Солнечный генератор

Солнечный генератор

Солнечный генератор (каким бы сложным и большим он не был) может вырабатывать лишь постоянный ток. К счастью, имеется много потребителей, использующих именно постоянный ток (зарядка аккумуляторов, освещение, радиоаппаратура и т.д.), но потребителей переменного напряжения 220В ни меньше. Для преобразования постоянного тока аккумуляторной батареи в переменный синусоидальной формы, нужен инвертор.

Инверторы – полупроводниковые приборы. Они могут быть поделены на два типа в соответствии с типом фотоэлектрических систем:

• инверторы для автономных систем солнечных батарей;
• инверторы для сетевого использования.Выходной каскад у обоих типов во многом похож, а основное отличие в схеме управления. Первый тип имеет генератор частоты, а второй должен работать синхронно с промышленной сетью (и в качестве генератора частоты использует саму сеть).

  Для всех типов ключевой параметр – КПД (который должен быть более 90%). Выходное напряжение автономных инверторов как правило составляет 220В (50/60 Гц), а в инверторах мощностью 10-100кВт можно получать трехфазное напряжение 380В. Все автономные инверторы трансформируют постоянный ток аккумуляторных батарей. Вследствие этого входное напряжение выбирается из ряда 12, 24, 48 и 120В. Чем больше входное напряжение, тем проще инвертор и тем выше его КПД. При больших напряжениях существенно меньше потери на передачу энергии от солнечного генератора к аккумуляторной батарее, регулятору зарядки и инвертору, однако при этом усложняется конструкция солнечной электростанции и ее эксплуатация при опасных напряжениях (выше 40 В). К форме выходного сигнала автономных инверторов предъявляются менее жесткие требования. В ряде случаев (если позволяет нагрузка) возможно использование инверторов с трапециевидным выходным сигналом. Такие инверторы стоят в 2-3 раза дешевле инверторов с синусоидальным выходным сигналом. Важный параметр автономных инверторов – зависимость КПД от мощности подключенной нагрузки. КПД не должен значительно снижаться при подключении нагрузки в десять раз меньшей (по потребляемой мощности), чем номинальная мощность инвертора. Вместе с тем инвертор должен выдерживать перегрузки в выходных цепях (при подключении электродвигателей и прочих динамичных нагрузок). Таким образом, к автономному инвертору предъявляются следующие требования:

• способность переносить без последствий перегрузки (как кратковременные, так и длительные);
• маленькие потери при малых нагрузках и на холостом ходу;
• стабилизация выходного напряжения;
• низкий коэффициент гармоник;
• высокий КПД;
• отсутствие помех на радиочастотах.Иностранные фирмы предлагают широкий ассортимент инверторов, специально разработанных для солнечных батарей. Такие инверторы уже имеют блок регулятора отбора максимальной мощности, блок регулятора заряда, а также дополнительный вход подключения дизель-генератора (для экстренной подзарядки аккумуляторной батареи).
  Важный параметр автономных инверторов

  
  Солнечный генератор Солнечный генератор (каким бы сложным и большим он не был) может вырабатывать лишь постоянный ток. К счастью, имеется много потребителей, использующих именно постоянный ток

  Источник: top-expert.narod.ru

AGM Солнечный генератор

Автономный источник электроэнергии на 220 В и 12 В. Зарядка от сети и солнечных батарей. Уникальный продукт.

НАЗНАЧЕНИЕ

Солнечный генератор «AGM» – это генератор электрической энергии постоянного тока напряжением 12В и переменного тока напряжением 220В, работающий на солнечных батареях.

Для работы «AGM» не требуются двигатели. Он не потребляет топливо и поэтому не требует заправки топливом.

Имеет встроенное зарядное устройство от сети переменного тока 220В.

Генератор «AGM» предназначен для обеспечения электричеством осветительных приборов, бытовых электроприборов и техники, электроинструмента, а также для постоянного и аварийного энергообеспечения жилых и офисных помещений, а также открытых площадок и выездных мероприятий. Является бесшумной и экологичной заменой бензиновых и дизельных электрогенераторов.

ВОЗМОЖНОСТИ СОЛНЕЧНОГО ГЕНЕРАТОРА AGM

К солнечному генератору «AGM» можно подключить любой электроприбор напряжением 12В постоянного и 220В переменного тока. Компактные размеры, небольшой вес солнечного генератора «AGM», а также отсутствие запаха и паров топлива позволяет с легкостью разместить в багажнике автомобиля. Солнечный генератор «AGM» предназначен для применения в качестве основного и резервного источника электроэнергии жилых домов, коттеджей и дач, небольшого офиса, торговых точек, выездных мероприятий, выставочных площадок, палаточных лагерей, туристических походов и т.д. В качестве резервного и аварийного источника питания солнечный генератор может снабжать электроэнергией холодильник, телевизор, компьютеры, оргтехнику, зарядные устройства, систему освещения, дренажные и циркуляционные насосы .

