СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СОЛНЕЧНЫМИ БАТАРЕЯМИ Российский патент 2019 года по МПК H02S40/32 H02S40/36 H01L31/42 H02J7/35 

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

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.

.

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.