Sistem de rotație cu panouri solare. Sistem de rotație a panourilor solare

O modalitate evidentă de a îmbunătăți eficiența centralelor solare este utilizarea sistemelor de urmărire solară în ele. Dezvoltarea sistemelor de urmărire cu întreținere simplă va îmbunătăți semnificativ performanța tehnică și economică a instalațiilor agricole și va crea conditii confortabile munca și viața umană, asigurând în același timp siguranța mediului mediu. Sistemele de urmărire pot fi cu una sau două axe de rotație panouri solare.

O centrală solară cu sistem de urmărire, care include un senzor fotoelectric compact de poziție a soarelui, constând dintr-un cadru în formă de prismă triunghiulară dreaptă, pe două fețe laterale ale cărora sunt amplasate fotocelule pentru urmărirea soarelui, iar pe a treia față există este o fotocelula de comanda pentru rotirea modulelor de la vest la est. În timpul orelor de zi, fotocelulele de urmărire de pe marginile senzorului emit semnale de comandă către unitatea de control pentru acţionarea rotaţiei azimutale a modulului solar, care se roteşte în direcţia soarelui folosind un arbore. Dezavantajul instalării este acuratețea insuficientă a urmăririi soarelui.

Centrala solara contine o baterie solara cu sistem de orientare solara biaxial, pe care sunt instalate module fotovoltaice ce contin fotodetectori liniari situati la focarele lentilelor cilindrice Fresnel ca senzori de urmarire a soarelui. Semnalele de la fotodetectoare, folosind un microprocesor, controlează unitățile sistemului de orientare azimutal și zenital al bateriei solare.

Dezavantajul acestei instalații este acuratețea insuficientă a urmăririi soarelui, precum și faptul că senzorii de urmărire ocupă o parte din zona activă a bateriei solare.

Scopul principal al dezvoltării este de a îmbunătăți acuratețea senzorului de urmărire a soarelui pentru sistemele de control biaxial a atitudinii panouri solareîn orice poziţie a soarelui pe cer pe tot parcursul anului.

Rezultatul tehnic de mai sus este obținut prin faptul că în senzorul de urmărire a soarelui propus există un sistem de orientare biaxial a bateriei solare care conține un bloc de celule de primire a fasciculului instalate pe o platformă fixă, care sunt realizate sub formă de conuri inversate cu pereți opaci. și montat pe capetele înguste ale conurilor de celule fotovoltaice. În acest caz, celulele de primire a fasciculului sunt instalate strâns pe platformă pentru a se forma unghi solid la 160° și încadrată de o sferă transparentă montată pe o platformă, care este instalată cu o înclinare față de orizontală la un unghi egal cu latitudinea geografică a locației senzorului.

Senzorul de urmărire este instalat pe o platformă staționară, a cărei 6 normale (Fig. 1) este îndreptată spre sud. Unghiul de înclinare a amplasamentului față de baza orizontală corespunde latitudinii geografice a zonei de lângă bateria solară, amplasată pe un sistem mecanic de orientare solară care conține antrenări de rotație zenitale și azimutale cu motoare pas cu pas. Acționările bateriilor solare sunt controlate de un microprocesor care primește impulsuri electrice de la elementele fotoelectrice ale celulelor senzorului. Microprocesorul conține informații despre latitudinea geografică a locației bateriei solare, ceas electronic, prevazut cu un calendar, dupa semnalele caruia se pornesc motoarele de rotatie zenitala si azimutala a bateriei solare in conformitate cu ecuatia miscarii soarelui pe cer. În acest caz, valorile unghiurilor de rotație realizate ale bateriei solare pe baza semnalelor de la elementele fotoelectrice ale celulelor senzorului sunt comparate cu valorile obținute din ecuația de mișcare a soarelui la curent. timp.

Esența designului senzorului este ilustrată în Fig. 1, 2, 3 și 4. În fig. 1 și 3 prezintă schema generală a senzorului. În fig. Figura 2 prezintă o vedere de sus a unei sfere transparente și a celulelor care primesc fasciculul. În fig. Figura 4 prezintă o diagramă a unei astfel de celule.

Senzorul de urmărire a soarelui pentru un sistem de orientare a panoului solar biaxial conține o platformă 1 atașată la o bază orizontală 5 la un unghi a egal cu latitudinea zonei. Pe platforma 1 este atașată o emisferă transparentă 2 cu raza r. În întreg spațiul interior al sferei 2, celulele de primire a fasciculului 3 sunt strâns fixate, având forma unui con invers cu pereții opaci 7, îndreptate spre peretele interior. a sferei transparente 2 cu un diametru φ și un diametru d 2 la locul 1. Înălțimea conului 3 este egală cu distanța h de la peretele interior al sferei 2 până la suprafața platformei 1. În partea inferioară a conului 3 la o distanță de 5d 1 de marginea superioară a conului 3 se află un element fotoelectric 4, semnalul electric de la care se transmite către sistem cu microprocesor controlul rotației axelor bateriei solare (nu este prezentat în fig. 1). Distanța 5d 1 este selectată în așa fel încât razele solare 8 să fie captate cu precizie pe elementul fotoelectric 4, limitat de pereții opaci 7 ai conului 3.