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГЕНЕРАТОРА AGM

• Диапазон температур окружающей среды от -40° до +40°С.
• Диапазон атмосферного давления от 450 до 900 мм рт.ст..
• Относительная влажность окружающей среды 87%.
• По устойчивости к воздействию климатических факторов солнечный генератор соответствует группе исполнения О категории 5 по ГОСТ 15150-69.
• Корпус солнечного генератора обеспечивает степень за щиты от доступа к опасным частям, от попадания внешних твердых предметов и от проникновения воды – IP21 по ГОСТ 14254-96.

ПРЕИМУЩЕСТВА

• Не потребляет топлива и не требует периодической заправки топливом.
• Зарядка от солнечных батарей.
• Возможность зарядки от сети переменного тока.
• Эстетичный дизайн, компактность, удобство использования.
• Работа без шума и вибрации, отсутствие выбросов.
• Мощность переменного тока до 1500 Вт.
• Три различных выхода на 12 В.
• Экологичность электроэнергии.
• Светодиодный индикатор состояния зарядки батареи.
• Регулируемый кронштейн для крепления солнечной панели.
• Универсальная опора-кронштейн для выносной установки солнечной панели на стену и на землю.
• Возможность установки различных инверторов на 220 В.

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО

Солнечный генератор во включенном состоянии непрерывно формирует выходное напряжение постоянного тока 12В с помощью аккумуляторной батареи. Для потребителей постоянного тока 12В выходные параметры 12В/10А формируется контроллером.

Контроллер не допускает полного разряда аккумуляторной батареи и отключает ее, при уменьшении напряжения на клеммах аккумулятора до 11,8В. Для подключения инвертора переменного тока предусмотрены силовые клеммы 12В/100А, к которым постоянный ток от аккумулятора проходит через выключатель-автомат защиты от короткого замыкания. Переменный ток 220В формируется инвертором переменного тока, закрепленным на боковой панели генератора. (Конкретное значение силы тока и вида синусоиды зависит от применяемой модели инвертора).

В светлое время суток аккумуляторная батарея заряжается от солнечной батареи через контроллер. Зарядка АКБ начинается при снижении напряжения на клеммах ниже 12,5В. В случае, когда есть возможность подключения к сети 220В, аккумуляторная батарея заряжается через зарядное устройство.

Технические характеристики

АGM – 150:

При продолжительной пасмурной погоде в зимнее время и недостаточной солнечной инсоляции возможно снижение напряжения аккумуляторной батареи до 11,1 Вольт. В этом случае для предотвращения глубокого разряда контроллер отключит АКБ от нагрузки (солнечный генератор перестает работать). Солнечная панель продолжит заряжать АКБ и при достижении напряжения 12.6 В контроллер вновь включит нагрузку (солнечный генератор начнет работать).

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО

Аккумулятор блока питания заряжается от солнечной батареи или от сети переменного тока 220 В.

При подключении потребителей к АКБ пользователь получает электроэнергию 220 В (50 Гц) переменного или 12 В постоянного тока для собственных нужд.

Состоит из базового блока питания AGM на 12 В, инвертора на 220 В, солнечной батареи с универсальным кронштейном. Базовый блок питания имеет встроенную зарядку от сети 220 В, систему зарядки от солнечной батареи, систему подключения потребителей 12 В с током 10 А, силовую сеть 12 В с током 80 А. Инвертор на 220 В и солнечные батареи поставляются дополнительно по заказу.

Цены на инверторы и солнечные батареи зависят от мощности и функциональных особенностей.

КОМПЛЕКТАЦИЯ БАЗОВОГО БЛОКА

• Металлический антивандальный корпус с порошковым покрытием.
• Гелиевый аккумулятор 75 А/ч или 150 А/ч.
• Контроллер аккумулятора и солнечной батареи.
• Сетевое зарядное устройство.
• Разъемы и выводы сети 10 А.
• Предохранитель для сети 10 А.
• Выключатель АКБ от сети 10 А.
• Клеммы и автомат-выключатель силовой сети 80 А
• Разъем для подключения солнечной батареи.

Солнечная батарея и инвертор поставляется по заказу.

AGM – комплектуется универсальным или регулируемым кронштейнами крепления.

Универсальный кронштейн позволяет устанавливать солнечную батарею на землю или крепить к стене под углом 60 градусов. Регулируемый кронштейн позволяет крепить солнечную батарею к корпусу блока питания и регулировать ее наклон.

Инвертор на 220 В устанавливается по заказу и крепится к боковой стенке блока питания.

