日光型静态电力回充方法及系统与流程

本发明涉及一种日光型静态电力回充方法及系统。

背景技术

为了使卫星能够拥有源源不断的能量使用，因而发明了太阳能光伏电池，只需对准太阳的方向，就可以取得不断的电力能源。然而距今60年前的太阳能光伏，etr只有9%的转换率,如今己经成长至20.3%，一倍以上的成长。

太阳能光伏的关键性材料，是高纯度硅，再通过半导体程序，在纯度硅中掺入适当的杂质比例，形成ｐ型与ｎ型半导体，才能制造出高质量太阳能光伏。而主要发生电力是在大面积的ｐｎ结面上,ｐｎ结上原有的ｐ型与ｎ型结上，设计不对称存有多余的电子与电洞，当太阳光中具有带电离子能量进入到ｐｎ结上，自动激发电子与电洞的开始流动而形成电流，当发生的面积越大，则电流值越大。

一般太阳能光伏项目应用，都是选择在日照时间较长的地理环境中，采大面积数组布置出大型的太阳能光伏电场，即是采用大面积的搜集太阳光能光伏转换为电力能量，再将发生的电力充入可储存系统中储藏备用。

由于地球本身有自转运动，所以太阳会随着时间的行进在不同角度，因此有某些电场系统，为了追求更高效能，又精心的设计了精密的追日系统sts（suntrackingsystem），使太阳能光伏板持续的对准太阳的角度，不断的产生高效电力,可以增加约三小时的效能。

但是太阳还是会有日落，太阳能光伏系统将暂停电力供应，直到下一次日出才能再发生电力供应。太阳能光伏发电场的投资力度不是一般的金额，并且一直需要大量人力物力的投入维护运转，因此太阳能光伏发电的成本取高不下,又不能轻易的转移到任何不同位置，装置寿命大约为15至20年之间,形成高投入低回报的不对称的效应。

直到今日，太阳能光伏电池发电方案的实施区分为两种方案：

第一方案是固定在钢架上方，设置固定斜率的方向对准太阳，装置在平坦地表或者是配合建筑物结构体上亦或者是安置在建筑顶层；

第二方案是安装在一种可转动结构的钢构支架上，通过外部动力的驱动，使太阳能光伏支架可以永远对准太阳的角度，又称为追日系统，己经有大量的成熟案例。

以上的实施项目寿命，预估是20至25年周期，但是在运转期间内，仍是需要大量的人力与物力做系统维护，才能保证电场的平顺运转发电。

因为太阳能光伏需要依赖充足的日照来源，所有的太阳能光伏发电项目，都是设置在户外，装置在开放广阔的大面积土地上，同时要求具备有长时间充足日照的环境中。同样的也是会受到大自然环境的侵害，如日晒雨淋，强风吹袭雨雪沙尘风暴，天灾破坏老化等等的现象，是无可避免的。所付出的代价并非当初项目计划所能估算出来的，气候因素是影响太阳能光伏发电效能的主要因素之一，连续雨季的阴天日照不足，积云雾霾沙尘气候是不利于太阳能光伏的发电效能。最后是有效发电时间，仅仅从日出到日落之间的九小时是真实有效发电的时间周期，只能将太阳能光伏所发出的电能储藏以备转载用途。在日落之后，发电量趋近于零。

由于太阳能光伏发电场，需要占用大面积的土地，又要具备充足日照的环境，基本上只能选择在偏远的地理环境或者选在荒凉的沙漠中建构，远离人们居住的城市，所以又要再架设输电网，通过输电网的传送，才能把电能送达人们居住的城市中供电，输电网的线路是一种电能的消耗，抵减了太阳能光伏发电的能量，形成一种无形的浪费损失。

种种的因素显示出太阳能光伏发电始终不能成为主力的供电系统，主要缺点即是设置太阳能光伏发电场，在一广大公开的平坦地理环境中，将会受到大自然环境的袭扰，以及气候变化的巨大影响，是不能做24小时全天候稳定供电。可是因为整体系统庞大设备损耗与老化问题，需要不断的更新维护系统，才能维持平顺的运转，这造成整体系统的成本持续的升高，难以达到平衡与回收的可能。

因此有必要采取一些设计手段，来做更精密的改造，使太阳能光伏发电发挥更高层有效的发电系统，且需要能够突破地理环境与气候因素的条件限制。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种日光型静态电力回充方法及系统的技术方案。

所述的日光型静态电力回充方法，其特征在于方法如下：设计一大型抗辐射电磁屏蔽金属暗箱，暗箱内设置一块或多块层迭设置的太阳能光伏电池板，在每一块太阳能光伏电池板的正上方平行设置一块光源板，取一适当的距离并且使光源板对焦在太阳能光伏电池板的表面，使太阳能光伏电池板能够发电输出电能，输出的电能能够供光源板使用并有盈余电能，盈余电能能够储存并输出。

