用于光伏系统的检测装置、光伏系统及使用方法

摘要

本发明提供了一种用于光伏系统的检测装置、光伏系统及使用方法，用于光伏系统的检测装置，包括盒体，以及设置在所述盒体内的电路板；所述盒体包括上盖和底盒，所述上盖和所述底盒组合构成一容置所述电路板的容置腔；所述电路板上设有光电探测器；所述上盖上相对所述光电探测器设置一透光镜。光伏系统，包括多个光伏组件，每个所述光伏组件连接一跟踪器，所述跟踪器用于跟踪太阳光光线射入位置；所述跟踪器上连接一检测装置，以及对光伏系统的使用方法。本发明能够保证光伏组件的表面一直吸收到太阳光的射入，在有限的光照时间内，使光伏组件的电能产量达到最大化，降低提高光伏组件利用率的生产成本。

权利要求

1.一种用于光伏系统的检测装置，包括：一盒体，以及设置在所述盒体内的电路板；

其特征在于：

所述盒体包括上盖和底盒，所述上盖和所述底盒组合构成一容置所述电路板的容置腔；

所述上盖和所述底盒接触连接，并在二者的连接位置处通过设置密封条进行密封连接，以使所述容置腔为密封容置腔；

所述上盖、所述底盒分别与所述密封条的接触方式为面面接触；

所述电路板上设有用于测量和探测太阳光射入范围的光电探测器；

所述上盖上相对所述光电探测器设置一透光镜，所述透光镜用于聚焦太阳光，并将其成像在所述光电探测器上；

所述底盒的底面连接一调节装置，所述调节装置用于调节所述盒体转动位置，以使太阳光的光线射入在所述透光镜上；

所述的调节装置包括上底板和下底板，以及连接所述上底板和所述下底板的若干个连接件和若干个弹性元件，每个所述连接件用于调节所述上底板和所述下底板之间的距离；

所述上底板的上表面与所述底盒下表面连接。

2.根据权利要求1所述的用于光伏系统的检测装置，其特征在于：所述上盖上设有用于安装所述透光镜的安装孔，所述安装孔边缘通过密封圈与所述透光镜边缘连接。

3.根据权利要求1所述的用于光伏系统的检测装置，其特征在于：所述透光镜依次从上至下包括防尘玻璃、镜头，以及透镜支座和透镜，所述防尘玻璃、所述镜头和所述透镜均安装在所述透镜支座上，且与所述上盖密封连接。

4.根据权利要求3所述的用于光伏系统的检测装置，其特征在于：所述透光镜还包括一用于均匀衰减光能量的衰减片，所述衰减片设置在所述镜头和所述透镜之间。

5.根据权利要求1所述的用于光伏系统的检测装置，其特征在于：所述光电探测器为四象限光电探测器。

6.一种光伏系统，其特征在于，包括：多个光伏组件，每个所述光伏组件连接一跟踪器，所述跟踪器用于跟踪太阳光光线射入位置；

所跟踪器上连接一检测装置，所述检测装置为权利要求1-5任一项所述的用于光伏系统的检测装置。

7.一种光伏系统的使用方法，其特征在于：所述光伏系统为权利要求6所述的光伏系统，使用方法包括以下步骤：a)、将光伏系统固定安装；

b)、调节所述检测装置检测太阳光射入范围；

c)、所述跟踪器根据检测结果控制所述光伏组件与太阳光光线之间位置关系。

说明书

用于光伏系统的检测装置、光伏系统及使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光伏电池产能领域，尤指一种使太阳光的光线随时射入在光伏电池上的用于光伏系统的检测装置、光伏系统及使用方法。

背景技术

[0002] 随着社会和科学技术的发展，太阳能光伏电池的生产技术不断得到提高，并且日益广泛地被应用于各个领域。太阳能光伏电池(简称光伏电池)通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。是具有封装及内部联结的能单独提供直流电输出的太阳电池组合装置，而太阳能光伏电池是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。不仅能够实现太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

[0003] 而电池所产生的电能主要依赖于入射到电池上的光子能量，但是目前的光伏发电产品仍存在发电效率偏低的问题，其原因是目前的光伏电池一般都是平面的，对反射光的利用很少；其次，太阳的光照角度一直在发生变化，而平面且固定安装设置的光伏电池仅能接收到一部分的光线，且接收的光线较弱的，所以会造成光伏电池的利用率极低，反而为提高发电效率造成生产成本增加。

