一種太陽能發電用追光傳感器制造技術

本發明專利技術提供了一種太陽能發電用追光傳感器，屬于追光傳感器技術領域。本發明專利技術包括傳感器外殼、傳感器的凸透鏡、光敏電阻和電路板，所述光敏電阻固定在電路板上，傳感器的凸透鏡設置在傳感器外殼的上部殼體上，傳感器外殼的下端與電路板固定連接。本發明專利技術的太陽能發電用追光傳感器具有以下優點：傳感器的設計與控制的過程中，根據單晶硅光伏板表面的“類金字塔”絨面結構將太陽軌跡進行了離散化，通過幾何數學的推導真正量化了追光發電的運動次數。使電機既不用實時追光，也不必盲目的間歇追光。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種太陽能發電用追光傳感器，屬于傳感器

技術介紹
光伏發電具有性能穩定、設備壽命長、可靠性高、維護量小等一系列優點，但是由于太陽能能量密度低隨機性大的特點，光伏發電系統一般投資大、成本高。目前傳統的太陽能發電系統主要采用固定式安裝或單純利用軟件算法實現追光。固定式安裝的產品不能根據太陽位置的變化調整太陽能系統的姿態，導致太陽能的采集及利用率低，長遠投資成本大。而單純采用地理位置和時間信息的軟件追光發電設備，由于算法中有很多問題難以被考慮，常常產生太陽能電池板運動過多或產生誤動作。而少數采用傳感器追光的產品大多將追光設備安裝在太陽能電池板上，即每塊太陽能電池板均需安裝一個追光設備，因而追光設備的數量多，增加了成本。同時，現有的追光設備大多采用連續式的追光方法(即傳感器控制太陽能電池板實時對準太陽，實際這樣是沒有必要的)，耗能大且易造成誤動作，也相應的增加了成本。另外，大多研究者將追光設備設計成雙軸跟蹤裝置，其中一個電機雖然對于太陽方位的定位起到了一定作用，但完全可以通過改進追光系統的安裝方式而省略，因此這種雙軸跟蹤方法成本大,性價比也低。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術存在的問題，即采用傳感器追光的產品大多將追光設備安裝在太陽能電池板上，即每塊太陽能電池板均需安裝一個追光設備，因而追光設備的數量多，增加了成本。同時，現有的追光設備大多采用連續式的追光方法，耗能大且易造成誤動作，也相應的增加了成本。進而提供一種太陽能發電用追光傳感器。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的: 一種太陽能發電用追光傳感器，包括傳感器外殼、傳感器的凸透鏡、光敏電阻和電路板，所述光敏電阻固定在電路板上，傳感器的凸透鏡設置在傳感器外殼的上部殼體上，傳感器外殼的下端與電路板固定連接。本專利技術的太陽能發電用追光傳感器具有以下優點:傳感器的設計與控制的過程中將太陽軌跡進行了離散化，真正量化了追光發電的運動次數。使電機既不用實時追光，也不必盲目的間歇追光。同時通過簡化追光模型，在通常至少需要兩個電機配合控制的基礎上減少了一個電機的使用，降低能耗，降低成本，減少了系統的誤動作，從而達到高效穩定的目的。且使其與現行的光伏發電裝置有較好的兼容性。附圖說明圖1是太陽能發電用追光傳感器的剖面結構示意圖； 圖2是太陽能發電用追光傳感器的俯視結構示意 圖3是光敏電阻距離的計算示意 圖4是太陽能發電裝置的結構示意 圖5是太陽能發電用追光傳感器的電路 圖6是陽光直射時在太陽能電池板上所有光線能夠被吸收兩次的示意 圖7是陽光以20度入射角射向太陽能電池板時所有光線能被吸收兩次的示意 圖8是陽光以大于20度的入射角射向太陽能電池板時部分光線只能被吸收一次的示意 圖9是將太陽的軌跡離散為五個區域(離散天空)的示意 圖10是陽光與海平面的夾角在15度到45度之間的區域的示意 圖11是將清晨與黃昏時刻的區域規劃到區域I和5統一管理的示意 圖12是陽光與海平面的夾角在45度到75度之間的區域的示意 圖13是陽光與海平面的夾角在75度到105度之間的區域的示意 圖14是理論的追光發電裝置模型圖。由兩個電機(日電機和季電機組成)，分別跟蹤太陽的東升西落運動和太陽隨季節的南北移動。圖15是太陽能電池板水平放置于赤道上時南北方向的最大入射角為23.5度的示意 圖16是太陽能電池板以與海平面呈23.5度放置在北回歸線示意圖。圖17是北半球夏季太陽能多于冬季，使aa’適當右旋，使α減小，從而可以使Θ I減小，Θ 2增大示意圖，可以更好的利用北半球的夏季太陽能。