基于mppt控制的新型仿生学装置制造方法
【专利摘要】本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，包括树状支架、太阳能电池板、MPPT控制器以及蓄电池；特征在于：树状支架包括树干和树枝，树枝在树干上分层设置，由上至下每层树枝的长度依次增加；太阳能电池板固定于树枝上，形成输出电能的太阳能电池板组；太阳能电池板组在MPPT的控制下可对铅酸电池充电，逆变器的输出端连接有照明灯和灯箱，所述照明灯设置于树干的顶端。本实用新型的仿生学装置，通过将太阳能电池板排布在树状支架上，有效提高了太阳能的利用率；采用MPPT控制的方式，实现了光伏电池的最大功率跟踪和输出。同时还具有节能环保、经济实惠等优点，具有广阔的应用价值。
【专利说明】基于MPPT控制的新型仿生学装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于MPPT控制的新型仿生学装置，更具体的说，尤其涉及一种可有效提高太阳能利用率的基于MPPT控制的新型仿生学装置。
【背景技术】
[0002]目前太阳能系统存在普遍的问题就是发电效率不高。现阶段，太阳能系统应用的研究主要集中在提高太阳能系统效率方面，如:高精度阳光跟踪系统，但是由于此系统维护成本较高，设计较为复杂，不利于在生活方面的推广，所以如何更好的提高太阳能发电系统的发电效率是值得研究的。
[0003]现实生活中太阳能电池板大多是单一的固定式支架结构，而太阳是随着时间和天气变化的，因而照射在太阳能电池板的单位面积的照度是不高的，不能实现对太阳能的充分利用。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种有效提高太阳能利用率的基于MPPT控制的新型仿生学装置。
[0005]本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，包括树状支架、太阳能电池板、MPPT控制器以及蓄电池；其特别之处在于:所述树状支架包括树干和固定于树干上的树枝，树枝在树干上分层设置，每一层上的树枝数目为多个，由上至下每层树枝的长度依次增加；所述太阳能电池板固定于树枝上，形成输出电能的太阳能电池板组；太阳能电池板组在MPPT的控制下可对铅酸电池充电，太阳能电池板组、铅酸电池在MPPT的控制下可输出至直流负载接口以及经逆变器进行逆变，逆变器的输出端连接有照明灯和灯箱，所述照明灯设置于树干的顶端。
[0006]树状支架由树干和树枝组成，以便实现对太阳能电池板组的固定和支撑作用。由上到下每层树枝的长度依次增加，有利于实现太阳能电池板的均匀分布，利于最大限度地接收太阳能。在MPPT的控制作用下，有利于实现太阳能电池组的最大功率输出，有效地提高了太阳能的转化效率。铅酸电池实现对电能的暂存作用，在MPPT的控制下，太阳能转化的电能可供直流负载接口、照明灯和灯箱输出。
[0007]本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，所述树干的底端固定有底座；树干和树枝的内部为相互连通的用于布线的空腔。底座实现对树状支架的支撑作用，以保证其稳定性。将树干和树枝的内部设置为空腔，有利于导线的布设。
[0008]本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，所述树枝的层数为5层，每层上树枝的数目为4个,每层树枝的长度相等且两两垂直；树枝与树干的夹角为45° ,每个树枝上设置的太阳能电池板的数目为3个，太阳能电池板固定于树枝的上部。
[0009]本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，每层上四个树枝的朝向分别为东、南、西、北，位于不同方位的太阳能电池板串联形成一组输出。[0010]本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，所述树状支架的材料为PPR。PPR材料具有健康环保、耐高温、耐压性能好、输送阻力小、价格便、使用寿命长的优点，适于采用。
[0011]本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于MPPT控制的新型仿生学装置，通过仿生学原理来制作树状支架，将太阳能电池板排布在树枝的四周，这样将使得总体太阳能的利用效率大大提高了 ；同时系统还采用MPPT控制的方式，实现了光伏电池的最大功率跟踪和输出。太阳能转化的电能，不经可经直流负载接口对外部设备进行供电，而且还经逆变器转化之后对照明灯进行供电，使其不仅具有一般路灯的功能，同时还具有节能环保、经济实惠等优点，具有广阔的应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的仿生学装置的结构示意图；
[0013]图2为本实用新型中树状支架的俯视图；
