CN103076814A - 一种太阳能自动跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其是涉及一种利用自动即时跟踪+数据库模拟轨迹的方法实现对太阳能自动跟踪系统。本发明所述光影扑捉器包括感光器和遮光器，光敏二极管设置在光影扑捉器上由遮光器隔面的三个面上；光线偏移感应传感器设置在太阳能电池组件的中央位置；太阳能电池组件安装在太阳高度角传动轴上，太阳高度角传动轴一端与高度角直流电机连接；方位角直流电机与底座连接。本发明可以大大提高效率，在高效稳定运行的前提下，可大大降低太阳能电池组件、蓄电池等成本。本发明一种太阳能自动跟踪系统结构简单，成本低，运行可靠，可有效提高太阳能组件发电效率。

Description

一种太阳能自动跟踪系统

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，尤其是涉及一种利用自动即时跟踪+数据库模拟轨迹的方法实现对太阳能自动跟踪系统。 

背景技术

为实现太阳能电池板对太阳光能的最高转换率，改变传统太阳能电池板固定安装对太阳光能利用低下的弊端。可以去调整太阳能电池板的方向，让它的感光面朝向太阳，使太阳的光斑能一直落在太阳能发电板的中心，并能让太阳能电池板保持这种方向，这种使太阳能发电板和太阳光线实时保持垂直的方法，则是提高发电效率的重要途径。 

目前市面上的太阳能自动跟踪系统结构复杂，成本相当高，垂直方向的运动大多实现选用电动推杆，水平方向大多使用蜗轮蜗杆电机驱动的方式，运动方式复杂且不可靠。光线传感器设计也非常复杂，通过多个光感传感器和比较器实现，结构复杂，成本较高。有些太阳能自动跟踪系统甚至配备GPS系统来实现定位。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种自动即时跟踪+数据库模拟轨迹的方法实现对太阳能自动跟踪系统。 

本发明一种太阳能自动跟踪系统通过下述技术方案予以实现：一种太阳能自动跟踪系统，包括光影扑捉器、光敏二极管，所述光影扑捉器包括感光器和遮光器，光敏二极管设置在光影扑捉器上由遮光器隔面的三个面上；光线偏移感应传感器设置在太阳能电池组件的中央位置；太阳能电池组件安装在太阳高度角传动轴上，太阳高度角传动轴水平安装在支架上方两端部，太阳高度角传动轴一端与高度角直流电机连接；太阳方位角传动轴垂直安装在太阳高度角传动轴下方，太阳方位角传动轴上端与支架水平端连接，太阳方位角传动轴下端与方位角直流电机连接，方位角直流电机与底座连接。 

本发明一种太阳能自动跟踪系统与现有技术相比较有如下有益效果：本发明    旨在用一种新方法解决如何提高太阳能发电效率的问题，提出了采用自动即时跟踪+数据库模拟轨迹的方法，让自动跟踪系统对太阳的运动轨迹作出实时判断，从而使太阳能电池组件实时和太阳光线保持垂直，大大提高光伏转换效率。本发明利用自制的光线偏移感应传感器利用光线和影子的特性进行对日跟踪，并将跟踪数据存入上位机数据库，在阴雨天气等太阳日照微弱、光线偏移感应装置传感器失效的情况下，可以调用上位机数据库以往跟踪数据实现对日跟踪。本发明可以大大提高效率，在高效稳定运行的前提下，可大大降低太阳能电池组件、蓄电池等成本。 

本发明一种太阳能自动跟踪系统结构简单，成本低，运行可靠，可有效提高太阳能组件发电效率。 

附图说明

本发明一种太阳能自动跟踪系统有如下附图： 

表1是本发明自动跟踪情况下有益效果对照表；

表2是本发明根据转角数据模拟跟踪有益效果对照表；

图1是本发明一种太阳能自动跟踪系统光线偏移感应传感器俯视结构示意图；

图2 是本发明一种太阳能自动跟踪系统光线偏移感应传感器立体结构示意图；

图3是本发明一种太阳能自动跟踪系统光线偏移感应传感器机械传动结构构示意图；

图4是本发明一种太阳能自动跟踪系统转角传感器电路结构示意图；

图5是本发明一种太阳能自动跟踪系统控制程序流程图。

其中：1、光影扑捉器；2、光敏二极管；3、感光器；4、遮光器；5、太阳能电池组件；6、高度角直流电机；7、太阳方位角传动轴；8、太阳高度角传动轴；9、底座；10、电池组件支架；11、方位角直流电机。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明一种太阳能自动跟踪系统技术方案作进一步描述。 

如图1－图5所示，本发明一种太阳能自动跟踪系统的光线偏移感应传感器包括光影扑捉器1、光敏二极管2，所述光影扑捉器1包括感光器3和遮光器4，光敏二极管2设置在光影扑捉器1上由遮光器4隔成的三个面上；光线偏移感应传感器1设置在太阳能电池组件5的中央位置；太阳能电池组件5安装在太阳高度角传动轴8上，太阳高度角传动轴8水平安装在支架10上方两端部，太阳高度角传动轴8一端与高度角直流电机6连接；太阳方位角传动轴7垂直安装在太阳高度角传动轴8下方，太阳方位角传动轴7上端与支架10水平端连接，太阳方位角传动轴7下端与方位角直流电机11连接，方位角直流电机11与底座9连接。 