所述的日光型静态电力回充方法，其特征在于所述太阳能光伏电池板通过改变串并联关系来实现输出电量的一次提升，且输出电量高于输入电量。

所述的日光型静态电力回充方法，其特征在于所述太阳能光伏电池板输出的电能采用pwm脉冲宽度变调电路实现电量的二次提升。

所述的日光型静态电力回充方法，其特征在于所述输入电量与输出电量的比为100:120-210。

所述的一种日光型静态电力回充系统，其特征在于包括暗箱、太阳能光伏电池板、光源板、内部电池组一、光伏稳压模块、内部电池组二、稳压恒流模块一和稳压恒流模块二，暗箱内设置一块或多块层迭设置的太阳能光伏电池板，在每一块太阳能光伏电池板的正上方平行设置一块光源板，光源板与太阳能光伏电池板间距为1.5cm，且使光源板对焦在太阳能光伏电池板的表面，使太阳能光伏电池板能够发电输出电能；所述内部电池组一为光源板供电，太阳能光伏电池板通过光源板获得的电能通过光伏稳压模块输出至内部电池组二，内部电池组二分别与稳压恒流模块一和稳压恒流模块二相连，内部电池组二的一部分电能通过稳压恒流模块一输送至内部电池组一，内部电池组二的另一部分电能通过稳压恒流模块二对外输出至电量输出端口。

所述的日光型静态电力回充系统，其特征在于所述光伏稳压模块内设置有pwm脉冲宽度变调电路。

所述的日光型静态电力回充系统，其特征在于所述暗箱设置为上层和下层两部分，暗箱一侧通过铰链相连，暗箱另一侧设置锁扣；所述太阳能光伏电池板设置在下层，光源板设置在上层，在上层暗箱的表面设置有操作面板、电源开关按钮、背光型的数字屏、电量输出端口和电池盖。

所述的日光型静态电力回充系统，其特征在于所述光源板为led光源板。

所述的日光型静态电力回充系统，其特征在于所述暗箱、太阳能光伏电池板、光源板、内部电池组一、光伏稳压模块、内部电池组二、稳压恒流模块一和稳压恒流模块二构成一个单体发电系统，多个单体发电系统能够级联扩展。

所述的日光型静态电力回充系统，其特征在于所述内部电池组一和内部电池组二设置为两套，实现电池组交叉式间断运行，使电池组降载休眠。

本发明不需要太阳光，在暗箱内运行，不受天气影响发电，不受地形限制，发出电功率稳定不变动，可以全天24小时发电，不中断；金属暗箱防尘，坚固不怕碰撞，可以移动到任何位置，包括水中，电功率可以调适搭配负载；系统维护简单，基本没有维护成本，快速置换，可以抵抗自然灾变情况，能够持续供电，辅助灾变中支持供应电力。

附图说明

图1为暗箱的结构示意图；

图2为太阳能电池光伏板的结构示意图；

图3为光源板的结构示意图；

图4为光源板与太阳能电池光伏板展开的结构示意图；

图5为太阳能电池光伏板的光伏片并联结构图；

图6为pwm脉冲宽度变调电路原理图；

图7为本发明电路结构框图；

图中：1-暗箱，2-电源开关按钮，3-背光型的数字屏，4-电量输出端口，5-电池盖，6-太阳能电池光伏板，7-光源板。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

日光型静态电力回充方法，具体为：设计一大型抗辐射电磁屏蔽金属暗箱，暗箱内设置一块或多块层迭设置的太阳能光伏电池板，代表不同的功率输出能力，在每一块太阳能光伏电池板的正上方平行设置一块光源板，取一适当的距离并且使光源板对焦在太阳能光伏电池板的表面，使太阳能光伏电池板能够发电输出电能，输出的电能能够供光源板使用并有盈余电能，盈余电能能够储存并输出。

本发明暗箱设置是一个重点，这个应用项目完全突破目前现有的太阳能光伏发电系统，封闭式暗箱光伏发电系统，可以在没有阳光的条件下，能够长时间不间断的发电供电使用。

本发明太阳能光伏电池板通过改变串并联关系来实现输出电量的一次提升，且输出电量高于输入电量；太阳能光伏电池板输出的电能采用pwm脉冲宽度变调电路实现电量的二次提升；输入电量与输出电量的比为100:120-210。

