專利名稱：一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型光伏電池涉及技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
太陽能是地球上最主要的可再生能源之一，具有儲量大、分布廣、清潔無污染等優(yōu)點，是未來社會發(fā)展最重要的能源來源。目前，對太陽能的利用主要包括光熱效應(yīng)與光伏效應(yīng)兩個方面。其中，光伏發(fā)電技術(shù)的研究和應(yīng)用具有巨大的發(fā)展空間。太陽能發(fā)電是指利用光伏電池板將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，光伏發(fā)電的效率是指光伏電池輸出電能占單位面積內(nèi)的太陽能輻照量的百分比。由于受到光伏電池材料本身的限制，光伏電池板的光電轉(zhuǎn)換效率一般只有149^20%之間，最高不超過40% ;另一個影響光電轉(zhuǎn)換效率的因素是光伏電池板的安裝方法，即傾斜角與高度角的設(shè)計。高度角的選擇一般以當?shù)鼐暥群驼嫉孛娣e為主要依據(jù)，在特定的緯度地區(qū)，高度角的設(shè)計比較簡單；傾斜角的設(shè)計一般遵循年發(fā)電量均衡的原則或夏季發(fā)電量最大的原則等。無論是那種原則，都存在傾斜角一旦固定就無法改變的問題；這樣就導(dǎo)致了光伏電池的日、年發(fā)電量大大降低
實用新型內(nèi)容
本實用新型的發(fā)明目的是針對現(xiàn)有光伏電池的技術(shù)不足，提供一種增加日、年發(fā)電量且實用快速精確的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:提供一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，包括光伏電池、傳動系統(tǒng)及控制電路；其中，光伏電池包括光伏電池板和用于支撐光伏電池板的固定支架，所述光伏電池板對稱鉸接于固定支架上；所述傳動系統(tǒng)分別與光伏電池板兩端連接，且設(shè)于兩端邊緣的中部；所述控制電路包括電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路；其中，電流電壓采樣電路與光伏電池板電連接，電機驅(qū)動電路與傳動系統(tǒng)電連接，而電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路電連接。優(yōu)選地,所述固定支架底座平面面向光伏電池的安裝地的正南方向且與水平面的夾角為=當?shù)鼐暥?A, A取2° 5°。優(yōu)選地，所述光伏電池板能夠繞固定支架鉸接點轉(zhuǎn)動，且在不受外力的情況下能
夠保持穩(wěn)定。優(yōu)選地，所述電流電壓采樣電路包括光伏電池板最大功率跟蹤電路與傳感器，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過光伏電池板接線盒與光伏電池板電連接，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過直流總線與傳感器電連接。優(yōu)選地，所述電機驅(qū)動電路包括單片機與電機，所述傳感器與單片機電連接；所述傳感器采樣光伏電池板的輸出電壓電流并送入單片機中，單片機進行功率計算并產(chǎn)生驅(qū)動信號以控制電機正反轉(zhuǎn)；電機輸出端連接傳動系統(tǒng)。電機米用直流電機。[0011]優(yōu)選地，所述傳動系統(tǒng)包括傳動齒輪、被動齒輪、第一齒條、第二齒條與直角套筒，傳動齒輪由電機帶動且與第一齒條耦合；被動齒輪與第二齒條耦合；所述傳動齒輪通過變向調(diào)速齒輪驅(qū)動被動齒輪連接，其中，變向調(diào)速齒輪分別與傳動齒輪、被動齒輪耦合；所述第一齒條、第二齒條的一端分別與光伏電池板的兩端連接，且光伏電池板不能繞鉸接點轉(zhuǎn)動；所述第一齒條、第二齒條的另一端分別接入兩個直角套筒，使得第一齒條、第二齒條始終保持垂直狀態(tài)。優(yōu)選地，所述光伏電池板寬邊與固定支架之間的傾角為6，5取-60°飛0° ;且傾角調(diào)節(jié)的步長為取2°或5°。可通過傾角步長計算第一齒條和第一齒條的伸長或縮短尺寸，進而設(shè)計出齒輪組各齒輪的齒數(shù)和電機的旋轉(zhuǎn)速度，進而實現(xiàn)功率檢測、光伏電池板傾角調(diào)節(jié)以及最大輸出功率跟蹤。一種采用上述光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的方法，包括如下步驟:當前傾角條件下，傳感器采樣光伏電池板接收到的太陽能輻射所發(fā)電的輸出額定功率；將此功率與前一次的檢測功率進行比較，從而控制電機正/反轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)數(shù)；電機正/反轉(zhuǎn)帶動齒輪組正/反轉(zhuǎn)，從而拖動第一齒條與第二齒條伸長/縮短；隨著第一齒條與第二齒條長度的變化，光伏電池板的傾角隨之發(fā)生改變以調(diào)整太陽直射光線與光伏電池板面垂直，從而實現(xiàn)光伏電池最大輻照量的自動跟蹤。本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:1、本實用新型設(shè)計了一種實際可行的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，不需要外部供電，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的最大輻照量自動跟蹤。2、本實用新型的提出有利于提高光伏電池的發(fā)電效率，增加光伏電池日、年平均發(fā)電量；本實用新型的結(jié)構(gòu)簡單、合理，且成本較低，能達到節(jié)能要求。