[0004] 因此，如何保持光伏电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直射入太阳能电池板上，提高光伏电池的利用率，且生产成本较低的高精度光伏跟踪器检测装置一直是本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种用于光伏系统的检测装置，能够保证光伏电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直射入太阳能电池板上，进而提高光伏电池的发电效率。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

[0007] 一种用于光伏系统的检测装置，包括：一盒体，以及设置在所述盒体内的电路板；

[0008] 所述盒体包括上盖和底盒，所述上盖和所述底盒组合构成一容置所述电路板的容置腔；

[0009] 所述电路板上设有用于测量和探测太阳光射入范围的光电探测器；

[0010] 所述上盖上相对所述光电探测器设置一透光镜，所述透光镜用于聚焦太阳光，并将其成像在所述光电探测器上。

[0011] 本技术方案，由于检测装置是用于光伏系统上的，而光伏系统一般安装在室外，因而在一个盒体的密封容置腔内设置电路板，且在电路板上设置用于测量和探测太阳光的光电探测器，保证光电探测器不于灰尘或雨水等接触，影响使用效果。进而又在盒体的上盖上相对光电探测器位置设置透光镜，而透光镜的作用是于聚焦太阳光，并将其成像在所述光电探测器上。可以通过光电探测器实现光伏电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直射入太阳能电池板上，提高光伏电池的利用率。

[0012] 优选地，所述上盖和所述底盒接触连接，并在二者的连接位置处通过设置密封条进行密封连接，以使所述容置腔为密封容置腔；

[0013] 所述上盖、所述底盒分别与所述密封条的接触方式为面面接触。

[0014] 本技术方案中，将上盖和底盒接触连接，且通过在连接位子设置密封条，保证盒体的容置腔成密封状态，可以保证安装在盒体内的零件处于密封保护状态。

[0015] 优选地，所述上盖上设有用于安装所述透光镜的安装孔，所述安装孔边缘通过密封圈与所述透光镜边缘连接。

[0016] 设置的透光镜主要是将吸收的太阳光聚焦，并在光电探测器上成像，在通过成像的位置，判断射入光斑中心在光伏组件面上的位置。而上盖上的安装孔通过密封圈与透光镜边缘密封连接，可以在保证透光镜能够聚焦太阳光的基础上，可以将透光镜密封设置在盒体内，避免影响透光镜的使用效果。

[0017] 优选地，所述透光镜依次从上至下包括防尘玻璃、镜头，以及透镜支座和透镜，所述防尘玻璃、所述镜头和所述透镜均安装在所述透镜支座上，且与所述上盖密封连接。

[0018] 设置的透光镜主要由防尘玻璃、镜头，以及透镜支座和透镜构成。由于透光镜主要是将吸收的太阳光聚焦，并在光电探测器上成像。因而在镜头上方设置了防尘玻璃，可以起到对镜头保护的同时，也可以保证太阳光射入的效果。而设置的透镜支座可以方便整个透光镜的安装和固定，且有效避免使用过程中透光镜脱落。

[0019] 在上述透光镜的基础上，进一步优选地，所述透光镜还包括一用于均匀衰减光能量的衰减片，所述衰减片设置在所述镜头和所述透镜之间。

[0020] 在镜头和透镜之间设置的衰减片，而衰减片主要是起到衰减的作用，将射入镜头上的光线均匀衰减后再射入透镜，降低光能量，保证光电探测器工作在线性状态，避免光能量过强造成光电探测器或电路板的损坏。

[0021] 优选地，所述光电探测器为四象限光电探测器。

[0022] 由于四象限光电探测器响应速度快，满足光伏系统中设置的跟踪器能够提高跟踪精度，可快速地探测入射光斑位置的连续变化，并且对不同位置的分辨率极高。

[0023] 在上述技术上做进一步的改进，在所述底盒的底面连接一调节装置，所述调节装置用于调节所述盒体转动位置，以使太阳光光线射入在所述透光镜上。

[0024] 本技术方案通过在密封的盒体的底盒上连接一调节装置，由于太阳光的光线射入角度一直在发生变化，而盒体上设置的透光镜和光电探测器主要是吸收太阳光射入，所以应保持太阳光的光线能够射入到透光镜上，进而就需要改变盒体的安装位置，通过设置的调节装置，可以简化盒体的安装，且能够满足盒体位置的改变。