如图1-4、7所示，一种日光型静态电力回充系统，包括抗辐射电磁屏蔽金属暗箱、太阳能光伏电池板、光源板、内部电池组一、光伏稳压模块、内部电池组二、稳压恒流模块一和稳压恒流模块二，暗箱内设置一块或多块层迭设置的太阳能光伏电池板，在每一块太阳能光伏电池板的正上方平行设置一块光源板，光源板与太阳能光伏电池板间距为1.5cm，且使光源板对焦在太阳能光伏电池板的表面，使太阳能光伏电池板能够发电输出电能；内部电池组一为光源板供电，太阳能光伏电池板通过光源板获得的电能通过光伏稳压模块输出至内部电池组二，太阳能光伏电池板通过其内部光伏片的串并联实现第一次电量提升，光伏稳压模块内设置有pwm脉冲宽度变调电路，用于实现第二次电量提升，太阳能光伏电池板通过光源板获得的电能至少为内部电池组一供给光源板电能的两倍，内部电池组二分别与稳压恒流模块一和稳压恒流模块二相连，内部电池组二的一部分电能通过稳压恒流模块一输送至内部电池组一，内部电池组二的另一部分电能通过稳压恒流模块二对外输出至电量输出端口。稳压恒流模块二是决定电量输出端口的供电条件，稳压恒流模块一是决定系统回充电能条件，光伏稳压模块的输出为2倍的内部电池组一的规格，正压主要回充条件，内部电池组二进行分流，一半进入稳压恒流模块一，一半进入稳压恒流模块二，配比可以视系统或负载端的电量需求规格做调适。

本发明的暗箱可设置为上层和下层两部分，暗箱一侧通过铰链相连，暗箱另一侧设置锁扣；太阳能光伏电池板6设置在下层，光源板7设置在上层，该结构设计，可以在内部电路出现故障时，打开暗箱，使得太阳能光伏电池板直接从太阳获取能量；在上层暗箱1的表面设置有操作面板、电源开关按钮2、背光型的数字屏3、电量输出端口4和电池盖5，通过操作面板、电源开关按钮可以控制装置工作，背光型的数字屏可以显示工作状态，电量输出端口可以方便将电能输出，电池盖可以观察系统内电池组状态。

本发明的光源板为led光源板，本发明的暗箱、太阳能光伏电池板、光源板、内部电池组一、光伏稳压模块、内部电池组二、稳压恒流模块一和稳压恒流模块二构成一个单体发电系统，多个单体发电系统能够级联扩展，这样就可以根据需要将系统扩展。

本发明的内部电池组一和内部电池组二可以设置为两套，实现电池组交叉式间断运行，使电池组降载休眠。

图5为太阳能电池光伏板上光伏片的串并联结构，通过不同的串并联关系可以提升太阳能电池光伏板的输出电压。

图6为pwm脉冲宽度变调电路，主要部件ｕ１为集成运算器，它内部设置有脉冲波产生器、内置时间积分电路、vr1反馈积分电压，运算器电压比较运算，l1产生梯度电压值，由反馈积分电压决定电压值，可调高亦可调低，调节比例：10%-210%。

本发明的大阳能光伏电池板是设置在一钢制的暗箱中，钢制暗箱结构坚固，可以保护脆弱的太阳能光伏电池板，不会受到外力的冲撞损坏。太阳能光伏电池板在暗箱中运行，所以与外界隔离，不受外界的影响，因此可以做到24小时的运转发电，完全静态没有任何燃烧现象，也没有任何排放污染问题，己经突破前述的各种环境气候不利因素。

其次，太阳能光伏电池板与平行光源板是安装成为一个完整的单体（简称为单体发电），并且配备一套可反复充电的供电电池组，供应发光板的电能，保证光源板运行48小时以上供电（还可提高规格），当单体进入待机况态时太阳能光伏电板对电池组返充电能。再实施本方案时，是将太阳能光伏电池板做成一块模块化与插口，光源板与电池组做成一块模块化，可方便做维护检测，安装简单立即快速更换，不必耗时检修。当启动电池组的电源之后，单体发电的光源板开始发光，太阳能光伏电池板就会开始发电供电输出电能。

单体发电系统的工作效能比为，输入电量：输出电量=100：120-210，所以是升压效能设计。升压效能系来自太阳能光伏电池的串并数列，通过合理计算可达成的。假设电池组对光源板的供电功率为10瓦，则单体发电系统输出得到12-21瓦电量，以此类推其他。所有的输出端口可以大批量的串并数列形成不同的大功率电压电流电量三种参数。