圖1為光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置使得結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的側(cè)視圖；圖3為本實用新型的固定支架底座與水平面的夾角示意圖；圖4為本實施例中光伏電池板與固定支架之間的傾角示意圖；圖5為齒條伸出時，光伏電池板與固定支架之間的傾角示意圖；圖6為齒條伸入時，光伏電池板與固定支架之間的傾角示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的實用新型目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。除非特別說明，本實用新型采用的材料和加工方法為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)材料和加工方法。如圖1所示，一種實用的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置。該裝置主要包括光伏電池、控制電路以及齒輪齒條傳動系統(tǒng)。光伏電池包括光伏電池板2和用于支撐光伏電池板的固定支架15。其中，光伏電池板的尺寸為長邊(120cm) X寬邊(80cm)且輸出額定功率為200W。光伏電池板2對稱鉸接于固定支架15上；固定支架與光伏電池板的鉸接點4位于寬邊中點且始終垂直于光伏電池板面。光伏電池板2能夠繞固定支架鉸接點4轉(zhuǎn)動，且在不受外力的情況下能夠保持穩(wěn)定.[0025]控制電路部分由電流電壓采樣電路18和電機驅(qū)動電路19組成，電流電壓采樣電路18通過傳感器和分壓電阻分別采樣光伏電池輸出端的電流和電壓；然后傳感器將采樣的電流電壓輸入單片機，單片機進行功率運算并對直流電機20進行控制。電流電壓采樣電路18包括光伏電池板最大功率跟蹤電路16與傳感器，光伏電池板最大功率跟蹤電路16通過光伏電池板接線盒3與光伏電池板2電連接，光伏電池板最大功率跟蹤電路16通過直流總線17與傳感器電連接。電機驅(qū)動電路19包括單片機與電機，傳感器與單片機電連接；傳感器采樣光伏電池板的輸出電壓電流并送入單片機中，單片機進行功率計算并產(chǎn)生驅(qū)動信號以控制電機正反轉(zhuǎn)；電機輸出端連接傳動系統(tǒng)。電機米用直流電機20。傳感器米用霍爾電流傳感器。傳動系統(tǒng)包括傳動齒輪9、被動齒輪8、第一齒條6、第二齒條10與直角套筒11、12、13，傳動齒輪9由直流電機20帶動且與第一齒條6耦合。被動齒輪8與第二齒條10耦合。傳動齒輪9通過變向調(diào)速齒輪7驅(qū)動被動齒輪8連接。其中，變向調(diào)速齒輪7分別與傳動齒輪9、被動齒輪8稱合。第一齒條6、第二齒條10的一端分別與光伏電池板2的兩端邊緣的中部連接，且光伏電池板2不能繞鉸接點轉(zhuǎn)動，鉸接點自由度為零。第一齒條6、第二齒條10的另一端分別接入兩個直角套筒11與13，使得第一齒條6、第二齒條10齒條始終保持垂直狀態(tài)。如圖2所示，固定支架底座平面21與光伏電池板板面平行，使該平面與水平面相交，面向安裝地的正南方向且與水平面夾角為沒，沒=當?shù)鼐暥?A, A取2° 5°之間。另夕卜，保持兩者的交線與光伏電池板的寬邊平行；光伏電池板可繞固定支架鉸接點在光伏板板面垂直面自由旋轉(zhuǎn)，且在不受外力影響的情況下保持穩(wěn)定，從而不發(fā)生晃動。控制電路直接通過光伏電池板獲取控制電源，1、U為通過霍爾電流傳感器和分壓電阻分別采樣光伏電池的輸出電流和電壓，將采樣信號送入單片機，進行功率計算和比較，輸出控制信號驅(qū)動直流電機轉(zhuǎn)向(正或反)和轉(zhuǎn)數(shù)；電機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，使齒條左右或上下移動，如圖4、5、6所示。由于第一齒條6、第二齒條10的一端分別連接光伏電池板長邊中部且鉸接點自由度為零；第一齒條6、第二齒條10的另一端分別插入兩個直角套筒11與13中，因此，當齒輪順或逆時針轉(zhuǎn)動時，第一齒條6伸入或縮短直角套筒11的長度增大，第二齒條伸出或縮短直角套筒13的長度也增加，從而使光伏電池板2的傾角改變。光伏電池板與固定支架之間的傾角為5, 5取-60°飛0° ;且傾角調(diào)節(jié)的步長為P, P取2°或5° ;通過傾角步長計算第一齒條6和第二齒條10的伸長或縮短尺寸，進而設(shè)計出各齒輪的齒數(shù)和直流電機的旋轉(zhuǎn)速度，進而實現(xiàn)功率檢測、光伏電池板傾角調(diào)節(jié)以及最大輸出功率跟蹤。