CN102339070A - 太阳能光伏组件姿态调整控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供太阳能光伏组件姿态调整控制系统，包括承载支架、俯仰角调节电机、驱动电路、控制装置，还包括固定在所述承载支架上的暗盒、菲涅尔透镜阵列、二次聚光镜、以及滤光镜，二次聚光镜位于菲涅尔透镜阵列的焦点之前，暗盒的顶面设置有通孔，滤光镜镶嵌在通孔中，暗盒包括设置于通孔下方的半透明膜、以及设置于半透明膜下方的摄像头，摄像头连接控制装置，滤光镜位于二次聚光镜的焦点之前。本发明通过菲涅尔透镜组来收集各个水平方位角的光线，然后通过暗盒中光斑的位置来控制俯仰角调节电机进行俯仰角方位的调节，使得对太阳的跟踪从二维简化为一维，大大降低了机械结构和方位角控制上的复杂程度，并且提高了太阳跟踪精度。

Description

太阳能光伏组件姿态调整控制系统
技术领域
本发明涉及太阳能光伏系统，具体地，涉及太阳能光伏组件姿态调整控制系统。
背景技术
太阳能跟踪系统是保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳能跟踪系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。但这样的方案较为复杂且需要对一年中的太阳位置进行预先整理。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种太阳能光伏组件姿态调整控制系统。
根据本发明的一个方面，提供太阳能光伏组件姿态调整控制系统，包括承载支架、用于调节所述承载支架俯仰角度的俯仰角调节电机、连接所述俯仰角调节电机的驱动电路、连接所述驱动电路的控制装置，还包括固定在所述承载支架上的暗盒、菲涅尔透镜阵列、二次聚光镜、以及滤光镜，其中，所述二次聚光镜位于所述菲涅尔透镜阵列的焦点之前，所述暗盒的顶面设置有通孔，所述滤光镜镶嵌在所述通孔中，所述暗盒包括设置于所述通孔下方的半透明膜、以及设置于所述半透明膜下方的摄像头，所述摄像头连接所述控制装置，所述滤光镜位于所述二次聚光镜的焦点之前。
优选地，所述二次聚光镜为点聚焦式菲涅尔透镜或者线聚焦式菲涅尔透镜。
优选地，所述控制装置包括如下装置：定位装置，其用于接收所述摄像头采集到的半透明膜的底面图像，然后根据所述底面图像对所述半透明膜上光斑的位置进行定位；俯仰角确定装置，其用于根据光斑在所述半透明膜上的位置输出俯仰角度。
优选地，所述滤光镜为红色滤光镜或蓝色滤光镜。
优选地，所述半透明膜垂直于所述摄像头的轴向。
优选地，所述菲涅尔透镜阵列包括六块依次连接的菲涅尔透镜。
优选地，所述六块依次连接的菲涅尔透镜中任意相邻两块之间的夹角为150度。
优选地，所述定位装置包括第一处理装置，其中，所述第一处理装置用于获取光斑的边缘点的位置，然后获得光斑的边缘点所围成区域内各点的亮度值并赋予各点相应的权值，最后根据权值将光斑的重心位置确定为光斑在所述半透明膜上的位置。
本发明通过菲涅尔透镜组来收集各个水平方位角的光线，然后通过暗盒中光斑的位置来控制俯仰角调节电机进行俯仰角方位的调节，使得对太阳的跟踪从二维简化为一维，大大降低了机械结构和方位角控制上的复杂程度，并且提高了太阳跟踪精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明的暗盒的结构示意图；
图2示出根据本发明的菲涅尔透镜组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行描述。
在本发明的一个实施例中，根据本发明提供的太阳能光伏组件姿态调整控制系统包括承载支架、用于调节所述承载支架俯仰角度的俯仰角调节电机、连接所述俯仰角调节电机的驱动电路、连接所述驱动电路的控制装置，还包括固定在所述承载支架上的暗盒4、菲涅尔透镜阵列1、二次聚光镜2、以及滤光镜3，其中，所述二次聚光镜2位于所述菲涅尔透镜阵列1的焦点之前，所述暗盒4的顶面设置有通孔5，所述滤光镜3镶嵌在所述通孔5中，所述暗盒4包括设置于所述通孔5下方的半透明膜6、以及设置于所述半透明膜6下方的摄像头8，所述摄像头8连接所述控制装置，所述滤光镜3位于所述二次聚光镜2的焦点之前。
优选地，所述二次聚光镜2为点聚焦式菲涅尔透镜或者线聚焦式菲涅尔透镜。所述控制装置包括定位装置以及俯仰角确定装置，其中，所述定位装置用于接收所述摄像头8采集到的所述半透明膜6的底面图像，然后根据所述底面图像对所述半透明膜6上光斑的位置进行定位；所述俯仰角确定装置用于根据光斑在所述半透明膜6上的位置输出俯仰角度。优选地，所述定位装置包括第一处理装置，其中，所述第一处理装置用于获取光斑的边缘点的位置，然后获得光斑的边缘点所围成区域内各点的亮度值并赋予各点相应的权值，最后根据权值将光斑的重心位置确定为光斑在所述半透明膜上的位置。
进一步优选地，所述滤光镜为红色滤光镜或蓝色滤光镜。所述半透明膜6垂直于所述摄像头的轴向。所述菲涅尔透镜阵列1包括六块依次连接的菲涅尔透镜。所述六块依次连接的菲涅尔透镜中任意相邻两块之间的夹角为150度。
本发明通过菲涅尔透镜组来收集各个水平方位角的光线，然后通过暗盒中光斑的位置来控制俯仰角调节电机进行俯仰角方位的调节，使得对太阳的跟踪从二维简化为一维，大大降低了机械结构和方位角控制上的复杂程度，并且提高了太阳跟踪精度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种太阳能光伏组件姿态调整控制系统，包括承载支架、用于调节所述承载支架俯仰角度的俯仰角调节电机、连接所述俯仰角调节电机的驱动电路、连接所述驱动电路的控制装置，其特征在于，还包括固定在所述承载支架上的暗盒、菲涅尔透镜阵列、二次聚光镜、以及滤光镜，其中，所述二次聚光镜位于所述菲涅尔透镜阵列的焦点之前，所述暗盒的顶面设置有通孔，所述滤光镜镶嵌在所述通孔中，所述暗盒包括设置于所述通孔下方的半透明膜、以及设置于所述半透明膜下方的摄像头，所述摄像头连接所述控制装置，所述滤光镜位于所述二次聚光镜的焦点之前。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述二次聚光镜为点聚焦式菲涅尔透镜或者线聚焦式菲涅尔透镜。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述控制装置包括如下装置：
定位装置，其用于接收所述摄像头采集到的半透明膜的底面图像，然后根据所述底面图像对所述半透明膜上光斑的位置进行定位；
俯仰角确定装置，其用于根据光斑在所述半透明膜上的位置输出俯仰角度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述滤光镜为红色滤光镜或蓝色滤光镜。
5.根据权利要求4所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述半透明膜垂直于所述摄像头的轴向。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜阵列包括六块依次连接的菲涅尔透镜。
7.根据权利要求6所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述六块依次连接的菲涅尔透镜中任意相邻两块之间的夹角为150度。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的太阳能光伏组件姿态调整控制系统，其特征在于，所述定位装置包括第一处理装置，其中，所述第一处理装置用于获取光斑的边缘点的位置，然后获得光斑的边缘点所围成区域内各点的亮度值并赋予各点相应的权值，最后根据权值将光斑的重心位置确定为光斑在所述半透明膜上的位置。
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