Наземный солнечный генератор

Использование: в фотоэнергетике, в частности в фотоэликтрических генераторах. Сущность изобретения: наземный солнечный генератор содержит солнечную батарею, подключенную через разделительный диод и коммутирующее устройство к выводу аккумуляторной батареи с номинальным напряжением, и управляющее устройство. В генератор введены дополнительный коммутирующий элемент, датчик тока, устройство сравнения, содержащее пороговые элементы сравнения и элементы И, источник опорных напряжений, устройство контроля облученности, содержащее датчики облученности солнечной батареи, датчик температуры, элемент сравнения, регулятор тока, нагреватель. В генератор введен датчик температуры солнечной батареи и датчик температуры аккумуляторной батареи. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к фотоэнергетике, в частности к фотоэлектрическим генераторам.

Известны наземные солнечные генераторы с устройствами защиты солнечных батерей от снега и льда [заявки Японии N 59-22369 опубл, 04.02.84; N 59-231877, заявл. 13.06.83; N 58-106237, опубл. 26.12.84 г. кл. Н 01 L 31/04] содержащие защитные покрытия солнечных батарей в виде механических перемещаемых панелй или в виде прозрачной пленки, расположенной на продольных прутьях над батареей. Надежность работы таких генераторов снижается за счет устройств защиты от снега и льда, которые при низких температурах и сильных ветрах теряют работоспособность (защитная пленка рвется, электромеханические приводы заклиниваются, батареи покрываются снегом или льдом через щели, отверстия).

Наиболее близким к предложенному техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является наземный солнечный генератор [2] состоящий из солнечной батареи с нагревателем, выполненным в виде фольговых полос, располагаемых между солнечными элементами и задней панелью корпуса батареи; аккумуляторной батареи, коммутирующего устройства, соединяющего аккумуляторную батарею с нагревателем.

Этот генератор позволяет обеспечить круглосуточное питание потребителя электрической энергией от аккумуляторной батареи, восполняемой в дневное время солнечной энергией. Бесперебойность питания при неблагоприятных метеорологических условиях (снег, обледенение) обуславливается наличием нагревателя и коммутирующего устройства, соединенных с аккумуляторной батареей, позволяющих производить стаивание снега, льда.

Однако применение такого генератора в качестве автономного необслуживаемого источника питания ограничено, поскольку функции управления коммутирующим устройством и, следовательно, нагревом возложены на человека. Кроме того, применение фольгированного нагревателя в конструкции солнечной батареи генератора усложняет батарею, снижает надежность и КПД генератора за счет усложнения и потерь тепла при передаче его на переднюю панель, покрываемую снегом (льдом).

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей генератора.

Достигается это тем, что, в известный наземный солнечный генератор, содержащий солнечную батарею, подключенную первым выводом через разделительный диод и коммутирующее устройство к первому выводу аккумуляторной батареи, второй вывод которой соединен с вторым выводом солнечной батареи, и управляющее устройство, введены датчик тока солнечной батареи, подключенный через дополнительный коммутирующий элемент к выводам солнечной батареи; устройство сравнения, содержащее схему И и пороговые схемы сравнения, из которых первая и седьмая схемы сравнения подключены выходами соответственно к первому и второму входам управляющего устройства, а другие схемы сравнения выходами соединены с входами схемы И, выход которой подключен к третьму входу управляющего устройства; источник опорных напряжений, подключенный соответствующими выходами к первым входам первой, третьей, четвертой и пятой схем сравнения и к второму входу второй схемы сравнения устройства сравнения; устройство контроля облученности солнечной батареи, содержащее датчик прямой облученности и датчик отраженной облученности, нагреватель, регулятор тока, соединенный выходом с нагревателем, схему сравнения, соединенную выходом с входом регулятора тока, а первым входом с выходом источника опорных напряжений, датчик температуры, соединенный с вторым входом схемы сравнения. Устройство контроля облученности соединено с устройством сравнения выходами датчиков прямой и отраженной облученности.

При этом выход датчика прямой облученности соединен с первым входом шестой и вторыми входами пятой и седьмой схем сравнения, а выход датчика отраженной облученности соединен с вторым входом шестой схемы сравнения.

Кроме того, в наземный солнечный генератор введены датчик температуры солнечной батареи, соединенный с первым входом второй схемы сравнения и с вторыми входами первой и третьей схем сравнения устройства сравнения, датчик температуры аккумуляторной батареи, соединенный с входом источника опорных напряжений.

Наряду с этим первый вывод солнечной батареи подключен через коммутирующее устройство к третьему выводу аккумуляторной батареи, выход датчика тока солнечной батареи подключен к первому входу седьмой схемы сравнения устройства сравнения, первый вывод аккумуляторной батареи соединен с вторым входом четвертой схемы сравнения, управляющее устройство соединено двумя выходами с соответствующими входами коммутирующего устройства, а третьим выходом с входом дополнительного коммутирующего элемента.

Перечисленные введенные признаки отличают предлагаемый солнечный генератор от прототипа и обуславливают его соответствие критерию “новизна”.

