Способ генерации переменного тока солнечными батареями

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при организации электроснабжения потребителей электроэнергией на переменном токе от солнечных батарей, а также при строительстве промышленных солнечных электростанций. Техническим результатом является создание прямого способа генерации переменного тока солнечными батареями без использования дорогостоящих инверторов и создания сложных схем преобразователей рода тока. В способе генерации переменного тока солнечными батареями используют блок солнечных батарей, содержащий как минимум две солнечные батареи, которые подключают встречно по отношению к друг другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток. 2 ил.

.

 

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к способам генерирования электрической энергии путем преобразования видимого света например, солнечного излучения, характеризуемые особыми средствами взаимодействия между двумя или более фотоэлектрическими модулями, например электрическое соединение модуль-с-модулем. Оно может быть использовано при организации электроснабжения потребителей электроэнергией на переменном токе от солнечных батарей, а также при строительстве промышленных солнечных электростанций.

Уровень техники

Известен преобразователь солнечной энергии - устройство которое обеспечивает передачу энергии из солнечных батарей в сеть за счет того, что входной тест-ключ периодически отключается на короткое время, в течение которого измеряется напряжение холостого хода солнечной батареи. В зависимости от результатов этих измерений микропроцессор изменяет модуляцию длительности импульсов, управляющих транзистором регулятора. Таким образом, преобразователь солнечной энергии в электрическую обладает относительно высоким КПД и соответственно меньшей стоимостью. (патент РФ №95915 МПК Н02Н 1/06, опубликовано 10.07.2010. Бюл. 19). Недостатком такого устройства является несформированность переменного тока и напряжения.

Известна электроэнергетическая система на возобновляемых источниках энергии которая содержит два генератора, два выпрямителя, аккумуляторную батарею, инвертор, три контроллера заряда, солнечные панели, две системы управления, регулятор балласта, балластную нагрузку, а также датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации, при этом вход первого генератора соединен с ветродвигателем, а выход первого генератора с первым выпрямителем, вход второго генератора соединен с гидротурбиной, а выход второго генератора связан со вторым выпрямителем, датчики ветра, воды, температуры и солнечной радиации подключены к входу первой системы управления, к выходу которой подключены входы трех контроллеров заряда и один из входов второй системы управления, вход первого контроллера заряда соединен с солнечными панелями, вход второго контроллера заряда соединен с выходом первого выпрямителя, вход третьего контроллера заряда соединен с выходом второго выпрямителя, выходы трех контроллеров заряда подключены к входу аккумуляторной батареи и входу инвертора, выход которого соединен с нагрузкой, выход которой подключен к входу второй системы управления вместе с выходом аккумуляторной батареи, при этом к выходу второй системы управления подключен вход регулятора балласта, выход которого связан с балластной нагрузкой (патент РФ №2476970 МПК H02J 3/32, опубликован 27.03.2013. Бюл №6). Недостатком этого изобретения является сложность системы, наличие инверторов, отсутствие синхронизации системы с промышленной сетью по частоте.

Известна солнечная фотоэлектрическая станция, содержащая последовательно включенные в контур постоянного тока поля фотоэлектрических модулей и инверторы, имеющие связь с сетью переменного тока, отличающаяся тем, что в солнечную станцию дополнительно введены и последовательно соединены со станцией и между собой блок дополнительного питания, который выполнен из последовательно соединенных контроллера заряда-разряда, питающей аккумуляторной батареи и двигателя-генератора, и преобразователь, который в свою очередь выполнен из последовательно соединенных контроллера заряда-разряда, нагрузочной аккумуляторной батареи и инвертора (патент РФ №159222 МПК H02J 7/34 опубликовано 10.02.2016. Бюл. №4). Недостатком такой полезной модели является ее сложность, наличие дорогостоящих инверторов синхронизированных с промышленной сетью по частоте.

