太阳跟踪单元制造技术

用于太阳能发电机的太阳跟踪单元，其具有太阳位置传感器、分析处理和控制单元以及柔性的供给和信号电缆，分析处理和控制单元在具有印制导线和电连接接通部的载体板上，太阳位置传感器具有传感器载体、光学本体和半导体本体，光学本体具有凸表面，半导体本体包括至少三个光传感器，光传感器分别具有一个接收面，光学本体与光传感器的接收面力锁合和/或材料锁合地连接，半导体本体与传感器载体电连接，太阳位置传感器的传感器载体、分析处理和控制单元以及电连接接通部与载体板的印制导线电连接，太阳跟踪单元被浇铸料至少部分地包围，浇铸料具有孔径，光学本体的第一表面区域被孔径包围且通过孔径从浇铸料突出，信号电缆至少部分从浇铸料引出。

Solar Tracking Unit

【技术实现步骤摘要】
太阳跟踪单元
本专利技术涉及一种太阳跟踪单元。
技术介绍
由KianooshAzizi和AliGhaffari的《DesignandManufacturingofaHigh-PrecisionSunTrackingSystemBasedonImageProcessing》(国际光能杂志，卷2013，ID754549)已知一种用于光伏设备的太阳跟踪设备，该太阳跟踪设备将四个光电阻的装置与摄像机组合，其中，在第一模式中借助光电阻进行光伏设备的大致取向，并且接下来根据摄像机数据和图像处理方法执行取向的优化。由US8,592,738B1已知一种用于求取太阳位置的探测器单元，该探测器单元在一个端部处具有凸的表面并且在相对置的端部处具有光探测器。由文献DE102010001867A1和US2009/165841A1已知其他的用于求取光入射方向的探测单元和/或太阳跟踪单元。尤其对于所谓的CPV光伏设备，用于准确跟踪的太阳跟踪单元对于提高效率是特别重要的，以便使太阳辐射优选地恰好垂直地照射到CPV模块的菲涅尔镜上。
技术实现思路
在这些背景下，本专利技术的任务在于提出一种改善现有技术的设备。该任务通过一种具有权利要求1的特征的太阳位置传感器(Sonnenstandssensor)解决。本专利技术有利的设计方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术的主题提供一种太阳跟踪单元，该太阳跟踪单元具有太阳位置传感器、分析处理和控制单元(例如微控制器)。此外，太阳跟踪单元包括电机控制单元、第一线路和第三线路，该第一线路用于太阳跟踪单元和尤其分析处理和控制单元的能量供给，该第三线路用于传输电机电流或电机信号。优选地，分析处理和控制单元和/或电机控制单元和/或太阳位置传感器布置在共同的印制电路板上。印制电路板具有多个印制导线。分析处理和控制单元和/或电机控制单元和/或太阳位置传感器分别与印制电路板的印制导线电连接。至少两个线路同样与印制电路板的印制导线电连接。太阳位置传感器具有传感器载体、光学本体和传感器单元，该传感器单元具有至少三个接收面。太阳位置传感器的传感器载体与印制电路板力锁合地连接。光学本体具有凸地构造且透明的表面区域并且与接收面分别整面地力锁合和/或材料锁合地连接，从而通过光学本体的凸地构造的透明的表面区域入射的太阳光在传感器单元的接收面中的至少一个上形成焦斑(Brennfleck)。可以理解，名称“焦斑”理解为在进行聚焦的光学本体的焦平面以内的面积，其中，该面积优选大于1mm2或者优选大于2mm2或者最高优选地大于4mm2且小于100mm2。也可以理解，相应的太阳能电池的接收面大于1mm2并且焦斑也覆盖多个太阳能电池。应注意到，至少两个线路优选柔性地实施。当前，概念“线路”理解为单个线路或至少一个线路对。可以理解，在这种实施方式的情况下，接地连接端作为单个线路由第一线路和第三线路共同地构成。此外应注意到，太阳跟踪单元与太阳能发电机或定日镜(Sonnenspiegel)刚性地连接。优选地，太阳位置传感器具有紧凑的叠堆状的结构。太阳光借助光学本体在接收面上进行成像并且根据至少三个接收面之间的强度分布可以确定太阳光的入射角。借助分析处理和控制单元分析处理太阳位置传感器的光传感器的测量值。