专利名称:太阳能光伏转换设备的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及太阳能光伏转换设备,尤其是太阳能电池板。
背景技术:
太阳能应用由来己久,但随着太阳能热水器及太阳能电池的应用,太阳能 应用受到了前所未有的关注。由于到达地面的太阳光密度不高,且具有变化的 方向性,加大了设备的成本,提高太阳能的利用效率是太阳能设备的关键问题, 特别是太阳方位的跟踪是最大的难点。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,对太阳的方位进行自动跟 踪,确保太阳光线垂直于该设备的太阳光接收面,使太阳光的吸收效率达到最 大化。
本实用新型所述的太阳能光伏转换设备支柱、太阳光接收器及驱动机构构 成。驱动机构由横向驱动机构、纵向驱动机构、横向传感器、纵向传感器、横 向转轴及纵向转轴构成。横向转轴架设在支柱上,而纵向转轴架设在横向转轴 上,太阳光接收器固定在纵向转轴上,横向驱动机构固定在纵向转轴上,纵向 驱动机构固定在横向转轴上。横向传感器和纵向传感器分别向横向驱动机构、 纵向驱动机构提供控制驱动信号,驱动横向转轴、纵向转轴分别做横向及纵向 转动,最终使太阳光接收器实现横向与纵向的转动,确保太阳光能垂直照射到 太阳光接收器的接收面上。
本实用新型前述的太阳能光伏转换设备在太阳光接收器外框与纵向转轴 交接点的位置的上下两面均设有垂直于太阳光接收器平面的支撑柱,支柱的另 一端和太阳光接收器外框的对角点之间设有斜拉钢索,在两个太阳光接收器同 一面的两个支撑柱的斜拉钢索固定点之间分别设有上横梁、下横梁。
本实用新型的所述的太阳能光伏转换设备由支柱、太阳光接收器及驱动机 构。驱动机构由横向驱动机构、纵向驱动机构、横向传感器、纵向传感器及纵 向转轴构成。纵向转轴架设在支柱上,太阳光接收器设置于纵向转轴上,横向 驱动机构固定在纵向转轴上,纵向驱动机构固定在支柱上。横向传感器和纵向 传感器分别向横向驱动机构、纵向驱动机构提供控制驱动信号,驱动纵向转轴 做横向转动,而纵向驱动机构推动支柱升降,使纵向转轴产生纵向倾斜,最终 使太阳光接收器实现横向与纵向的转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收 器的接收面上。
本实用新型所述的太阳光接收器的接收面板由多个光电板组成。光电板由多个聚光模块组成,太阳光被聚焦到光电转换元件上。
本实用新型所述的纵向感应器、横向感应器均为光照倾斜感应器,光口 为长条形窄缝,其两侧壁分别呈倒八状倾斜设置有一光感应元件,两个光感应 元件各有一个独立的弓i出脚及共用的一个引出脚,光线通过入光口只能照射到 其中的一个光感应元件上或中间的空位,当太阳光照到中间空位或没有太阳光 照射时,在其引出脚上不会产生电信号;当太阳光照在两个光感应元件中的一 个时,就在其相连的引出脚上产生电信号,在太阳光照射下产生电信号以控制 设备中的太阳光接收器做横向及纵向转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接 收器的接收面上。
本实用新型所述的纵向感应器、横向感应器均为角位感应器,且增设智能 电子控制系统,智能电子控制系统产生相应控制信号以驱动太阳光接收器做横 向及纵向转动,并结合纵向感应器、横向感应器的信号控制太阳光接收器的转 动位置,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器的接收面上。
在本实用新型中太阳光接收器在非锁定状态时可随风向自行转动,以减少 设备上所承受的风力,同时,在结构中采用加强结构,在保持支架转动的同时, 避免设备遭到大风的破坏。本实用新型可随着太阳的运行方向而转动,提高太 阳光照量,同时采用聚光结构,减少太阳能电池的使用量,降低制造成本,并 且采用独特结构,具有较强的抗风能力。