Senzorul de urmărire a soarelui funcționează după cum urmează. Razele solare 8 pătrund prin sfera transparentă 2, spațiul interior al conului 3 și cad pe elementul fotovoltaic 4, determinând curent electric, care este analizat de un microprocesor și transmis la unitățile de transmisie a motorului pas cu pas ale sistemului de orientare a matricei solare (nu este prezentat în figură). Pe măsură ce soarele se deplasează pe cer, razele sale 8 activează treptat pe elementele fotoelectrice 3 și contribuie la reglarea precisă și lină a rotației bateriei solare de-a lungul axelor azimutale și zenitale.

Testarea de laborator a unei modele de celulă cu senzor, folosind un simulator de radiație solară, a arătat rezultate acceptabile flux luminos pentru valorile acceptate d 1 , d 2 și 5 d x.

Senzorul de urmărire a soarelui al sistemului de orientare biaxială al bateriei solare conține celule de recepție a fasciculului realizate sub formă de conuri inverse, strâns instalate pe amplasament pentru a forma un unghi solid de 160° și încadrate de o sferă transparentă, permițând o mai mare precizie. orientarea panourilor solare şi prin aceasta obţinerea cel mai mare număr electricitate de la ei.

Invenția se referă la tehnologia spațială și poate fi utilizată pe nave spațiale în diverse scopuri. Panoul solar propus este format dintr-un cadru, grindă și cercevele superioare și inferioare. Flapsurile sunt fixate de cadrul, grinda și corpul navei spațiale cu ajutorul pyrolock-urilor cu clichete și sunt interconectate prin cleme. În acest caz, în corpul fiecărui pirolock este instalat suplimentar un element piroelectric, care interacționează autonom cu clichetul, în care este realizată o a doua gaură pentru o axă suplimentară. Un zăvor este articulat pe cercevea inferioară, un capăt interacționând cu un suport fixat rigid pe cercevea superioară, iar celălalt capăt cu capătul zăvorului corespunzător. În designul propus, piro-mediul este utilizat simultan pentru a fixa pachetul de obloane pe cadru și grindă, precum și cadrul și fasciculul pe corpul navei spațiale. Ca rezultat, invenția face posibilă creșterea fiabilității deschiderii obloanelor panoului solar de aproximativ 100 de ori. 11 bolnav.