附加地，根据本专利技术的太阳跟踪单元包括电机控制单元，该电机控制单元借助控制信号或电机电流控制或运行至少一个电机、优选恰好两个电机用于太阳能发电机或定日镜的跟踪。本专利技术涉及这样的调整(Regelung)，其方式是：借助与太阳能发电机刚性地连接的太阳跟踪单元，使定日镜或太阳能发电机的取向跟踪太阳。在此，引导参量是入射角与太阳传感器的光学轴线的偏差。这种调整设计用于使太阳能发电机或定日镜与垂直入射轴线的偏差最小。当前，“垂直入射”理解为太阳光沿光学轴线入射。应注意到，概念“太阳能发电机”理解为以下设备，该设备将入射的太阳光转换成其他的能量形式，例如借助太阳能电池转换成电能。可以理解，名称“焦斑”表示在太阳能电池的接收面上的面积。优选地，垂直地、即沿着凸地构造的透明的表面区域的光学轴线照射到该表面区域上的太阳光构成在至少两个接收面上延伸的焦斑。特别优选地，垂直入射的光的焦斑在所有接收面上延伸。根据本专利技术的太阳跟踪单元的优点是紧凑且简单的结构。优选地，太阳跟踪单元直接安装到太阳能发电机处。换句话说，太阳跟踪单元与太阳能发电机刚性地连接。通过紧凑且成本有利的结构能够实现较小的单个跟踪太阳的太阳能发电机单元，所述太阳能发电机单元也可以在没有重型设备的情况下灵活地安装在较小的面上。另一优点是，以简单且可靠的方式例如提高光伏设备(PV设备)的效率，其方法是：每个太阳能发电机独立于相邻的太阳能发电机地最佳地跟踪太阳的位置。不同于各个太阳能发电机大多彼此刚性地耦合的现有技术，本专利技术取消了相邻的太阳能发电机相对彼此的开销高的取向。另一优点是，例如在太阳能设备的情况下不再需要将多个模块彼此开销高地刚性地耦合。通过个别化地调整，太阳能发电机可以由少量预安装的模块或仅由唯一的模块组成。通过经校正的预安装极大地降低用于安装PV设备的开销并且在现场提高整个设备的效率。根据第一实施方式，太阳跟踪单元布置在壳体中，其中，壳体由浇铸料(Vergussmasse)或多个壁构成并且线路从壳体引出。壳体具有光入射开口，其中，光学本体的凸地构造的透明的表面区域的光学轴线延伸通过光入射开口，从而能够实现太阳光入射到凸地构造的透明的表面区域上。优选地，光学轴线同心地延伸通过光入射开口。光入射开口例如布置在凸地构造的透明的表面区域以上，或者凸地构造的透明的表面区域部分地或完全地突出穿过光入射开口。光入射开口构造为在壳体壁或浇铸料中的开口或通孔，从而凸地构造的透明的表面区域邻接周围环境空气。替代地，光入射开口构造为窗，即表示在壳体壁或浇铸料中由透明材料构成的区域。壳体一方面用于保护所包围的构件并且另一方面用作遮光板或孔径，也就是说，光入射开口的周边限界光可能入射到光学本体上的区域。优选地，凸地构造的表面区域的尺寸完全满足光入射开口。在另一实施方式中，传感器单元具有半导体本体，该半导体本体具有上侧和下侧，其中，在半导体本体的上侧上布置有至少三个太阳能电池，所述太阳能电池包括接收面中的各一个，并且半导体本体与传感器载体力锁合地连接并且电连接。根据一种扩展方案，太阳能电池的接收面平坦地构造并且太阳能电池分别具有第一电连接接通部和共同的第二电连接接通部。在另一实施方式中，太阳位置传感器的光学本体包括具有至少1.1的折射率的透明的材料或由该材料组成。根据一种扩展方案，太阳跟踪单元布置在载体板上，其中，电机控制单元与载体板导热连接。根据一种扩展方案，载体板是壳体的部分。在另一实施方式中，太阳跟踪单元具有用于固定在太阳能发电机处的固定装置。根据一种扩展方案，固定装置包括螺栓和/或弹簧。因此，太阳跟踪单元或光传感器的取向可以与太阳能发电机的接收面的位置或取向简单且精确地相协调。优选地，固定装置能够实现绕着两个轴线进行校正。