图1为南北转角及东西转角计算示意图; 图2为实施例1、 2结构示意图2-A为实施例1、 2之光照倾斜感应器侧面结构示意图; 图2-B为实施例1、 2之光电板锁定机构结构示意图; 图2-C为实施例l、 2之纵向转动控制电路原理图3为实施例3结构示意图3-A为实施例3角位传感器结构示意图; 图3-B为实施例3加强结构侧视示意图; 图3-C为实施例3横、纵向转动控制电路原理图4为实施例4结构示意图4-A为实施例4聚光模块结构示意图4-B为实施例4横、纵向转动控制电路原理图5为本实用新型中的驱动机构结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本实用新型进行详细说明。
如图1所示,根据几何学的分析,在地球表面上的每一地点(图中坐标系 原点0),均可以用太阳高度角及方位角确定太阳的所在的方向,其中A平面是
5East-Z-West构成的平面,B平面是太阳光向所在地点(0点)的直射线与 East-West构成的平面。假设太阳光接收器的受光面与0Z线垂直,则太阳光接 收器绕East-West线(东西轴)向南转动一定的角度(南北转角),可使太阳 光接收器的受光面与0C线垂直,然后太阳光接收器在保持此南北倾角状态下 向东转动一定的角度(东西转角),可使太阳光接收器的受光面与OS线(太阳 光射线)垂直。根据太阳的运行规律,所需转动的南北转角与东西转角均可根 据所在地点的纬度、当日在一年中的日期序号、具体的时间点计算得到。 实施例1:
参见图2、图2-A、图2-B、图2-C,本实施例由太阳光接收器9、纵向驱 动机构2、横向驱动机构7、纵向转轴8、横向转轴6、纵向感应器5、横向感 应器4及支柱3组成。纵向感应器5、横向感应器4均为光照倾斜感应器。
横向转轴6架设在支柱3上,纵向转轴8架设在横向转轴6上,太阳光接 收器9固定在纵向转轴8上,横向驱动机构7固定在纵向转轴8上,纵向驱动 机构2固定在横向转轴6上。横向驱动机构7、纵向驱动机构2分别驱动纵向 转轴8、横向转轴6做横向及纵向转动。
所述光照倾斜感应器入光口为长条形窄缝,其两侧壁分别呈倒八状倾斜设 置有一光感应元件11,两个光感应元件11各有一个独立的引出脚及共用的一 个引出脚。共用引出脚接地。光线通过入光口只能照射到其中的一个光感应元 件上或中间的空位。当太阳光照到中间空位或没有太阳光照射时,在其引出脚 上不会产生电信号;当太阳光照在两个光感应元件11中的一个时,就在其相
连的引出脚上产生电信号。
其中横向驱动机构7、纵向驱动机构2、锁定驱动机构12构成均如图5所 示,均由驱动电机30、蜗杆29及齿轮31构成,驱动电机30带动蜗杆29,推 动与齿轮31固定一起的相应的转轴进行转动。
当太阳光照射到纵向感应器5上时,则产生相应的信号,控制纵向驱动机 构2,推动纵向转轴8及太阳光接收器9进行横向转动,直到太阳光照射到纵 向感应器5的中间空位。同理,太阳光照射到横向感应器4上,产生相应的信 号,控制横向驱动机构7,推动横向转轴6及太阳光接收器9进行纵向转动, 直到太阳光照射到横向感应器4的中间空位。由此,确保太阳光垂直照射到太 阳光接收器9的接收面,达到最大的接收效率。
如图2-C所示为本实施例的纵向转动控制电路原理图。横向感应器4的两 光感应元件11的引出脚分别接两可控硅的控制极,两可控硅的阳极分别与另 一可控硅的阴极相连后的支路串接相应的驱动电机后接入交流电AC。其中驱动 电机为直流电机。在太阳光的照射下,横向感应器4会根据光照的倾斜方向在 对应脚位输出电信号,从而控制交流电源的单边导通,推动驱动电机及横向转 轴进行纵向转动,直至太阳光垂直照射在横向感应器4上。同理,利用相同的 横向转动控制电路经纵向感应器5控制设备的横向转动。 实施例2:参见图2、图2-A、图2-B、图2-C,本实施例由太阳光接收器9、纵向驱 动机构2、横向驱动机构7、纵向转轴8、横向转轴6、纵向感应器5、横向感 应器4、支柱3及锁定驱动机构12组成。
