УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОРИЕНТАЦИИ СОЛНЕЧНОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к системам автоматического регулирования, поддерживающим ориентацию солнечных модулей, и может быть использована в системах автономного и резервного электроснабжения на основе фотоэлектрических модулей для увеличения эффективности преобразования солнечного света в электроэнергию.
Известна система слежения за солнцем концентрационной установки, содержащая подсистему азимутального вращения, выполненную в виде неподвижной стойки, по центру которой закреплен горизонтальный диск с рифленой поверхностью, являющийся ведомой шестерней первого привода, подсистему зенитального вращения, выполненную в виде пространственной рамы и двух вертикальных секторов с рифлеными круговыми торцевыми поверхностями, являющимися ведомыми шестернями второго редуктора, вращаемого валом второго привода (см. патент РФ №2625604, 2017 г.).
Основным недостатком системы является малый статический удерживающий момент конструкции относительно динамической ветровой нагрузки на подсистемы вращения, содержащие рифленые поверхности, являющимися ведомыми шестернями.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является устройство для автоматической ориентации солнечной батареи, содержащее систему автоматического регулирования, состоящую из блока управления на основе микроконтроллера, использующее, в качестве электромеханического привода для азимутального поворота солнечной батареи, линейный актуатор, а для установки зенитального угла регулируемую опору (см. патент РФ №171448, 2017 г.).
Основным недостатком такой конструкции является то, что используется один активный датчик слежения за Солнцем, выполненный в качестве одного солнечного модуля, что снижает эффективность системы. Также надежность и эффективность системы уменьшается из-за наличия микроконтроллера, настраиваемого на изменение угла поворота через определенные промежутки времени.
Техническая задача полезной модели - создание устройства, позволяющего повысить энергоэффективность фотоэлектрического преобразования энергии при наименьшем расходе электроэнергии и высокой точности позиционирования при осуществлении поворота солнечных модулей.
Технический результат - уменьшение парусности конструкции, для снижения динамических ветровых нагрузок, повышение эффективности и точности позиционирования устройства для автоматической ориентации солнечных модулей.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем систему автоматического регулирования, состоящую из солнечной батареи, блока управления, электромеханического привода, неподвижной, установленной с регулируемой опорой, и подвижной, с установленной, по крайней мере, одной солнечной батареей рамой, причем, в качестве электромеханичекого привода используется линейный актуатор, на неподвижной раме, установленной на вертикальных, регулируемых по высоте, стойках, с фиксирующими отверстиями, которые закреплены в бетонных сваях, на которой при помощи шарнира, имеющего одну степень свободы поворотного движения, в верхней части конструкции, и подшипника качения в основании конструкции, закреплена вспомогательная подвижная рама, выполненная в виде треугольника вершиной вниз, на которой установлена, по крайней мере, одна солнечная батарея, количество которых может варьироваться, причем линейный актуатор закреплен с одной стороны шарниром, имеющим две степени свободы поворотного движения, к тыльной стороне подвижной рамы, а с другой - жестким соединением к неподвижной раме, система автоматического регулирования ориентацией солнечных батарей выполнена в виде двух активных датчиков - фоторезисторов, электрически соединенных с блоком управления приводом подвижной рамы.
Уменьшение парусности, для снижения динамических ветровых нагрузок достигается путем применения вспомогательной подвижной рамы в виде треугольника вершиной вниз. Таким образом, снижается влияние турбулентного потока воздуха на границе с плоскостью солнечного массива. Также, это приспособление позволяет достичь широкого диапазона угла поворота, и ориентация к солнцу поддерживается на протяжении всего дня, что повышает эффективность работы устройства. Увеличивается точность позиционирования системы за счет наличия активного датчика освещенности, состоящего из двух фоторезисторов, а также блока управления приводом массива, в зависимости от положения Солнца.
Предлагаемое устройство изображено на чертеже и состоит из неподвижной рамы 1, установленной на вертикальных, регулируемых по высоте, стойках 2, с фиксирующими отверстиями 3, фиксированных в бетонных сваях 4, на которой при помощи шарнира 5, имеющего одну степень свободы поворотного движения, в верхней части конструкции, и подшипника качения 6 в основании конструкции, закреплена вспомогательная подвижная рама 7, выполненная в виде треугольника вершиной вниз, на которой установлена, по крайней мере, одна солнечная батарея 8, количество которых может варьироваться, причем в качестве электромеханического привода для поворота подвижной рамы использован линейный актуатор 9, закрепленный с одной стороны шарниром 10, имеющим две степени свободы поворотного движения, к тыльной стороне вспомогательной подвижной рамы 8, а с другой жестким соединением 11 к неподвижной раме 1, система автоматического регулирования ориентацией солнечных батарей выполнена в виде двух активных датчиков - фоторезисторов 12, электрически соединенных с блоком управления 13 приводом подвижной рамы 7, регулировка зенитального угла осуществляется за счет регулировки высоты вертикальных стоек 2, на которых находятся фиксирующие отверстия 3.
Устройство работает следующим образом. Ориентация солнечных батарей регулируется посредством поворота вспомогательной подвижной рамы в виде треугольника 7 линейным актуатором 9, который управляется блоком управления 13 на основе схемы компаратора, который получает питание непосредственно от солнечной батареи. На блок управления 13, в свою очередь, подается сигнал с двух активных датчиков - фоторезисторов 12, которые производят мониторинг пространственного положения Солнца. Сигнал сравнивается в блоке управления 13, и происходит подача сигнала на включение актуатора 9 для поворота вспомогательной подвижной рамы 7 с закрепленной на ней солнечной батареей 8 в сторону с большей освещенностью. Имеется возможность регулировки светочувствительности датчиков 12, что позволяет системе функционировать ночью при установке на среднюю настройку светочувствительности, что, в свою очередь, позволяет приводить систему в исходное положение (ориентацию на восток) при восходе. Регулировка зенитального угла происходит вручную посредством изменения высоты вертикальных стоек 2, в которых сделаны фиксирующие отверстия 3.
Предлагаемое устройство позволяет уменьшить парусность конструкции для снижения динамических ветровых нагрузок и повысить эффективность и точность позиционирования устройства ориентации массивом солнечных батарей.