专利名称：多面采光太阳能光伏发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种发电装置，具体涉及一种利用太阳能的多面采 光太阳能光伏发电装置。 技术背景
随着技术和经济的快速发展，可再生能源利用己成为全世界为之奋 斗的方向，各国政府都非常重视太阳能的发展。太阳能光伏发电技术也
日益成熟，已成为一种重要的可再生能源应用技术。2002年以来，我 国的光伏产业以每年近100%的速度增加，2007年太阳能电池产量达 1088丽，居世界第一。但是，严重不协调的是2007我国的太阳能电池 的安装量仅为20MW，只是产量的2%，产量的98%用于出口。造成这种 现象有多种因素，成本过高是其中的因素之一。
另外，光伏电池组件正常使用年限是15 20年以上，但是由于有多 种因素经常造成电池组件达不到15年。其中一个因素就是"热岛效应"， 现有技术的平板固定式太阳能光伏电池板是无法避免"热岛效应"的危 害，会大大影响光伏电池板的平均寿命。在数倍集光的发电系统中，这 个因素尤其突出。当太阳光强增加数倍时，热点的温度也会上升数倍， "热岛效应"的危害也将增加数倍，其结果是数倍集光的实用价值便大 打折扣。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术存在的缺点而提出的，其目的是提 供一种多面采光太阳能光伏发电装置。使光伏电池板获得3. 4倍太阳光 强(考虑折射、反射等损失不是4倍)提高了光伏电池的输出功率，降 低了发电成本。
本实用新型的技术方案是包括光伏电池组件系统、多面采光框架 系统和高精度跟踪系统，其中高精度跟踪系统由感光组件和逻辑分析电 路和机械传动装置组成。光伏电池组件系统中的光伏电池组的光伏电池 板的受光面向下，在紧靠光伏电池板的背面设置散热片，在光伏电池板 的背面上部一定距离设置有挡板。感光组件包括左大偏差感光组件、主 感光组件和右大偏差感光组件，每个组件由两个以上的感光器件组合而 成，主感光组件安装在系统的中间，左大偏差感光器件安装在系统的左 边，右大偏差感光组件安装在系统的右边。多面采光框架结构系统包括采光框架，在采光框架上安装有四块平面反射镜，采光框架安装在高度 角旋转支架上。在高精度跟踪系统中的机械传动装置中，高度角旋转支 架和方位角旋转支架连接，方位角旋转支架通过轴承与中立柱轴连接， 高度角旋转步进电机与蜗杆和蜗轮连接，高度角旋转蜗轮通过轴和高度 角旋转支架固定连接，方位角旋转步进电机与方位角旋转蜗轮和方位角 旋转蜗杆连接，方位角旋转蜗轮和中立柱固定连接，方位角旋转蜗杆通 过步进电机和方位角旋转支架连接。
在多面采光框架系统中，四块反射镜位于光伏电池组件下方的东南 西北四个方向。
每块平面反射镜通过调节拉杆与采光框架连接。
左、右大偏差感光器件由正感光器件和侧感光器件感光器件组成，
两个感光器件互成90度，垂直布置。
在感光组件中的顶盖的中间位置设置有小孔，小孔的直径一般为 0. 4~1腿。
本实用新型由于采用了背向太阳光的光伏电池组件系统、多面釆光 框架系统和两维高精度跟踪系统，无论天气阴晴变化，还是早、午、晚 的光强度变化，都能使系统自动准确地跟踪太阳光，本跟踪系统没有积 累误差，不分地域，调试简单。对传动装置没有精度要求，底成本、高 精度(误差小于0. 1度)，具有很高的实用价值.避免了 "热岛效应"的 危害，免除了"余弦效应"的损失，大大地提高了光伏电池的输出功率， 條低了发电成本。
