一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柔性薄膜太阳能电池的卷对卷在线张力控制系统。通过对称结构的辊轮布局，可以实现辊轮对薄膜太阳能电池的单面接触，系统简单易于实现、响应快，控制精度高，运行稳定可靠，适用于多种不同厚度、不同品种尤其是工艺要求为单面接触的材料收放卷张力控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种柔性薄膜太阳能电池的卷对卷在线张力控制系统。通过对称结构的辊轮布局，可以实现辊轮对薄膜太阳能电池的单面接触，系统简单易于实现、响应快，控制精度高，运行稳定可靠，适用于多种不同厚度、不同品种尤其是工艺要求为单面接触的材料收放卷张力控制。【专利说明】一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统
本专利技术涉及太阳能电池领域，具体涉及一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统。
技术介绍
近年来，随着便携式用品需求增加，对柔性轻质薄膜太阳能电池的需求与日俱增。柔性薄膜太阳能电池通常采用收放卷工艺生产，在生产过程中需要对成卷的柔性薄膜太阳能电池进行清洗、镀膜、纵向分切等过程，张力控制是其关键的控制技术之一，特别是柔性薄膜太阳能电池的功能膜层脆弱又非常薄，厚度仅几微米，张力控制显得尤为重要。过大的张力会造成柔性薄膜太阳能电池拉伸，使功能膜层断裂，过小的张力会造成柔性薄膜太阳能电池收卷松弛，引起收卷层挤压，使功能膜层碎裂脱落。因此，卷对卷的柔性薄膜太阳能电池在线张力控制对保护功能膜层质量是极其重要的。收放卷张力控制方法通常分为间接张力控制和直接张力控制。对于间接张力控制，主要是采用计算卷径的变化，通过控制电机的输出转矩，间接控制卷料的张力。直接张力控制视传感器结构不同，可分为位置式张力控制和反馈式张力控制。位置式张力控制采用浮辊作为张力传感器，利用机械式电位器检测调节辊位置，并与给定位置比较，其偏差送入位置调节器，从而构成位置-速度-电流三环系统闭环控制。反馈式张力控制采用微处理器为控制核心，实现复杂的控制算法，硬件采用张力传感器实时检测张力，构成张力的反馈以实现闭环控制。现有的张力控制方式，无论是间接张力控制还是直接张力控制，均需要使用过渡辊与卷料接触以改变卷料行走方向，形成检测辊对张力的承受并对张力进行检测，这样，过渡辊和检测辊都将直接接触太阳能电池功能膜层材料，会造成柔性薄膜太阳能电池功能膜层的损坏，降低良品率。目前尚无可靠的柔性薄膜太阳能电池卷单面接触张力控制系统。CN 102024563提供了一种薄膜张力调整方法，这种方法采用喷气单元，经气孔对带状薄膜喷射空气，使带状薄膜推挤到另一部件上形成适当张力，但是这会引起功能膜层与该部件表面发生摩擦，损坏功能膜层。CN 102583086提供一种对薄膜涂敷加工中的薄膜张力控制的方法，采用负压吸附薄膜无涂敷层一侧，对薄膜产生吸附力，从而使牵引辊与负压吸附板之间的薄膜形成张力，涂敷牵引张力与薄膜放卷张力控制相配合，由涂敷辊和底辊将涂敷材料涂敷到薄膜与涂敷辊接触的一侧，从使用上来看，这种张力控制方法不适用于柔性薄膜太阳能电池卷对卷设备。
技术实现思路
针对现有技术中张力控制系统与太阳电池功能膜层直接接触，造成电池功能膜层损坏的问题，本专利技术提供一种柔性薄膜太阳能电池卷对卷的单面接触张力控制系统，可以避免柔性薄膜太阳能电池卷料功能膜层与过渡辊和检测辊直接接触，保护功能膜层不受损伤，并具有控制精度高、易于实现的特点。一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，包括可编程逻辑控制器(PLC)、变频器、旋转编码器(PG)、张力传感器、张力调节器、电机和一组左右对称布局的滚轴结构，如图1所示。其中，滚轴结构包括用于薄膜电池放卷和收卷的辊轮装置、用于保护膜收卷和放卷的辊轮装置、安装于薄膜电池幅上的两个从动辊、安装于保护膜幅上的两个从动辊及安装于薄膜电池幅上的两个弯辊。所述的薄膜电池放卷装置和薄膜电池收卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局；所述的保护膜收卷装置和保护膜放卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局；所述的安装于薄膜电池幅上的从动辊其中一个安装了旋转编码器，另一个安装了张力传感器，辊轴规格相同，轴心处在同一个平面内，左右对称布局。