Invenția se referă la tehnologia spațială și poate fi utilizată pe nave spațiale în diverse scopuri. Există o baterie solară cunoscută (SB) a navei spațiale dezvoltate de TsSKB Samara, desenele 11f624 8700-0, a cărei vedere generală este prezentată în Fig. 1 prototip. În fig. 2 prezintă o secțiune transversală a bateriei ( secțiunea А-А ). În fig. Figura 3 prezintă o secțiune transversală a substanței pirochimice (B-B). În fig. 4 prezintă un element pentru fixarea supapelor, iar Fig. 5 a prototipului arată bateria solară în poziția de lucru (deschisă). Pe corpul navei spațiale 1 (Fig. 1) este fixat rigid un dispozitiv de acţionare 2, la arborele de ieșire al căruia este atașat un cadru de putere 3. Pe corpul navei spațiale este instalat echipament 4 (Fig. 2), care , impreuna cu zona de sub carenare, a determinat configuratia bateriei in pozitia de depozitare. Pe tocul 3 și grinda 5 (Fig. 1), folosind un paralelogram articulat 6 (Fig. 2), sunt instalate ușile inferioare 7 și ușile superioare 8, fixate pe o parte cu un zăvor 9 (Fig. 4 a prototipului) , iar pe cealaltă parte conectate printr-o balama 10, Cadrul 3 și grinda 5 cu produse pirochimice 11 fig. 1 sunt fixate pe corpul navei spațiale. Pirodispozitivul 11 este un corp 12, un clichet 13, un arc de torsiune 14, un piroelement 15 (de exemplu, un pirobolt), care, cu clichetul 13, presează cadrul 3 și grinda 5 (Fig. 1) pentru corpul navei spațiale 1. În corpul piroelementului 12 (Fig. 3) și clichetul 13 are un orificiu 16 pentru axa principală 17. Folosind piroelementele 11 (Fig. 2) cu un design similar folosind același piroelementele 15 (Fig. 3), ușile inferioare 7 (Fig. 2) sunt atașate de cadrul 3 și grinda 5 (Fig. 1) la șase puncte de alimentare. Pe una dintre balamalele paralelogramului 6 (fig. 2) este montată rigid o camă 18 (fig. 4), care se sprijină pe un zăvor 9 cu arc, care ține ușile 7 și 8 în poziția blocată. O țesătură de plasă este întinsă de-a lungul perimetrului fiecărei uși 7 și 8, pe care sunt fixate convertoare fotoelectrice 19 (Fig. 5). Dezvăluirea Consiliului de Securitate are loc în următoarea secvență. După eliberarea carenului de cap, se dă o comandă de activare a piroelementelor 15 (Fig. 3) ale dispozitivului piroelectric 11. De-a lungul planului de separare, piroelementul 15 este rupt. Clichetul 13 este rotit de arcul de torsiune 14 în orificiul 16 în raport cu axa principală 17. Legătura dintre cadrul 3, grinda 5 (Fig. 3) și corpul navei spațiale 1 (Fig. 1) este întreruptă. Acționarea 2 îndepărtează panoul SB de corpul SC 1 și se oprește. Este dată o comandă de declanșare a elementului piroelectric 15 (Fig. 3) al dispozitivului piroelectric 11 (Fig. 2). Legătura dintre clapeta inferioară 7, cadrul 3 și grinda 5 (Fig. 1) este întreruptă. Sub acțiunea arcurilor de torsiune instalate în axele G (Fig. 2) ale paralelogramului articulat 6, clapetele 7 și 8 încep mișcarea plan-paralelă în axele paralelogramului articulat 6. Cama 18 (Fig. 4) este fixat rigid de balama la un anumit unghi de rotație al clapetelor 7 și 8 eliberează zăvorul 9 cu arc, care, mișcându-se în direcția axială, deblochează cerceveaua 8 în raport cu cerceveaua 7. Cerceveaua 8 se rotește în raport cu balamaua 10, iar cerceveaua 7 își continuă mișcarea plan-paralelă până când este fixată pe tocul 3 (Fig. 1) și pe grinda 5. Cerceveaua 8 (Fig. 4) este fixată în balamaua 10 cu cerceveaua 7. Astfel, toate cele patru cercevele se deschid si sunt fixate pentru a forma un singur panou plat. Drive 2 (Fig. 1) rotește panoul în poziția optimă în raport cu Soarele. Dezavantajul designului descris este fiabilitatea scăzută a deschiderii supapelor. Disponibilitate cantitate mare piroelementele reduce probabilitatea funcționării fără defecțiuni a sistemului de desfășurare. Pentru a deschide un panou SB, este necesar să declanșați 12 piroelemente (pyrobolts). specificatii tehnice pe ele P șurub = 0,99996, iar pentru al 12-lea sistem P = 0,99996 12 = 0,99952 Aceasta înseamnă aproximativ 1 defecțiune la 1000 de produse. În plus, mișcarea axială a zăvorului atunci când găurile de bază din diferite canapei sunt deplasate din cauza deformărilor termice ale acestora este predispusă la „mușcare”, ceea ce duce la nedeschiderea canelurilor. Obiectivul prezentei invenţii este de a creşte fiabilitatea deschiderii obloanelor de securitate prin introducerea elementelor de duplicare. Problema este rezolvată prin faptul că în corpul fiecărui dispozitiv piroelectric (încuietoare) este instalat suplimentar un piroelement care interacționează cu clichetul și un zăvor de balansare este articulat pe cercevea inferioară, un capăt se sprijină pe un suport fixat rigid de cercevea superioară, iar cealaltă interacționează cu capătul zăvorului. În fig. 6 prezintă o vedere generală a SB; în fig. 7 - secțiunea transversală a SB; în fig. 8 - element pentru fixarea cercevelelor superioare și inferioare; în fig. Figura 9 prezintă un dispozitiv piroscopic (blocare) care fixează ușa SB inferioară cu cadru și fascicul de corpul navei spațiale; în fig. 10 