基於mppt控制的新型仿生學裝置製造方法
2023-10-18 09:35:34
基於mppt控制的新型仿生學裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板、MPPT控制器以及蓄電池；特徵在於：樹狀支架包括樹幹和樹枝，樹枝在樹幹上分層設置，由上至下每層樹枝的長度依次增加；太陽能電池板固定於樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組；太陽能電池板組在MPPT的控制下可對鉛酸電池充電，逆變器的輸出端連接有照明燈和燈箱，所述照明燈設置於樹幹的頂端。本實用新型的仿生學裝置，通過將太陽能電池板排布在樹狀支架上，有效提高了太陽能的利用率；採用MPPT控制的方式，實現了光伏電池的最大功率跟蹤和輸出。同時還具有節能環保、經濟實惠等優點，具有廣闊的應用價值。
【專利說明】基於MPPT控制的新型仿生學裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於MPPT控制的新型仿生學裝置，更具體的說，尤其涉及一種可有效提高太陽能利用率的基於MPPT控制的新型仿生學裝置。
【背景技術】
[0002]目前太陽能系統存在普遍的問題就是發電效率不高。現階段，太陽能系統應用的研究主要集中在提高太陽能系統效率方面，如:高精度陽光跟蹤系統，但是由於此系統維護成本較高，設計較為複雜，不利於在生活方面的推廣，所以如何更好的提高太陽能發電系統的發電效率是值得研究的。
[0003]現實生活中太陽能電池板大多是單一的固定式支架結構，而太陽是隨著時間和天氣變化的，因而照射在太陽能電池板的單位面積的照度是不高的，不能實現對太陽能的充分利用。
【發明內容】
[0004]本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種有效提高太陽能利用率的基於MPPT控制的新型仿生學裝置。
[0005]本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板、MPPT控制器以及蓄電池；其特別之處在於:所述樹狀支架包括樹幹和固定於樹幹上的樹枝，樹枝在樹幹上分層設置，每一層上的樹枝數目為多個，由上至下每層樹枝的長度依次增加；所述太陽能電池板固定於樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組；太陽能電池板組在MPPT的控制下可對鉛酸電池充電，太陽能電池板組、鉛酸電池在MPPT的控制下可輸出至直流負載接口以及經逆變器進行逆變，逆變器的輸出端連接有照明燈和燈箱，所述照明燈設置於樹幹的頂端。
[0006]樹狀支架由樹幹和樹枝組成，以便實現對太陽能電池板組的固定和支撐作用。由上到下每層樹枝的長度依次增加，有利於實現太陽能電池板的均勻分布，利於最大限度地接收太陽能。在MPPT的控制作用下，有利於實現太陽能電池組的最大功率輸出，有效地提高了太陽能的轉化效率。鉛酸電池實現對電能的暫存作用，在MPPT的控制下，太陽能轉化的電能可供直流負載接口、照明燈和燈箱輸出。
[0007]本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，所述樹幹的底端固定有底座；樹幹和樹枝的內部為相互連通的用於布線的空腔。底座實現對樹狀支架的支撐作用，以保證其穩定性。將樹幹和樹枝的內部設置為空腔，有利於導線的布設。
[0008]本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，所述樹枝的層數為5層，每層上樹枝的數目為4個,每層樹枝的長度相等且兩兩垂直；樹枝與樹幹的夾角為45° ,每個樹枝上設置的太陽能電池板的數目為3個，太陽能電池板固定於樹枝的上部。
[0009]本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，每層上四個樹枝的朝向分別為東、南、西、北，位於不同方位的太陽能電池板串聯形成一組輸出。[0010]本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，所述樹狀支架的材料為PPR。PPR材料具有健康環保、耐高溫、耐壓性能好、輸送阻力小、價格便、使用壽命長的優點，適於採用。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，通過仿生學原理來製作樹狀支架，將太陽能電池板排布在樹枝的四周，這樣將使得總體太陽能的利用效率大大提高了 ；同時系統還採用MPPT控制的方式，實現了光伏電池的最大功率跟蹤和輸出。太陽能轉化的電能，不經可經直流負載接口對外部設備進行供電，而且還經逆變器轉化之後對照明燈進行供電，使其不僅具有一般路燈的功能，同時還具有節能環保、經濟實惠等優點，具有廣闊的應用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的仿生學裝置的結構示意圖；
[0013]圖2為本實用新型中樹狀支架的俯視圖；
[0014]圖3為本實用新型中電路部分的原理圖；