Отличительные признаки предлагаемого устройства каждый в отдельности общеизвестны, но их совокупность, дающая новый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей генератора, в литературных источниках не обнаружена, поэтому, по мнению автора, предлагаемый наземный солнечный генератор соответствует критерию “изобретательский уровень”.

На самом деле, удаление снега или льда с поверхности солнечной батареи путем нагрева ее должно происходить тогда, когда дальнейшая работа генератора становится неэффективной или возникает опасность перебоев питания потребителя. Такие условия создаются, как правило, в зимнее время при низких уровнях облученности солнечной батареи. Поэтому проектирование автономных солнечных генераторов связано с расчетом площади предельно-допустимого покрытия солнечной батареи снегом (льдом), зависящим как от географической широты места установки генератора, так и от свойств потребителя энергии, остаточной емкости и температуры аккумуляторной батареи.

Реализация устройства, учитывающего все перечисленные факторы и иные, связанные с метеорологическими условиями, предполагает применение средств вычислительной техники и большого количества датчиков контроля, что приводит к удорожанию генератора и снижению его надежности.

Практика использования солнечных генераторов показывает нецелесообразность стаивания снега (льда) с солнечной батареи вечером или ночью (когда самая низкая температура в сутках), поскольку существует вероятность повторного покрытия снегом (льдом) батареи до начала ее работы, а также при очень низких температурах окружающей среды, требующих для нагрева больших затрат энергии, и тем более нецелесообразно производить нагрев батареи при положительных значениях температуры окружающей среды. Поэтому в предлагаемом солнечном генераторе с помощью источника опорных напряжений введены ограничения по температурному диапазону работы солнечной батареи и облученности ее, по выходному напряжению аккумуляторной батареи (характеризующему ее остаточнрую емкость) в виде уровней напряжения, соответствующих предельно допустимым значениям контролируемых параметров.

В частности: U_tmin(U_tmax) напряжение, соответствующее минимально (максимально) допустимому значению температуры, при котором еще целесообразно включение нагрева; U_Еmin напряжение, соответствующее минимально допустимому значению облученности солнечной батареи; U_to напряжение, соответствующее температуре 0 о cолнечной батареи; U_АБmin напряжение, соответствующее минимально допустимому значению напряжения (емкости) аккумуляторной батареи, при котором еще допускается включение нагрева; U_tз напряжение, соответствующее заданному значению температуры датчиков облученности.

Контролируемые параметры в виде текущих значений напряжения вырабатываются линейными датчиками температуры, введенными в солнечную и аккумуляторную батареи, и линейными датчиками облученности, введенными в устройство контроля облученности, которое для обеспечения независимости показаний датчиков от температуры и метеорологических осадков содержит регулятор температуры, стабилизирующий температуру датчиков на заданном уровне. (Уровень температуры должен соответствовать максимальному многолетнему значению температуры, наблюдавшемуся на месте эксплуатации генератора). Благодаря этому датчики облученности защищаются от снега и обледенения, а также повышается точность контроля облученности.

Связь контролируемых параметров отражена в формулах: K₁= K₂= где U_пр выходное напряжение датчика прямой облученности; U_отр выходное напряжение датчика отраженной облученности; U_кз выходное напряжение солнечной батареи в режиме короткого замыкания, соответствующее текущему значению суммарной облученности непокрытой снегом (льдом) части солнечной батареи;

I_кз ток короткого замыкания солнечной батареи;

К₁ эмпирический коэффициент запаса, характеризующий степень заснеженности солнечной батареи в регионе эксплуатации;

К₂ масштабный коэффициент, характеризующий сопротивление датчика тока (измерительного шунта).

Очевидно, что включение нагрева солнечной батареи возможно и должно производиться только при выполнении следующих условий на входах сравнивающего устройства:

U_t выходное напряжение датчика температуры солнечной батареи.

Выключение нагрева должно производиться при выполнении условия U_t > U_tmax на входах устройства сравнения.

Устройство сравнения, благодаря пороговым схемам сравнения и логической схеме И, производит сравнение аналоговых величин и формирование логических функций для управляющего устройства, которое согласовывает выходные напряжения устройства сравнения по уровню и во времени с входными напряжениями коммутирующего устройства и дополнительного коммутирующего элемента, выделенным из состава коммутирующего устройства для выявления его функциональной значимости.

Таким образом, наличие в наземном солнечном генераторе источника опорных напряжений, устройства сравнения, устройства контроля облученности и датчиков температуры с установленными между ними связями позволяет автоматизировать процесс контроля степени заснеженности (обледенения) солнечной батареи и процесс нагрева ее, чем расширяется область применения генератора. Предлагаемый наземный солнечный генератор может служить в качестве автономного необслуживаемого энергоснабжающего устройства питания потребителей, удаленных от электрических сетей, а также в труднодоступных районах страны (например, для питания маяков, радиомаяков, средств радиосвязи, телеметрии и т.п. а также для катодной защиты труб нефте- и газопроводов).