太阳光接收器9的接收面板由多个光电板1组成,并由光电板锁定机构10 锁定在一起。光电板1通过其两端的转轴架设在太阳光接收器9的外框架上, 光电板1两端的转轴适当偏离光电板1的中心线,当在风力作用下,光电板l 可自动旋转到顺风的方向,减少其所受的风力。多个光电板1之间通过曲柄16、 推杆13进行同步,并由锁定驱动机构12进行锁定或解锁。其它结构与实施例 l相同。 实施例3:
参见图3、图3-A、图3-B、图3-C,本实施例由太阳光接收器9、纵向驱 动机构2、横向驱动机构7、纵向转轴8、横向转轴6、纵向感应器5、横向感 应器4、支柱3及智能电子控制系统32组成。纵向感应器5、横向感应器4均 为角位感应器。
在5:柱3上设有横向转轴6,横向转轴6上设置纵向转轴8,横向驱动机 构7固定在纵向转轴8上。太阳光接收器9的接收面板由多个光电板1组成。
在本实施例中智能电子控制系统32计算出纵向角转动量以后,将产生相 应的控制电信号,控制横向驱动机构7的转动,促使横向转轴6及其上的太阳 光接收器9一起做纵向转动,并带动轴上的纵向感应器5的转动,产生纵向角 位电信号;同样,在智能电子控制系统32发出相应信号后控制纵向驱动机构2 的转动,促使纵向转轴8及其上的太阳光接收器9一起做横向转动,并带动轴 上的横向感应器4的转动,产生横向角位电信号;当纵向角位电信号与横向角 位电信号达到适当值时,横向驱动机构7、纵向驱动机构2均停止转动,确保 太阳光垂直照射到太阳光接收器9的接收面,达到最大的接收效率。
为加强设备结构,在太阳光接收器9的上下两面均设有斜拉钢索19、支撑 柱25,并设有上横梁23、下横梁24。在纵向转轴8与太阳光接收器9外框的 结合部位的上下两面均设有支撑柱25,支撑柱25与太阳光接收器9的平面保 持垂直。在支撑柱25的顶端与太阳光接收器9外框的对角点之间设有斜拉钢 索19。在太阳光接收器9的上面两个支撑柱25之间有固定连接的横梁23,在 太阳光接收器9的下面两个支撑柱25之间有可转动且弯曲的橫梁24。由此, 可在确保设备结构得到加强的同时,也便于纵向转轴8的转动。
智能电子控制系统32核心为单片机、电子计算机等具备智能计算功能的 电子设备。它可以通过运行相关软件来执行设定的计算及控制功能。
如图3-C所示为本实施例的横、纵向转动控制电路原理图。智能电子控制 系统32的P1、 P2 口分别经第一、第二D/A模数转换器处理,第一、第二D/A 模数转换器输出端经一电阻接至第一、第二比较器比较输入负端,纵向感应器 5、横向感应器4的输出端分别接第一、第二比较器比较输入正端,第一、第 二比较器输出端接第一、第二可控硅控制端脚,第一、第二可控硅阴极分别接各自相应的驱动电机。
其中驱动电机为直流电机,在智能电子控制系统32计算出纵向角转动量 后从系统的Pl端口产生相应的控制电信号经D/A模数转换器转换成相应的电 压值,以此作为电压比较器的参考电压。而纵向感应器5的输出电压作为比较 器的比较电压。当比较电压比参考电压低时,比较器输出正电压,导通可控硅, 推动驱动电机及横向转轴进行纵向转动,带动轴上的纵向感应器5的转动,比 较电压逐步升高,直至适当电压时使比较器状态反转,其输出低电压,可控硅 截止,使电机停止转动。同理,利用类似的电路可控制设备的横向转动。 实施例4:
参见图4、图4-A、图4-B,本实施例由太阳光接收器9、纵向驱动机构2、 横向驱动机构7、纵向转轴8、纵向感应器5、横向感应器4、支柱3及智能 电子控制系统32组成。纵向感应器5 、横向感应器4均包括两个角位感应器。
纵向转轴8架设在支柱3上,太阳光接收器9设置于纵向转轴8上,横向 驱动机构7固定在纵向转轴8上,纵向驱动机构2固定在支柱3上。
在智能电子控制系统32计算出横向角转动量以后,将产生相应的控制电 信号,控制纵向驱动机构7的转动,促使纵向转轴8及其上的太阳光接收器9 一起做横向转动,并带动轴上的横向感应器4的转动,产生横向角位电信号; 同样,在智能电子控制系统32发出纵向电信号后控制纵向驱动机构2的转动, 以推动支柱3进行升降,促使纵向转轴8及其上的太阳光接收器9 一起做纵向 倾斜,并带动纵向感应器5转动,产生纵向角位电信号;当纵向角位电信号与 横向角位电信号达到适当值时,横向驱动机构7、纵向驱动机构2均停止转动, 确保太阳光垂直照射到太阳光接收器9的接收面,达到最大的接收效率。