arată poziția verigii de lucru după activarea piroelementului principal (squib); în fig. 11 - poziția verigii de lucru după activarea elementului piroelectric suplimentar (squib). Bateria solară este instalată pe corpul 20 (Fig. 6) al navei spațiale. Un cadru de putere 22 este atașat rigid de unitatea 21. Echipamentul, de exemplu, o antenă 23, este plasat între cadrul 22 și grinda 24. Ușile inferioare 26 și superioare 27 sunt instalate pe cadrul 22 și grinda 24 folosind un paralelogram articulat 25 (fig. 7). Clapeta inferioară 26, conectată la clapeta 27 printr-o balama 28 cu arc, este presată pe corpul 20 (fig. 6) printr-un piro-mijloc 29 (fig. 9). Astfel, pirodispozitivul 29 este apăsat pe corpul navei spațiale 20 (Fig. 6), pe clapeta 26 (Fig. 7), pe cadrul 22 (Fig. 6) și pe fasciculul 24. În corpul 30 (Fig. 7). 9) la fiecare pirodispozitiv 29 există un orificiu 31 pentru axa principală 32 și este instalat un piroelement 33 (squib) care, interacționând cu axa 32, fixează pârghia 34 în raport cu corpul 30. Un piroelement suplimentar. 35 (Fig. 11) este instalat în corpul 30, interacționează cu axa suplimentară 36 (Fig. 10) și fixează pârghia 34 cu o carcasă 30 (Fig. 9) și un clichet 37. Propria sa axă 38 fixează pârghia 34 față de clichetul 37 și asigură rotirea articulației acestora față de axa suplimentară 36 (Fig. 10) în carcasa 30 (Fig. 9), în care este realizată o canelură figurată 39. Împingătorul cu arc 40 se sprijină pe pârghia 34, iar clichetul 37 interacționează cu arcul de torsiune armat 41. Pe cercevea 26 (Fig. 8) este instalat un zăvor 43, încărcat cu arc pe axa 42, al cărui capăt se sprijină pe capătul 44 al zăvorului cu arc 45, menținut în poziția de funcționare de o came 46. Celălalt capăt al zăvorului 43 ține clapeta 27 de la deschidere. Lucrarea navei spațiale se desfășoară în următoarea secvență. După scăparea carenului capului, pe baza sarcinilor funcționale ale navei spațiale, antena 23 (Fig. 7) cu acționarea sa este scoasă din corpul navei spațiale 20 (Fig. 6) din zona de desfășurare a SB și este fixată în pozitia de lucru. Astfel, antena 23 (Fig. 7) eliberează zona pentru deschiderea obloanelor 26 și 27 de la bordul navei spațiale. A devenit posibilă utilizarea unui produs piro pentru: - atașarea unui pachet de canape la cadru și grinda și pentru deschiderea ulterioară a acestora; - fixarea cadrului și fasciculului de corpul navei spațiale și separarea ulterioară a acestora. Utilizarea unui produs piroscopic pentru a rezolva două probleme vă permite să reduceți numărul acestora, ceea ce crește fiabilitatea sistemului. Este dată o comandă de declanșare a piroelementului principal 33 (Fig. 9) al dispozitivului piroelectric 29. Axa principală 32, care se deplasează în direcția axială, „se scufundă” în carcasa 30. Pârghia 34 este sub forța comprimatului. arcul împingătorului 40 împreună cu clichetul 37 (Fig. 10) și propria sa axă 38 se rotește în raport cu axa suplimentară 36. În acest caz, axa 38 se deplasează în cavitatea canelurii figurate 39. Fără a analiza funcționarea dispozitivul piroelectric, o comandă este trimisă de la elementul piroelectric principal 33 după 0,5-2 s la elementul piroelectric de rezervă 35 (Fig. 11). Sub influența gazelor sale pulbere, axa suplimentară 36 (Fig. 10) „se scufundă”, clichetul 37 este rotit față de axa principală 32 de un arc de torsiune 41. Ușile 26 și 27 (Fig. 7), cadru 22 (Fig. 6) și grinda 24 sunt eliberate din carcasa KA 20, deschisă sub acțiunea arcurilor de torsiune instalate în axele paralelogramului articulat 25 (Fig. 7). Panoul este mutat de antrenamentul 21 în poziţia de lucru. Clichetul 37 (Fig. 10) nu iese dincolo de planul „u” și nu împiedică îndepărtarea elementelor SB din corpul navei spațiale. Cama 46 (Fig. 8), fixată rigid de balama, la un anumit unghi de rotație eliberează zăvorul 45, care, deplasându-se în direcția axială, eliberează tija zăvorului 43. Rotindu-se cu un arc de torsiune, zăvorul 43 eliberează clapeta 57, care se deschide și se blochează. În timpul mișcărilor reciproce ale supapelor din cauza supraîncărcărilor și schimbărilor de temperatură, capătul 44 al zăvorului 45 are capacitatea de a se deplasa de-a lungul pătratului. „I”, care elimină nedeschiderea supapelor. Datorită faptului că în corpul dispozitivului piroelectric 30 (Fig. 9) sunt instalate două mecanisme independente, declanșate de piroelemente (squibs) 33 și 35 (Fig. 11), fiabilitatea funcționării dispozitivului piroelectric crește și se ridică la
P o = 0,999999
Și din moment ce am reușit să rezolvăm problema prinderii și deschiderii canelurilor cu 6 pirotehnice (în loc de 12), fiabilitatea deschiderii canelurilor este
Sistemul P = 0,999999 6 = 0,99999
Aceasta este aproximativ 1 defecțiune la 100.000 de produse. Introducerea unui zăvor cu balamale pe canapea previne blocarea zăvorului (chiar și în cazul mișcărilor de temperatură ale canatului unul față de celălalt). Propus solutie tehnica face posibilă creșterea fiabilității sistemului de deschidere a clapetelor SB de aproximativ 100 de ori.