以上所述的薄膜电池放卷装置和收卷装置轴心平面、保护膜收卷装置和放卷装置轴心平面、安装于薄膜电池幅上的从动辊轴心平面彼此平行，之间有一定间距。所述的安装于薄膜电池幅上的两个弯辊对薄膜电池幅起展平和引导作用。工作时，所述保护膜放卷装置辊轴的驱动电机工作在速度控制模式下，所述保护膜收卷装置辊轴的驱动电机工作在转矩控制模式下。所述的薄膜电池幅在安装了旋转编码器从动辊轴上的包角与在安装了张力传感器从动辊轴上的包角相同，包角范围在5° -180°之间。本专利技术在线卷对卷张力控制系统的理论依据和工作过程如下: 放卷辊正常工作时，控制放卷的电动机通常处于发电制动状态，其运动方程是:【权利要求】1.一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，包括可编程逻辑控制器(PLC)、变频器、旋转编码器(PG)、张力传感器、张力调节器和电机，其特征在于，还包括用于薄膜电池放卷和收卷的辊轮装置、用于保护膜收卷和放卷的辊轮装置、安装于薄膜电池幅上的两个从动辊、安装于保护膜幅上的两个从动辊及安装于薄膜电池幅上起展平作用的两个弯辊，其中: 所述的薄膜电池放卷装置和薄膜电池收卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局； 所述的保护膜收卷装置和保护膜放卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局； 所述的安装于薄膜电池幅上的从动辊其中一个安装了旋转编码器，另一个安装了张力传感器，辊轴规格相同，轴心处在同一个平面内，左右对称布局。2.如权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，其特征在于，所述的薄膜电池放卷装置和收卷装置轴心平面、保护膜收卷装置和放卷装置轴心平面、安装于薄膜电池幅上的从动辊轴心平面彼此平行，之间有一定间距。3.如权利要求2所述的柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，其特征在于，所述保护膜放卷装置辊轴的驱动电机工作在速度控制模式下，所述保护膜收卷装置辊轴的驱动电机工作在转矩控制模式下。4.如权利要求2所述的柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，其特征在于，所述的薄膜电池幅在安装了旋转编码器从动辊轴上的包角与在安装了张力传感器从动辊轴上的包角相同，包角范围在5° -180°之间。【文档编号】B65H26/04GK103935811SQ201410131291【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日 【专利技术者】李学耕, 张心会, 张晓勇 申请人:普尼太阳能(杭州)有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性薄膜太阳能电池在线卷对卷张力控制系统，包括可编程逻辑控制器(PLC)、变频器、旋转编码器(PG)、张力传感器、张力调节器和电机，其特征在于，还包括用于薄膜电池放卷和收卷的辊轮装置、用于保护膜收卷和放卷的辊轮装置、安装于薄膜电池幅上的两个从动辊、安装于保护膜幅上的两个从动辊及安装于薄膜电池幅上起展平作用的两个弯辊，其中：所述的薄膜电池放卷装置和薄膜电池收卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局；所述的保护膜收卷装置和保护膜放卷装置辊轴规格相同，轴心在同一个平面内，左右对称布局；所述的安装于薄膜电池幅上的从动辊其中一个安装了旋转编码器，另一个安装了张力传感器，辊轴规格相同，轴心处在同一个平面内，左右对称布局。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李学耕，张心会，张晓勇，
申请(专利权)人：普尼太阳能杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33