專利名稱：太陽能電池板的單軸追日系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種普及型太陽能應(yīng)用系統(tǒng)，尤其涉及一種針對太陽能電池板低成本運行實現(xiàn)追日的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種可再生能源目前已被人們所廣泛重視，尤其是太陽能光伏發(fā)電越來越受到人們的青睞。眾所周知，太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換率在光伏發(fā)電系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用，因此從事本領(lǐng)域的技術(shù)人員樂此不疲地實用新型創(chuàng)造出提高光電轉(zhuǎn)換率的方法，包括改變太陽能電池板內(nèi)部的材料，改進(jìn)太陽能電池板的生產(chǎn)工藝等等。同時，可以通過對陽光的追蹤來提高太陽能組件的有效受光面積和日發(fā)電量。傳統(tǒng)的太陽能追日系統(tǒng)能夠使太陽能電池板的受光面積達(dá)到最大，提高光電轉(zhuǎn)換 效率和發(fā)電量，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，成本高，應(yīng)用面窄，只能適用于大功率的系統(tǒng)。如圖I所示的傳統(tǒng)太陽能追日系統(tǒng)，需要對太陽能電池板I進(jìn)行對應(yīng)第一旋轉(zhuǎn)軸51和第二旋轉(zhuǎn)軸52兩個方向上的驅(qū)動和精度控制，勢必造成控制成本及能耗的增加，相對小功率的應(yīng)用系統(tǒng)而言，其性價比不高。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是提出太陽能電池板的單軸追日的實施系統(tǒng)。本實用新型上述目的，一種太陽能電池板單軸追日系統(tǒng)，其特征在于包括一個垂直設(shè)于水平安裝面上的支撐體，設(shè)于固定裝接在支撐體上的太陽能電池板，一個驅(qū)動太陽能電池板自轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置以及一個用于控制支撐體自轉(zhuǎn)角度的控制裝置，其中所述太陽能電池板與水平安裝面間夾角為太陽能應(yīng)用所處地域的緯度，且控制裝置輸出滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中的控制信號至驅(qū)動裝置。進(jìn)一步地，所述支撐體為細(xì)長的軸桿，且軸桿底部與驅(qū)動裝置受驅(qū)相接。進(jìn)一步地，所述支撐體為幾何柱體形，包括用作固定結(jié)構(gòu)的主體以及主體頂部水平狀所設(shè)圓環(huán)形的轉(zhuǎn)動軌道，且轉(zhuǎn)動軌道與驅(qū)動裝置受驅(qū)相接，所述太陽能電池板的幾何中心與轉(zhuǎn)動軌道同心相對，且太陽能電池板的傾斜下緣與轉(zhuǎn)動軌道相固接。應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，較之于固定安裝的太陽能電池板和傳統(tǒng)兩軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整的追日系統(tǒng)，其突出效果為將一天中在清晨和傍晚時的太陽能電池板的受光面積有效地從O提高到了 50%以上，提高了日發(fā)電效率，且有效節(jié)省了結(jié)構(gòu)和控制上的成本及能耗，滿足了小型應(yīng)用系統(tǒng)中太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。以下便結(jié)合實施例附圖，對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本實用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

[0010]圖I是傳統(tǒng)追日系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖2是本實用新型追日系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型一優(yōu)選實施例的運作示意圖；圖4是本實用新型另一較佳實施例的運作示意圖。
具體實施方式