Formula inventiei

Bateria solară a unei nave spațiale, constând dintr-un cadru, o grindă, uși superioare și inferioare, conectate în perechi prin cleme și instalate pe cadru și grindă, care sunt fixate pe corpul navei cu ajutorul unui pirodispozitiv cu un clichet care se rotește în raport cu axa într-o gaură realizată în corpul piro-dispozitivului, caracterizată prin aceea că un piroelement este instalat suplimentar în corpul piro-elementului, interacționând cu clichetul, iar un zăvor cu arc este articulat pe partea inferioară. clapă, un capăt se sprijină pe un suport fixat rigid de clapeta superioară, iar celălalt interacționează cu capătul zăvorului.

Perspectivele dezvoltării radioastronomiei, a energiei solare, a comunicațiilor spațiale, a explorării suprafeței Pământului și a altor planete sunt direct legate de posibilitatea lansării unor structuri de mari dimensiuni în spațiu. În prezent, în Rusia și în străinătate se desfășoară cercetări care vizează crearea de structuri de diferite clase în spațiu cu dimensiuni mari: telescoape și antene spațiale, platforme energetice și științifice, panouri solare de mari dimensiuni (SB) etc.

Una dintre domeniile importante și în curs de dezvoltare rapidă în domeniul creării de structuri spațiale de mari dimensiuni este dezvoltarea panourilor solare drop-down, precum și a antenelor instalate pe nave spațiale (SC) în diverse scopuri.

Pe măsură ce dimensiunea și complexitatea navelor spațiale cresc, cerința de a plasa nava spațială sub carena vehiculelor de lansare devine o limitare serioasă de proiectare. Acest lucru a dus la crearea unor nave spațiale având diferite configurații în timpul transportului și în stare de funcționare pe orbită. Nava spațială include structuri transformabile diverse antene, tije pliabile cu instrumente și senzori instalați pe ele, panouri de siguranță și altele, care se deschid în spațiu și iau forma necesară funcționării pe orbită. Astfel, navele spațiale moderne sunt o colecție de corpuri conectate între ele într-un anumit fel. De regulă, nava spațială are un bloc principal masiv de care sunt atașate structuri transformabile (Fig. B1).

1 - baterie solară; 2 - senzor de orientare solară; 3 - antenă omnidirecțională în bandă S; 4 - antenă în bandă C (diametru 1,46 m); 5 - antenă multicanal (emițător de antenă cu matrice în faze); 6 - antena orientabila (banda K-S acces unic, banda K pentru legatura de comunicatie spatiu-spatiu) (diametru 4,88 m); 7 - direcția vectorului viteză orbitală; 8 - direcția către Pământ; 9 - antenă matrice fază în bandă S cu 30 de elemente (linie de comunicație multicanal); 10 - antenă în bandă K controlată (linie de comunicație spațiu-Pământ) (diametru 1,98 m); 11 - Antenă în bandă K (diametru 1,13 m)

Prin urmare, pentru ca o navă spațială modernă să se potrivească sub carenarea unui vehicul de lansare, toate structurile transformabile trebuie așezate într-un anumit fel într-o poziție de transport compactă. După ce nava spațială este lansată pe o anumită orbită, toate structurile transformabile sunt desfășurate conform unui program dat. ÎN caz general numărul de etape de aducere a structurilor transformabile în poziţia de lucru poate fi destul de mare (Fig. B2).

1 - configurarea inițială a elementelor înainte de desfășurare; 2 - decuplarea și desfășurarea panourilor solare; 3 - fixarea tijelor bateriei solare; 4 - desfășurarea antenei pentru linia de comunicație spațiu-Pământ; 5 - desfășurarea antenei în bandă C; 6 - compartiment remorcher interorbital IDS; 7 - desfășurarea tijelor de antene cu acces unic și rotația antenelor; 8 - configurația finală după implementarea tuturor elementelor

În timpul deplasării elementelor structurilor transformabile, acestea sunt fixate într-o anumită poziție, în timp ce mișcarea se realizează atât cu ajutorul acționărilor electrice, cât și datorită energiei de deformare a diferitelor tipuri de arcuri.

Astfel, problema creării de sisteme montate în scopuri funcționale speciale cu dimensiuni care depășesc dimensiunile navei spațiale se rezumă la dezvoltarea unor structuri pliabile care să îndeplinească cerințe atât de contradictorii precum greutatea și volumul minim în starea de transport pliată, fiabilitatea ridicată a desfășurării de la stare de transport la poziția de lucru și funcționare pe orbită, suprafață maximă suprafata de lucruîn stare deschisă, caracteristici de performanță stabile în condiții de încărcare. Performanța unor astfel de structuri este determinată în principal de cât de puternice sunt forțele care apar în ele în timpul deschiderii, prin urmare, asigurarea deschiderii lor fiabile este asociată cu rezolvarea problemelor mecanice complexe.