[0025] 优选地，所述的调节装置包括上底板和下底板，以及连接所述上底板和所述下底板的若干个连接件和若干个弹性元件，每个所述连接件用于调节所述上底板和所述下底板之间的距离；

[0026] 所述上底板的上表面与所述底盒下表面连接。

[0027] 通过若干个连接和弹性元件来调整上底板和下底板之间的距离。利用两底板之间距离的不均等实现盒体与水平面成倾斜设置，可以根据太阳光射入方向改变倾斜的方向，不仅安装方便，且结构简单，生产成本较低。

[0028] 本发明的另一个目的还提供了一种光伏系统，包括：

[0029] 多个光伏组件，每个所述光伏组件连接一跟踪器，所述跟踪器用于跟踪太阳光光线射入位置；

[0030] 所跟踪器上连接一检测装置，所述检测装置为上述所述的用于光伏系统的检测装置。

[0031] 将上述的检测装置设置在光伏组件上，且在光伏组件和检测装置之间设置一跟踪器，通过设置的跟踪器与检测装置的连接，可以快速判断太阳光的射入角度，可以提高跟踪器的对太阳光的跟踪精度。从而可以改变光伏组件的表面与太阳光之间的角度，保证在有限的时间能光伏组件的表面上一直能够吸收到太阳光，提高光伏组件的利用率。

[0032] 本发明的另一个目的还提供了一种光伏系统的使用方法，

[0033] 所述光伏系统为权前述的光伏系统，使用方法包括以下步骤：

[0034] a)、将光伏系统固定安装；

[0035] b)、调节所述检测装置检测太阳光射入范围；

[0036] c)、所述跟踪器根据检测结果控制所述光伏组件与太阳光光线之间位置关系。

[0037] 通过本发明提供的用于光伏系统的检测装置及光伏系统及使用方法，能够带来以下至少一种有益效果：

[0038] 1、本发明的用于光伏系统的检测装置及光伏系统，能够保证光伏组件的表面一直吸收到太阳光的射入，在有限的光照时间内，使光伏组件的电能产量达到最大化，降低提高光伏组件利用率的生产成本。

[0039] 2、本发明在光伏系统的光伏组件上安装检测装置，通过设置的检测装置可以快速的检测到太阳光射入的位置，避免当太阳光的光线射入角度发生变化时，光伏组件表面无法接收到太阳光射入的盲区存在，进一步提高光伏系统的使用率。

[0040] 3、本发明的检测装置，采用密封的盒体进行保护，不仅延长使用寿命，且结构简单。

[0041] 4、本发明的检测装置，透光镜的特殊设置，能够避免灰尘等杂质对检测数据的准确度造成影响，同时透光镜处于被密封的状态，表面不会受水、油等液体腐化缩短使用寿命，影响检测效果，且保证了整体结构的美观。

[0042] 5、本发明中的检测装置通过设置的调节装置，能够使透光镜一直聚焦到太阳光，不仅安装方便，且调节方式简单。

[0043] 6、本发明可以由多个光伏组件阵列成一个光伏系统，可以在每个光伏组件上设置跟踪器，通过跟踪器与检测装置的连接，时刻对太阳光的光线射入角度进行判断，同时根据角度的变化改变光伏组件与太阳光的光线之间的角度，保证一直接收到太阳光射入，提高整个光伏系统的利用率。

[0044] 7、本发明的光伏系统使用方便、安装简单、可以成批量的生产，且由不同的厂家生产完在组合，生产成本低，同时该光伏系统安装位置不受限制，有效提高适用范围。

附图说明

[0045] 下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

[0046] 图1是本发明的用于光伏系统的检测装置的分解结构示意图；

[0047] 图2是图1纵向方向剖切的上盖、底盒配合后的局剖面结构示意图；

[0048] 图3是本发明的用于光伏系统的检测装置的透光镜、上盖分解结构示意图；

[0049] 图4是图1中透光镜、上盖配合后的局部剖面结构示意图，剖面方向同图2；

[0050] 图5是本发明的光伏系统中光伏组件、跟踪器、用于光伏系统的检测装置的配合后的结构示意图；

[0051] 图6是图5中A部分的放大图；

[0052] 图7是本发明中光电探测器运用状态时光斑的位置示意图。

[0053] 附图标号说明：

[0054] 1、检测装置；11、盒体；111、上盖；1110、安装孔；112、底盒；113、容置腔；114、密封条；115、密封圈；116、紧固件；117、螺母；