根据另一实施方式，太阳位置传感器的光学本体完全地、至少主要地(即超过50％)由透明的聚合物(例如硅酮)组成，或完全由石英玻璃化合物(例如凸透镜)组成，或者该光学本体包括石英玻璃化合物(例如透镜)以及至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳跟踪单元(100)，具有太阳位置传感器(10)；分析处理和控制单元(40)；电机控制单元(42)；所述太阳位置传感器(10)具有传感器载体(12)、光学本体(14)和传感器单元(16)；其特征在于，所述传感器单元(16)具有至少三个接收面(18.1，18.2，18.3)；并且所述传感器单元(16)具有半导体本体和至少三个太阳能电池(160)，所述半导体本体具有上侧和下侧，所述太阳能电池包括所述接收面(18.1，18.2，18.3)中的各一个接收面并且布置在所述半导体本体的上侧上，其中，所述半导体本体以下侧力锁合地与所述传感器载体(12)力锁合地连接，并且所述传感器载体(12)由电绝缘的载体材料和布置在所述载体材料上的印制导线和接通面组成，并且所述半导体本体与所述传感器载体电连接；所述光学本体(14)具有凸地构造的透明的表面区域(14.1)；并且所述接收面(18.1，18.2，18.3)与所述光学本体(14)分别整面地力锁合和/或材料锁合地连接；从而通过所述光学本体(14)的凸地构造的透明的表面区域(14.1)入射的太阳光在所述传感器单元(16)的所述接收面(18.1，18.2，18.3)中的至少一个接收面上形成焦斑；并且所述太阳位置传感器(10)的光学本体(14)包括石英玻璃化合物以及至少一个透明的聚合物。...

【技术特征摘要】
2018.03.23 DE 102018002404.11.一种太阳跟踪单元(100)，具有太阳位置传感器(10)；分析处理和控制单元(40)；电机控制单元(42)；所述太阳位置传感器(10)具有传感器载体(12)、光学本体(14)和传感器单元(16)；其特征在于，所述传感器单元(16)具有至少三个接收面(18.1，18.2，18.3)；并且所述传感器单元(16)具有半导体本体和至少三个太阳能电池(160)，所述半导体本体具有上侧和下侧，所述太阳能电池包括所述接收面(18.1，18.2，18.3)中的各一个接收面并且布置在所述半导体本体的上侧上，其中，所述半导体本体以下侧力锁合地与所述传感器载体(12)力锁合地连接，并且所述传感器载体(12)由电绝缘的载体材料和布置在所述载体材料上的印制导线和接通面组成，并且所述半导体本体与所述传感器载体电连接；所述光学本体(14)具有凸地构造的透明的表面区域(14.1)；并且所述接收面(18.1，18.2，18.3)与所述光学本体(14)分别整面地力锁合和/或材料锁合地连接；从而通过所述光学本体(14)的凸地构造的透明的表面区域(14.1)入射的太阳光在所述传感器单元(16)的所述接收面(18.1，18.2，18.3)中的至少一个接收面上形成焦斑；并且所述太阳位置传感器(10)的光学本体(14)包括石英玻璃化合物以及至少一个透明的聚合物。2.根据权利要求1所述的太阳跟踪单元(100)，其特征在于，所述太阳能电池(160)的接收面(18.1，18.2，18.3)平坦地构造，并且所述太阳能电池(160)分别具有第一电连接接通部(20)以及共同的第二电连接接通部(22)。3.根据权利要求1或2所述的太阳跟踪单元(100)，其特征在于，设有四个太阳能电池(160.1，160.2，160.3，160.4)，其中，所述四个太阳能电池(160.1，160.2，160.3，160.4)的共同的第二电连接接通部(22)布置在所述半导体本体的上侧上并且分别与每个太阳能电池(160.1，160.2，160.3，160.4)的下侧导电连接。4.根据权利要求3所述的太阳跟踪单元(100)，其特征在于，设有第一电连接接通部(20.1，20.2，20.3，20.4)，并且所述第一电连接接通部(20.1，20.2，20.3，20.4)和所述共同的第二电连接接通部(22)与所述传感器载体(12)的印制导线连接。5.根据权利要求3或4所述的太阳跟踪单元(100)，其特征在于，所述光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·勒肯霍夫，
申请(专利权)人：阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE