CC BY
176
УДК 621.311.243
АНАЛИЗ КОНСТРУКТИВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ
Нго Сян Кыонг
Приведена классификация электромеханическими системами солнечных батарей, проанализированы их конструктивная схема и датчик положения солнца.
Ключевые слова: конструктивная схема, солнечные батарей, следящая система, датчик положения солнца.
Оптимальные условия для работы системы солнечной батареи присутствуют только в том случае, если излучение на солнечном участке генератора непрерывно вертикально направлено к Солнцу. Проще говоря, для того чтобы на солнечный модуль постоянно попадали солнечные лучи нужна система для постоянного регулирования солнечной панели к солнцу. Такие системы называются следящими системами за Солнцем или электромеханическими системами солнечных батарей.
Существуют два основных типа поворотных механизмов для солнечных батарей: одноосевые и двухосевые (рис.1).
Рис. 1. Одноосевая и двухосевая электромеханическая система
солнечных батарей
С одной осью (полярные средства отслеживания — горизонтальные средства отслеживания). Отслеживающие системы с одной осью перемещаются только в один угол. Таким образом, Солнце перпендикулярно модулю только в одной плоскости. Лучшие условия для систем отслеживания с одной осью достигаются, если ось параллельна оси Земли. Чтобы поддерживать точность, эти солнечные системы отслеживания регулируются вручную, чтобы компенсировать сезонные эклиптические сдвиги, которые происходят осенью, зимой, весной и летом.
В отслеживающих системах с двумя осями, солнце всегда перпендикулярно батарее. Также средства отслеживания используют двигатели для управления перемещениями посредством программируемых контрол-
леров, микропроцессоров или контролирующих устройств GPS. Они обеспечивают точное отслеживание солнечного перемещения. Программы в пределах блока управления используют комбинацию солнечных алгоритмов перемещения, которые регулируют вращательное перемещение оси в направлениях, которые постоянно поддерживают минимальный угол косинуса в течение всех сезонов.
Вращательный механизм пассивного средства отслежива-
ния основан на использовании низкокипящих сжатых газов, которые перемещаются или смещаются с восточной на западную сторону солнечного средства отслеживания солнечным теплом, которое преобразует жидкость в газ, заставляя солнечное средство отслеживания наклоняться с одной стороны на другую. У пассивного солнечного средства отслеживания по сравнению с системами отслеживания с одной или двумя осями, как полагают, есть ненадежная эффективность отслеживания. Однако они, действительно, обеспечивают лучшую солнечную выходную производительность, чем солнечные платформы крепления с фиксированным углом.
Ручное слежение. В некоторых развивающихся странах приводы были заменены на операторы, которые настраивают следящие системы. Это имеет преимущества надежности с персоналом для обслуживания и создает рабочие места для населения в непосредственной близости от участка.
Устройства, снабженные системой слежения за Солнцем, также могут различаться по типу и виду используемых датчиков, принципам функционирования системы управления, конструктивным особенностям. Рассмотрим некоторые их особенностей.
Электромеханическая система солнечных батарей состоит из солнечных батарей, датчика положения Солнца, устройства обработки сигналов с датчика и выработки управляющих сигналов для двигателя (блок управления), обеспечивающего поворот ФМ электродвигателя, и механической рамы. На рис. 2 представлена конструктивная схема такой системы. Блок управления состоит из преобразователя ток - напряжение, операционного усилителя (ОУ), микроконтроллера (МК), устройства управления двигателем (УУД). Входной сигнал блока углового положения Солнца будет определяться при помощи датчика положения солнца.
В качестве двигателя используются шаговые двигатели или оптимальные реактивно-вентильные электродвигатели. Достоинство и характеристика реактивно-вентильного электродвигателя были представлены
в [1].
На сегоднящний день существует много типов датчиков положения солнца. Датчик положения Солнца может использоваться фоторезисторами, Фотоэлементами, фотодиодами. На рис. 3 показана принципальная схема базового датчика положения Солнца.
Рис. 2. Конструктивная схема электромеханической системы
солнечных батарей
Рис. 3. Принципальная схема датчика положения Солнца
При работе блок управления непрерывно читает интенсивность света из двух датчиков через аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Если величина из АЦП меньше некоторой величины значит небо с облаками. А если величина из АЦП очень мала (приближенно 0), это значит ночь. Определение порога ночи, пасмурного неба и Солнца устанавливается экспериментально. Получиы эти значения, можно контролировать режим работы для оптимальной деятельности ориентации. Если значение АЦП больше, чем порог пасмурного неба, можно приступить к работе следящей системы. Две величины интенсивности света из двух датчиков сохранялись в виде двух переменных. Предполагалось, что если интенсивность света левого датчика больше, чем интенсивность света правого датчика, то ориентация панелей управления повернулась к левым, в процессе поворота непрерывное чтение АЦП из двух датчика осуществлялась, пока они равны, в это время остановился двигатель и можно понять, что Солнце находится в середине двух датчика. То же самое происходит, когда значение АЦП правого датчика больше [2, 3].
На рис. 4. показан фотоэлектрический датчик [4]. В качестве фото-
чувствительных элементов выбран кремниевый фотоэлектрический преобразователь (ФЭП). В основе датчика - два лицевых элемента для определения положения Солнца, третий тыловой элемент (С) - для исключения влияния рассеянного излучения и для запуска системы утром.
Рис. 4. Фотоэлектрический датчик
Анализ конструктивных схем электромеханических систем солнечных батарей показывает, что они носят частный характер и принимают в конкретных условиях эксплуатации.
Список литературы
1. Голландцев Ю.А. Вентильный индукторно-реактивный двигатель // Электроприбор. 2003.
2. Hoang D.H. Nang Luang Mat Trai- Ly Thuy6t va Ung Dung, BH
Bach Khoa Ba Nang, 2008.
3. Rizk J., Chaiko Y. Solar tracking system: more efficient use of solar panels. engineering and technology. 2008. 41.
4. Скороходов, автономная система слежения за солнцем для солнечной энергосистемы / М.В. Китаева [и др.].
Нго Сян Кыонг, аспирант, cuongngoxuan@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE CONSTRUCTIVE SCHEMES OF ELECTROMECHANICAL
SYSTEMS OF SOLAR PANELS.
Ngo Xuan Cuong
The article provides a classification electromechanical systems solar panels, to analyze their design concept and the position of the sun sensor.
Key words: construction scheme, solar panels, servo system, position of the sun.
Ngo Xuan Cuong, postgraduate, cuongngoxuan@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University
