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]本實(shí)用新型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(jìn)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(shí)刻達(dá)到最佳傾角，不能充分利用輻照量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(shí)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(xiàng)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(jī)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(jì)的缺點(diǎn)在于不同經(jīng)瑋度，不同時(shí)節(jié)需要調(diào)整程序，否則達(dá)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(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)支架自動跟隨不同經(jīng)瑋度、不同時(shí)節(jié)太陽光入射角進(jìn)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(shí)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(zhǔn)確地反映太陽光入射角。
[0008]電信號驅(qū)動部分是將太陽光采集部分采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(dá)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(shí)組件恢復(fù)到原來面朝東南方的方向。
[0010]在本實(shí)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(jìn)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(shí)間太陽光的入射角轉(zhuǎn)動進(jìn)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。本實(shí)用新型是實(shí)時(shí)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(shí)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(qiáng)。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(jì)實(shí)用、易實(shí)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2a太陽光入射角采集部分俯視圖
[0018]圖2b太陽光入射角采集部分主視圖
[0019]圖3電信號驅(qū)動部分原理圖
[0020]圖4電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分原理圖
[0021]圖5系統(tǒng)原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0022]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(shí)現(xiàn)方式和達(dá)到的效果做出進(jìn)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(shí)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。
[0023]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。
[0024]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I1、I2經(jīng)過在相同電阻兩端產(chǎn)生不同電壓信號山、1]2。當(dāng)瓜伽時(shí)，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(dāng)Ui gu2時(shí)，門極G關(guān)斷，晶閘管中沒有電流流過。
[0025]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)。
[0026]當(dāng)安裝在支架上的太陽光入射角采集部分正對太陽時(shí)(組件達(dá)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(jìn)行下次支架的旋轉(zhuǎn)。
[0027]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(zhǔn)確地旋轉(zhuǎn)。
[0028]本實(shí)用新型專利設(shè)計(jì)的隨太陽光入射角自動旋動的光伏組件支架能夠準(zhǔn)確跟隨太陽光入射角的變化而轉(zhuǎn)動，具有很高的實(shí)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(jì)算，這種支架的經(jīng)濟(jì)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(xiàng)】
1.一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，該支架包括太陽光入射角采集部分，電信號驅(qū)動部分，電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分，支架的太陽光入射角采集部分將組件某時(shí)刻接收的太陽光轉(zhuǎn)換為電信號傳輸?shù)诫娦盘栻?qū)動部分，由電信號驅(qū)動部分驅(qū)動晶閘管導(dǎo)通讓電流流入電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分帶動支架轉(zhuǎn)動，其特征在于:太陽光入射角采集部分采用光伏組件相同材質(zhì)的小電池片構(gòu)成半球形；電信號驅(qū)動部分采用小電壓驅(qū)動晶閘管的通斷，實(shí)現(xiàn)微弱輻照度差值驅(qū)動支架轉(zhuǎn)動；電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動部分帶有恢復(fù)彈簧，實(shí)現(xiàn)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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨太陽光入射角自動旋轉(zhuǎn)的光伏組件支架，其特征在于:太陽光入射角采集部分表面是采用光伏組件相同材質(zhì)的小電池片制作而成，由這些小電池片構(gòu)成半球形。
【專利摘要】本實(shí)用新型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(dá)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(zhǔn)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】CN205142098
【申請?zhí)枴緾N201520672977
【發(fā)明人】吳亞盼
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年9月1日