Известна солнечная батарея содержащая каркас в виде плоских панелей с регулярно расположенными ячейками и установленными в размер с ячейками модулями, состоящими из подложки, на которую наклеены скоммутированные между собой металлическими шинами в электрическую сеть солнечные элементы, защищенные прозрачными пластинами, наклеенными на солнечные элементы с лицевой стороны. В качестве подложки и тыльной защиты солнечных элементов применен изоляционный радиационно-стойкий фольгированный материал. На тыльной поверхности подложки сформированы токопроводящие дорожки для коммутации солнечных элементов в электрическую цепь солнечной батареи. Покрытие на тыльной стороне подложки выполнено из материала с высоким коэффициентом излучения. Плоские панели выполнены в виде трубчатого каркаса с натянутыми на него струнами. Модули установлены над периферийными трубами вплоть до выступания за габариты плоских панелей и с минимальными зазорами между смежными модулями. (Патент РФ 2234616 МПК H01L 31/42 опубликовано: 27.12.2004, Бюл. №36). Недостатком этого изобретения является выработка электрической энергии на постоянном токе и невозможности прямого соединения генерирующей установки с промышленной электросетью.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является инвертор для солнечных электростанций содержащий блок солнечных батарей, подключенный к преобразователю энергии. Первый параллельно подключенный силовой модуль преобразователя энергии соединяется с первой первичной обмоткой трансформатора. Второй параллельно подключенный силовой модуль преобразователя энергии соединяется со второй первичной обмоткой трансформатора. Первичные обмотки трансформатора включаются встречно по отношению друг к другу. Вторичная обмотка трансформатора подключается параллельно с последовательно соединенным резистором и суперконденсатором. Изобретение позволяет увеличить коэффициент полезного действия за счет исключения дополнительных элементов и повысить частоту преобразования, а также уменьшить массогабаритные преобразователи (патент РФ №2606338 МПК Н02М 7/439. Опубликовано 10.01.2017. Бюл. №1). Недостатком прототипа является наличие сложных модулей преобразования энергии и специального трансформатора.

Сущность изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа прямой генерации переменного тока солнечными батареями в котором используют блок солнечных батарей, содержащий, как минимум, две солнечные батареи, которые подключают встречно по отношению к друг другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата, являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток.

Эти и другие задачи, преимущества и признаки настоящего изобретения становятся понятным из нижеследующего подробного описания и пояснений рисунками вариантов осуществления заявляемого способа.

Краткое описание рисунков

На рисунках изображены:

- фиг. 1 генерация переменного тока вращением солнечных батарей;

- фиг. 2: схема подключения солнечных батарей к щеточно-коллекторному аппарату;

Сущность изобретения поясняется рисунками на фигуре 1 (а, б, в), где изображены солнечная батарея 1, формирующая положительный полупериод переменного тока, солнечная батарея 2, формирующая отрицательный полупериод переменного тока, при этом батареи соединены тыльными сторонами друг с другом и полученный блок батарей закрепляют на ось, вращаемую приводным двигателем 3. Выводы солнечных батарей соединены встречно со щеточно-коллекторным аппаратом (ЩКА) 4. Схема встречного соединения солнечных батарей с ЩКА показана на фигуре 2. Отрицательный полюс солнечной батареи 1 соединен с положительным полюсом батареи 2 и точка их соединения соединяется в ЩКА с кольцом 5. Положительный полюс солнечной батареи 1 соединен с отрицательным полюсом батареи 2 и точка их соединения соединяется с кольцом 6.

Подробное описание изобретения

Осуществляется предложенный по настоящему изобретению способ генерации переменного тока солнечными батареями следующим образом.

По формуле изобретения - фигура 1 (а, б, в) собранный из солнечных батарей 1 и 2 блок, закрепляют на оси и помещают под солнечное излучение. Включением приводного двигателя 3 блок приводят во вращение вокруг оси таким образом, что под солнечное излучение попадает поочередно то 1-я солнечная батарея, то 2-я. При этом на выводах щеточно-коллекторного аппарата формируется то положительные полупериоды переменного тока, то отрицательные, формируя тем самым однофазный переменный ток. При этом ось блока может располагаться горизонтально 1а, вертикально 1б и ортогонально по отношению к солнечным лучам 1в. Тем самым достигается наибольшая мощность вырабатываемого переменного тока.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа прямой генерации переменного тока солнечными батареями без использования дорогостоящих инверторов и преобразователей рода тока.

