太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，从光伏电池板获取能量输入，包括一个基于电容器的小容量储存子系统和一个基于蓄电池的大容量储存子系统，两个子系统协同工作构成一个混合蓄能供电装置。所供电能用于跟踪支架控制系统驱动支架电机完成跟踪功能。针对跟踪支架工作过程中间歇短时动作的特征，采用充放电循环次数不受限制的电容器对光伏电池板输出进行蓄能并驱动电机，回避了蓄电池频繁充放电导致的寿命缩短问题。本专利同时采用大容量蓄电池对光伏电池板输出进行蓄能，在跟踪支架紧急抗风等偶发工况下由蓄电池输出电能驱动电机，弥补了电容器蓄电容量小不能长时间提供电能的问题。

Hybrid Storage Power Supply Device for Solar Tracking Bracket

The invention discloses a hybrid energy storage power supply device for solar tracking support, which obtains energy input from photovoltaic panels, including a small capacity storage subsystem based on capacitors and a large capacity storage subsystem based on batteries. The two subsystems work together to form a hybrid energy storage power supply device. The power supply can be used for tracking bracket control system to drive bracket motor to complete tracking function. According to the characteristics of intermittent short-term action during the working process of the tracking bracket, a capacitor with unrestricted charge-discharge cycles was used to store energy for the output of the photovoltaic panel and drive the motor, thus avoiding the problem of shortening the life of the battery caused by frequent charge-discharge. This patent also uses large-capacity batteries to store energy for the output of photovoltaic panels. Under the occasional conditions such as emergency wind resistance of tracking brackets, the output power of the batteries drives the motor, which makes up for the problem that the capacitor storage capacity is small and can not provide electricity for a long time.

【技术实现步骤摘要】
太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置
本专利技术属于太阳跟踪装置
，涉及一种太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置。
技术介绍