一種采用上述光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的方法，包括如下步驟:當前傾角條件下，傳感器采樣光伏電池板接收到的太陽能輻射所發(fā)電的輸出額定功率；將此功率與前一次的檢測功率進行比較，從而控制直流電機20正/反轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)數(shù)；直流電機20正/反轉(zhuǎn)帶動齒輪組正/反轉(zhuǎn)，從而拖動第一齒條6與第二齒條10的伸長/縮短；隨著第一齒條6與第二齒條10長度的變化，光伏電池板2的傾角隨之發(fā)生改變以調(diào)整太陽直射光線與光伏電池板面垂直，從而實現(xiàn)光伏電池最大輻照量的自動跟蹤。[0034]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非用來限定本實用新型的實施范圍。即凡依本實用新型內(nèi)容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權(quán)利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:包括光伏電池、傳動系統(tǒng)及控制電路；其中，光伏電池包括光伏電池板和用于支撐光伏電池板的固定支架，所述光伏電池板對稱鉸接于固定支架上；所述傳動系統(tǒng)分別與光伏電池板兩端連接，且設(shè)于兩端邊緣的中部；所述控制電路包括電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路；其中，電流電壓采樣電路與光伏電池板電連接，電機驅(qū)動電路與傳動系統(tǒng)電連接，而電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述固定支架底座平面面向光伏電池的安裝地的正南方向且與水平面的夾角為m 二當?shù)鼐暥?A, A取2° 5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述光伏電池板能夠繞固定支架鉸接點轉(zhuǎn)動，且在不受外力的情況下能夠保持穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述電流電壓采樣電路包括光伏電池板最大功率跟蹤電路與傳感器，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過光伏電池板接線盒與光伏電池板電連接，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過直流總線與傳感器電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述電機驅(qū)動電路包括單片機與電機，所述傳感器與單片機電連接；所述傳感器采樣光伏電池板的輸出電壓電流并送入單片機中，單片機進行功率計算并產(chǎn)生驅(qū)動信號以控制電機正反轉(zhuǎn)；電機輸出端連接傳動系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述傳動系統(tǒng)包括傳動齒輪、被動齒輪、第一齒條、第二齒條與直角套筒，傳動齒輪由電機帶動且與第一齒條耦合；被動齒輪與第二齒條耦合；所述傳動齒輪通過變向調(diào)速齒輪驅(qū)動被動齒輪連接，其中，變向調(diào)速齒輪分別與傳動齒輪、被動齒輪耦合；所述第一齒條、第二齒條的一端分別與光伏電池板的兩端連接，且光伏電池板不能繞鉸接點轉(zhuǎn)動；所述第一齒條、第二齒條的另一端分別接入兩個直角套筒，使得第一齒條、第二齒條始終保持垂直狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，其特征在于:所述光伏電池板寬邊與固定支架之間的傾角為5,5取-60°飛0° ;且傾角調(diào)節(jié)的步長為取2?；?5。。
專利摘要本實用新型公開了一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置。該裝置包括光伏電池、傳動系統(tǒng)及控制電路；其中，光伏電池包括光伏電池板和用于支撐光伏電池板的固定支架，光伏電池板對稱鉸接于固定支架上；傳動系統(tǒng)分別與光伏電池板兩端連接，且設(shè)于兩端邊緣的中部；控制電路包括電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路；其中，電流電壓采樣電路與光伏電池板電連接，電機驅(qū)動電路與傳動系統(tǒng)電連接，而電流電壓采樣電路和電機驅(qū)動電路電連接。本實用新型設(shè)計了一種實際可行的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，不需要外部供電，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的光伏電池最大輻照量自動跟蹤。
文檔編號H02N6/00GK202995471SQ20122036189
公開日2013年6月12日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者康龍云, 魏業(yè)文, 林玉健, 姜凱, 趙先嫻 申請人:華南理工大學(xué)