CN103135602A - 一种太阳方位跟踪控制系统 - Google Patents

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白龙
胡剑峰
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Abstract

本发明公开了一种太阳方位跟踪控制系统,包括光强度传感器、太阳光跟踪传感器、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳俯仰角的俯仰角电机、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳方位角的方位角电机以及用于对俯仰角电机和方位角电机的运转进行控制的控制器模块,光强度传感器通过比较电路模块与控制器模块相接,太阳光跟踪传感器通过A/D转换电路模块与控制器模块相接,控制器模块通过俯仰角电机驱动电路模块与俯仰角电机相接,控制器模块通过方位角电机驱动电路模块与方位角电机相接。本发明结构简单,设计合理,功能完备,控制精度高,能够使得光伏阵列实时跟踪太阳运转,对准太阳,达到最大的发电效率,实用性强,推广应用前景广泛。

Description

一种太阳方位跟踪控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及太阳能发电技术领域,尤其是涉及一种太阳方位跟踪控制系统。
背景技术
[0002] 伴随着人类的发展,电能源已经成为人们日常生活、工作不可或缺的能源之一,但是地球现有的资源有限性,使得越来越多的人不得不将眼光转向采用太阳能发电,太阳能作为一种洁净的能源,既是一次能源,又是可再生能源,有着化石能源无法比拟的优越性。但是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,光伏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,如何设计控制系统,使得在仰角调整过程中,保持光伏板与单轴的夹角为赤纬角,即每天只需调整0.26°,实现太阳的实时跟踪,最大化地获取太阳光来进行电的储蓄或发电,成为人们关注的话题。现有的太阳方位跟踪控制系统存在着跟踪精度不高、控制过程复杂、抗干扰能力低等问题。
发明内容
[0003] 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,提供一种太阳方位跟踪控制系统,其结构简单,设计合理,实现方便,实现成本低,操作方便,功能完备,控制精度高,能够使得光伏阵列实时跟踪太阳运转,对准太阳,达到最大的发电效率,实用性强,推广应用前景广泛。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括用于对太阳光强进行检测的光强度传感器、用于对太阳位置进行搜索定位的太阳光跟踪传感器、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳俯仰角的俯仰角电机、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳方位角的方位角电机以及用于根据光强度传感器和太阳光跟踪传感器所输出的信号对俯仰角电机和方位角电机的运转进行控制的控制器模块,所述光强度传感器通过比较电路模块与控制器模块相接,所述太阳光跟踪传感器通过A/D转换电路模块与控制器模块相接,所述控制器模块通过俯仰角电机驱动电路模块与俯仰角电机相接,所述控制器模块通过方位角电机驱动电路模块与方位角电机相接。
[0005] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块相接并用于给系统提供实时时钟信号的时钟模块。
[0006] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块相接并用于输入控制参数和显示控制参数的触摸式液晶显示屏。
[0007] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块相接并用于对风速进行检测的风速传感器。
[0008] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述光强度传感器为光电二级管。
[0009] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述控制器模块为单片机,所述A/D转换电路模块集成在所述单片机内部。[0010] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述单片机为芯片MSP430F247。
[0011] 上述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述俯仰角电机和方位角电机均为伺服电机,所述俯仰角电机驱动电路模块和方位角电机驱动电路模块均为伺服电机驱动电路模块。
[0012] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0013] 1、本发明包括光强度传感器、太阳光跟踪传感器、俯仰角电机、方位角电机和控制器模块,光强度传感器通过比较电路模块与控制器模块相接,太阳光跟踪传感器通过A/D转换电路模块与控制器模块相接,控制器模块通过俯仰角电机驱动电路模块与俯仰角电机相接,控制器模块通过方位角电机驱动电路模块与方位角电机相接;本发明结构简单,设计合理,实现方便,实现成本低。
[0014] 2、本发明的功能完备,能够根据光强度传感器、太阳光跟踪传感器和风速传感器实时所检测到的信号对光伏阵列的俯仰角和方位角进行调整,使得光伏阵列实时跟踪太阳运转,对准太阳,达到最大的发电效率。
[0015] 3、本发明的风速传感器能够实时地对风速进行检测,当风速达到或大于定值时,控制器模块发出指令,通过俯仰角电机驱动电路模块驱动俯仰角电机,通过方位角电机驱动电路模块驱动方位角电机,进而调整光伏阵列到水平角度,从而保证光伏阵列单元的安全运行。
[0016] 4、本发明中的时钟模块能够给系统提供实时时钟信号,当采用时控的控制策略时,能够保证控制精度。
[0017] 5、本发明中触摸式液晶显示屏能够用于输入控制参数和显示控制参数,提供友好的人机交互界面,方便操作。
[0018] 6、本发明的实用性强,推广应用前景广泛。
[0019] 综上所述,本发明结构简单,设计合理,实现方便,实现成本低,操作方便,功能完备,控制精度高,能够使得光伏阵列实时跟踪太阳运转,对准太阳,达到最大的发电效率,实用性强,推广应用前景广泛。
[0020] 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
[0021] 图1为本发明的电路原理图。
[0022] 附图标记说明:
[0023] 1-光强度传感器;2-太阳光跟踪传感器;3_控制器模块;
[0024] 4-俯仰角电机; 5-方位角电机; 6-比较电路模块;
[0025] 7-A/D转换电路模块;8_俯仰角电机驱动电路模块;
[0026] 9-方位角电机驱动电路模块;10-时钟模块;
[0027] 11-触摸式液晶显示屏; 12-风速传感器。
具体实施方式
[0028] 如图1所示,本发明包括用于对太阳光强进行检测的光强度传感器1、用于对太阳位置进行搜索定位的太阳光跟踪传感器2、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳俯仰角的俯仰角电机4、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳方位角的方位角电机5以及用于根据光强度传感器I和太阳光跟踪传感器2所输出的信号对俯仰角电机4和方位角电机5的运转进行控制的控制器模块3,所述光强度传感器I通过比较电路模块6与控制器模块3相接,所述太阳光跟踪传感器2通过A/D转换电路模块7与控制器模块3相接,所述控制器模块3通过俯仰角电机驱动电路模块8与俯仰角电机4相接,所述控制器模块3通过方位角电机驱动电路模块9与方位角电机5相接。
[0029] 如图1所示,本实施例中,本使用新型还包括与控制器模块3相接并用于给系统提供实时时钟信号的时钟模块10。本发明还包括与控制器模块3相接并用于输入控制参数和显示控制参数的触摸式液晶显示屏11。本发明还包括与控制器模块3相接并用于对风速进行检测的风速传感器12。所述光强度传感器I为光电二级管。所述控制器模块3为单片机,所述A/D转换电路模块7集成在所述单片机内部。所述单片机为芯片MSP430F247。所述俯仰角电机4和方位角电机5均为伺服电机,所述俯仰角电机驱动电路模块8和方位角电机驱动电路模块9均为伺服电机驱动电路模块。
[0030] 本发明的工作原理及过程是:光强度传感器I实时地对太阳光强进行检测,太阳光跟踪传感器2实时地对太阳位置进行搜索定位,风速传感器12实时地对风速进行检测,光强度传感器I所检测到的信号经比较电路模块6进行比较后输出给控制器模块3,太阳光跟踪传感器2所检测到的模拟信号经A/D转换电路模块转换成数字信号后输出给控制器模块3,控制器模块3接收光强度传感器1、太阳光跟踪传感器2和风速传感器12所输出的信号并经过分析处理后,选择控制策略并输出相应的控制信号给俯仰角电机驱动电路模块8和方位角电机驱动电路模块9,俯仰角电机驱动电路模块8驱动俯仰角电机4运转,带动太阳方位跟踪装置追踪太阳俯仰角,方位角电机驱动电路模块9驱动方位角电机5,带动太阳方位跟踪装置追踪太阳方位角,使得安装在太阳方位跟踪装置上的光伏阵列实时跟踪太阳运转,对准太阳,达到最大的发电效率。
[0031] 其中,光强度传感器I实时地对太阳光强进行检测,使系统可以在不同的天气变化和季节变化的情况下,采用不同的天气变化和季节变化的情况下,采用不同的控制策略进行自动跟踪,提高太阳能的利用效率,当系统采集的实时环境光强和实时时间都小于设定的最小经济发电光强时,控制器模块3控制俯仰角电机4和方位角电机5的运转,使得光伏阵列恢复到原始位置,等待光强达到设定值时再次运行。太阳光跟踪传感器2是检测光伏阵列是否对准太阳的基准,当太阳光垂直照射到太阳光跟踪传感器2上时,太阳光跟踪传感器2四个方位的输出信号全部为零,表示太阳光跟踪传感器2已对准太阳,当太阳光偏离垂直照射太阳光跟踪传感器2时,太阳光跟踪传感器2能检测出当前太阳偏离太阳光跟踪传感器2的方位并输出给控制器模块3。风速传感器12实时地对风速进行检测,当风速达到或大于定值时,控制器模块3发出指令,通过俯仰角电机驱动电路模块8驱动俯仰角电机4,通过方位角电机驱动电路模块9驱动方位角电机5,进而调整光伏阵列到水平角度,从而保证光伏阵列单元的安全运行。时钟模块10能够给系统提供实时时钟信号,当采用时控的控制策略时,能够保证控制精度。触摸式液晶显示屏11能够用于输入控制参数和显示控制参数,提供友好的人机交互界面,方便操作。
[0032] 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 (8)

