一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利是一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架。本系統(tǒng)將包括輻照度對電池片電流的影響、電磁感應(yīng)等技術(shù)原理，應(yīng)用于光伏電站組件安裝支架上，使支架隨太陽光入射角的變化進行東西方向和上下方向兩個維度的旋轉(zhuǎn)，讓組件始終處于最佳傾角的位置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏發(fā)電技術(shù)在我國的大力發(fā)展，太陽能電站在我國多個地區(qū)建設(shè)起來，光伏發(fā)電成為了新能源發(fā)電的重要組成部分。光伏發(fā)電不僅可以節(jié)約化石燃料等不可再生能源，而且能夠大大減少二氧化碳、二氧化硫等溫室氣體或有害氣體的排放。目前國內(nèi)大部分光伏電站組件的安裝采用太陽光入射角固定的支架。這種支架結(jié)構(gòu)簡單，光伏組件只能在某一時刻達到最佳傾角，不能充分利用輻照量。據(jù)統(tǒng)計，組件偏離最佳入射角3度，則每年損失接近2%的發(fā)電量，故一個大型光伏發(fā)電站所有組件偏離最佳入射角時損失的發(fā)電量是巨大的。因此，使光伏組件持續(xù)保持最佳入射角是一項非常有意義的研究課題。目前，常見的轉(zhuǎn)動支架是根據(jù)設(shè)定的應(yīng)用程序驅(qū)動電動機調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以保持組件的最佳入射角。這種設(shè)計的缺點在于不同經(jīng)瑋度，不同時節(jié)需要調(diào)整程序，否則達不到組件接受最大輻照量的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于現(xiàn)階段光伏電站轉(zhuǎn)動支架的需求以及目前轉(zhuǎn)動支架的缺點，本發(fā)明設(shè)計了一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架。它由太陽光入射角采集部分、電信號驅(qū)動部分和電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分組成，可實現(xiàn)根據(jù)不同太陽光入射角而自動旋轉(zhuǎn)調(diào)整，使組件始終處于最佳入射角的功能。
[0004]本系統(tǒng)，可以實現(xiàn)支架自動跟隨不同經(jīng)瑋度、不同時節(jié)太陽光入射角進行兩個維度旋轉(zhuǎn)，讓組件接收到最大輻照量，產(chǎn)生最多的電能。
[0005]該系統(tǒng)硬件部分包含以下部分:
[0006]由許多小電池片組成的太陽光入射角采集部分、電信號驅(qū)動部分和帶有恢復(fù)彈簧的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分。其中電信號驅(qū)動部分和電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分又各有兩個相同部分，這兩套組成部分分別實現(xiàn)支架的東西旋轉(zhuǎn)和上下旋轉(zhuǎn)。
[0007]太陽光入射角采集部分是采用與組件相同材質(zhì)的許多小電池片覆蓋的半球形物體。太陽光照射到不同的小電池片上，各小電池片與太陽光入射角不同，則所接受的輻照度不同，因此，各小電池片會產(chǎn)生不同的電流，電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號。這些電壓信號與太陽光輻照度是一一對應(yīng)的，因此，這些電壓信號就可以準確地反映太陽光入射角。
[0008]電信號驅(qū)動部分是將太陽光米集部分米集的太陽光入射角相對應(yīng)的電壓信號輸入到全控型晶閘管門極中，因全控型晶閘管門極加載微小電壓即可觸發(fā)全控型晶閘管導(dǎo)通，達到太陽光在各小電池片間微弱的電壓差也可驅(qū)動支架旋轉(zhuǎn)的條件。全控型晶閘管導(dǎo)通后直流電流經(jīng)全控型晶閘管導(dǎo)通。這樣，太陽光采集部分產(chǎn)生的微弱電壓差轉(zhuǎn)換為支架轉(zhuǎn)動所需要的電流。
[0009]電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分是將電信號驅(qū)動部分產(chǎn)生的電流流經(jīng)帶彈簧的線圈，因該線圈處于永磁鐵產(chǎn)生的磁場中，根據(jù)左手定則，處于磁場中的線圈通電流后會產(chǎn)生安培力，這個力會使線圈轉(zhuǎn)動，這樣線圈帶動支架轉(zhuǎn)動，讓組件旋轉(zhuǎn)到太陽光最佳入射角方位。線圈端部的恢復(fù)彈簧保證沒有輻照度時組件恢復(fù)到原來面朝東南方的方向。
[0010]在本實用新型中:
[0011]太陽光入射角采集部分將太陽光經(jīng)不同位置的小電池片轉(zhuǎn)換成微弱的電信號；
[0012]兩個電信號驅(qū)動部分分別將太陽光入射角采集部分的電信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動?xùn)|西方向、上下方向旋轉(zhuǎn)的大電流；
[0013]東西方向和上下方向旋轉(zhuǎn)的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分受電信號驅(qū)動部分的電流產(chǎn)生的安培力作用進行旋轉(zhuǎn)；
[0014]隨太陽光入射角自動旋動的組件支架跟隨不同地區(qū)，不同時間太陽光的入射角轉(zhuǎn)動進行旋轉(zhuǎn)，使組件始終保持最佳入射角的方位。沒有太陽光的夜晚，支架會在恢復(fù)彈簧的作用下恢復(fù)到東偏南方向。本發(fā)明是實時跟隨太陽光入射角旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，不需要因不同地區(qū)、時節(jié)調(diào)整應(yīng)用程序。
