Ковалев
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-07-23

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую.Устройство генерации импульсного тока от солнечной батареи содержит солнечную батарею с полупроводниковыми элементами 4.Оно снабжено двойными стеклами 2, разделенными полимерной жидкокристаллической пленкой 1, и связанным с ней контроллером импульсов 3.При использовании устройства генерации импульсного тока от солнечной батареи снижается ее нагрев полупроводниковых элементов и их сопротивление, тем самым повышается КПД, увеличивая количество получаемой электроэнергии в импульсном режиме, и повышается долговечность устройства. 2 ил.The utility model relates to electrical engineering and can be used to convert solar energy into electrical energy. The device for generating a pulsed current from a solar battery contains a solar battery with semiconductor elements 4 It is equipped with double glasses 2, separated by a polymer liquid crystal film 1, and an associated pulse controller 3.When using a device for generating a pulsed current from a solar battery, its heating of semiconductor elements and their resistance are reduced, thereby increasing efficiency, increasing the amount of electricity received in a pulsed mode, and increasing the durability of the device. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую.The utility model relates to electrical engineering and can be used to convert solar energy into electrical energy.

Известен преобразователь солнечной энергии - устройство, которое обеспечивает передачу энергии из солнечных батарей в сеть за счет того, что входной тест-ключ периодически отключается, в течение которого происходят замеры параметра напряжение холостого хода. В зависимости от результатов этого измерения микропроцессор изменяет модуляцию длительности импульсов, управляющих транзистором регулятора (патент РФ № 95915, МПК Н 02 Н 1/06, 2010). Known solar energy converter - a device that provides the transfer of energy from solar panels to the network due to the fact that the input test key is periodically disconnected, during which the parameters of the open circuit voltage are measured. Depending on the results of this measurement, the microprocessor changes the modulation of the duration of the pulses that control the transistor of the regulator (RF patent No. 95915, IPC N 02 N 1/06, 2010).

Известна система на возобновляемых источниках энергии, которая содержит два генератора, два выпрямителя, аккумуляторную батарею, инвертор, три контроллера заряда, солнечные панели, две системы управления, регулятор балласта, балластную нагрузку, а также датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации, при этом вход первого генератора соединен с ветродвигателем, а выход первого генератора с первым выпрямителем, вход второго генератора соединен с гидротурбиной, а выход второго генератора связан со вторым выпрямителем, датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации подключены к входу первой системы управления, к выходу которой подключены входы трех контроллеров заряда и один из входов второй системы управления, вход первого контроллера заряда соединен с солнечными панелями, вход второго контроллера заряда соединен с выходом первого выпрямителя, вход третьего контроллера заряда соединен с выходом второго выпрямителя, выходы трех контроллеров заряда подключены к входу аккумуляторной батареи и входу инвертора, выход которого соединен с нагрузкой, выход которой подключен к входу второй системы управления вместе с выходом аккумуляторной батареи, при этом к выходу второй системы управления подключен вход регулятора балласта, выход которого связан с балластной нагрузкой (патент РФ № 2476970, МПК H 02 J 3/32, 2013). A system based on renewable energy sources is known, which contains two generators, two rectifiers, a battery, an inverter, three charge controllers, solar panels, two control systems, a ballast regulator, a ballast load, as well as sensors for wind, water, temperature and solar radiation, when the input of the first generator is connected to the wind turbine, and the output of the first generator is connected to the first rectifier, the input of the second generator is connected to the hydraulic turbine, and the output of the second generator is connected to the second rectifier, wind, water, temperature and solar radiation sensors are connected to the input of the first control system, to the output which is connected to the inputs of three charge controllers and one of the inputs of the second control system, the input of the first charge controller is connected to the solar panels, the input of the second charge controller is connected to the output of the first rectifier, the input of the third charge controller is connected to the output of the second rectifier, the outputs of the three charge controllers are connected to the input accumulator battery and the input of the inverter, the output of which is connected to the load, the output of which is connected to the input of the second control system together with the output of the storage battery, while the input of the ballast regulator is connected to the output of the second control system, the output of which is connected to the ballast load (RF patent No. 2476970, IPC H 02 J 3/32, 2013).

Недостатками известных устройств является сложность конструкции и высокая цена.The disadvantages of the known devices are the complexity of the design and the high price.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности из известных устройств, которое выбрано в качестве прототипа, является блок солнечных батарей, содержащий как минимум две солнечные батареи, которые подключают встречно по отношению друг к другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток (патент RU № 2699242, МПК H02S 40/32, H 02 S 40/36, H 01 L 31/042, H 02 J 7/35, 2019).The closest to the claimed utility model in terms of the technical essence of the known devices, which is selected as a prototype, is a solar cell unit containing at least two solar cells, which are connected opposite to each other and connected with the back sides to each other, fixed on the longitudinal axle having a brush-collector device, to the rings of which the solar battery leads are connected, receiving rotation from the drive motor rotating the axle, while the rings of the brush-collector apparatus are the output of the power output buses of the solar battery generating alternating current (patent RU No. 2699242, IPC H02S 40/32, H 02 S 40/36, H 01 L 31/042, H 02 J 7/35, 2019).

Недостатком известного устройства является низкий КПД, сложность конструкции, невозможность получения сигнала импульсного тока заданной формы, малый срок службы и низкая надежность.The disadvantages of the known device are low efficiency, design complexity, impossibility of obtaining a pulse current signal of a given shape, short service life and low reliability.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение КПД, упрощение конструкции и обеспечение выработки импульсного тока прямоугольной формы (меандра).The technical task of the proposed utility model is to increase the efficiency, simplify the design and ensure the generation of a pulsed rectangular current (meander).

