[發明專利]晝夜工作太陽能電池控制裝置

無效

• 申請號: 200810024514.5
• 申請日: 2008-03-26
• 公開（公告）號: CN101257267A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 梁海東;蔣明明;鮑培特;史碩嘉;高惠斌;潘紅兵;周進;王煒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

技術領域：

本發明涉及太陽能電池工作的控制裝置，尤其是晝夜工作太陽能電池控制裝置。

背景技術

太陽能電池一般被認為只在白天有陽光時工作，當然此時具有最大的工作效率，也有工作控制裝置用于追蹤太陽的偏轉從而提高能量轉換效率，但顯然不認為太陽能電池能晝夜工作。然而，隨著超級電容器電路的應用，晚間光線仍然能使太陽能電池具有能量轉化并被儲存。目前尚無此方案的設計。

發明內容

本發明的主要目的在于延長太陽能電池板的工作時間，從而提高其24小時內的總發電量，以部分解決太陽能電池工藝目前存在的轉化效率低、對工作環境要求苛刻、投入產出比過高等問題。傳統的太陽能電池相對日照位置固定，夜間發電量為零，白天亦受日照條件的影響。

本發明的技術方案是：晝夜工作太陽能電池控制裝置，裝置主要分為機械部分和電路控制部分。機械部分是步進電機和嚙合的齒輪傳動裝置構成，步進電機控制電路是由晝夜翻轉控制信號電路構成；步進電機控制電路是：信號電路所提供的信號是每0.05-0.2秒輸出一個步進電機脈沖信號，并設有一個8-15秒的定時電路，如持續10秒鐘；另外，每次翻轉啟動的信號即“啟動旋轉”由人工光源啟閉的信號控制。本發明能夠在控制電路的信號下帶動長條形太陽能電池板180度左右的轉動，根據需要以及光照條件控制太陽能電池板，使其在每個時段都能夠在現有的光照條件下最好的工作。

本發明的有益效果是：跟蹤太陽和照明光源的偏轉從而提高太陽電池的能量轉換效率，并且配合超級電容器充電電路的應用，晚間光線仍然能使太陽能電池具有能量轉化并被儲存，而且本發明的結構簡單，使用方便。

附圖說明

圖1整體設計圖

圖2工作模式示意圖

圖3是定時電路圖

圖4是控制正反轉的信號時序圖

圖5是控制轉動信號的信號時序圖

圖6是每個翻轉時段內包括100個小信號的信號時序圖：

具體實施方式

整體結構及工作模式如圖1所示

機械部分：

步進電機可根據對于需要，選中各種市場上的不同靜力矩、定位力矩的“六引線”步進電機。如：42BYG228型步進電機。轉動精度為1.8度，可以根據信號較為精確地控制轉動的角度，并且可以實現順時針轉動、逆時針轉動兩種轉動方向；靜力矩(HoldingTorque)為2000g·cm，定位力矩(Detent?Torque)為220g·cm。步進電機和嚙合的齒輪傳動裝置(包括采用1∶10-20的變速箱)構成，一般而使機械傳動機構偏轉180度足夠符合滿足太陽能電池的應用和滿足既有太陽光線又符合晚間照明的工作條件。

電路部分：

1、步進電機控制器

步進電機控制器采用集成六線步進電機驅動器，共有12個端口。

2、信號電路

根據步進電機控制器的要求，若要電池板旋轉180度，信號電路所提供的信號需要是每0.1秒輸出一個脈沖信號，持續10秒鐘；另外，每相鄰的兩次旋轉所應當提供不同的正轉(+5V)/反轉(0V)信號。“啟動旋轉”可以由人工光源的信號控制，即：人工光源啟用時，將電池板旋轉至面向光源位置；人工光源關閉時，旋轉至面向太陽位置。定時電路由時基電路構成。如圖3所示。

大致時序圖如下：圖4時序圖是控制正反轉的信號時序圖

控制正反轉的信號時：高電平時正轉，低電平時反轉

圖5是控制轉動信號的信號時序圖，轉動信號：高電平轉，低電平不轉，即圖中T1為翻轉時段，T2為靜止時段

周期時間T為：T＝T1+T2＝(Ri+Rii+Riii)*C*ln2

T1與T2的比例為(Ri+Rii)/(Rii+Riii)

圖6中每個翻轉時段內包括100個小信號：

T1′+T2′＝t0＝T1/100＝(R1+R2)*C*ln2。

為了減小人工光源的發熱效應(可引發太陽能電池效率的降低)的影響，我們還將對太陽能電池板進行水膜隔熱處理。