具备自适应光伏跟踪性能的漂浮型光伏发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于基于太阳能电池板的光伏发电领域，具体涉及一种具备自适应光伏跟踪性能的漂浮型光伏发电系统。
【背景技术】
[0002]由于地球的自转及公转，一年春夏秋冬、每天日升日落，太阳的光照角度时刻都在变化。无论是陆基型还是漂浮型的太阳能光伏发电系统，人们都希望太阳能发电板能够时刻正对太阳，以达到最大的发电效率；尤其是漂浮型的太阳能光伏发电系统，如何在波浪颠簸的海面上准确而高效的进行太阳光光照跟踪，始终是希望解决的难题。光伏跟踪控制系统，是现有的能够保持太阳能电池板时刻正对太阳，而使太阳光的光线随时垂直照向电池板板面的一种动力控制结构。目前的光伏跟踪控制系统，一则为时控型设计，这在中国专利公告号为201846283U的名称为“同步太阳能光伏跟踪发电装置”的实用新型专利中有所描述，也即采用采用单片机、可编程控制器等硬件，利用高精度太阳位置算法，根据安装地经玮度、实时时钟准确计算出太阳高度角、方位角位置，采用霍尔传感器、旋转编码器或倾角传感器等形成闭环控制，通过直流驱动电机驱动电池板以跟踪太阳角度。另一个则为光控型设计，这在中国专利公告号为101777856A的名称为“利用光感差的光伏跟踪装置及基于网络的监控方法”的发明专利中有所描述:也即采用单片机、可编程控制器等硬件，将太阳光角度传感器安装在组件阵列面，利用太阳光角度传感器形成闭环控制，最终通过直流驱动电机驱动电池板跟踪太阳角度。上述两者光伏跟踪控制结构自使用以来，虽然具有跟踪精度高，方便远程通信控制等优点，但也有控制环节复杂、安装调试复杂、器件繁多乃至可靠性不高等缺点，从而给实际的光伏控制设计带来困扰。如何寻求一种新型的光伏发电系统，以在结构更为简洁的基础上，具备更高的发电效率和能够跟随太阳光角度变化而准确响应的高适应性，为光伏发电领域近十年来所亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的具备自适应光伏跟踪性能的漂浮型光伏发电系统，以实现光伏阵列在水面漂浮工作时，同步具备对于太阳光照射角度的自调节性和准确动作响应性，以确保高效率的太阳能光伏发电需求。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种具备自适应光伏跟踪性能的漂浮型光伏发电系统，包括以漂浮基座漂浮于水面上的太阳能电池板，以及通过正、反转来驱动太阳能电池板产生匹配太阳行进路径的往复摆动动作的直流驱动电机，其特征在于:本系统还包括用于控制直流驱动电机产生上述动作的驱动电路以及控制驱动电路作相应启闭的控制电路，驱动电路包括由主光伏板构成的主电池，主光伏板的受光侧板面与太阳能电池板的受光侧板面平行且两者指向方向同向；直流驱动电机两端分别串接继电器开关Ki和继电器开关K 2，且两继电器开关在两继电器的线圈同步失电时连通于主电池同一极，而同步得电时均连通于主电池另一极处；在太阳行进路径上，垂直主光伏板板面布置有受光侧板面面积相等且彼此反向的左光伏板和右光伏板；控制电路包括左光伏板和右光伏板串接构成的反向串联电池组，反向串联电池组、继电器&和继电器K 2彼此并联；所述继电器K jp继电器K 2均为延时动作继电器；继电器Ki所在并联支路上串接二极管D i，继电器K2所在并联支路上串接二极管D 2，且二极管DjP二极管D2的串接截止方向彼此反向。