图1是本实用新型多面采光太阳能光伏发电装置原理方框图2是本实用新型多面采光太阳能光伏发电装置整体结构示意图3是本实用新型的光伏电池组件与挡板的位置关系示意图4是本实用新型的光伏电池组件与反光镜的位置关系示意图5是本实用新型的主跟踪组件、左右大偏差跟踪组件的位置图6是左大偏差感光组件布置图7是右大偏差感光组件布置图8是本实用新型的主感光组件布置图9是感光器结构示意图10是挡光板在小孔右边的感光器结构示意图； 图11是本实用新型的高度角启动电路逻辑图；图12是本实用新型的高度角方向电路逻辑图 图13是方位角步进电机启动控制电路逻辑图 图14是方位角步进电机方向控制电路逻辑图 图15是左大偏差感光器件原理图； 图16是右大偏差感光器件原理图。 其中-
1光伏电池组件系统2多面采光框架系统
3高精度跟踪系统4采光框架
5高度角旋转支架6方位角旋转支架
7高度角旋转蜗轮8高度角旋转蜗杆
9高度角旋转步进电机10方位角旋转蜗轮
11方位角旋转蜗杆12方位角旋转步进电机
13中立柱14左大偏差感光组件
15主跟踪组件16右大偏差感光组件
17跟踪装置线路板18平面反射镜
19调节拉杆20光伏电池组件
21光伏电池板22散热片
23挡板24圆管
25顶盖26散光片
27滤光片28光敏电阻
29挡光片30感光组件
31正感光器件33侧感光器件
34东主感光器件35南主感光器件
36西主感光器件37北主感光器件
38西辅助感光器件39东辅助感光器件
40逻辑分析电路45小孔
50机械传动装置
具体实施方式
下面，参照附图和实施例对本实用新型的多面采光太阳能光伏发电
装置进行详细说明
如图l所示， 一种多面采光太阳能光伏发电装置，包括光伏电池组 件系统1、多面采光框架结构系统2和高精度跟踪系统3。其中高精度 跟踪系统3由感光组件30、逻辑分析电路40和机械传动装置50组成。如图2、 3所示，光伏电池组件系统1包括光伏电池组件20，光伏 电池组件20包括光伏电池板21、散热片22和挡板23，电池板21的受 光面向下，即背向太阳，在紧靠电池板21的背面(非受光面)设置有 散热片22,散热片22能使电池板21在数倍光强的工作条件下的温度 不致太高。在散热片22的上方设置有挡板23，由于电池板21受光面 向下和在其上部设置有挡板23，使电池板21的受光面避免了空中悬浮 物(如鸟粪、树叶、尘土等)的污染，保持了受光面的清洁，保证了电 池组件受光均匀，不会有热斑点的产生，有效地克服了"热岛效应" 的危害，大大地提高了光伏电池组件50的使用年限。
如图2、 4所示，多面采光框架结构系统2包括采光框架4,在采 光框架4上安装有四块平面反射镜18，四块平面反射镜18位于光伏电 池组件20下方的东西南北四个方向，以便从不同的方向反射太阳光。 采光框架4安装在高度角旋转支架5上。每块平面反射镜18通过调节 拉杆19与采光框架4连接，采光框架4可以调节平面反射镜18与采光 框架4的夹角大小。
在高精度跟踪系统3中的机械传动装置50中，高度角旋转支架5 和方位角旋转支架6连接，方位角旋转支架6通过轴承与中立柱13轴 连接。高度角旋转步进电机9带动蜗轮7和蜗杆8旋转，高度角旋转蜗 轮7和高度角旋转蜗杆8通过连杆和高度角旋转支架5连接，并带动支 架5做高度角旋转，实现发电装置的高度角随太阳光线的高低而跟踪变 化。
方位角旋转步进电机12带动方位角旋转蜗轮10和方位角旋转蜗杆 11旋转，方位角旋转蜗轮10和方位角旋转蜗杆11通过连杆和方位角 旋转支架6连接，并带动支架6做方位角旋转，实现发电装置的方位角 随太阳光线的方位而跟踪变化。