Поскольку емкость аккумуляторных батарей зависит от температуры, то наличие датчика температуры аккумуляторной батареи в составе генератора позволяет корректировать выходное напряжение источника опорных напряжений по уставке предельно допустимого значения остаточной емкости аккумуляторой батареи, при котором без ущерба для потребителя энергии допускается включение нагрева солнечной батареи.

По сравнению с прототипом в предлагаемом генераторе значительно упрощена конструкция солнечной батареи за счет устранения фольгового нагревателя, что особенно важно при производстве широкой номенклатуры генераторов; повышается надежность за счет уменьшения количества отказов, происходящих при обрыве цепи самих нагревателей и мест их соединений, подвергающихся изменениям под действием метеорологических условий, а также уменьшаются тепловые потери за счет исключения теплового сопротивления между нагревателем и солнечными элементами.

На фиг.1 изображена блок-схема наземного солнечного генератора; на фиг.2 схема управляющего устройства.

Генератор содержит солнечную батарею 1, подключенную через разделительный диод 2 и коммутирующее устройство 3 к выводу аккумуляторной батареи 4, обеспечивающему питание потребителя номинальным выходным напряжением генератора, коммутирующий элемент 5, подключающий датчик 6 тока солнечной батареи непосредственно к выводам солнечной батареи, управляющее устройство 7, устройство 8 сравнения, содержащее пороговые схемы 9-1.9-7 сравнения и логическую схему И 10, источник 11 опорных напряжений, устройство 12 контроля облученности, содержащее датчик 13 прямой облученности и датчик 14 отраженной облученности солнечной батареи, датчик 15 температуры, схему 16 сравнения, регулятор 17 тока, нагреватель 18, а также генератор содержит датчик 19 температуры солнечной батареи и датчик 20 температуры аккумуляторной батареи.

Управляющее устройство 7 содержит генератор 21 импульсов, схему И 22, схемы И-НЕ 23, 24, 25, схемы НЕ 26, 27 и конденсатор 28.

Работа наземного солнечного генератора заключается в следующем. В дневное время солнечная батарея 1 подзаряжает аккумуляторную батарею 4 через разделительный диод 2 и замкнутую цепь коммутирующего устройства 3, по сигналам управляющего устройства 7 с выхода “с”, обеспечивая потребительский запас энергии на несколько суток.

Зимой при выпадении осадков солнечная батарея молжет оказаться покрытой снегом на весь зимний период и, следовательно, прекратится подзаряд аккумуляторной батареи, приводящий к прекращению работы генератора.

Для поддержания работоспособности генератора в зимнее время путем стаивания снегом (льда) с поверхности солнечной батареи 1 в рассматриваемой блок-схеме генератора на устройство 8 сравнения поступают напряжения с датчика 19 температуры солнечной батареи 1 и с датчиков 13, 14 облученности солнечной батареи, пропорциональные значениям температуры и облученности батареи, а также опорные напряжения с источника 11 опорных напряжений, соответствующие предельно допустимым значениям температуры и облученности солнечной батареи. При этом от источника опорных напряжений на первый вход схемы 9-1 сравнения поступает напряжение U_tmax; на второй вход схемы 9-2 сравнения поступает напряжение U_to; на первый вход схемы 9-3 сравнения поступает напряжение U_tmin; на первый вход схемы 9-4 сравнения поступает напряжение U_АБmin; на первый вход схемы 9-5 сравнения поступает напряжение U_Еmin. На второй вход схем 9-1, 9-3 сравнения и на первый вход схемы 9-2 сравнения поступает напряжение U_t с датчика 19 температуры солнечной батареи; на второй вход схемы 9-4 сравнения поступает напряжение U_АБ с аккумуляторной батареи 4; на второй вход схем 9-5, 9-7 сравнения и на первый вход схемы 9-6 сравнения подается напряжение U_пр с датчика 13 прямой облученности солнечной батареи; на второй вход схемы 9-6 сравнения подается напряжение U_отр с датчика 14 отраженной облученности солнечной батареи. Одновременно на входы схемы 16 сравнения устройства контроля облученности поступает напряжение U_tз, пропорциональное заданной температуре с источника 11 опорных напряжений, и напряжение обратной связи, пропорциональное истинной температуре датчиков облученности солнечной батареи, с датчика 15 температуры. Разность этих напряжений, усиленная регулятором 17 тока, поступает на нагреватель и изменяет его температуру в сторону уменьшения разности напряжений на входах схемы 16 сравнения. Таким образом, температура датчиков облученности солнечной батареи поддерживается постоянной на заданном уровне, соответствующем значению максимальной многолетней температуры в регионе эксплуатации наземного солнечного генератора, при которой исключается возможность обледенения или покрытия снегом датчиков облученности.