所述的光敏二极管2与以单片机为核心控制电路连接，控制电路输出端分别与高度角直流电机6和方位角直流电机11输入端连接。 

实施例1。 

本发明一种太阳能自动跟踪系统的光线偏移感应传感器包括光影扑捉器1、光敏二极管2，所述光影扑捉器1包括感光器3和遮光器4，光敏二极管2设置在光影扑捉器1上由遮光器4隔成的三个面上，如图1－图2所示；光线偏移感应传感器1设置在太阳能电池组件5的中央位置；太阳能电池组件5安装在太阳高度角传动轴8上，太阳高度角传动轴8水平安装在支架10上方两端部，太阳高度角传动轴8一端与高度角直流电机6连接；太阳方位角传动轴7垂直安装在太阳高度角传动轴8下方，太阳方位角传动轴7上端与支架10水平端连接，太阳方位角传动轴7下端与方位角直流电机11连接，方位角直流电机11与底座9连接。如图3所示； 

所述的光敏二极管2与以单片机为核心控制电路连接，控制电路输出端分别与高度角直流电机6和方位角直流电机11输入端连接。如图4所示；

技术路线

1．太阳能光线偏移感应传感器的设计

光线偏移感应传感器采用光影扑捉器1+三个光敏二极管2的结构，所述光影扑捉器1由感光器3和遮光器4组成，主要功能就是对光线的偏移作出信号上的采集并把信号及时送入控制系统。

光线偏移感应传感器1设计：感光器的尺寸采用直径为X（100mm≤X≤300mm） 的不透光平滑圆板，大遮光器采用直径为Y（100mm≤Y≤300mm）的不透光平滑半圆板，小遮光器采用直径为Z（25mm≤Y≤75mm）的不透光平滑四分之一圆板，如图1 所示垂直安装。并据遮光器位置2 mm≤W≤3 mm安装三个光敏二极管A,B,C，如图1、图2所示 。 

原理：太阳由东向西运动，在图1、图2 中设定太阳能由右向左运动，阳光首先照射到A传感器，Ｂ传感器由于遮光器遮阻挡光线，此时调整高度角，使得太阳光能同时照射到A传感器，Ｂ传感器。 

当太阳光照射到B传感器时，C传感器由于遮光器阻挡光线，此时调整方位角，使得太阳能同时照射到C传感器，B传感器。 

此时，太阳光能同时照射到三个传感器，跟踪完成。 

2．机械动力机构，提供电池板姿态调整所需动力 

跟踪需要的机械机构，采用双轴跟踪系统，能让光伏阵列或太阳能发电板5绕两条不同方向的轴线运动。

3．以单片机为核心的控制系统 

根据自动跟踪传感器采集的信号，控制机械动力机构的动力源，根据需要改变水平轴8旋转或垂直轴7的旋转，跟踪太阳的高度角和方位角。当夜间来临，单片机系统时间为21点以后，系统可视为不可发电状态，此时关闭跟踪过程，使太阳能电池板复位

4．程序设计及数据库系统

记录由单片机控制在自动跟踪过程中的实时控制过程，包括跟踪的条件信号，控制的转角参数等，保存跟踪数据，并可以以记录的数据为依据，完成太阳能模拟自动跟踪。

有益效果 

通过实验结果分析本发明的有益效果（测试地点：青海省西宁市东川工业园区广场）：

实验一，选择晴日，使用两块天津嘉诺德科贸有限公司生产的AR833照度计作为测量装置，将照度计 1 的感光板固定并紧贴在采用本发明装置的太阳能电池组件表面；将照度计2 放置在一旁1米外的固定位置，每隔 1 小时记录照度计1 、2 的勒克斯值（光照强度值），以验证本发明的有效性及实用性。从表1中可以看出照度计1的勒克斯值远大于照度计2。

实验二，使用遮光布覆盖住光线偏移感应传感器，模拟阴雨等太阳照射微弱天气，使上位机（PC机）将最近一周数据库内的转角数据的平均值传送给单片机驱动控制电路来进行模拟自动跟踪实验。重复实验一步骤，可得表2 ，从表2中同样可以看出照度计1的勒克斯值远大于照度计2。 

因此本实验简单有效地证明了本发明的可大大提高光电转换效率的有益效果。 

  

Claims (2)

1.一种太阳能自动跟踪系统，光线偏移感应传感器包括光影扑捉器（1）、光敏二极管（2），其特征在于：所述光影扑捉器（1）包括感光器（3）和遮光器（4），光敏二极管（2）设置在光影扑捉器（1）上由遮光器（4）隔成的三个面上；光线偏移感应传感器（1）设置在太阳能电池组件（5）的中央位置；太阳能电池组件（5）安装在太阳高度角传动轴（8）上，太阳高度角传动轴（8）水平安装在支架（10）上方两端部，太阳高度角传动轴（8）一端与高度角直流电机（6）连接；太阳方位角传动轴（7）垂直安装在太阳高度角传动轴（8）下方，太阳方位角传动轴（7）上端与支架（10）水平端连接，太阳方位角传动轴（7）下端与方位角直流电机（11）连接，方位角直流电机（11）与底座（9）连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪系统，其特征在于所述的光敏二极管（2）与以单片机为核心控制电路连接，控制电路输出端分别与高度角直流电机（6）和方位角直流电机（11）输入端连接。

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