如图5~10所示，感光组件30包括左大偏差感光组件14、主感光 组件15和右大偏差感光组件16。每个组件由两个以上的感光器件组合 而成，左大偏差感光器件14安装在系统的左边，由正感光器件31和侧 感光器件33感光器件组成，互成90度，垂直布置。其中，正感光器件 31的感光面在正面，侧感光器件33的感光面在外侧面。在正感光器件 31的小孔附近设置有挡板32。主感光组件15安装在系统的中间，由感 光器件组成，包括东主感光器件34、南主感光器件35、西主感光器件 36、北主感光器件37、西辅助感光器件38和东辅助感光器件39。右大偏差感光组件16安装在系统的右边，其结构基本上和左大偏差感光器 件14相同，只是侧感光器件33感光面相反。正感光器件31的挡光片 29在小孔45的左右位置不同。
各感光器件(31、 33 39)的结构基本上是相同的，只是安装位置 和作用不同，具体结构如图所示，
感光器件包括圆管24，在圆管24的顶部设置有顶盖25，顶盖25 是不透明的薄片，在圆管24的内部上端设置有散光片26和滤光片27， 散光片26和滤光片27均为半透明薄片，在圆管24底部设置有感光元 件28，感光元件28采用光敏电阻，在顶盖25的中间位置设置有小孔 45，小孔45的直径一般为0. 4~lmm，最佳为0. 6mm，在小孔45的左侧 或者右侧设置挡光片29。感光元件28通过小孔45感受太阳光，将感 光元件28的感光面变为小孔直径的一个点感光，大大地提高了系统的 精度。
如图11~16所示，逻辑分析电路40采用价格较低的五只TTL门电 路集成块，通过不同的逻辑组合，能够独立、又能互相制约的处理从感 光组件传输来的电信号，通过驱动电路使步进电机12产生启动、正转、 反转、停止。
下面，对本实用新型的逻辑分析电路的原理进行说明
如图11、 12所示，G点和H点分别为南主感光器件和北主感光器 件电位控制点，只有当南主感光器件或者北主感光器件被太阳阴影分别 遮挡时，G点或者H点分别产生高电位，电路才输出高电位信号驱动高 度角旋转步进电机转动，转动方向由图IO所示逻辑控制，G点高电位 时输出高电位，步进电机正转；H点高电位时输出低电位，步进电机反 转。此时，实现发电装置的高度角随太阳光线的高低而跟踪变化。
如图13、 14所示，A点、B点为左右主感光器件电位控制点，其中 感光元件采用光敏电阻，在阳光照射或者阴影的两种情况下，阻值可在 几十千欧甚至数百千欧之间变化。经过挡光板的挡光作用，A、 B两点 电位有双高、双低、 一高一低三种情况。双高为没有阳光照射，双低为 准确面对阳光照射，只有在一高一低的情况下，才能在输出端输出高电 位控制驱动电路使步进电机启动。
C、 E为左右大角度感光器件(14、 16)电位控制点，只有在A、 B 两点电位双高即左右主感光器件都没有阳光照射时，C或者E点将产生 高电位，使输出端输出高电位信号。当A、 B两点电位一致时，控制权交给C、 E两点，当C点高电位、 E点低电位时，方向控制端输出高电位，否则输出低电位。当C、 E两 点电位一致时，由A、 B两点控制，当A点高电位、B点低电位时，方 向控制端输出高电位，否则输出低电位。
如图13、 14所示，因左右大偏差感光原理完全是一样的，只说明 其中一个。Cl和C2是大角度感光器件，C2的感光面向上，Cl的感光 面向外侧面。当系统与太阳光约为180°时，Cl被阳光斜射，C2背向阳 光，Cl阻值小于C2阻值，C点产生高电位，C点高电位有效，系统产 生动作。此时，实现发电装置的方位角随太阳光线的运动方向而跟踪变 化。