При выполнении любого из следующих условий: U_tmin > U_t, когда температура солнечной батареи ниже предельно допустимого значения;

U_t > U_to, когда температура солнечной батареи положительная;

U_АБmin > U_АБ когда остаточная емкость аккумуляторной батареи мала;

U_Еmin > U_пр, когда облученности солнечной батареи недостаточно для эффективного подзаряда аккумуляторной батареи; напряжение на первом входе соответствующей этим условиям пороговой схемы сравнения 9-2, 9-3, 9-4, 9-5 выше, чем на втором входе, и на выходе каждой схемы сравнения существует низкий уровень напряжения, соответствующий логическому “0”. При этом на выходе логической схемы И 10 также будет существовать низкий уровень напряжения, соответствующий логическому “0”, который не может изменить состояния управляющего устройства и, следовательно, режима работы наземного солнечного генератора.

Только при выполнении следующих условий: U_t < U_to; U_tmin < U_t; U_АБmin < U_АБ; U_Еmin < U_пр, которые могут наступить зимой, напряжение на вторых входах схем 9-2, 9-6 сравнения станет выше напряжения на их первых входах и на выходе пороговых схем 9-2, 9-6 сравнения установится высокий уровень напряжения, соответствующий логической “1” и, следовательно, на выходе схемы И 10 также установится уровень напряжения логической “1”, который поступает на третий вход управляющего устройства 7. При этом на втором входе управляющего устройства 7 также существует напряжение логической “1”, поскольку на входах схемы 9-7 сравнения выполняется условие U_кз 0.

Наличие высоких уровней напряжения на втором и третьем входах управляющего устройства 7 переводит его в состояние периодической выдачи импульсов управления дополнительным коммутирующим элементом с выхода “а”.

Коммутирующий элемент на время, определяемое длительностью управляющего импульса, замыкает солнечную батарею 1 на датчик 6 тока (например, измерителный шунт). С выхода датчика 6 тока снимается напряжение U_кз К₂I_кз, пропорциональное току короткого замыкания солнечной батареи, линейно зависящему от площади освещенной части батареи и уровня облученности, которое поступает на первыяй вход схемы 9-7 сравнения. На второй вход схемы 9-7 сравнения поступает напряжение U_пр с датчика 13 прямой облученности, пропорциональное истинному значению прямой облученности.

Сравнение напряжений U_кз с U_пр обеспечивает независимость определения предельно допустимой площади покрытия солнечной батареи снегом (льдом) от уровня облученности ее солнцем.

Если площадь покрытия батареи снегом (льдом) меньше допустимого значения, то U_кз > U_пр, и на выходе схемы 9-7 сравнения будет продолжать существовать уровень напряжения, соответствующий логической “1”, который сохраняет предыдущее состояние управляющего устройства 7.

Таким образом, с момента выполения условия U_пр < U_отр генератор переводится в режим контроля площади покрытия батареи снегом (льдом). Этот режим продолжается до тех пор, пока не изменится одно из условий на входах схем 9-2. 9-7 сравнения. При изменении условий на входах схем 9-2.9-6 сравнения снимается сигнал логической “1” с входа управляющего устройства, которое прекращает подачу импульсов на вход коммутирующего элемента 5 и, следовательно, переводит генератор в режим нормальной работы. Пpи изменении условий на входах схемы 9-7 сравнения, когда U_кз < U_пр, т.е. площадь покрытия солнечной батареи снеом (льдом) превышает предельно допустимое значение, на выходе схемы 9-7 сравнения устанавливается уровень напряжения логического “0”, снимающий “разрешение” на прохождение импульсов управления коммутирующим элементом и вызывающий появление напряжения на выходе “b” управляющего устройства 7.

Это напряжение вызывает срабатывание коммутирующего устройства 3, приводящее к замыканию цепи между третьим выводом (с более высоким потенциалом) аккумуляторной батареи 4 и первым выводом солнечной батареи 1, т.е. к шунтированию разделительного диода 2. Ток, протекая от аккумуляторнрой батареи 4 по солнечным элементам, вызывает падение напряжения на их p-n-переходах, вследствие чего солнечная батарея 1 разогревается. Так осуществляется перевод солнечного генератора из режима контроля площади покрытия солнечной батареи 1 снегом (льдом) в режим нагрева ее током.

Поскольку солнечные батареи наземных солнечных генераторов преимущественно устанавливаются под углом к горизонту, то по мере повышения температуры батареи снег (лед) подтаивает и соскальзывает с поверхности батареи. После полного удаления покрова с солнечной батареи 1 она некоторое время подсыхает и как только на ее поверхности не останется жидкости, температура батареи резко возрастает.