Перечень ссылочных позиций

1 - солнечная батарея положительной полярности

2 - солнечная батарея отрицательной полярности

3 - пиводной электродвигатель

4 - щеточно-коллекторный аппарат

5 - токосъемное кольцо коллекторного аппарата

6 - токосъемное кольцо коллекторного аппарата

Способ генерации переменного тока солнечными батареями, использующий блок солнечных батарей, содержащий как минимум две солнечные батареи, отличающийся тем, что солнечные батареи подключают встречно по отношению к друг другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам автономного электроснабжения. Система автономного электроснабжения содержит ветротурбину переменной скорости вращения, фотоэлектрический преобразователь, преобразующий световую энергию в электрическую энергию постоянного тока, приводной дизель, механически связанный с аксиальным многофазным бесконтактным синхронным генератором, аккумуляторную батарею, выполненную с возможностью соединения через выпрямитель с выходом аксиального многофазного бесконтактного синхронного генератора и имеющую возможность подключения к потребителям постоянного тока и через инвертор к потребителям переменного тока, тепловой преобразователь, трехвходовую аксиальную генераторную установку, механически связанную с приводным дизелем и имеющую механический, световой и тепловой входы, и сумматор тепловой энергии с первым и вторым входами, выход которого подсоединен к тепловому входу трехвходовой аксиальной генераторной установки, при этом ветротурбина жестко связана с механическим входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, выход фотоэлектрического преобразователя соединен со световым входом трехвходовой аксиальной генераторной установки, а выход теплового преобразователя подсоединен к первому входу сумматора тепловой энергии, при этом аккумуляторная батарея выполнена с возможностью подключения через выпрямитель к выходу трехвходовой аксиальной генераторной установки, а приводной дизель сообщен с блоком утилизации тепла, выход которого подключен ко второму входу сумматора тепловой энергии.

Группа изобретений относится к опорной пластине и узлу, образованному фотоэлектрической панелью и указанной пластиной. Технический результат заключается в повышении эффективности рекуперации тепла, излучаемого фотоэлектрической панелью.

Изобретение относится к гелиоархитектуре и гелиоэнергетике, в частности к солнечным зданиям со встроенными солнечными энергетическими установками для получения электрической энергии и теплоты.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэнергогенерирующая установка включает ротор с вертикальной осью вращения и вогнутыми лопастями и концентратор цилиндрической формы, состоящий из направляющих, зафиксированные на стойках.

Изобретение относится к области электротехники и энергетики. Устройство автономного электропитания содержит ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, блок заряда аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи, выходы которых присоединены через инвертор напряжения и распределительное устройство к нагрузке, и узел управления, при этом дополнительно введены блок заряда суперконденсаторов и блок суперконденсаторов, при этом блок заряда суперконденсаторов подключен входом параллельно блоку заряда аккумуляторных батарей к ветрогенератору и преобразователю солнечной энергии в электрическую, а выходом соединен с входом блока суперконденсаторов, выход которого соединен с входом блока заряда аккумуляторных батарей.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к энергетическим установкам малой энергетики, и может быть использовано для создания ветро-фотоэлектрических станций.

Изобретение относится к ветро-фотоэлектрическим станциям. Энергетическая установка содержит центральную башню и ротор с поворотными лопастями, размещенными между жесткими кольцевыми дисками и выполненными с возможностью вращения вокруг вертикальных осей посредством приводов поворота, элементы связи кольцевых дисков со ступицами ротора, установленными с возможностью вращения вокруг продольной оси центральной башни, и кольцевой понтон, размещенный с возможностью вращения вокруг центральной башни и скрепленный с нижним кольцевым диском, батарею фотоэлектрических модулей, закрепленной на верхнем кольцевом диске на его верхней периферийной поверхности, имеющей в каждой ее точке отклонение нормали в сторону от оси вращения ротора на 5°…45°, зависимый инвертор, установленный на роторе, и токопередающий узел, установленный соосно с центральной башней.

Изобретение относится к электротехнике, к двигателям постоянного тока с постоянным магнитом, использующим солнечный генератор для питания обмотки ротора. Технический результат заключается в более полном использовании площади солнечных элементов и увеличении их мощности, а также в снижении э.д.с.