太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換率在光伏發(fā)電系統(tǒng)中有著至關(guān)重要的作用，因此，從事本領(lǐng)域的技術(shù)人員樂此不疲地實用新型創(chuàng)造出提高光電轉(zhuǎn)換率的方法，包括改變太陽能電池板內(nèi)部的材料，改進(jìn)太陽能電池板的加工工藝等等。同時，通過對陽光的追蹤，也是提高太陽能組件的有效受光面積，進(jìn)而有效提高日發(fā)電量的重要手段。鑒于現(xiàn)有技術(shù)普遍采用固定安裝太陽能電池板(以下簡稱PV)或采用兩軸旋轉(zhuǎn)調(diào) 整PV實現(xiàn)追日的方式存在多方面嚴(yán)重的不足，難以適用于小型應(yīng)用系統(tǒng)中太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。概括來看本實用新型實現(xiàn)低成本追日的技術(shù)方案，其主要是通過精確控制單軸旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)追日的。如圖2所示，根據(jù)太陽能應(yīng)用所處地域的緯度，在水平的安裝面上以緯度Θ為夾角固定安裝太陽能電池板1，太陽能電池板在驅(qū)動力下沿一個垂直于水平面的軸線(依托于支撐體)自轉(zhuǎn)同步太陽位置變換，且自轉(zhuǎn)角度滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中。圖示支撐體為細(xì)長的軸桿21，當(dāng)然其也可以是其它任意結(jié)構(gòu)形式。其中，太陽能電池板的中心線面為與太陽能電池板垂直交錯的對稱中心面，更確切地描述旋轉(zhuǎn)軸線也位于該中心線面之中。該太陽能電池板沿軸線在O 180°的角度范圍內(nèi)進(jìn)行受控自轉(zhuǎn)及復(fù)位。更具體地看根據(jù)各地區(qū)緯度不同，使PV安裝于支撐體時與水平安裝面呈固定角度，該角度即為當(dāng)?shù)鼐暥冉?，保證冬至?xí)rPV能夠與太陽光角度垂直；同時支撐體可以按一個垂直于水平面的軸線旋轉(zhuǎn)。控制旋轉(zhuǎn)角度保證太陽的位置時刻處于PV的中心線面內(nèi)，從而提聞PV的有效受:光面積。由于每天太陽光的照射方向是由地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)規(guī)律所決定的，因此根據(jù)此規(guī)律及當(dāng)?shù)鼐暥燃皶r間可計算出太陽所處的位置。該PV追日系統(tǒng)中的控制部分優(yōu)先以時間為軸來控制整個系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)，在控制內(nèi)將白天規(guī)劃出多個時間單位，并依據(jù)各時間單位內(nèi)計算得到的太陽所處位置，控制PV方位角，保證太陽處于PV的中心線面中。再從硬件架構(gòu)來看，本實用新型的太陽能電池板單軸追日方法的系統(tǒng)，包括一個垂直設(shè)于水平安裝面上的支撐體，設(shè)于固定裝接在支撐體上的太陽能電池板，一個驅(qū)動太陽能電池板自轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置以及一個用于控制支撐體自轉(zhuǎn)角度的控制裝置，其中PV與水平安裝面間夾角為太陽能應(yīng)用所處地域的緯度Θ，且控制裝置輸出滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中的控制信號至驅(qū)動裝置。從具體的應(yīng)用詳細(xì)說明該單軸追日系統(tǒng)，如圖3所示，是本實用新型一優(yōu)選實施例的運作示意圖。從圖示可見本實施例中該支撐體為細(xì)長的軸桿21，且軸桿底部與驅(qū)動裝置受驅(qū)相接。太陽能電池板I根據(jù)太陽東升西落的一天位置變化，在軸桿21的自轉(zhuǎn)帶動下始終朝向太陽輻照。根據(jù)前述對太陽位置的日變化規(guī)律，能夠合理設(shè)計支撐體自轉(zhuǎn)角度，從而控制滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中。此處，軸桿21可采用驅(qū)動滾動軸承實現(xiàn)轉(zhuǎn)動；太陽能電池板則可以是各種標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀，例如圓形、方形或矩形。以上是本實施例追日系統(tǒng)的原理性控制方式，除此之外，根據(jù)應(yīng)用要求的諸多差異，其控制方式還具有以下多種方式。根據(jù)不同緯度不同季節(jié)即對應(yīng)于地球和太陽不同的位置關(guān)系可以計算出落日的時間，到達(dá)此時間后系統(tǒng)將控制PV轉(zhuǎn)向東面，追日控制系統(tǒng)停止工作等待次日清晨開始第二天的工作，這樣能夠保證系統(tǒng)更高的效率和可靠性。根據(jù)PV輸出電壓可以判斷天氣狀況，當(dāng)白天PV輸出電壓較低時即可判定為陰雨天，此電壓值可根據(jù)不同的PV特性、地理位置和陰雨天的光照強(qiáng)度測試得到。