[0015]圖4為同一層樹枝上太陽能電池板的分布示意圖；
[0016]圖5為太陽能電池板組的電壓、電流和功率隨時間變化曲線圖。
[0017]圖中:I樹幹，2樹枝，3太陽能電池板，4照明燈，5直流負載接口，6燈箱，7燈箱光源，8底座，9空腔，10 MPPT控制器，11太陽能電池板組，12蓄電池，13逆變器。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。
[0019]如圖1所示，給出了實用新型的仿生學裝置的結構示意圖，其包括樹幹1、樹枝2、太陽能電池板3、照明燈4、直流負載接口 5、燈箱6、燈箱光源7、底座8、空腔9 ;樹枝2固定於樹幹I上，形成樹狀支架。樹枝2在樹幹I上分層設置，由上至下每層上樹枝2的長度依次增加；太陽能電池板3固定於每根樹枝2的上部，以便太陽光可均勻地照射於每個太陽能電池板3上，最大限度地實現對太陽能的利用。照明燈4設置於樹幹I的頂部，底座8位於樹幹I的底部，實現對整個樹狀支架的支撐作用。樹幹I的內部為空腔9，如圖2所示；樹枝2的內部也為空腔，樹幹I與樹枝2的內部空腔均相連通，以便於布線。
[0020]樹幹I和樹枝2均採用PPR管，其不但經濟，而且質量輕，同時還具有衛生健康環保、耐高溫、耐壓性能好、輸送阻力小、價格便宜適中、使用壽命長的優點。如圖1和圖2所示，樹枝2的層數設置為5層，每層上設置的樹枝2數目為4個，同一層上的樹枝2的長度相等，由上至下每層上的樹枝2長度依次增加，從上往下可以採用依次成等差數列的形式，第一層支架20cm，第二層支架30cm，……，第五層支架60cm。這樣總體接受太陽光的面積得到很大的提高，繼而提高太陽能電池板的採光面積，大大提高了太陽能的利用率。
[0021]如圖4所示，給出了同一層樹枝上太陽能電池板的分布示意圖，蓄電池12可以採用12V的直流電源輸入輸出，太陽能電池板3的規格可以採用:80mm*60mm*3mm,電壓:
5.5V,電流:130mA。考慮到蓄電池是12V，因此需要將三塊太陽能電池板3串聯在一起，形成太陽能電池板組11，然後將其並聯在同一端。如果在一個樹枝2上放三塊太陽能電池板3，並將其串聯，雖然實施鋪線時很簡單，但是這樣容易使串聯的三塊的太陽能電池板3的總電壓不一致，甚至產生大的偏差，而且電流只取其中做小的那個為標準。為使串聯的三塊太陽能電池的總電壓儘可能的一致，本作品採用如下辦法解決此問題:如圖4所示，將朝向北、西、南、東方向樹枝2上的太陽能電池板3分為標記為1、2、3，4、5、6，7、8、9，10、11、12，為了使串聯在一起的電池板受太陽光面積儘可能一致，需要將位於不同朝向的樹枝2上的太陽能電池板3串聯在一起，因此需要將標號為1、4、7，2、6、10，3、8、12，5、9、11的太陽能電池板3串聯在一起。
[0022]另外太陽能電池板3採集太陽光會受到其放置的位置的影響，所以需要考慮到太陽能電池板3放在樹枝2上的傾斜角度，而傾斜角的選取可以參考表1:
[0023]表1緯度和太陽能電池板板傾角的關係
[0024]
【權利要求】
1.一種基於MPPT控制的新型仿生學裝置，包括樹狀支架、太陽能電池板(3)、MPPT控制器(10)以及蓄電池(12);其特徵在於:所述樹狀支架包括樹幹(I)和固定於樹幹上的樹枝(2),樹枝在樹幹上分層設置,每一層上的樹枝數目為多個，由上至下每層樹枝的長度依次增加；所述太陽能電池板固定於樹枝上，形成輸出電能的太陽能電池板組(11);太陽能電池板組在MPPT的控制下可對鉛酸電池充電，太陽能電池板組、鉛酸電池在MPPT的控制下可輸出至直流負載接口(5)以及經逆變器(13)進行逆變，逆變器的輸出端連接有照明燈(4)和燈箱(6 )，所述照明燈設置於樹幹(I)的頂端。
2.根據權利要求1所述的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，其特徵在於:所述樹幹(O的底端固定有底座(8);樹幹和樹枝(2)的內部為相互連通的用於布線的空腔。
3.根據權利要求1或2所述的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，其特徵在於:所述樹枝(2)的層數為5層，每層上樹枝的數目為4個，每層樹枝的長度相等且兩兩垂直；樹枝與樹幹的夾角為45°，每個樹枝上設置的太陽能電池板(3)的數目為3個，太陽能電池板固定於樹枝的上部。
4.根據權利要求3所述的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，其特徵在於:每層上四個樹枝(2)的朝向分別為東、南、西、北，位於不同方位的3個太陽能電池板(3)串聯形成一組輸出。
5.根據權利要求3所述的基於MPPT控制的新型仿生學裝置，其特徵在於:所述樹狀支架的材料為PPR。
【文檔編號】F21V23/00GK203395790SQ201320279433
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月21日 優先權日:2013年5月21日
【發明者】夏紹燕, 陳慶東, 王俊平, 屈文亭, 劉華, 秦利娟 申請人:濱州學院