CN102541071A - 二维太阳跟踪控制系统 - Google Patents

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张超
胡剑峰
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Abstract

本发明公开了一种二维太阳跟踪控制系统，包括主控制器、与主控制器相接的除雪除尘装置和与除雪除尘装置相接的太阳能电池板，主控制器的输入端还接有用于检测风速和风向的风速风向传感器、用于检测光照度的光照度传感器和用于阳光跟踪的阳光跟踪传感器，主控制器接收风速风向传感器、光照度传感器和阳光跟踪传感器所检测到的风速信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的二维直流伺服系统，二维直流伺服系统接收主控制器发出的控制信号并驱动接在其输出端的阳光跟踪传感器和太阳能电池板做出相应的转动动作。本发明结构简单，设计合理，功能完备，自动化程度高，跟踪精度高，延长了太阳能电池板的使用寿命，便于推广使用。

Description

二维太阳跟踪控制系统
技术领域
本发明属于太阳能发电技术领域，尤其是涉及一种适用于太阳能路灯发电系统的二维太阳跟踪控制系统。
背景技术
随着太阳能路灯的使用越来越广泛，其使用过程中所出现的问题越来越受到人们的关注。其中，一年四季中每一天不同时刻阳光的直射角度随时都处在变化之中，在这种情况下，太阳能电池板接收太阳能的效率由于接收角度问题就受到了很大限制。与此同时，由于使用环境各种各样，太阳能电池板表面常常会有灰尘，有些情况会有积雪或其他覆盖物，这些都会影响太阳能电池板的工作效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种二维太阳跟踪控制系统，其结构简单，设计合理，功能完备，自动化程度高，跟踪精度高，增强了太阳能电池板的工作效率和可靠性，延长了太阳能电池板的使用寿命，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：包括主控制器、与主控制器相接的除雪除尘装置和与除雪除尘装置相接的太阳能电池板，所述主控制器的输入端还接有用于检测风速和风向的风速风向传感器、用于检测光照度的光照度传感器和用于阳光跟踪的阳光跟踪传感器，所述主控制器接收风速风向传感器、光照度传感器和阳光跟踪传感器所检测到的风速信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的二维直流伺服系统，所述二维直流伺服系统接收主控制器发出的控制信号并驱动接在其输出端的阳光跟踪传感器和太阳能电池板做出相应的转动动作。
上述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述除雪除尘装置包括对太阳能电池板上堆积的雪或灰尘进行检测的积雪积尘检测传感器和对太阳能电池板上堆积的雪或灰尘进行清除的除雪除尘机械机构，所述积雪积尘检测传感器将其检测到的信号输出给接在其输出端的主控制器，所述主控制器接收积雪积尘检测传感器所检测到的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的除雪除尘机械结构，所述除雪除尘机械结构的输出端与太阳能电池板相接并在主控制器的控制作用下对太阳能电池板上的积雪积尘进行清除。
上述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述积雪积尘检测传感器为红外传感器。
上述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述主控制器为单片机。
上述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述单片机为芯片MSP430F149。
上述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述二维直流伺服系统中集成有用于克服直流伺服系统机械回转死区的传感器反馈控制系统。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的结构简单且设计合理；本发明可以根据阳光角度实现实时对太阳能电池板重新定位的功能，还可以自动进行太阳能电池板的除雪除尘操作，最大程度提高太阳能吸收率；本发明还可以在风速过大时自动保护太阳能光伏系统；所有这些功能都可以在很大程度上增强太阳能电池板的工作效率和可靠性，延长其使用寿命；另外，本发明还可以根据光照度传感器的信号，与设定的阈值比较判断出夜晚或者阴雨天，停止定位操作从而节省能量；本发明的功能完备，自动化程度高，对太阳跟踪的精度可以达到0.1度，跟踪精度高，使用效果好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路框图。
图2为本发明的电路原理框图。
附图标记说明：
1-主控制器；        2-除雪除尘装置；  2-1-积雪积尘检测传
                                      感器；
2-2-除雪除尘机械机  3-太阳能电池板；  4-风速风向传感器；
构；