În ciuda progreselor semnificative în proiectarea unor astfel de structuri, sarcina de a asigura deschiderea lină și fiabilă a structurilor mari, asigurând în același timp funcționarea lor ulterioară, rămâne importantă.

Tendințele actualeîn dezvoltare tehnologie spațială dicta necesitatea de a crea nave spațiale cu sursă de alimentare mare și o durată de viață extinsă - 15 ani sau mai mult. O creștere a sursei de alimentare a unei nave spațiale implică o creștere a suprafeței utile a aripii SB (Fig. B3).

În același timp, acestea trebuie plasate în zona de sarcină utilă a vehiculelor de lansare a navelor spațiale existente pe orbită. În aceste condiții, o singură cale de ieșire este evidentă - construirea unei aripi SB, creșterea numărului de panouri, care sunt pliate într-un pachet rațional în etapa de punere pe orbită a navei spațiale. În experimentele la sol, nu este posibil să se reproducă suficient condițiile reale ale procesului de implementare a SB și, prin urmare, să se confirme pe deplin fiabilitatea și performanța sistemului de implementare. Eșecul sau funcționarea anormală a sistemului de dezvăluire a sistemului de securitate duce aproape întotdeauna la apariția situatii de urgenta. Utilizarea metodelor de modelare matematică determină în mod semnificativ calitatea, reduce timpul și costul dezvoltării SB-urilor multi-link pliabile. Aceasta oferă posibilitatea de asistență cu informații detaliate pe întreaga perioadă de dezvoltare, fabricație, testare experimentală și funcționare a SB, inclusiv analiza de fiabilitate, predicția defecțiunilor și a situațiilor de urgență.

Un prieten mi-a cerut recent să-i construiesc un „heliostat” pentru a orienta un panou solar în spatele soarelui, folosind motoare mici. Circuitul a fost luat de pe Internet, placa originală a fost testată și funcționează. Dar l-am desenat și pe al meu placa de circuit imprimat, mai compact, in care se pot instala rezistente si condensatoare de tip planar SMD.

Mai jos este o descriere a circuitului de la autor. Acest dispozitiv folosește controlul pulsului și este capabil să orienteze automat panoul solar la cea mai bună iluminare. Schema de circuit constă dintr-un generator de ceas (DD1.1, DD1.2), două circuite integratoare (VD1R2C2, VD2R3C3), același număr de modelatori (DD1.3, DD1.4), un comparator digital (DD2), două invertoare (DD1. 5, DD1.6) și un comutator tranzistor (VT1—VT6) pentru sensul de rotație al motorului electric M1, care controlează rotația platformei pe care este instalată bateria solară.

La alimentarea cu energie (de la panoul solar propriu-zis sau de la baterie), generatorul bazat pe elementele DD1.1, DD1.2 incepe sa genereze impulsuri de ceas cu o frecventa de aproximativ 300 Hz. Când dispozitivul funcționează, se compară duratele impulsurilor generate de invertoarele DD1.3, DD1.4 și circuitele integratoare VD1R2C2, VD2R3C3. Panta lor variază în funcție de constanta de timp de integrare, care, la rândul ei, depinde de iluminarea fotodiodelor VD1 și VD2 (curentul de încărcare al condensatoarelor C2 și SZ este proporțional cu iluminarea acestora).

Semnalele de la ieșirile circuitelor integratoare sunt furnizate driverelor de nivel DD1.3, DD1.4 și apoi unui comparator digital realizat pe elementele microcircuitului DD2. În funcție de raportul duratelor impulsurilor care ajung la intrările comparatorului, semnalul nivel scăzut apare la ieșirea elementului DD2.3 (pin 11) sau DD2.4 (pin 4). Cu iluminarea egală a fotodiodelor, semnalele de nivel înalt sunt prezente la ambele ieșiri ale comparatorului.

Invertoarele DD1.5 și DD1.6 sunt necesare pentru a controla tranzistoarele VT1 și VT2. Nivel înalt Semnalul de la ieșirea primului invertor deschide tranzistorul VT1, la ieșirea celui de-al doilea - VT2. Sarcinile acestor tranzistoare sunt comutatoare pe tranzistoare puternice VT3, VT6 și VT4, VT5, care comută tensiunea de alimentare a motorului electric M1. Circuitele R4C4R6 și R5C5R7 netezesc ondulațiile de la bazele tranzistoarelor de control VT1 HVT2. Sensul de rotație al motorului se modifică în funcție de polaritatea conexiunii la sursa de alimentare. Comparatorul digital nu permite deschiderea simultană a tuturor tranzistorilor cheie și, astfel, asigură o fiabilitate ridicată a sistemului.