[0055] 2、电路板；

[0056] 3、光电探测器；

[0057] 4、透光镜；41、防尘玻璃；42、镜头；43、透镜支座；44、透镜；45、衰减片；

[0058] 5、调节装置；51、上底板；52、下底板；53、连接件；54、弹性元件；

[0059] 6、光伏组件；

[0060] 7、跟踪器。

具体实施方式

[0061] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

[0062] 为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形，其次，光线路径由箭头表示。

[0063] 在本发明的实施例中，参看图1-4，用于光伏系统的检测装置1包括上盖111和底盒112组合而成的盒体11，在盒体11内部构成一容置腔113，容置腔113内设置有电路板2。其中，电路板2设有用于测量和探测太阳光射入范围的光电探测器3，同时在上盖111相对光电探测器3设有一透光镜4，而设置的透光镜4主要用于聚焦太阳光，并将其成像在光电探测器
3上实现时刻对太阳光位置的检测。

[0064] 在实施例中，如图2所示的上盖111、底盒112配合后的局剖面结构示意图，实际安装时，上盖111和底盒112接触连接，并在二者连接位置处设置密封条114，以使容置腔113为密封。具体的密封条114夹设在上盖111与底盒112接触边缘之间，且密封条114与上盖111和底盒112边缘的接触方式为面面接触。一紧固件116依次穿过底盒112、密封条114、上盖111固定(该部分图中未示出)。

[0065] 在实施例中，如图3所示，上盖111上设置的透光镜4表面必须能够聚焦到太阳光，因此，透光镜4不能同电路板2一样完全安装在密封的容置腔113内，但又不能使透光镜4被外部的液体腐蚀或被固体物覆盖影响检测数据的准确性。所以本申请中，具体的在上盖111上设置一用于安装透光镜4的安装孔1110，而安装孔1110的边缘通过密封圈115与透光镜4边缘连接。安装孔1110的边缘与透光镜4的边缘吻合，便于透光镜4的安装，即将透光镜4的整体设置于上盖111上，保证了整体结构的密封、净化性能，同时也保证了整体结构的美观。

[0066] 在实施例中，再次参看图1、3、4所示，透光镜4依次从上至下包括防尘玻璃41、镜头42，以及透镜支座43和透镜44，而防尘玻璃41、镜头42，以及透镜44均安装在透镜支座43上，安装时将透镜支座43的边缘与上盖111的安装孔1110的边缘吻合，进而在两者的边缘之间夹设上密封圈115，不仅可以保证密封安装，可以增加摩擦有效阻止使用过程中透光镜4脱落，从而使密封圈115发挥其密封等功能。

[0067] 上述实施例中的密封条114和密封圈115在满足密封功能的同时，还可以采用防水材料制成，能够达到防水的效果，避免雨水等从连接缝中渗入到容置腔113内，造成对电路板2和透光镜4的损坏。

[0068] 在实施例中，透光镜4进一步还包括了一用于均匀衰减光能量的衰减片45，而衰减片45具体的安装在镜头42和透镜44之间，可以减弱从镜头42射入的太阳光的光能量，可以进一步保证光电探测器3处于正常工作。

[0069] 本发明中进一步的提供了一种光伏系统，参看图5、6，光伏系统包括了多个光伏组件6，每个光伏组件连接一跟踪器7，设置跟踪器7的目的是用于控制光伏组件6与太阳光光线之间的位置关系，保证光伏组件6表面一直能够吸收到太阳光的射入。同时跟踪器7的作用也是用于跟踪太阳光的射入位置，进而为了提高跟踪器7的跟踪精度与响应速度，设置了上述实施例中的检测装置1，而该检测装置1中设置了特定的光电探测器3。

