[發明專利]一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置及方法

有效

• 申請號: 201210258935.0
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102778898A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 康龍云;魏業文;林玉健;姜凱;趙先嫻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G05F1/67;H02N6/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明光伏電池涉及技術領域，特別涉及一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置及方法。

背景技術

太陽能是地球上最主要的可再生能源之一，具有儲量大、分布廣、清潔無污染等優點，是未來社會發展最重要的能源來源。目前，對太陽能的利用主要包括光熱效應與光伏效應兩個方面。其中，光伏發電技術的研究和應用具有巨大的發展空間。

太陽能發電是指利用光伏電池板將太陽能轉化成電能，光伏發電的效率是指光伏電池輸出電能占單位面積內的太陽能輻照量的百分比。由于受到光伏電池材料本身的限制，光伏電池板的光電轉換效率一般只有14%~20%之間，最高不超過40%；另一個影響光電轉換效率的因素是光伏電池板的安裝方法，即傾斜角與高度角的設計。高度角的選擇一般以當地緯度和占地面積為主要依據，在特定的緯度地區，高度角的設計比較簡單；傾斜角的設計一般遵循年發電量均衡的原則或夏季發電量最大的原則等。無論是那種原則，都存在傾斜角一旦固定就無法改變的問題；這樣就導致了光伏電池的日、年發電量大大降低。?

發明內容

本發明的發明目的是針對現有光伏電池的技術不足，提供一種增加日、年發電量且實用快速精確的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置。

進一步地，本發明提供一種采用同上述光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，包括光伏電池、傳動系統及控制電路；其中，光伏電池包括光伏電池板和用于支撐光伏電池板的固定支架，所述光伏電池板對稱鉸接于固定支架上；所述傳動系統分別與光伏電池板兩端連接，且設于兩端邊緣的中部；所述控制電路包括電流電壓采樣電路和電機驅動電路；其中，電流電壓采樣電路與光伏電池板電連接，電機驅動電路與傳動系統電連接，而電流電壓采樣電路和電機驅動電路電連接。

優選地，所述固定支架底座平面面向光伏電池的安裝地的正南方向且與水平面的夾角為???????????????????????????????????????????????，=當地緯度-，取2^°~5^°。

優選地，所述光伏電池板能夠繞固定支架鉸接點轉動，且在不受外力的情況下能夠保持穩定。

優選地，所述電流電壓采樣電路包括為光伏電池板最大功率跟蹤電路與傳感器，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過光伏電池板接線盒與光伏電池板電連接，所述光伏電池板最大功率跟蹤電路通過直流總線與傳感器電連接。

優選地，所述電機驅動電路包括單片機與電機，所述傳感器與單片機電連接；所述傳感器采樣光伏電池板的輸出電壓電流并送入單片機中，單片機進行功率計算并產生驅動信號以控制電機正反轉；電機輸出端連接傳動系統。電機采用直流電機。

優選地，所述傳動系統包括傳動齒輪、被動齒輪、第一齒條、第二齒條與直角套筒，傳動齒輪由電機帶動且與第一齒條耦合；被動齒輪與第二齒條耦合；所述傳動齒輪通過變向調速齒輪驅動被動齒輪連接，其中，變向調速齒輪分別與傳動齒輪、被動齒輪耦合；所述第一齒條、第二齒條的一端分別與光伏電池板的兩端連接，且光伏電池板不能繞鏈接點轉動；所述第一齒條、第二齒條的另一端分別接入直角套筒的兩個直角邊，使得第一齒條、第二齒條始終保持垂直狀態。

優選地，所述光伏電池板寬邊與固定支架之間的傾角為，取-60^°~60^°；且傾角調節的步長為，取2^°或5^°。可通過傾角步長計算第一齒條和第一齒條的伸長或縮短尺寸，進而設計出齒輪組各齒輪的齒數和電機的旋轉速度，進而實現功率檢測、光伏電池板傾角調節以及最大輸出功率跟蹤。

一種采用上述光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置的方法，包括如下步驟：當前傾角條件下，傳感器采樣光伏電池板接收到的太陽能輻射所發電的輸出額定功率；將此功率與前一次的檢測功率進行比較，從而控制電機正/反轉方向和轉數；電機正/反轉帶動齒輪組正/反轉，從而拖動第一齒條與第二齒條伸長/縮短；隨著第一齒條與第二齒條長度的變化，光伏電池板的傾角隨之發生改變以調整太陽直射光線與光伏電池板面垂直，從而實現光伏電池最大輻照量的自動跟蹤。

本發明相對于現有技術，具有以下有益效果：

1、本發明設計了一種實際可行的光伏電池最大輻照量自動跟蹤裝置，系統結構較為簡單，不需要外部供電，能夠實現快速的最大輻照量自動跟蹤。