[0014]图3为本实用新型中电路部分的原理图；
[0015]图4为同一层树枝上太阳能电池板的分布示意图；
[0016]图5为太阳能电池板组的电压、电流和功率随时间变化曲线图。
[0017]图中:I树干，2树枝，3太阳能电池板，4照明灯，5直流负载接口，6灯箱，7灯箱光源，8底座，9空腔，10 MPPT控制器，11太阳能电池板组，12蓄电池，13逆变器。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
[0019]如图1所示，给出了实用新型的仿生学装置的结构示意图，其包括树干1、树枝2、太阳能电池板3、照明灯4、直流负载接口 5、灯箱6、灯箱光源7、底座8、空腔9 ;树枝2固定于树干I上，形成树状支架。树枝2在树干I上分层设置，由上至下每层上树枝2的长度依次增加；太阳能电池板3固定于每根树枝2的上部，以便太阳光可均匀地照射于每个太阳能电池板3上，最大限度地实现对太阳能的利用。照明灯4设置于树干I的顶部，底座8位于树干I的底部，实现对整个树状支架的支撑作用。树干I的内部为空腔9，如图2所示；树枝2的内部也为空腔，树干I与树枝2的内部空腔均相连通，以便于布线。
[0020]树干I和树枝2均采用PPR管，其不但经济，而且质量轻，同时还具有卫生健康环保、耐高温、耐压性能好、输送阻力小、价格便宜适中、使用寿命长的优点。如图1和图2所示，树枝2的层数设置为5层，每层上设置的树枝2数目为4个，同一层上的树枝2的长度相等，由上至下每层上的树枝2长度依次增加，从上往下可以采用依次成等差数列的形式，第一层支架20cm，第二层支架30cm，……，第五层支架60cm。这样总体接受太阳光的面积得到很大的提高，继而提高太阳能电池板的采光面积，大大提高了太阳能的利用率。
[0021]如图4所示，给出了同一层树枝上太阳能电池板的分布示意图，蓄电池12可以采用12V的直流电源输入输出，太阳能电池板3的规格可以采用:80mm*60mm*3mm,电压:
5.5V,电流:130mA。考虑到蓄电池是12V，因此需要将三块太阳能电池板3串联在一起，形成太阳能电池板组11，然后将其并联在同一端。如果在一个树枝2上放三块太阳能电池板3，并将其串联，虽然实施铺线时很简单，但是这样容易使串联的三块的太阳能电池板3的总电压不一致，甚至产生大的偏差，而且电流只取其中做小的那个为标准。为使串联的三块太阳能电池的总电压尽可能的一致，本作品采用如下办法解决此问题:如图4所示，将朝向北、西、南、东方向树枝2上的太阳能电池板3分为标记为1、2、3，4、5、6，7、8、9，10、11、12，为了使串联在一起的电池板受太阳光面积尽可能一致，需要将位于不同朝向的树枝2上的太阳能电池板3串联在一起，因此需要将标号为1、4、7，2、6、10，3、8、12，5、9、11的太阳能电池板3串联在一起。
[0022]另外太阳能电池板3采集太阳光会受到其放置的位置的影响，所以需要考虑到太阳能电池板3放在树枝2上的倾斜角度，而倾斜角的选取可以参考表1:
[0023]表1纬度和太阳能电池板板倾角的关系
[0024]
【权利要求】
1.一种基于MPPT控制的新型仿生学装置，包括树状支架、太阳能电池板(3)、MPPT控制器(10)以及蓄电池(12);其特征在于:所述树状支架包括树干(I)和固定于树干上的树枝(2),树枝在树干上分层设置,每一层上的树枝数目为多个，由上至下每层树枝的长度依次增加；所述太阳能电池板固定于树枝上，形成输出电能的太阳能电池板组(11);太阳能电池板组在MPPT的控制下可对铅酸电池充电，太阳能电池板组、铅酸电池在MPPT的控制下可输出至直流负载接口(5)以及经逆变器(13)进行逆变，逆变器的输出端连接有照明灯(4)和灯箱(6 )，所述照明灯设置于树干(I)的顶端。
2.根据权利要求1所述的基于MPPT控制的新型仿生学装置，其特征在于:所述树干(O的底端固定有底座(8);树干和树枝(2)的内部为相互连通的用于布线的空腔。
3.根据权利要求1或2所述的基于MPPT控制的新型仿生学装置，其特征在于:所述树枝(2)的层数为5层，每层上树枝的数目为4个，每层树枝的长度相等且两两垂直；树枝与树干的夹角为45°，每个树枝上设置的太阳能电池板(3)的数目为3个，太阳能电池板固定于树枝的上部。
4.根据权利要求3所述的基于MPPT控制的新型仿生学装置，其特征在于:每层上四个树枝(2)的朝向分别为东、南、西、北，位于不同方位的3个太阳能电池板(3)串联形成一组输出。
5.根据权利要求3所述的基于MPPT控制的新型仿生学装置，其特征在于:所述树状支架的材料为PPR。
【文档编号】F21V23/00GK203395790SQ201320279433
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月21日 优先权日:2013年5月21日
【发明者】夏绍燕, 陈庆东, 王俊平, 屈文亭, 刘华, 秦利娟 申请人:滨州学院