[0006]本系统包括四方箱体状的控制盒，控制盒固定于太阳能电池板和/或漂浮基座上；控制盒盒体正面与太阳能电池板的受光侧板面平行且两者指向方向同向；主光伏板嵌设于控制盒的正面处，左光伏板和右光伏板分置于与主光伏板相邻的左、右两侧面处。
[0007]主光伏板的受光侧板面面积大于左光伏板受光侧板面面积。
[0008]所述漂浮基座外形呈圆环状构造，各漂浮基座间彼此并列贴靠以形成太阳能电池板的阵列结构；本系统还包括贯穿相邻漂浮基座的环体的拉杆，拉杆的位于漂浮基座内环面的两端部分别固接以直流驱动电机驱动的主动轮，主动轮轴线平行漂浮基座轴线；拉杆的位于漂浮基座外环面的杆体处套设第一压板与第二压板，两压板上均布置与主动轮轴线平行的从动轮，且该从动轮与靠近该压板的相应侧漂浮基座的外环面间构成滚动式抵靠配合；第一压板和第二压板间的拉杆杆身上，以及主动轮轮轴与漂浮基座内环面间均布置有压缩弹簧。
[0009]所述第一压板和第二压板外形均呈“V”字状且其内侧板面与相应漂浮基座的外环面避让布置；第一压板和第二压板的“V”字状尖端彼此相对并以压缩弹簧驱使其产生相离动作；各压板上的从动轮均为两个且相应布置于“V”字状的第一压板和第二压板的两端部处。
[0010]以每对彼此配合的漂浮基座及相应太阳能电池板为一组太阳能电池板组件，所述太阳能电池板组件为多组且同平面的呈“品”字形阵列布置。
[0011]本系统还包括轴线铅垂的布置于漂浮基座顶端面的立柱，立柱顶端设置以直流驱动电机驱动的回转台且位于该回转台顶端的回转面固接于太阳能电池板底端面处，所述回转台的回转轴线铅垂设置。
[0012]所述立柱包括固接于漂浮基座顶端面的的下立柱以及套设在下立柱的中空管腔内的上立柱，上立柱顶端固定回转台；下立柱具备多棱柱状的管腔构造，上立柱外部轮廓呈与之适配的多棱柱状并可与下立柱间构成铅垂向的直线导向配合关系。
[0013]本发明的主要优点在于:
[0014]1)、摒弃了传统的时空型和光控型的光伏跟踪控制结构所带来的诸如控制环节复杂、安装调试复杂、器件繁多乃至可靠性不高等诸多缺点。本发明采用一块安装在太阳能电池板受光侧板面处的主光伏板作为直流驱动电机的动力来源，以受光侧板面彼此反向且均垂直主光伏板板面的左光伏板和右光伏板构成转向纠正源。当主光伏板及太阳能电池板与太阳光角度不一致时，左光伏板和右光伏板接收太阳光辐射不同，至少会有一个板块输出直流电流而使得相应继电器产生得电动作，进而使得同极连通的其中一个继电器开关产生“延时”的断开或闭合动作，随之接通驱动电路而使得直流驱动电机得电启动，最终带动光伏阵列旋转。而当左光伏板和右光伏板与太阳光光线平行时，其接收太阳光辐射相同，继电器均不会动作，驱动电路始终断开，电机也就不会转动。
[0015]在上述结构基础上，有几点重点需要注意:首先，作为与太阳能电池板同向且平行布置的主光伏板，只要太阳能电池板始终准确朝向太阳光线，主光伏板的受光效率就始终处于最大化，其受光充足，发电电流大，使得直流电机Μ电力供应充足。其次，采用了驱动电路与控制电路完全分开的设计方式，直流驱动电机与反向串联电池组间彼此互不干涉。直流驱动电机不会因始终连接反向串联电池组而产生长时间弱电流流通现象，也就不存在发热而损伤绝缘的问题。最后，反向串联电池组两端只需要驱动继电器线圈，负载轻、功率小、承受反向电流小；电池组不会产生过热状况，可靠性高，使用寿命长。此外，通过采用延时动作继电器，依靠设置合适延时时间，使得其得电一段时间后相应的继电器开关方产生相应动作，即可有效避免因系统响应过于灵敏而导致的电机不断因水面颠簸产生无用的正、反转动作，进而有利于提升电机和机械结构的实际使用寿命。
[0016]2)、具体到各光伏板的装配结构，本发明提供了一种简洁的实现方式:采用四方箱体状的盒式控