太阳跟踪支架广泛应用于太阳能光伏和光聚热发电领域，其功能是通过调整跟踪支架的工作角度，使支架上安装的光伏电池板或者反光镜跟踪太阳的空间位置，达到最大化接收太阳辐射能量的目的。为了实现对太阳位置的跟踪，通常采用电动机驱动太阳跟踪支架的机械机构，因此太阳跟踪支架都需要配备具有一定输出功率，能够驱动电动机的供电系统。为了在大风等异常情况下快速将跟踪支架复位，跟踪支架的动作角速度远大于太阳位置变化的角速度，支架最大动作速度通常是太阳运动速度的数十倍。因此正常工作时，跟踪支架按照角度允许误差设定范围而间歇动作。以南北轴式平单轴光伏跟踪支架为例，跟踪支架的动作速度为每分钟15度，太阳平均运行速度为每分钟0.25度，允许误差为±0.5度。则跟踪支架的动作规律为：平均4分钟动作一次，每次动作4秒。在间歇动作的情况下，依据支架跟踪角度精度和范围不同，通常光伏跟踪支架每日动作调整次数在50至200次之间，光热跟踪支架每日的调整次数可达500次以上。太阳跟踪支架的供电通常有厂用电集中供电和光伏电池板就地自供电两种主要方式。厂用电集中供电需要在光伏或光热电站内敷设大量的供电电缆，因此施工复杂成本高。光伏电池板就地自供电也被简称为“自供电”。这种供电方式的具体做法是在跟踪支架控制器附近安装小型的独立光伏电池板，采用这个小型光伏电池板的电能输出为跟踪控制器提供驱动支架动作的电能。太阳能光伏电池板获取的太阳能具有不稳定性，这种不稳定性表现为规律性不稳定和随机性不稳定，太阳每天东起西落运动。光伏电池板通常在中午时分发电量较高而早晚较低，造成了规律性的不稳定。同时云层遮挡和环境温度等天气因素影响还导致了光伏电池板发电量的随机不稳定。为了解决太阳能电池板供电的稳定性问题，跟踪支架自供电系统还需要配备大容量的蓄电池装置，用于在小型光伏电池板输出电能不足时确保跟踪支架的正常跟踪以及异常情况下的回转复位。采用输出不稳定的小型独立光伏电池板为跟踪支架控制系统供电，通常需要配备电池进行蓄能。但是跟踪支架频繁间歇动作的特点引起储能电池频繁充放电，由于电池充/放电工作状态切换次数较多，导致电池性能快速退化。为维持跟踪系统电气性能定期更换蓄电池又增加了太阳能电站的维护成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，该装置能解决光伏电池板自供电太阳跟踪系统中蓄能电池频繁充放电导致的电池寿命快速衰减问题。本专利技术所采用的技术方案是，太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，包括光伏电池，光伏电池输出的电能同时输送至电容器管理和蓄电池管理电路；电容器管理从光伏电池处获取的电能用于向蓄能电容器充电；蓄电池管理电路从光伏电池处获取的电能用于蓄电池供电；还包括跟踪支架控制器，跟踪支架控制器的工作电源同时连接光伏电池和蓄电池管路电路；跟踪支架控制器可通过信号连接监测并控制电容器管理和蓄电池管理电路，根据工作需要分别调整电容器管理电路和蓄电池管理电路的充电电能分配；跟踪支架控制器还可通过连接至双电源切换器的控制信号控制电机驱动器的电能来源，将电机驱动器的工作电源分别切换至电容管理电路或者蓄电池管理电路，使得电动机根据不同工作需要切换工作电源。本专利技术的特点还在于，跟踪支架控制器的电源优先选用光伏电池的输出，当光伏电池的输出不足时，将跟踪支架控制器的电源切换至蓄电池管路电路，跟踪支架控制器利用蓄电池的电能工作。跟踪支架控制器可分别驱动电动机完成间歇式跟踪动作和连续式避险动作；当需要间歇式动作时，跟踪支架控制器首先将双电源切换器内部的开关S1闭和，电机驱动器采用蓄能电容器内的电能驱动电动机动作；当需要连续式避险动作时，跟踪支架控制器首先将双电源切换器内部的开关S2闭合，电机驱动器采用蓄电池内的电能驱动电动机动作。跟踪支架控制器还用于监测蓄电池内部的储电量，当蓄电池储电量不足以驱动跟踪支架完成一次紧急避险任务时，跟踪支架控制器将关闭电容器管理电路停止为蓄能电容器充电，光伏电池输出的电能全部为蓄电池充电，直至蓄电池内的储电量超过安全阈值。本专利技术的有益效果是，本专利技术太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，依据跟踪支架间歇短时动作的特点，采用独立光伏电池板为电容器小功率充电蓄能，大电流输出驱动电机动作，有效减少了光伏电池板的装机功率，降低了设备成本。间歇跟踪过程中蓄电池不参与供电，蓄电池只在偶尔需要支架长时间动作的工况下参与供电，因此显著降低了蓄电池的充/放电切换次数，有效延长了电池使用寿命降低了设备维护成本。附图说明图1是本专利技术太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置的结构示意图；图2是本专利技术太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置中电容管理电路的结构示意图；图3是本专利技术太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置中蓄电池管理电路的结构示意图。图中，1.光伏电池，2.跟踪支架控制器，3.电容器管理电路，4.蓄电池管理电路，5.蓄能电容器，6.蓄电池，7.双电源切换器，8.电机驱动器，9.