Устройство генерации импульсного тока от солнечной батареи

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую.
Известен преобразователь солнечной энергии - устройство, которое обеспечивает передачу энергии из солнечных батарей в сеть за счет того, что входной тест-ключ периодически отключается, в течение которого происходят замеры параметра напряжение холостого хода. В зависимости от результатов этого измерения микропроцессор изменяет модуляцию длительности импульсов, управляющих транзистором регулятора (патент РФ № 95915, МПК Н 02 Н 1/06, 2010).
Известна система на возобновляемых источниках энергии, которая содержит два генератора, два выпрямителя, аккумуляторную батарею, инвертор, три контроллера заряда, солнечные панели, две системы управления, регулятор балласта, балластную нагрузку, а также датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации, при этом вход первого генератора соединен с ветродвигателем, а выход первого генератора с первым выпрямителем, вход второго генератора соединен с гидротурбиной, а выход второго генератора связан со вторым выпрямителем, датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации подключены к входу первой системы управления, к выходу которой подключены входы трех контроллеров заряда и один из входов второй системы управления, вход первого контроллера заряда соединен с солнечными панелями, вход второго контроллера заряда соединен с выходом первого выпрямителя, вход третьего контроллера заряда соединен с выходом второго выпрямителя, выходы трех контроллеров заряда подключены к входу аккумуляторной батареи и входу инвертора, выход которого соединен с нагрузкой, выход которой подключен к входу второй системы управления вместе с выходом аккумуляторной батареи, при этом к выходу второй системы управления подключен вход регулятора балласта, выход которого связан с балластной нагрузкой (патент РФ № 2476970, МПК H 02 J 3/32, 2013).
Недостатками известных устройств является сложность конструкции и высокая цена.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности из известных устройств, которое выбрано в качестве прототипа, является блок солнечных батарей, содержащий как минимум две солнечные батареи, которые подключают встречно по отношению друг к другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток (патент RU № 2699242, МПК H02S 40/32, H 02 S 40/36, H 01 L 31/042, H 02 J 7/35, 2019).
Недостатком известного устройства является низкий КПД, сложность конструкции, невозможность получения сигнала импульсного тока заданной формы, малый срок службы и низкая надежность.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение КПД, упрощение конструкции и обеспечение выработки импульсного тока прямоугольной формы (меандра).
Технический результат достигается тем, что устройство генерации импульсного тока, содержащее солнечную батарею с полупроводниковыми элементами, согласно полезной модели, оно снабжено двойными стеклами, разделенными полимерной жидкокристаллической пленкой, и связанным с ней контроллером импульсов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлена схема устройства генерации импульсного тока от солнечной батареей; на фиг. 2 – представлен график подачи импульса контроллером на полимерную жидкокристаллическую пленку, где U – напряжение, t – время, б – ширина импульса, а – отсутствие сигнала напряжения.
Устройство состоит из полимерной жидкокристаллической пленки 1, размещенной между двойными стеклами 2, которая связана с контроллером импульсов 3. К внутреннему стеклу 2 прилегают полупроводниковые элементы 4 (солнечная батарея), связанные между собой токоведущими контактами 5 в последовательно-параллельные группы. С обратной стороны солнечные батареи 4 изолированы прозрачным клеевым компаундом 6 или вакуумированной пленкой, предохраняющими солнечную батарею от агрессивности окружающей среды. Торцевые токоведущие контакты 5 подсоединены проводами 7 к потребителю электроэнергии.
Кроме того на фиг. 1 представлено солнце 8.
При подаче напряжения на полимерную жидкокристаллическую пленку 1 происходит структуризация кристаллов и фотонный поток, проходящий через них, блокируется.
Использование контроллера импульсов 3 обеспечивает минимальное собственное потребление электрического тока (работает от полупроводниковых элементов солнечной батареи).
Импульсный источник энергии солнечной панели работает следующим образом.
Поток фотонов от солнца 8 преодолевает первое стекло 2, и попадает на жидкокристаллическую пленку 1, которая в свою очередь под действием контроллера управления 3 создает микроимпульсы заданной формы, например в виде меандра. Под действием микроконтроллера 3 жидкокристаллическая пленка 1 в первый момент времени становится прозрачной и пропускает фотонный поток, а в другой - полностью непроницаемой для него. Тем самым генерируется ток прямоугольный формы сигнала.
Ширина интервала (б)  подачи импульса электрического тока с контроллера импульсов 3 на  полимерную жидкокристаллическую пленку 1  значительно меньше, ширины интервала отсутствия сигнала (а). Например, ширина импульса (б) может быть настроена на продолжительность времени 1 мкс, в этом случае интервал пропуска сигнала (а) будет составлять 10 мкс. Полупроводниковый элемент 4 солнечной батареи принимает поток фотонов 10 мкс, жидкокристаллическая пленка 1 становится прозрачной и полупроводниковые элементы выдают электрический ток. Прерывание потока фотонов длится 1 мкс, жидкокристаллическая пленка 1  становится черной и полупроводниковые элементы 4 отключаются. Таким образом, достигается прерывание электрического тока в виде меандра.
Характеристики контроллера могут меняться в соответствии с поставленными задачами и выдавать меандр, например 50 Гц и 220 В.
При использовании устройства генерации импульсного тока от солнечной батареи снижается нагрев полупроводниковых элементов и их сопротивление, увеличивается количество получаемой электроэнергии в импульсном режиме и повышается долговечность устройства.