Pe măsură ce soarele răsare, iluminarea fotodiodelor VD1 și VD2 va fi diferită, iar motorul electric va începe să rotească bateria solară de la vest la est. Pe măsură ce diferența de durată a impulsurilor generate de modelatori scade, durata impulsului rezultat va scădea, iar viteza de rotație a bateriei solare va încetini treptat, ceea ce va asigura poziționarea corectă a acestuia. Astfel, cu controlul impulsului, rotația arborelui motorului electric poate fi transferată direct pe platformă cu bateria solară, fără utilizarea unei cutii de viteze.

În timpul zilei, platforma cu bateria solară se va roti în urma mișcării soarelui. Odată cu apariția crepusculului, duratele impulsurilor la intrarea comparatorului digital vor fi aceleași, iar sistemul va intra în modul de așteptare. În această stare, curentul consumat de dispozitiv nu depășește 1,2 mA (în modul de orientare depinde de puterea motorului).

Bateria heliostat este folosită pentru a stoca energia generată de panoul solar și pentru a alimenta panoul solar în sine. unitate electronică. Deoarece motorul electric este pornit doar pentru a roti bateria (pentru o perioadă scurtă de timp), nu există un comutator de alimentare. Această schemă orientează bateria solară într-un plan orizontal. Cu toate acestea, atunci când îl poziționăm, ar trebui să se țină cont de latitudinea geografică a zonei și de perioada anului. Dacă completați designul cu o unitate de deviere verticală asamblată conform unei scheme similare, puteți automatiza complet orientarea bateriei în ambele planuri.

Un filtru de lumină verde este utilizat pentru a proteja fotodiodele de iradierea în exces. Între senzorii foto este plasată o perdea opacă. Este fixat perpendicular pe placă în așa fel încât atunci când unghiul de iluminare se schimbă, umbrează una dintre fotodiode. Citiți mai multe în articolul din arhiva atașată. Vedere generală a plăcii de circuit imprimat:

După asamblare, am verificat funcționarea dispozitivului - totul funcționează așa cum trebuie, când se aprinde unul și al doilea LED, motorul funcționează în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic.

Radiatorul este oarecum mare, nu se cere să fie atât de mare, dar unui prieten i-a plăcut, apoi a spus că îl va tăia în două jumătăți pentru două scânduri finite, îl testează deocamdată, deoarece încă nu s-a hotărât puterea motoarelor.

Aceste calorifere au fost toate scoase de la sursele de alimentare, am acumulat o mulțime de ele, iar oamenii poartă și poartă totul. Dezvoltare - I. Tsaplin. Asamblarea și testarea circuitului - Igoran.

Discutați articolul CONTROLLER ROTAR PANOUL SOLAR

Un tracker solar este un sistem conceput pentru a orienta suprafețele de lucru ale sistemelor de generare a energiei electrice sau ale sistemelor de concentrare (generatoare) către Soare. energie termică instalat pe tracker.

Suprafața de lucru în acest caz este:

— o baterie formată din module solare fotovoltaice (panouri);
— o oglindă reflector parabolic care concentrează energia solară pe un motor Stirling care generează electricitate (Foto 2);
- o oglindă reflector care concentrează energia solară pe orice alt receptor energie solară, care poate fi un dispozitiv sau un lichid de răcire, în funcție de tipul de sistem (Foto 3).
— dispozitive optice etc.

Orientarea precisă a suprafețelor de lucru ale sistemelor către Soare este necesară pentru a obține performanța maximă a acestora. În acest caz, sarcina trackerului este de a reduce unghiul de incidență a soarelui pe suprafața de lucru a panourilor solare (module fotovoltaice, module fotovoltaice concentrate CPV, sisteme CSP, sisteme HCPV, reflectoare parabolice etc.).

Compoziția unui tracker solar

Trackerul solar complet este format din:

1. Structura de sustinere, formată dintr-o parte fixă și mobilă, partea mobilă are una sau două axe de rotație (fig. 1);
2. Sisteme de orientare (poziționare) pentru partea în mișcare a trackerului, constând din actuatoare, și dispozitive de control ale acestora;
3. Sisteme de securitate, inclusiv:
- protectie la trăsnet,
- protectie la suprasarcina,
— o stație meteo concepută pentru a avertiza sistemul cu privire la un uragan, grindină, zăpadă, gheață, nefavorabile conditiile meteo. Analizând datele stației meteo, sistemul reorientează tracker-ul într-o poziție în care factorii nefavorabili vor fi minimizați în perioada de acțiune a acestora, iar suprafețele de lucru vor fi protejate de distrugere sau deteriorare.
— stabilizatori;
4. Sisteme de control și interfață destinate instalării, monitorizării și întreținerii sistemului de alimentare;
5. Sisteme de acces de la distanță - pentru monitorizarea de la distanță și managementul sistemului;
6. Sistem de navigație - pentru a determina localizare geografică sisteme, altitudinea deasupra nivelului mării (pentru trackere pe o bază mobilă). Pe trackerele staționare, navigarea nu este necesară. Setările pentru latitudine, longitudine și altitudine deasupra nivelului mării ale locației în care este instalat trackerul sunt introduse de furnizor la instalarea sistemului.