1.一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括用于对太阳光强进行检测的光强度传感器(I)、用于对太阳位置进行搜索定位的太阳光跟踪传感器(2)、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳俯仰角的俯仰角电机(4)、用于带动太阳方位跟踪装置追踪太阳方位角的方位角电机(5)以及用于根据光强度传感器(I)和太阳光跟踪传感器(2)所输出的信号对俯仰角电机(4)和方位角电机(5)的运转进行控制的控制器模块(3),所述光强度传感器(I)通过比较电路模块(6)与控制器模块(3)相接,所述太阳光跟踪传感器(2)通过A/D转换电路模块(7)与控制器模块(3)相接,所述控制器模块(3)通过俯仰角电机驱动电路模块(8)与俯仰角电机(4)相接,所述控制器模块(3)通过方位角电机驱动电路模块(9)与方位角电机(5)相接。
2.按照权利要求1所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块(3)相接并用于给系统提供实时时钟信号的时钟模块(10)。
3.按照权利要求1或2所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块(3)相接并用于输入控制参数和显示控制参数的触摸式液晶显示屏(11)。
4.按照权利要求3所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:包括与控制器模块(3)相接并用于对风速进行检测的风速传感器(12)。
5.按照权利要求4所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述光强度传感器⑴为光电二级管。
6.按照权利要求4所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述控制器模块(3)为单片机,所述A/D转换电路模块(7)集成在所述单片机内部。
7.按照权利要求6所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述单片机为芯片 MSP430F247。
8.按照权利要求4所述的一种太阳方位跟踪控制系统,其特征在于:所述俯仰角电机(4)和方位角电机(5)均为伺服电机,所述俯仰角电机驱动电路模块(8)和方位角电机驱动电路模块(9)均为伺服电机驱动电路模块。
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