Технический результат достигается тем, что устройство генерации импульсного тока, содержащее солнечную батарею с полупроводниковыми элементами, согласно полезной модели, оно снабжено двойными стеклами, разделенными полимерной жидкокристаллической пленкой, и связанным с ней контроллером импульсов.The technical result is achieved in that the device for generating a pulse current, containing a solar battery with semiconductor elements, according to the utility model, it is equipped with double glasses, separated by a polymer liquid crystal film, and an associated pulse controller.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема устройства генерации импульсного тока от солнечной батареей; на фиг. 2 – представлен график подачи импульса контроллером на полимерную жидкокристаллическую пленку, где U – напряжение, t – время, б – ширина импульса, а – отсутствие сигнала напряжения. FIG. 1 is a diagram of a device for generating a pulsed current from a solar battery; in fig. 2 - a graph of the controller's impulse delivery to a polymer liquid crystal film is presented, where U is the voltage, t is the time, b is the pulse width, and a is the absence of a voltage signal.

Устройство состоит из полимерной жидкокристаллической пленки 1, размещенной между двойными стеклами 2, которая связана с контроллером импульсов 3. К внутреннему стеклу 2 прилегают полупроводниковые элементы 4 (солнечная батарея), связанные между собой токоведущими контактами 5 в последовательно-параллельные группы. С обратной стороны солнечные батареи 4 изолированы прозрачным клеевым компаундом 6 или вакуумированной пленкой, предохраняющими солнечную батарею от агрессивности окружающей среды. Торцевые токоведущие контакты 5 подсоединены проводами 7 к потребителю электроэнергии. The device consists of a polymer liquid crystal film 1, placed between double glasses 2, which is connected to the pulse controller 3. Semiconductor elements 4 (solar battery) adjoin the inner glass 2, connected by current-carrying contacts 5 in series-parallel groups. On the reverse side, the solar panels 4 are insulated with a transparent adhesive compound 6 or an evacuated film, which protects the solar battery from the aggressive environment. End current-carrying contacts 5 are connected by wires 7 to the consumer of electricity.

Кроме того на фиг. 1 представлено солнце 8.Moreover, in FIG. 1 shows the sun 8.

При подаче напряжения на полимерную жидкокристаллическую пленку 1 происходит структуризация кристаллов и фотонный поток, проходящий через них, блокируется.When voltage is applied to the polymer liquid crystal film 1, the crystals are structured and the photon flux passing through them is blocked.

Использование контроллера импульсов 3 обеспечивает минимальное собственное потребление электрического тока (работает от полупроводниковых элементов солнечной батареи).The use of a pulse controller 3 provides a minimum own consumption of electric current (powered by semiconductor solar cells).

Импульсный источник энергии солнечной панели работает следующим образом.The pulsed energy source of the solar panel works as follows.

Поток фотонов от солнца 8 преодолевает первое стекло 2, и попадает на жидкокристаллическую пленку 1, которая в свою очередь под действием контроллера управления 3 создает микроимпульсы заданной формы, например в виде меандра. Под действием микроконтроллера 3 жидкокристаллическая пленка 1 в первый момент времени становится прозрачной и пропускает фотонный поток, а в другой - полностью непроницаемой для него. Тем самым генерируется ток прямоугольный формы сигнала.The flux of photons from the sun 8 overcomes the first glass 2, and falls on the liquid crystal film 1, which in turn, under the action of the control controller 3, creates micropulses of a given shape, for example, in the form of a meander. Under the influence of the microcontroller 3, the liquid crystal film 1 at the first moment of time becomes transparent and transmits the photon flux, and at the other moment it becomes completely impervious to it. This generates a square wave current.

Ширина интервала (б) подачи импульса электрического тока с контроллера импульсов 3 на полимерную жидкокристаллическую пленку 1 значительно меньше, ширины интервала отсутствия сигнала (а). Например, ширина импульса (б) может быть настроена на продолжительность времени 1 мкс, в этом случае интервал пропуска сигнала (а) будет составлять 10 мкс. Полупроводниковый элемент 4 солнечной батареи принимает поток фотонов 10 мкс, жидкокристаллическая пленка 1 становится прозрачной и полупроводниковые элементы выдают электрический ток. Прерывание потока фотонов длится 1 мкс, жидкокристаллическая пленка 1 становится черной и полупроводниковые элементы 4 отключаются. Таким образом, достигается прерывание электрического тока в виде меандра.The width of the interval (b) for supplying an electric current pulse from the pulse controller 3 to the polymer liquid crystal film 1 is much smaller than the width of the interval for the absence of a signal (a). For example, the pulse width (b) can be configured for a time duration of 1 μs, in which case the signal skip interval (a) will be 10 μs. The semiconductor solar cell 4 receives a photon flux of 10 microseconds, the liquid crystal film 1 becomes transparent, and the semiconductor cells produce an electric current. The interruption of the photon flux lasts 1 μs, the liquid crystal film 1 turns black and the semiconductor elements 4 are turned off. Thus, an interruption of the electric current in the form of a meander is achieved.

Характеристики контроллера могут меняться в соответствии с поставленными задачами и выдавать меандр, например 50 Гц и 220 В.The characteristics of the controller can change in accordance with the assigned tasks and produce a meander, for example, 50 Hz and 220 V.

При использовании устройства генерации импульсного тока от солнечной батареи снижается нагрев полупроводниковых элементов и их сопротивление, увеличивается количество получаемой электроэнергии в импульсном режиме и повышается долговечность устройства.When using a device for generating a pulsed current from a solar battery, the heating of semiconductor elements and their resistance are reduced, the amount of electricity received in a pulsed mode increases and the durability of the device increases.

Claims

A device for generating a pulsed current from a solar battery, comprising a solar battery with semiconductor cells, characterized in that it is provided with double glazing, separated by a polymer liquid crystal film, and an associated pulse controller.