太阳光接收器9的接收面板由多个光电板1组成,光电板1由多个聚光模 块3组成。当太阳光照射到聚光模块3后被聚焦镜28聚焦成较小的光束,照 射到光电转换元件26上,从而产生电能。
如图4-B所示为本实施例的横、纵向转动控制电路原理图。纵向感应器5、 横向感应器4输出端分别接第一、第二A/D数模转换器,第一、第二A/D数模 转换器输出端接智能电子控制系统32的Pl、 P2数据口,智能电子控制系统32 的P2.1、 P2.2分别接第一、第二可控硅控制极,两可控硅的阳极分别与另一 可控硅的阴极相连后的支路串接相应的驱动电机后接入交流电AC。
其中驱动电机为直流电机。智能电子控制系统32选用单片机8031或8051 系列。横向转轴上的纵向角位感应器5的位置信号经A/D数模转换器转换成数 字信号后传送到智能电子控制系统32的Pl端口并被读取,与智能电子控制系 统32计算出纵向角转动量进行比较后由智能电子控制系统32的P2.1、 P2. 2 产生相应控制电信号控制对应可控硅导通,推动驱动电机及横向转轴进行纵向 转动,带动轴上的纵向角位感应器5的转动,直至纵向角位感应器5的位置信 号与智能电子控制系统32计算出纵向角转动量相匹配,使电机停止转动。同 理,利用类似的电路可控制设备的横向转动。
权利要求1、一种太阳能光伏转换设备,由支柱(3)、太阳光接收器(9)及驱动机构构成,其特征在于驱动机构由横向驱动机构(7)、纵向驱动机构(2)、横向传感器(4)、纵向传感器(5)、横向转轴(6)及纵向转轴(8)构成;横向转轴(6)架设在支柱(3)上,而纵向转轴(8)架设在横向转轴(6)上,太阳光接收器(9)固定在纵向转轴(8)上,横向驱动机构(7)固定在纵向转轴(8)上,纵向驱动机构(2)固定在横向转轴(6)上;横向传感器(4)和纵向传感器(5)分别向横向驱动机构(7)、纵向驱动机构(2)提供控制驱动信号,驱动横向转轴(6)、纵向转轴(8)分别做横向及纵向转动,最终使太阳光接收器(9)实现横向与纵向的转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器(9)的接收面上。
2、 根据权利要求1所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于在太阳光接收 器(9)外框与纵向转轴交接点的位置的上下两面均设有垂直于太阳光接收器(9)平面的支撑柱(25),支柱(25)的另一端和太阳光接收器(9)外框的 对角点之间设有斜拉钢索(19),在两个太阳光接收器(9)同一面的两个支撑 柱(25)的斜拉钢索(19)固定点之间分别设有上横梁(23)、下横梁(24)。
3、 根据权利要求1或2所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于太阳光接 收器(9)的接收面板由多个光电板(1)组成,光电板(1)由多个聚光模块(3)组成,太阳光被聚焦到光电转换元件(26)上。
4、 根据权利要求1或2所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于纵向感应 器(5)、横向感应器(4)均为光照倾斜感应器,光口为长条形窄缝,其两侧 壁分别呈倒八状倾斜设置有一光感应元件(11),两个光感应元件(11)各有 一个独立的弓I出脚及共用的一个引出脚,光线通过入光口只能照射到其中的一 个光感应元件上或中间的空位,当太阳光照到中间空位或没有太阳光照射时, 在其引出脚上不会产生电信号;当太阳光照在两个光感应元件(11)中的一个 时,就在其相连的引出脚上产生电信号,在太阳光照射下产生电信号以控制设 备中的太阳光接收器(9)做横向及纵向转动,确保太阳光能垂直照射到太阳 光接收器(9)的接收面上。