Использование: в области электроэнергетики для преобразования солнечной радиации в электрическую энергию. Технический результат – повышение эффективности за счет преобразования максимального количества фотонов в электричество.

Закрытое устройство для использования солнечной энергии содержит первый приемник, который образует относительно закрытую первую полость, на которой обеспечено одно входное световое отверстие, один элемент преобразования световой энергии или один элемент преобразования световой энергии и по один светоотражающий элемент, который обеспечен на внутренней стенке первой полости или во внутреннем пространстве первой полости, световодное устройство плотно соединеное с входным световым отверстием, для направления собранного снаружи солнечного света таким образом, чтобы он входил в первую полость через входное световое отверстие, второй приемник, который образован в виде второй полости, на которой обеспечено входное световое отверстие, при этом второй приемник частично обеспечен во внутреннем пространстве первой полости, элемент преобразования световой энергии обеспечен на внутренней стенке второй полости или обеспечен во внутреннем пространстве второй полости, световодное устройство проходит через входное световое отверстие первой полости и плотно соединено с входным световым отверстием второй полости для направления собранного снаружи солнечного света во вторую полость, световодное устройство, соединенное с входным световым отверстием второй полости, плотно соединено с входным световым отверстием второй полости, вторая полость дополнительно снабжена одним входным отверстием второго рабочего тела, чтобы позволить второму рабочему телу входить во вторую полость, и выходным отверстием второго продукта, чтобы позволить второму продукту выходить из второй полости в присоединенную снаружи систему циркуляции, причем второй продукт является веществом, получаемым после воздействия по меньшей мере части энергии солнечного света на первое рабочее тело.

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для подзаряда аккумуляторных батарей, находящихся на хранении, с целью компенсации их саморазряда.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат – обеспечение возможности подключения устройств генерации на стороне переменного тока, а также возможности гибко менять приоритеты подключения различных вводов от источников генерации и аккумуляторных батарей.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение восстановления полной энергоемкости аккумуляторных батарей (АБ), что приведет к повышению живучести искусственного спутника Земли (ИСЗ), а также обеспечит преемственность зарядных устройств, что позволит снизить его конечную стоимость и сроки его изготовления.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение живучести и надежности функционирования автономной системы электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА).

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение энергетической эффективности, расширение функциональных возможностей бортовых систем электропитания (СЭП), улучшение электромагнитной совместимости.

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники, может быть использовано в системах бесперебойного электропитания автономных объектов постоянным током с двумя источниками электрической энергии, один из которых может накапливать электрическую энергию.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах бесперебойного электропитания постоянного тока без гальванической развязки нагрузки и двух источников, один из которых может накапливать электрическую энергию.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение вероятности возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса системы электропитания (СЭП).

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности системы автономного электроснабжения.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к спинальной хирургии, и может использоваться для лечения травм и заболеваний позвоночника, при его транспедикулярной фиксации (например, при грыже дисков, сколиозе и т.д.).

Изобретение относится к крупноформатным сканирующим ИК матричным фотоприемным устройствам (ИК МФПУ). Изобретение позволяет повысить значение порогового фотоэлектрического параметра при одновременном повышении стойкости к механическим нагрузкам при сохранении габаритов, теплопритоков, энергопотребления и массы МФПУ.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано при организации электроснабжения потребителей электроэнергией на переменном токе от солнечных батарей, а также при строительстве промышленных солнечных электростанций. Техническим результатом является создание прямого способа генерации переменного тока солнечными батареями без использования дорогостоящих инверторов и создания сложных схем преобразователей рода тока. В способе генерации переменного тока солнечными батареями используют блок солнечных батарей, содержащий как минимум две солнечные батареи, которые подключают встречно по отношению к друг другу и соединяют тыльными сторонами друг к другу, закрепляют на продольной оси, имеющей щеточно-коллекторный аппарат, к кольцам которого присоединены выводы солнечных батарей, получающие вращение от приводного двигателя, вращающего ось, при этом кольца щеточно-коллекторного аппарата являются выходом шин выдачи мощности солнечной батареи, генерирующей переменный ток. 2 ил..

Наверх