5-光照度传感器；    6-阳光跟踪传感器；7-二维直流伺服系统。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括主控制器1、与主控制器1相接的除雪除尘装置2和与除雪除尘装置2相接的太阳能电池板3，所述主控制器1的输入端还接有用于检测风速和风向的风速风向传感器4、用于检测光照度的光照度传感器5和用于阳光跟踪的阳光跟踪传感器6，所述主控制器1接收风速风向传感器4、光照度传感器5和阳光跟踪传感器6所检测到的风速信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的二维直流伺服系统7，所述二维直流伺服系统7接收主控制器1发出的控制信号并驱动接在其输出端的阳光跟踪传感器6和太阳能电池板3做出相应的转动动作。
结合图2，本实施例中，所述除雪除尘装置2包括对太阳能电池板3上堆积的雪或灰尘进行检测的积雪积尘检测传感器2-1和对太阳能电池板3上堆积的雪或灰尘进行清除的除雪除尘机械机构2-2，所述积雪积尘检测传感器2-1将其检测到的信号输出给接在其输出端的主控制器1，所述主控制器1接收积雪积尘检测传感器2-1所检测到的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的除雪除尘机械结构2-2，所述除雪除尘机械结构2-2的输出端与太阳能电池板3相接并在主控制器的控制作用下对太阳能电池板3上的积雪积尘进行清除。
本实施例中，所述积雪积尘检测传感器2-1为红外传感器。所述主控制器1为单片机，所述单片机为芯片MSP430F149。单片机循环采集各个传感器的信号，根据在软件中预先设定好的参数控制二维直流伺服系统7对太阳能电池板3实时定位，最大程度接收太阳能或者保护光伏模组，还可以根据光照度传感器5的信号，与设定的阈值比较判断出夜晚或者阴雨天，停止定位操作从而节省能量；同时还可以根据实际情况对太阳能电池板3进行除雪除尘操作。单片机还具有定时功能，根据程序设定的时间，使系统在晚上处于休眠状态以节约能量，白天定时器将系统激活开始工作。单片机还能够自动检测阳光跟踪传感器的好坏，出现故障时，屏蔽跟踪功能，直到故障解除为止。所述二维直流伺服系统7中集成有用于克服直流伺服系统机械回转死区的传感器反馈控制系统。
本发明的工作原理及工作过程是：所述阳光跟踪传感器6实时地对阳光直射角度和太阳能电池板3板面的夹角进行检测，所述主控制器1接收阳光跟踪传感器6所检测到的信号并经过分析处理后控制二维直流伺服系统7调整阳光跟踪传感器的朝向并使太阳能电池板3重新定位，垂直于阳光，以达到太阳能的最大吸收率；所述风速风向传感器4实时监测环境中的风速和风向，在风速达到设定值时通知主控制器1，通过二维直流伺服系统7使太阳能电池板3自动转到水平位置，使风阻最小，从而保护太阳能光伏系统；所述除雪除尘装置2用独立的积雪积尘检测传感器2-1和除雪除尘机械机构2-2相结合，可以自动检测太阳能电池板3表面的灰尘和积雪，并将检测结果送至主控制器1，在主控制器1判断条件允许的情况下利用除雪除尘机械机构2-2进行除雪除尘操作；所述光照度传感器5可以监测环境的光照强度，主控制器1接收到信号后与预先通过软件设定的阈值进行比较，可以判断白天、晚上或者阴雨天，再依此控制二维直流电机伺服系统7是否工作，从而减少能量损耗。本发明所述的二维太阳跟踪控制系统可以根据阳光角度实现实时对太阳能电池板3重新定位，还可以自动进行太阳能电池板的除雪除尘操作，最大程度提高太阳能吸收率。除此以外，还可以在风速过大时自动保护太阳能光伏系统。所有这些功能都可以在很大程度上增强太阳能电池板3的工作效率和可靠性，延长其使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：包括主控制器(1)、与主控制器(1)相接的除雪除尘装置(2)和与除雪除尘装置(2)相接的太阳能电池板(3)，所述主控制器(1)的输入端还接有用于检测风速和风向的风速风向传感器(4)、用于检测光照度的光照度传感器(5)和用于阳光跟踪的阳光跟踪传感器(6)，所述主控制器(1)接收风速风向传感器(4)、光照度传感器(5)和阳光跟踪传感器(6)所检测到的风速信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的二维直流伺服系统(7)，所述二维直流伺服系统(7)接收主控制器(1)发出的控制信号并驱动接在其输出端的阳光跟踪传感器(6)和太阳能电池板(3)做出相应的转动动作。
2.按照权利要求1所述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述除雪除尘装置(2)包括对太阳能电池板(3)上堆积的雪或灰尘进行检测的积雪积尘检测传感器(2-1)和对太阳能电池板(3)上堆积的雪或灰尘进行清除的除雪除尘机械机构(2-2)，所述积雪积尘检测传感器(2-1)将其检测到的信号输出给接在其输出端的主控制器(1)，所述主控制器(1)接收积雪积尘检测传感器(2-1)所检测到的信号并经过分析处理后输出相应的控制信号给接在其输出端的除雪除尘机械结构(2-2)，所述除雪除尘机械结构(2-2)的输出端与太阳能电池板(3)相接并在主控制器的控制作用下对太阳能电池板(3)上的积雪积尘进行清除。
3.按照权利要求2所述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述积雪积尘检测传感器(2-1)为红外传感器。
4.按照权利要求1所述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述主控制器(1)为单片机。
5.按照权利要求4所述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述单片机为芯片MSP430F149。
6.按照权利要求1所述的二维太阳跟踪控制系统，其特征在于：所述二维直流伺服系统(7)中集成有用于克服直流伺服系统机械回转死区的传感器反馈控制系统。
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