當(dāng)此PV輸出電壓值低于此電壓且高于最低工作電壓時，由于是陰雨天，PV的朝向與發(fā)電能力的相關(guān)性不大，不需要追日動作，等待電壓升高即非陰雨天時控制PV朝向快速轉(zhuǎn)到準(zhǔn)確位置。當(dāng)PV輸出電壓低于最低工作電壓時，系統(tǒng)不可能有輸出，因此不需要追日動作?！と鐖D4所示，是本實用新型另一較佳實施例的運作示意圖。從圖示可見，該支撐體為幾何柱體形，包括用作固定結(jié)構(gòu)的主體22以及主體頂部水平狀所設(shè)圓環(huán)形的轉(zhuǎn)動軌道221，且轉(zhuǎn)動軌道221與驅(qū)動裝置(未圖示)受驅(qū)相接，該太陽能電池板I的幾何中心與轉(zhuǎn)動軌道同心相對，且太陽能電池板I的傾斜下緣與轉(zhuǎn)動軌道221相固接。本實施例中，采用電機(jī)作驅(qū)動源，驅(qū)動滾動軸承帶動轉(zhuǎn)動軌道221旋轉(zhuǎn)(機(jī)械類公知技術(shù)，故不予圖示和贅述)，由此帶動太陽能電池板與太陽保持最合理的照射面積，從而提高太陽能的日發(fā)電量。由此可見，應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，較之于固定安裝的太陽能電池板和傳統(tǒng)兩軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整的追日系統(tǒng)，能將一天中在清晨和傍晚時的太陽能電池板的受光面積有效地從O提高到了 50%以上，提高了日發(fā)電效率，且有效節(jié)省了結(jié)構(gòu)和控制上的成本及能耗，滿足了小型應(yīng)用系統(tǒng)中太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，也對太陽能的應(yīng)用具有推動作用。本實用新型尚有多種實施方式，凡采用等同變換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.太陽能電池板單軸追日系統(tǒng)，其特征在于包括一個垂直設(shè)于水平安裝面上的支撐體，設(shè)于固定裝接在支撐體上的太陽能電池板，一個驅(qū)動太陽能電池板自轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置以及一個用于控制支撐體自轉(zhuǎn)角度的控制裝置，其中所述太陽能電池板與水平安裝面間夾角為太陽能應(yīng)用所處地域的緯度，且控制裝置輸出滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中的控制信號至驅(qū)動裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池板單軸追日系統(tǒng)，其特征在于所述支撐體為細(xì)長的軸桿，且軸桿底部與驅(qū)動裝置受驅(qū)相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能電池板單軸追日系統(tǒng)，其特征在于所述支撐體為幾何柱體形，包括用作固定結(jié)構(gòu)的主體以及主體頂部水平狀所設(shè)圓環(huán)形的轉(zhuǎn)動軌道，且轉(zhuǎn)動軌道與驅(qū)動裝置受驅(qū)相接，所述太陽能電池板的幾何中心與轉(zhuǎn)動軌道同心相對，且太陽能電池板的傾斜下緣與轉(zhuǎn)動軌道相固接。
專利摘要本實用新型揭示了一種太陽能電池板的單軸追日方法及其實現(xiàn)系統(tǒng)，根據(jù)太陽能應(yīng)用所處地域的緯度，在水平的安裝面上以緯度為夾角固定安裝太陽能電池板，太陽能電池板在驅(qū)動力下沿一個垂直于水平面的軸線自轉(zhuǎn)同步太陽位置變換，且控制自轉(zhuǎn)角度滿足太陽的當(dāng)前位置時刻處于太陽能電池板的中心線面之中。由此只需在一個旋轉(zhuǎn)方向上驅(qū)動太陽能電池板運轉(zhuǎn)追日，較之于固定安裝的太陽能電池板和傳統(tǒng)兩軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整的追日系統(tǒng)，能將一天中在清晨和傍晚時的太陽能電池板的受光面積有效地從0提高到了50%以上，提高了日發(fā)電效率，且有效節(jié)省了結(jié)構(gòu)和控制上的成本及能耗，滿足了小型應(yīng)用系統(tǒng)中太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H01L31/18GK202601695SQ201120463869
公開日2012年12月12日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者瞿磊 申請人:蘇州蓋婭智能科技有限公司