5、 根据权利要求1或2所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于纵向感应 器(5)、横向感应器(4)均为角位感应器,且增设智能电子控制系统(32), 智能电子控制系统(32)产生相应控制信号以驱动太阳光接收器(9)做横向 及纵向转动,并结合纵向感应器(5 )、横向感应器(4 )的信号控制太阳光 接收器(9)的转动位置,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器(9)的接收 面上。
6、 一种太阳能光伏转换设备,由支柱(3)、太阳光接收器(9)及驱动机构, 其特征在于驱动机构由横向驱动机构(7)、纵向驱动机构(2)、横向传感器(4)、纵向传感器(5)及纵向转轴(8)构成;纵向转轴(8)架设在支柱(3)上,太阳光接收器(9)设置于纵向转轴(8) 上,横向驱动机构(7)固定在纵向转轴(8)上,纵向驱动机构(2)固 定在支柱(3)上;横向传感器(4)和纵向传感器(5)分别向横向驱动机构(7)、纵向驱动 机构(2)提供控制驱动信号,驱动纵向转轴(8)做横向转动,而纵向驱动机 构(2)推动支柱(3)升降,使纵向转轴(6)产生纵向倾斜,最终使太阳光 接收器(9)实现横向与纵向的转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器(9) 的接收面上。
7、 根据权利要求7所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于太阳光接收器9 的接收面板由多个光电板(1)组成,光龟板(1)由多个聚光模块(3)组成, 太阳光被聚焦到光电转换元件(26)上。
8、 根据权利要求7或8所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于纵向感应 器5、横向感应器4均为光照倾斜感应器,光口为长条形窄缝,其两侧壁分别 呈倒八状倾斜设置有一光感应元件(11),两个光感应元件(11)各有一个独 立的引出脚及共用的一个引出脚,光线通过入光口只能照射到其中的一个光感 应元件上或中间的空位,当太阳光照到中间空位或没有太阳光照射时,在其引 出脚上不会产生电信号;当太阳光照在两个光感应元件(11)中的一个时,就 在其相连的引出脚上产生电信号,在太阳光照射下产生电信号以控制设备中的 太阳光接收器(9)做横向及纵向转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收 器(9)的接收面上。
9、 根据权利要求7或8所述的太阳能光伏转换设备,其特征在于纵向感应 器(5)、横向感应器(4)均为角位感应器,且增设智能电子控制系统(32), 智能电子控制系统(32)产生相应控制信号以驱动太阳光接收器(9)做横向 及纵向转动,并结合纵向感应器(5)、横向感应器(4)的信号控制太阳光 接收器(9)的转动位置,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器(9)的接收 面上。
专利摘要本实用新型公开了一种太阳能光伏转换设备。该设备由支柱、太阳光接收器及驱动机构组成,通过南北方向及东西方向的角度量确定太阳光的方向,角度量转换成信号后控制太阳光接收器进行纵向及横向转动,确保太阳光能垂直照射到太阳光接收器的接收面上。太阳光接收器由多个聚光模块组成。太阳光被聚焦到较小面积的光电转换元件上,以降低光电转换元件的成本。太阳光接收器由多个光电板组成,在解锁的情况下可顺风转动,以降低设备所受的风力。同时,太阳光接收器设有加强结构,以提高设备的强度。
文档编号H02N6/00GK201274454SQ200820137549
公开日2009年7月15日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者曹治猛 申请人:曹治猛