[发明专利]一种光伏电池最大辐照量自动跟踪装置及方法

说明书

技术领域

本发明光伏电池涉及技术领域，特别涉及一种光伏电池最大辐照量自动跟踪装置及方法。

背景技术

太阳能是地球上最主要的可再生能源之一，具有储量大、分布广、清洁无污染等优点，是未来社会发展最重要的能源来源。目前，对太阳能的利用主要包括光热效应与光伏效应两个方面。其中，光伏发电技术的研究和应用具有巨大的发展空间。

太阳能发电是指利用光伏电池板将太阳能转化成电能，光伏发电的效率是指光伏电池输出电能占单位面积内的太阳能辐照量的百分比。由于受到光伏电池材料本身的限制，光伏电池板的光电转换效率一般只有14%~20%之间，最高不超过40%；另一个影响光电转换效率的因素是光伏电池板的安装方法，即倾斜角与高度角的设计。高度角的选择一般以当地纬度和占地面积为主要依据，在特定的纬度地区，高度角的设计比较简单；倾斜角的设计一般遵循年发电量均衡的原则或夏季发电量最大的原则等。无论是那种原则，都存在倾斜角一旦固定就无法改变的问题；这样就导致了光伏电池的日、年发电量大大降低。 

发明内容

本发明的发明目的是针对现有光伏电池的技术不足，提供一种增加日、年发电量且实用快速精确的光伏电池最大辐照量自动跟踪装置。

进一步地，本发明提供一种采用同上述光伏电池最大辐照量自动跟踪装置的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种光伏电池最大辐照量自动跟踪装置，包括光伏电池、传动系统及控制电路；其中，光伏电池包括光伏电池板和用于支撑光伏电池板的固定支架，所述光伏电池板对称铰接于固定支架上；所述传动系统分别与光伏电池板两端连接，且设于两端边缘的中部；所述控制电路包括电流电压采样电路和电机驱动电路；其中，电流电压采样电路与光伏电池板电连接，电机驱动电路与传动系统电连接，而电流电压采样电路和电机驱动电路电连接。

优选地，所述固定支架底座平面面向光伏电池的安装地的正南方向且与水平面的夹角为                                               ，=当地纬度-，取2^°~5^°。

优选地，所述光伏电池板能够绕固定支架铰接点转动，且在不受外力的情况下能够保持稳定。

优选地，所述电流电压采样电路包括为光伏电池板最大功率跟踪电路与传感器，所述光伏电池板最大功率跟踪电路通过光伏电池板接线盒与光伏电池板电连接，所述光伏电池板最大功率跟踪电路通过直流总线与传感器电连接。

优选地，所述电机驱动电路包括单片机与电机，所述传感器与单片机电连接；所述传感器采样光伏电池板的输出电压电流并送入单片机中，单片机进行功率计算并产生驱动信号以控制电机正反转；电机输出端连接传动系统。电机采用直流电机。

优选地，所述传动系统包括传动齿轮、被动齿轮、第一齿条、第二齿条与直角套筒，传动齿轮由电机带动且与第一齿条耦合；被动齿轮与第二齿条耦合；所述传动齿轮通过变向调速齿轮驱动被动齿轮连接，其中，变向调速齿轮分别与传动齿轮、被动齿轮耦合；所述第一齿条、第二齿条的一端分别与光伏电池板的两端连接，且光伏电池板不能绕链接点转动；所述第一齿条、第二齿条的另一端分别接入直角套筒的两个直角边，使得第一齿条、第二齿条始终保持垂直状态。

优选地，所述光伏电池板宽边与固定支架之间的倾角为，取-60^°~60^°；且倾角调节的步长为，取2^°或5^°。可通过倾角步长计算第一齿条和第一齿条的伸长或缩短尺寸，进而设计出齿轮组各齿轮的齿数和电机的旋转速度，进而实现功率检测、光伏电池板倾角调节以及最大输出功率跟踪。

一种采用上述光伏电池最大辐照量自动跟踪装置的方法，包括如下步骤：当前倾角条件下，传感器采样光伏电池板接收到的太阳能辐射所发电的输出额定功率；将此功率与前一次的检测功率进行比较，从而控制电机正/反转方向和转数；电机正/反转带动齿轮组正/反转，从而拖动第一齿条与第二齿条伸长/缩短；随着第一齿条与第二齿条长度的变化，光伏电池板的倾角随之发生改变以调整太阳直射光线与光伏电池板面垂直，从而实现光伏电池最大辐照量的自动跟踪。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明设计了一种实际可行的光伏电池最大辐照量自动跟踪装置，系统结构较为简单，不需要外部供电，能够实现快速的最大辐照量自动跟踪。