电动机，10.MPPT控制器，11.DC/DC控制器，12.一体式DC/DC控制器。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，如图1所示，包括光伏电池1，光伏电池1输出的电能分别输送至跟踪支架控制器2、电容管理电路3及蓄电池管理电路4，跟踪支架控制器2分别连接电容管理电路3、蓄电池管理电路4、双电源切换器7及电机驱动器8，双电源切换器7依次连接电机驱动器8和电动机9，电容管理电路3为蓄能电容器5供电，蓄电池管理电路4为蓄电池6供电。光伏电池1获取不稳定太阳辐射输出电能后分别输送至电容器管理电路3和蓄电池管理电路4。跟踪支架控制器2同时连接至光伏电池板1和蓄电池管理电路4获取电能，跟踪直接控制器2优先使用光伏电池1输出的电能，当光伏电池1输出电能不足时，自动切换至蓄电池管理电路4内的蓄电池取电。图1中实线代表能量流动，虚线代表控制信号连接。跟踪支架控制器2是所有自动跟踪式光伏支架必须具备的一种控制装置，其核心是一个具有运算处理能力的微处理器，该处理器可以根据当前光伏跟踪支架目标角度和实际角度之间的偏差自动的发出指令控制电动机，并由电动机带动跟踪支架到达目标角度范围。同时借助跟踪支架控制器2的运算处理能力还可以实现类似电源管理、工作状态监测和安全保护等功能。用于控制电源工作的跟踪支架控制器2可以单独设置控制用MCU(微控制器)，也可以与太阳位置跟踪的控制功能共用一个MCU(微控制器)。本实例为了简化系统结构，采用跟踪支架控制器2内部处理器的检测与控制能力同时监控电容管理电路3和蓄电池管理电路4。跟踪支架控制器2可以通过连接至双电源切换器7的控制信号控制电机驱动器8的电能来源。如图2、3所示，双电源切换器7内部包括S1和S2两个可控开关。当跟踪支架短时跟踪动作时双电源切换器7闭合开关S1，将电源切换至电容器管理电路3的输出，当跟踪支架长时间动作时，双电源切换器7闭合开关S2将电源切换至蓄电池管理电路4的输出。本实例的电机驱动器8采用由四个晶体管构成的H桥电路。双电源切换器7可以采用机械开关或者晶体管开关电路实现电源切换，也可以采用单向二极管的高电压选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，其特征在于：包括光伏电池(1)，光伏电池(1)输出的电能同时输送至电容器管理(3)和蓄电池管理电路(4)；电容器管理(3)从光伏电池(1)处获取的电能用于向蓄能电容器(5)充电；蓄电池管理电路(4)从光伏电池(1)处获取的电能用于蓄电池(6)供电；还包括跟踪支架控制器(2)，跟踪支架控制器(2)的工作电源同时连接光伏电池(1)和蓄电池管路电路(4)；跟踪支架控制器(2)可通过信号连接监测并控制电容器管理(3)和蓄电池管理电路(4)，根据工作需要分别调整电容器管理电路(3)和蓄电池管理电路(4)的充电电能分配；跟踪支架控制器(2)还可通过连接至双电源切换器(7)的控制信号控制电机驱动器(8)的电能来源，将电机驱动器(8)的工作电源分别切换至电容管理电路(3)或者蓄电池管理电路(4)，使得电动机(9)根据不同工作需要切换工作电源。

【技术特征摘要】
1.太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，其特征在于：包括光伏电池(1)，光伏电池(1)输出的电能同时输送至电容器管理(3)和蓄电池管理电路(4)；电容器管理(3)从光伏电池(1)处获取的电能用于向蓄能电容器(5)充电；蓄电池管理电路(4)从光伏电池(1)处获取的电能用于蓄电池(6)供电；还包括跟踪支架控制器(2)，跟踪支架控制器(2)的工作电源同时连接光伏电池(1)和蓄电池管路电路(4)；跟踪支架控制器(2)可通过信号连接监测并控制电容器管理(3)和蓄电池管理电路(4)，根据工作需要分别调整电容器管理电路(3)和蓄电池管理电路(4)的充电电能分配；跟踪支架控制器(2)还可通过连接至双电源切换器(7)的控制信号控制电机驱动器(8)的电能来源，将电机驱动器(8)的工作电源分别切换至电容管理电路(3)或者蓄电池管理电路(4)，使得电动机(9)根据不同工作需要切换工作电源。2.根据权利要求1所述的太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置，其特征在于：所述跟踪支架控制器(2)的电源优先选用光伏电池(1)的输出，当光伏电池(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵跃，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61