[0070] 由于自然规律导致太阳光的射入角度一直发生变化，通过设置的跟踪器7有效地跟踪太阳光的射入位置，进而控制光伏组件6与太阳光光线之间的位置关系。进而又通过检测装置1将检测的数据发送到跟踪器7上，再由跟踪器7以最快的时间控制光伏组件6发生转动，提高跟踪的精准度。其中，检测装置1在检测的过程中必须保证透光镜4能够吸收到太阳光，因而检测装置1在使用时与太阳光的光线射入角度一直。

[0071] 所以进一步的在盒体11的底盒112上连接一调节装置5，调节装置5包括了上底板51和下底板52，以及连接上底板51和下底板52的若干个连接件53和若干个弹性元件54。其中，上底板51通过紧固件116与盒体11的底盒112的底面连接，而下底板52通过紧固件116与跟踪器7连接。当然在其他实施例中可以不设置上底板51，直接通过连接53与底盒112连接。

[0072] 应说明的是，上述紧固件116、连接件53均采用螺钉、螺栓与螺母117的结合等，且设置的数量为四个，四个紧固件116分设在一平面的四个角上，保证连接的稳定性。而弹性元件54优选为弹簧，这样通过紧固件116与弹簧的配合达到紧固的松紧程度不同，调节上底板51和下底板52之间的距离，通过不同的距离实现对盒体11的调节，以使太阳光光线射入在盒体11上设置的透光镜4上。

[0073] 在实施例中，光电探测器3优选为四象限光电探测器，由于四象限光电探测器的检测精准度高，速度快。具体的是将四个性能完全相同的光电二级管(图中未标示)按照直角坐标要求排列，形成四个相互隔离、面积相等、形状相同、位置对称的区域。理想状态下，每个区域的暗电流相等。通过设置的四象限光电探测器可以提供一种增益可调的快速跟踪定位(GAFT)算法，以实现对太阳光的光线射入目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位，该算法首先根据目标在四象限光电探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系，确定光斑在探测器上的线性变化区间，并在此区间上得到光斑移动与信号变化的对应关系，再实时采集光斑在四个象限上的信号之和，作为目标光斑信号强度，然后计算光斑信号强度的变化率，采用自适应学习的方法得到信号强度的变化趋势，根据该趋势对信号增益进行动态调整，从而提高信号的分辨率和跟踪精度。

[0074] 参看图7所示，具体的中四象限光电探测器光敏面的半径为R(图中标示的圆)。四象限中心与直角坐标的零点O重合。图中四象限的对称轴分别与坐标的x、y轴重合。光斑(图中用带四个箭头的移动标记标示)中心为O1。当O1位于四象限中心时，四个象限上接收到的光信号强度相等，经计算处理后得到的误差信号为零。当O1逐渐偏离O时，光斑在X、Y方向的分量逐渐变化，分析光斑在X、Y方向上的分量，即可得到光斑偏离四象限中心的位置，进而计算得到跟踪器7与太阳光的光线偏离角度。从而通过偏离角度的大小调节光伏组件6与太阳光的光线的角度，有效地提高整个光伏系统的产电量。

[0075] 本发明中对于整个光伏系统的使用方法，其使用方法不同也不同于常规的使用方法，本实施例的用于光伏系统的检测装置及光伏系统的使用方法步骤如下：

[0076] a)、将光伏系统固定安装；

[0077] b)、调节所述检测装置检测太阳光射入范围；

[0078] c)、所述跟踪器根据检测结果控制所述光伏组件。

[0079] 其中，在光伏系统固定安装之前可以预先在每个光伏组件6上安装检测装置1和跟踪器7，在将每个光伏组件6与固定面连接固定。当然在实际安装使用时光伏组件6、检测装置1以及跟踪器7可以由不同的厂家生产，通过不同厂家生产的零件组件成一个光伏系统。

[0080] 检测装置1的调节主要是通过光电探测器3计算出太阳光线射入的角度，进一步的利用检测装置1上设置的调节装置5调节该角度的大小，再由跟踪器7根据检测结果控制光伏组件6，使光伏组件6的表面一直能够接收到太阳光的射入。其中，光伏组件6为可转动的连接方式与固定面连接，当然连接方式有多种，只需满足光伏组件6与水平面之间的角度，以及能够随太阳光的光线射入角度发生变化即可，此处不再赘述。

[0081] 应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。