[0015]這種自動旋轉(zhuǎn)的支架不需要手動調(diào)節(jié)或修改程序，精確可靠。而且電磁感應(yīng)驅(qū)動支架旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性強。硬件上太陽光入射角采集部分、線圈、全控型晶閘管等部分經(jīng)濟實用、易實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]圖1隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架示意圖
[0017]圖2太陽光入射角采集部分結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖3電信號驅(qū)動部分原理圖
[0019]圖4電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分原理圖
[0020]圖5系統(tǒng)原理圖
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合圖1?5對隨太陽光入射角自動旋動的光伏組件支架具體結(jié)構(gòu)特征及實現(xiàn)方式和達到的效果做出進一步說明。從本系統(tǒng)的圖1可以看出該支架包含太陽光入射角采集部分、可轉(zhuǎn)動支架兩部分組成。太陽光入射角采集部分，采集太陽光入射角通過嵌入支架內(nèi)部的兩部分可以實現(xiàn)支架隨太陽光入射角的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，使組件始終處于最佳入射角的方位。
[0022]圖2是太陽光入射角采集部分的原理圖，圖中可以看出太陽光入射角由許多與組件材質(zhì)相同的小電池片組成，這些小電池片可以接受一天中各方位的太陽光，由于這些小電池片接受太陽光的入射角不同，所受到的輻照度也不相同。由于輻照度對電池片的電流影響較大，因此各小電池片產(chǎn)生的電流也不相同。
[0023]圖3表述了將太陽光入射角采集部分的電流信號轉(zhuǎn)化為可用于電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分的大電流，如圖所示:不同大小的電流1:、I2經(jīng)過在相同電阻兩端產(chǎn)生不同電壓信號U 1、U2。當U1OJ2時，門極G觸發(fā)，電流I通過晶閘管流向電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分。當U i 3 U 2時，門極G關(guān)斷，晶閘管中沒有電流流過。
[0024]電流I在圖4中流過帶有彈簧的線圈，該線圈處于固定磁場中，由安培定則知道，該電流在線圈上產(chǎn)生安培力。支架在安培力的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。
[0025]當安裝在支架上的太陽光入射角采集部分正對太陽時(組件達到最佳傾角)，太陽光入射角采集部分各電池片電流差為零，全控型晶閘管門極電壓為零。全控型晶閘管關(guān)斷，安培力消失，支架停止旋轉(zhuǎn)，組件保持最佳入射角。直到下次太陽光入射角旋轉(zhuǎn)到能驅(qū)動太陽光采集部分產(chǎn)生電流后，進行下次支架的旋轉(zhuǎn)。
[0026]圖5顯示:本旋轉(zhuǎn)支架采用太陽光作為支架旋轉(zhuǎn)的原始驅(qū)動因素，使用流經(jīng)永磁場的直流電作為支架旋轉(zhuǎn)的動力，避免了程序驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的固定模式，使光伏組件支架隨太陽光入射角靈活準確地旋轉(zhuǎn)。
[0027]本發(fā)明專利設(shè)計的隨太陽光入射角自動旋動的光伏組件支架能夠準確跟隨太陽光入射角的變化而轉(zhuǎn)動，具有很高的實用性和可靠性。該支架能使光伏電站的組件接受最大輻照量，充分利用太陽能發(fā)電。按照其較固定安裝支架多產(chǎn)生的電能來計算，這種支架的經(jīng)濟效益是非?？捎^的。這種支架能夠滿足不同經(jīng)瑋度光伏電站的需求，并且不需要定期調(diào)整內(nèi)部設(shè)置。使光伏電站在不同地區(qū)充分利用輻照度發(fā)電，提高光伏發(fā)電效率。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明專利是一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，該支架采用光伏組件相同材質(zhì)的小電池片，構(gòu)建半球形太陽光入射角采集部分，根據(jù)不同小電池片間電壓差判斷太陽光入射角。2.采用小的電壓差驅(qū)動晶閘管門極的導(dǎo)通與關(guān)斷，精確隨太陽光入射角的變化。3.采用電磁感應(yīng)的安培力轉(zhuǎn)動支架，從簡單實用方面出發(fā)，實現(xiàn)支架角度的調(diào)整，達到組件始終處于最佳入射角的設(shè)計原則。4.系統(tǒng)設(shè)計了支架的結(jié)構(gòu)和太陽光入射角采集部分的安裝位置及方法。5.系統(tǒng)擁有太陽光入射角采集部分、電信號驅(qū)動部分及電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分三個組成部分和系統(tǒng)整體原理圖。
【專利摘要】本發(fā)明是一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，該支架由“太陽光入射角采集部分”、“電信號驅(qū)動部分”和“電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分”組成。本系統(tǒng)可自動使安裝于支架上的光伏組件隨太陽光入射角的變化而旋轉(zhuǎn),讓光伏組件始終處于最佳入射角,這樣光伏組件的發(fā)電量達到最大值。該支架以太陽光入射角作為原始驅(qū)動因素讓處于磁場的線圈轉(zhuǎn)動。避免了程序驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的固定模式，使光伏組件支架靈活準確地隨太陽光入射角旋轉(zhuǎn)，不需要定期調(diào)整內(nèi)部設(shè)置。讓光伏電站在不同地區(qū)充分利用輻照度發(fā)電，提高光伏發(fā)電效率。
【IPC分類】H02S40/30, H02S20/32
【公開號】CN105099354
【申請?zhí)枴緾N201510552621
【發(fā)明人】吳亞盼
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月1日