При этом на входах схемы 9-1 сравнения наступает условие U_t > U_tmax и на выходе схемы 9-1 сравнения устанавливается напряжение логической “1”, которое, поступая на первый вход управляющего устройства 7, вызывает снятие сигнала “1” с его выхода “b” и, следовательно, отключение нагрева солнечной батареи коммутирующим устройством 3.

В дальнейшем процесс включения (отключения) нагрева производится аналогично описанному выше.

В связи с тем что емкость аккумуляторной батареи 4 в значителной степени зависит от температуры батареи, в предлагаемом наземном солнечном генераторе напряжение U_АБ на выходе источника 11 опорных напряжений постоянно корректируется с помощью датчика 20 температуры, включаемого, например, в выходную цепь делителя напряжения, чем уточняется постоянно значение остаточной емкости батареи. В случае использования в качестве аккумуляторной батареи иного источника питания (например, дизель-генератора, турбогенератора и т.п.) выходные сигналы управляющего устройства могут использоваться не только для управления коммутирующим устройством, но и для пуска (останова) применяемого источника питания.

В предлагаемом наземном солнечном генераторе источник опорных напряжений может быть выполнен как параметрическим (на стабилитронах), так и компенсационным в виде полупроводникового стабилизатора напряжения с резистивными делителями напряжения на каждый уровень выходного напряжения (см. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет./Под редакцией С.Д.Додика и Е.И.Гальперина. М. Советское радио,1969, с.69-105).

В качестве датчиков температуры могут быть использованы любые стандартные датчики температуры (например, термометры сопротивления типа ТЭП 018А, БЫ6.036.012ТУ).

В качестве датчиков облученности могут быть использованы любые фотоэлектрические приемники лучистой энергии (Кривоносов А.И. Оптоэлектронные устройства. М. Энергия, 1978, с.7-43, 77-84). Однако рекомендуется использовать в качестве датчиков облученности непосредственно солнечные элементы, из которых собирается солнечная батарея, имеющие линейную выходную характеристику в режиме короткого замыкания. Эти фотоэлементы должны сопрягаться с общим нагревателем, выполненным, например, из фольги, тыльными сторонами и устанавливаться над солнечным генератором нормально к его поверхности, обеспечивая, таким образом, контроль прямой (верхний) и отраженной (нижний) облученности.

Устройство сравнения может быть выполнено, например, на операционных усилителях (микрорсхемы серии К 140, Е 554 и т.п.) и цифровой схеме И (микросхемы серии К 155, К 176 и т.п. см. справочник “Интегральные микросхемы” (Под ред. Б. В. Тарабрина. М. Радио и связь, 1984, с,58-101, 139-170, 398-405, 463-464).

Коммутирующий элемент 5 и коммутирующее устройство 3 могут быть выполнены как полупроводниковыми, так и электромеханическими. Их разновидности и структуры достаточно подробно изложены в книге “Коммутационные устройства радиоэлектронной аппаратуры”/Под ред. Г.Я.Рыбина, М. “Радио и связь”, 1985.

Поскольку введенные в ограничительную часть формулы изобретения, управляющее и коммутирующее устройства предназначены в основном для поддержания напряжения на аккумуляторной батарее в допустимом пределе его изменений в процессе заряда (разряда), то конструкция этих устройств определяется выходным напряжением и мощностью генератора, режимом работы (графиком нагрузок) потребителя, количеством и типом аккумуляторных батарей, количеством и типом солнечных батарей. На фиг.2 рассмотрен пример выполнения части управляющего устройства, обеспечивающей функции управления нагревом солнечной батареи.

В качестве элементной базы такого устройства могут быть использованы интегральные микросхемы серий К 155, К 176 и т.п. Работа управляющего устройства заключается в следующем.

При включении вход схемы И-НЕ 25 закорочен на время заряда конденсатора 28, вследствие чего триггер, собранный на схемах И НЕ 24, 25, устанавливается в состояние, при котором на выходе “b” управляющего устройства 7 (выход схемы И-НЕ 24) будет существовать напряжение логического “0”, а на первом входе схемы И 22 (выход схемы И-НЕ 25) напряжение логической “1”. При этом совпадение сигналов логической “1” на входах схемы И-НЕ 24 обеспечивается как за счет инверсии сигнала логического “0”, поступающего на второй вход схемы И 22, с выхода схемы И 10 устройства 8 сравнения, схемой И-НЕ 23, так и за счет инверсии сигнала логической “1”, поступающего с выхода схемы 9-7 сравнения устройства 8 сравнения, схемой НЕ 26.

В случае срабатывания устройства 8 сравнения с выхода его схемы И 10 поступает сигнал логической “1” на второй вход схемы И 22, чем осуществляется “разрешение” прохождения импульсов от генератора 21 импульсов на вход дополнительного коммутирующего элемента 5 с выхода “а” управляющего устройства 7 и, следовательно, перевод солнечного генератора в режим контроля площади покрытия солнечной батареи снегом (льдом).