本实用新型由于采用了背向太阳光的光伏电池组件系统、多面采光 框架系统和两维高精度跟踪系统，无论天气阴晴变化，还是早、午、晚 的光强度变化，都能使系统自动准确地跟踪太阳光，本跟踪系统没有积 累误差，不分地域，调试简单。对传动装置没有精度要求，底成本、高 精度(误差小于0. 1度)，具有很高的实用价值.避免了 "热岛效应"的 危害，消除了"余弦效应"的损失，大大地提高了光伏电池的输出功率， 降低了发电成本。
权利要求1、一种多面采光太阳能光伏发电装置，包括光伏电池组件系统(1)、多面采光框架系统(2)和高精度跟踪系统(3)，其中高精度跟踪系统(3)由感光组件(30)和逻辑分析电路(40)和机械传动装置(50)组成，其特征在于光伏电池组件系统(1)中的光伏电池组(20)的光伏电池板(21)的受光面向下，在紧靠光伏电池板(21)的背面设置散热片(22)，在光伏电池板(21)的背面上部一定距离设置有挡板(23)，感光组件(30)包括左大偏差感光组件(14)、主感光组件(15)和右大偏差感光组件(16)，每个组件由两个以上的感光器件组合而成，主感光组件(15)安装在系统的中间，左大偏差感光器件(14)安装在系统的左边，右大偏差感光组件(16)安装在系统的右边；多面采光框架结构系统(2)包括采光框架(4)，在采光框架(4)上安装有四块平面反射镜(18)，采光框架(4)安装在高度角旋转支架(5)上；在高精度跟踪系统(3)中的机械传动装置(50)中，高度角旋转支架(5)和方位角旋转支架(6)连接，方位角旋转支架(6)通过轴承与中立柱(13)轴连接，高度角旋转步进电机(9)与蜗杆(8)和蜗轮(7)连接，高度角旋转蜗轮(7)通过轴和高度角旋转支架(5)固定连接，方位角旋转步进电机(12)与方位角旋转蜗杆(11)和方位角旋转蜗轮(10)连接，方位角旋转蜗轮(10)和中立柱(13)固定连接，方位角旋转蜗杆(11)通过方位角旋转步进电机(12)和方位角旋转支架(6)固定连接。
2、 根据权利要求1所述的多面采光太阳能光伏发电装置，其特征 在于在多面采光框架系统(2)中，四块反射镜(18)位于光伏电池 组件(20)下方的东南西北四个方向。
3、 根据权利要求1所述的多面采光太阳能光伏发电装置，其特征 在于每块平面反射镜(18)通过调节拉杆(19)与采光框架(4)连 接。
4、 根据权利要求1所述的多面采光太阳能光伏发电装置，其特征 在于左、右大偏差感光器件(14、 16)由正感光器件(31)和侧感光 器件(33)感光器件组成，两个感光器件(31、 34)互成90度，垂直 布置。
5、 根据权利要求1所述的多面采光太阳能光伏发电装置，其特征 在于在感光组件(30)中的顶盖(25)的中间位置设置有小孔(45)，小孔(45)的直径一般为0. 4 lmrn。
专利摘要本实用新型公开了一种多面采光太阳能光伏发电装置，包括光伏电池组件系统、多面采光框架系统和高精度跟踪系统。电池板的受光面向下，在背面上部设置有挡板，在采光框架上安装有四块平面反射镜。高度角旋转步进电机和方位角旋转步进电机分别带动蜗轮和蜗杆转动，实现发电装置太阳运动方向高精度跟踪变化。本实用新型由于采用了在电池板背面上部设置挡板和两维高精度跟踪系统，避免了“热岛效应”的危害，消除了“余弦效应”的损失；而且无论天气阴晴变化，还是早、午、晚的光强度变化，都能使系统自动准确地跟踪太阳光，没有积累误差，对传动装置精度要求低，避免了“热岛效应”的危害，大大地提高了光伏电池的输出功率。
文档编号H02N6/00GK201323537SQ20082014510
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者师国庆, 忠 李 申请人:师国庆;李 忠;臧兆平