Система автоматического позиционирования фотоэлектрических преобразователей на солнце

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

1

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА СОЛНЦЕ

Антонов А.С.,

Горячев М. В.,

Давтян Н. Г.

Разработана одноосевая система автоматического позиционирования фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на Солнце, позволяющая увеличивать количество пришедшей мощности на поверхность ФЭП. Коэффициент полезного действия (КПД) ФЭП возможно увеличить до 50% следующими способами [1]:

– реализацией режима отбора мощности в оптимальной рабочей точке вольтамперной характеристики солнечной батареи;

– реализацией режима непрерывного автоматического слежения ФЭП за Солнцем;

– оптимизацией конструкции солнечной батареи с целью достижения минимального нагрева ФЭП.

Для увеличения КПД был выбран способ реализации режима непрерывного автоматического слежения ФЭП за Солнцем.

Разработка конструкции механической части системы велась с использованием САПР Compas 3D.

Разработанная система представляет собой 3 панели, имеющие возможность складываться (рисунок 1) для уменьшения габаритных размеров при транспортировке и раскладываться в рабочем положении (рисунок 2). На панелях установлены ФЭП. Для возможности поворота панели крепятся к сервоприводу. Панели могут поворачиваться со скоростью 60є за 0, 17 с в диапазоне от 0є до 180є с точностью ±5є. Таких сборок в макете устанавливается 2 штуки.

Рисунок 1. Система панелей в транспортном положении

Рисунок 2. Система панелей в рабочем положении

Программирование электрической части системы велось в оболочке Arduino IDE.

Алгоритм работы системы следующий.

Система автоматически отслеживает положение Солнца c помощью сравнения значений с двух фоторезисторов, установленных на двух противоположных сторонах панели. Данные с фоторезисторов поступают на центральный процессор ATmega 2560, который выдаёт команду на поворот панелей в сторону с наибольшим значением светового потока.

Общая функциональная схема системы представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Функциональная схема системы автоматического позиционирования фотоэлектрических преобразователей

На каждой панели установлены ФЭП с выходным напряжение 5В. Всего таких ФЭП в системе 6, что позволяет питать электронную часть системы, потребляющую 9В даже при малом количестве света.

Питание электронной части системы осуществляется ФЭП, которые подключаются через защитные диоды к понижающему преобразователю DC/DC, стабилизирующему напряжение на 8В, которое необходимо для питания центрального процессора. Питание фоторезисторов осуществляется через стабилизатор 7805 CV на 5В, подключенный к выходу DC/DC преобразователя. Для накапливания электрической энергии в системе установлен аккумулятор на 12В.

Механическая часть была изготовлена с применение аддитивной технологии на 3D принтере из ABS пластика. Распечатанные на 3D принтере элементы конструкции представлены на рисунке 4.

.

Рисунок 4. Панели, изготовленные на 3D принтере из ABS пластика

Выводы

1. Разработана одноосевая система автоматического позиционирования фотоэлектрических преобразователей. Создан макет, доказавший работоспособность разработанной системы.

2. Разработана функциональная схема и алгоритм программы для микроконтроллера.

Литература

фотоэлектрический преобразователь солнце космический

1. Шиняков Ю.А. Повышение энергетической эффективности автономных фотоэлектрических энергетических установок / Ю.А. Шиняков, Ю.А. Шурыгин, О.Е. Аркатова // Доклады Том. гос. Ун-та систем управления и радиоэлектроники. - 2010. - № 2(22), ч. 2. - С. 102-107.

Размещено на Allbest.ru