В случае срабатывания схемы 9-7 сравнения устройства 8 сравнения (солнечная батарея недопустимо покрыта снегом) на входе схемы НЕ 26 появляется сигнал логического “0”, который ею инвертируется и поступает на вход схемы И-НЕ 23. Появление сигнала логической “1” на обоих входах схемы И-НЕ 23 приводит к появлению сигнала логического “0” на ее выходе и входе схемы И-НЕ 24. Вследствие этого на выходе схемы И-НЕ 24, т.е. на выходе “b” управляющего устройства 7, появляется сигнал логической “1”, который, поступая на вход схемы И-НЕ 25, приводит к появлению на выходе схемы И-НЕ 25 сигнала логического “0” и тем самым к переводу триггерной схемы на элементах И-НЕ 24, 25 в новое устойчивое состояние. При этом схема И 22 закрывается, т.е. прекращается подача управляющих импульсов на дополнительный коммутирующий элемент 5, и срабатывает коммутирующее устройство 3 по сигналу с выхода “b” управляющего устройства 7. Этим солнечный генератор переводится в режим нагрева солнечной батареи 1 от аккумуляторной батареи 4.

По окончанию нагрева срабатывает схема 9-1 сравнения устройства 8 сравнения и на вход схемы НЕ 27 управляющего устройства 7 поступает напряжение логической “1”, которое ею инвертируется и поступает на вход схемы И-НЕ 25.

Появление логического “0” на входе схемы И-НЕ 25 приводит к появлению на ее выходе сигнала логической “1”, переводящему триггерную схему на элементах 24, 25 в первоначальное состояние и, следовательно, к снятию управляющего сигнала с выхода “b” управляющего устройства и прекращению нагрева солнечной батареи.

Аналогично вырабатываются сигналы управления коммутирующим устройством 3 при повторных срабатываниях устройства 8 сравнения. Рекомендуемая частота импульсов генератора импульсов менее 0,01 Гц при длительности импульсов менее 1 с.

НАЗЕМНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий солнечную батарею, разделительный диод, коммутирующее устройство, аккумуляторную батарею, управляющее устройство, причем первый вывод солнечной батареи подключен через разделительный диод и коммутирующее устройство к первому выводу аккумуляторной батареи, второй вывод которой подключен ко второму выводу солнечной батареи, отличающийся тем, что в него введены датчик тока солнечной батареи, дополнительный коммутирующий элемент, устройство сравнения, содержащее логическую схему И, первую, вторую, третью, четвертую, пятую, шестую и седьмую пороговые схемы сравнения, а также источник опорных напряжений, датчик температуры аккумуляторной батареи, датчик температуры солнечной батареи, устройство контроля облученности, содержащее датчик прямой облученности, датчик отраженной облученности, схему сравнения, датчик температуры, нагреватель и регулятор тока, при этом первый вывод солнечной батареи соединен с третьим выводом аккумуляторной батареи посредством коммутирующего устройства, датчик тока солнечной батареи соединен одним из выводов непосредственно с выводом солнечной батареи, а другим посредством дополнительного коммутирующего элемента, соединенного входом с первым выходом управляющего устройства, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами коммутирующего устройства, источник опорного напряжения соединен первым, третьим, четвертым, пятым выводами соответственно с первыми входами первой, третьей, четвертой и пятой пороговой схемой срвавнения устройства сравнения, вторым выводом соединен с вторым входом второй пороговой схемы сравнения устройства сравнения, шестым выводом соединен с выходом датчика температуры аккумуляторной батареи, седьмым выводом соединен с первым входом схемы сравнения устройства контроля облученности, устройство сравнения своими вторыми входами первой и третьей пороговой схем сравнения и первым входом второй пороговой схемы сравнения соединено с выходом датчика температуры солнечной батареи, вторым входом четвертой пороговой схемы сравнения соединено с первым выводом аккумуляторной батареи, вторыми входами пятой и седьмой пороговых схем сравнения и первым входом шестой пороговой схемы сравнения соединено с выходом датчика прямой облученности устройства контроля облученности, вторым входом шестой пороговой схемы сравнения соединено с выходом датчика отраженной облученности, первым входом седьмой пороговой схемы сравнения соединено с выходом датчика тока солнечной батареи, выходом первой пороговой схемы сравнения подключено к первому входу управляющего устройства, выходом седьмой пороговой схемы сравнения подключено к третьему входу управляющего устройства, выходом логической схемы И подключено к второму входу управляющего устройства, причем выходы второй, третьей, четвертой, пятой и шестой пороговых схем сравнения устройства сравнения подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому и пятому входам логической схемы И, а вывод нагревателя устройства контроля облученности подключен через регулятор тока к выходу схемы сравнения этого устройства, второй вход схемы сравнения соединен с датчиком температуры.