因为单体发电系统是在暗箱内运行的，完全没有燥音产生，不会受外部的影响，所以光源板是唯一的光源，光源板与太阳能光伏电池板之间调整适当的对焦距离，得到最佳的工作效能，因为多余的光照，不会再产生更多的电能。二者通过导柱卡口固定对位结构，由于二者之间的距离相当的接近，因此光源板可以实行小电流工作，光源板只要满足太阳能光伏电池板的光照需求即可。整体工作系统不需要做散热机制，可维持平顺运行。不会有老化现象发生。

单体发电系统工作模式区分为离线停机、输出供电与待机况态三种。第一种况态是离线停机，系统可以做维护保养或者更新系统。第二种况态是输出供电，电能会输出到端口或者输出到链接集电网络上。第三种状态是待机况态，即是将单体发电系统的输出电能回充到自我的电池组返充，端口上没有电能输出。

单体发电系统的暗箱内部是可以层迭累加扩大的，根据系统的发电量需求而定制。

单体发电系统是可以单机独立工作发电，因为体积占用空间不大，所以可以交由人员携带移动，或者用车辆装载运输移动方便，表示可以在任何位置架设组装进行发电供电，可以安置在建筑物结构内部，可以固定安置在地下结构体内部，可以设置大型数组的单体发系统，采用钢制框架形成一个大型发电场，类似电信机房的工作厂。需要做通风对流控温，系统运行较佳况态，架构可大可小，可移动可固定，应用端活动自如。

假设在户外使用情况下，如果内部的电池组电量过低时，可以打开单体发电系统，成为开放模式，在日间时间太阳光伏电池板可以直接对准太阳，对内部电池组进行返充。

每一套的单体发电系统都设置有内部电池电量与输出端口的输出电量数字型监控仪表预警信息，可以实时监看系统运行况态，可以通过智能管理系统做为计划性调拨电量。

本发明的光源板为led光源板，光源板的底部为一块镜面铝板，可以将太阳能光伏电池板表面反射的光能，再反射回到太阳能电池光伏板上，太阳能电池光伏板和光源板各为独立单元，可以配搭快速接线端子。

本发明的暗箱为抗辐射电磁屏蔽金属箱体，并且有手提把手，可以提供人员手提移动；在光源板的后面，设有系统操作面板；有一电源开关按钮，控制系统的运作；有一数字型ｌｃｄ背光型的数字屏，可以监看内部电池与太阳能电池光伏板的输出电量、电压、电流、功率等参数；可以设一个切换开关，选择监看内部电池，或者监看太阳能光伏的输出电量；设有一组太阳能电池光伏板的电量输出端口（即电量输出端口），可以直接单独输出太阳能电池光伏板的电量；内部设有二组ｌｅｄ光板电池组，供应光源板工作电能；可以多个单体同时并连工作，加大输出电量；整套系统可以在移动中，维持平稳工作，不会受到地形地物的影响，不会受到天候的影响工作，可以正常供应电能；在箱体的底部设有磁吸弹簧针，当安装在箱体系统中，受到磁吸作用，弹簧针自动跳出连接上系统集电线路，将输出的电能，集中到储电系统，集中管理。

单体发电系统可以在户外移动使用，展开成为支架，在日间天气良好的情形下，将展开的太阳能电池光伏板，对准太阳方向，即可利用太阳能光伏发电，对内部电池组回充电量；也可以多个单元同时并连使用供电。

太阳能电池光伏板的上层设有一块大面积led光源板，是与太阳能电池光伏板直接相向贴近，主要功能是取代太阳光，led光源板是采高效增亮型cspled器件做为灯条发光源，多条排列，取代太阳光源，led光源板能够提供太阳能光伏板需要的饱和光照条件。太阳能电池光伏板与led光源板二者互为层迭结构，二者之间的间隔为1.5cm距离必须保持固定，太近或者太远，不能形成聚焦光照，将不能达到最大效能输出电量。

系统的运行依赖内部电池，可以设为锂电池，或是磷酸锂铁动力电池等。

本发明主要适合中小型量需求的配备场所供电，整套系统运行寿命在于电池组的有效寿命。

以上所述及的系统定义为单轨运行系统，

假设电池组的有效充放次数为6000次，系统以12小时为一次循环周期，则系统寿命为6000*12=72000小时，72000／24ｈ＝3000日，不间断运行，按电池有效寿命数８５％计算，可以有效运行2550日，大约７年。

如将内部电池组采用二套合并平行，实行电池组交叉式间断运行，使用电池组可以降载休眠，则电池有效寿命数可以按９５％计算，3000*2套＝6000日，

6000*0.95＝5700日，系统可以持续运行，15年更换一次电池组。

如果运行系统有充足空间可以安置的情况，可以加多电池组，成为四轨运行，如此系统可以长时间运行超过三十年时间；这样轨道空间探索卫星需要的能源供应，可以得到解决方案。