圖18是北半球北回歸線以外，再使aa’適當右旋，使α減小，從而可以使Θ I再減小，Θ2再增大示意圖，從而以犧牲冬季的低密度能量來更好的利用夏季太陽能。圖19是經過簡化后的單電機模型圖。圖20是太陽能發電裝置控制流程圖。具體實施例方式下面將結合附圖對本專利技術做進一步的詳細說明:本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本專利技術的保護范圍不限于下述實施例。如圖1和圖2所示，本實施例所涉及的一種太陽能發電用追光傳感器，包括傳感器外殼1、傳感器的凸透鏡2、光敏電阻3和電路板4,所述光敏電阻3固定在電路板4上,傳感器的凸透鏡2設置在傳感器外殼I的上部殼體上，傳感器外殼I的下端與電路板4固定連接。如圖3所不,所述電路板4上設有五排光敏電阻3,從電路板4的一側到另一側依次為第一排光敏電阻Α、第二排光敏電阻B、第三排光敏電阻C、第四排光敏電阻D和第五排光敏電阻Ε。如圖3所示，所述傳感器的凸透鏡2的焦距f=13.2mm,傳感器的凸透鏡2與第三排光敏電阻C之間設有一條與電路板4垂直的直線F，第一排光敏電阻A與直線F之間的角度Φ1=45°，第二排光敏電阻B與直線F之間的角度Φ2=15°，第四排光敏電阻D與直線F之間的角度Φ3=45°，第五排光敏電阻E與直線F之間的角度Φ4=75° ;第五排光敏電阻E與直線F之間的距離dl=49.26mm，第四排光敏電阻D與直線F之間的距離d2=13.2mm,第二排光敏電阻B與直線F之間的距離d3=3.5mm，第一排光敏電阻A與直線F之間的距離d4=13.2mm。如圖4所示，本實施例是使用上述太陽能發電用追光傳感器的太陽能發電裝置，包括太陽能電池板11、步進電機12、支柱13、中央控制系統14、底座15、儲能系統16、發電裝置的凸透鏡17、遮光筒18和追光傳感器19，所述遮光筒18固定在底座15上的一側，遮光筒18的上端固定有發電裝置的凸透鏡17，遮光筒18內的下部設有追光傳感器19，底座15的另一側上固定有支柱13，支柱13的上端固定有步進電機12和太陽能電池板11，中央控制系統14和儲能系統16均固定在底座15上。太陽能發電用追光傳感器(簡稱傳感器)是依靠光敏二極管和光學器件的太陽方位檢測裝置。當用一個焦距合適的凸透鏡將太陽光(近似平行光)在遮光筒內聚焦。根據幾何光學成像原理，平行光會在焦平面(遮光筒底部)形成一個有效光斑。此時在焦平面上合適的布置光敏傳感器，通過單片機分時地對傳感器進行AD采樣后，再對采樣值進行對比與排序，就能得到此時有效光斑的位置信息。為了提高單晶硅光伏電池板的光電轉換效率，常將其表面制作成“類金字塔”形的絨面結構，利用“類金字塔”絨面結構的陷光效應，可以降低陽光的反射率，增強陽光的吸收率，從而提高光生電流密度以及光伏電池的轉換效率。當陽光直射到理想的絨面單晶硅光伏板上時(此時，陽光的入射角為O度)，所有的光線都能被吸收兩次(見圖6);隨著陽光的入射角不斷增大，陽光不斷移動，直至陽光的入射角增大到20度時，此時恰好所有的光線都能被吸收兩次(見圖7);當入射角大于20度后，一部分陽光將不能被吸收兩次，僅被吸收一次后就被反射出單晶硅表面(見圖8)。因此，對于理想的絨面單晶硅光伏電池板，當入射角小于等于20度時，單晶硅對于光線的吸收率相差很小。在此，我們不妨將這種現象叫做“絨面單晶硅光伏電池的最大容忍入射角”，簡稱“最大容忍角”。考慮到實際的絨面結構可能并不理想，其表面的“類金字塔”結構可能會出現部分缺陷，綜合經濟因素，實際最大容忍角通常取為15度。根據實際最大容忍角為15度，可以將天空離散為五個區域(見本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種太陽能發電用追光傳感器，其特征在于，包括傳感器外殼（1）、傳感器的凸透鏡（2）、光敏電阻（3）和電路板（4），所述光敏電阻（3）固定在電路板（4）上，傳感器的凸透鏡（2）設置在傳感器外殼（1）的上部殼體上，傳感器外殼（1）的下端與電路板（4）固定連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張相軍，張毅，汪芊芊，駱子重，趙尚杰，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：