7. Invertor - convertește ceea ce vine de la sarcina utilă a trackerului (module fotovoltaice, etc.) tensiune constantăîn AC 220V (110V) și îl transmite către consumator sau către stația de recepție, în timp ce alimentează tracker-ul simultan. Numărul de invertoare de pe tracker poate fi de la unu la trei. Invertoarele sunt fabricate într-o versiune protejată (versiunea de câmp) sau într-o carcasă instalată în interior. Schemele de conectare pentru invertoarele din sistem pot fi diferite.

Necesitatea de a împacheta complet un tracker nu este întotdeauna fezabilă din punct de vedere economic, aceasta depinde de tipul de tracker, de scop și de alți factori, așa că, în practică, multe dintre componentele de mai sus ale trackerului lipsesc adesea.

Tipuri de trackere solare

Sisteme de orientare a matricei solare

Partea mobilă a trackerului își poate schimba poziția folosind o acționare manuală sau folosind 1-2 actuatoare - actuatoare realizate pe motoare electrice.

Sarcina trackerului este să stabilească unghiurile de înclinare ale suprafeței de lucru a încărcăturii, orientând-o strict spre soare. Mai simplu spus, razele soarelui trebuie să cadă perpendicular pe planul panoului solar.

Orez. 1

Această orientare poate fi realizată în mai multe moduri:

În primul caz, dispozitivul de control al actuatorului, folosind mai multe fotodetectoare, analizează iluminarea în diferite poziții ale trackerului și transmite semnale de control către actuatoare până când fluxul luminos pe toate fotocelulele este același. Dezechilibrul sistemului datorat mișcării soarelui va da un impuls de a activa o nouă mișcare, în direcția soarelui. Diagrame schematice Astfel de dispozitive sunt simple și ieftine. Dar au un dezavantaj semnificativ. Pe vreme înnorată, precipitații și contaminarea fotodetectorilor, sistemul este inoperant.

Puteți reorienta sistemul manual sau controlând actuatoarele prin furnizarea de semnale de control cu ajutorul comutatoarelor. Dar această metodă este acceptabilă în principal pentru orientarea sezonieră a trackerelor, când unghiul de înclinare corespunzător este setat pentru o anumită perioadă de timp (în imagine unghi dat desemnat ca Zenit (unghiul zenit al soarelui (Fig. 1.)). În același timp, precizia orientării este scăzută; operatorul nu poate fi în mod constant lângă tracker, deci această metodă nu este răspândită, dar este destul de potrivită pentru orientarea sezonieră a sistemelor cu buget redus.

Controlul mișcării trackerului de-a lungul unghiurilor Azimuth și Zenith este posibil cu un dispozitiv de control care include un cronometru. În acest caz, servomotoarele își încep activitatea conform programului de cronometru zilnic (dacă este necesar și conform programului anual). Precizia orientării nu este mare, deoarece soarele schimbă constant timpul, locul răsăritului și apusului și unghiul zenitului pe tot parcursul anului.
De exemplu, vara la latitudinile noastre unghiul zenit este mic, iar iarna soarele trece peste orizont, iar unghiul zenit este mare. Această metodă este acceptabilă pentru sistemele ieftine.

Cea mai eficientă metodă a devenit controlul actuatoarelor folosind un program care calculează locația soarelui la anumite intervale de timp. În funcție de ceasul intern al dispozitivului, programul către unitatea de control va oferi informații despre valoarea unghiurilor azimut și zenit (Fig. 1), ținând cont de locația trackerului (latitudine, longitudine, altitudine deasupra nivelului mării). ), după care actuatorul produce reorientarea corespunzătoare a trackerului către poziția calculată. Acest program pentru a calcula locația soarelui se numește SPA (Solar Position Algorithm).

Dispozitivele de control al trackerului pot fi realizate pe calculatoare securizate, PLC - Controlere logice programabile, sau sub forma unor dispozitive complete separate programate de furnizor la livrarea trackerului, cu referire la locația produsului lor. Un grup de trackere poate fi controlat de un singur computer, ceea ce reduce costul centralei electrice.

Caracteristici de design

Designul trackerului trebuie să asigure capacitatea de a rezista la sarcini puternice ale vântului atunci când funcționează ca parte a sistemului de alimentare. Odată cu creșterea dimensiunii suprafeței de lucru a încărcăturii utile, creșterea vântului complexului. Greutatea sarcinii utile contează și ea. Prin urmare, designerii trebuie adesea să redistribuie sarcina pe tracker în deciziile lor, mărind dimensiunile sistemului (Foto 4;5). Fiabilitatea este factorul determinant aici.

UST — Iuri Studenov

Puteți cumpăra un tracker solar. Alegeți dintre instrumentele de urmărire de producție cu o singură axă și cu două axe.