CN103268125B - 一种全自动太阳能跟踪装置及跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动太阳能跟踪装置，其平板式晶硅电池单元、处理单元、电控制模块、电机、光电传感器和太阳能接收单元。并公开一种跟踪方法，包括以下步骤：A、平板式晶硅电池单元将电信号传递给电控制模块，如果所述电信号低于最低电阈值，则电控制模块处于休眠状态，反之，则执行步骤B；B、光电传感器探测太阳能接收单元的位置，电控制模块控制电机的运转；C、光电传感器探测太阳光的光强，电控制模块将所述光强与最低的光强阈值进行比对，如果所述光强大于所述最低的光强阈值，则电控制模块驱动电机运转，以使太阳能接收单元对准太阳，反之，则执行步骤A的操作。本发明使得光伏发电系统的发电量最大化，而自身跟踪转动所消耗最小化。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能应用技术领域，具体涉及一种全自动太阳能跟踪装置及采用该装置进行跟踪太阳能的方法。
背景技术
太阳能作为一种新兴的绿色能源正得到迅速的发展和应用。由于辐射到地面上的阳光受到经纬度、气候等自然条件的影响，使得光照方向和强度等随着时间而不断变化，对太阳能的收集利用提出了更高的要求，因此推出了太阳能跟踪装置。传统的太阳能跟踪装置遇到多云或者阴雨天等恶劣天气一般处理方法有如下两种：一是阴雨天跟踪系统还在运行，不仅浪费了能量，有时还有可能引起系统的紊乱，而且使得系统的寿命降低；二是多云或阴雨天时停止转动，这种情况下，可能在雨过天晴之后系统感知不到或是感知迟缓太阳光的出现，从而使得太阳光得不到充分的利用，也浪费了资源。对于这种情况，现有的太阳能跟踪装置也采取了许多措施，有的加入了阴雨天探测器来感知阴雨天，但是这种探测系统不稳定，并且对于出着太阳下雨的情况也是个盲点，且也增加了系统的复杂性与成本。
发明内容
针对上述传统和现有太阳能跟踪装置存在的缺点，本发明提供了一种非跟踪与跟踪相结合的全自动太阳能跟踪装置以及常用该装置进行跟踪的方法，有效的解决了上述问题。
为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种全自动太阳能跟踪装置，其包括：
平板式晶硅电池单元，所述平板式晶硅电池单元吸收太阳光能转换成电信号，并将所述电信号传递给电控制模块，用于控制电控制模块的工作与否；
处理单元，用于根据其自身所处的地理位置和时钟信号计算太阳方位角和太阳高度角，并将所述太阳方位角和太阳高度角发送至电控制模块；
光电传感器，安装于转动装置上，用于探测太阳能接收单元相对于太阳的位置，并将所述位置发送至电控制模块，同时探测太阳光的光强，将所述光强发送至电控制模块；
电控制模块，根据所述位置控制用于驱动转动装置发生转动的电机的运转，以使所述位置与处理单元计算的太阳方位角和太阳高度角一致，并将所述光强与最低的光强阈值进行比对，根据所述比对的结果控制电机的运转，以使太阳能接收单元时刻对准太阳；
太阳能接收单元，安装于转动装置上，用于接收太阳光能。
与其他太阳能跟踪装置相比，加入了平板式晶硅电池单元，平板式晶硅电池属于非跟踪单元，根据当地的地理纬度以一定的倾角固定在地上不动，它与电控制模块相连，可以将自身的电信号传给电控制模块，有效调整太阳有云遮挡、阴雨天及雨过天晴等恶劣天气情况下光伏发电系统的状态，使得光伏发电系统的发电量最大化，而自身跟踪转动所消耗的最小化，而且非跟踪部分的电能可以作为用来驱动跟踪部分的电源，此种方法结构简单、安装方便、稳定性好、成本低。
同时，本发明还包括了以下技术方案：
所述平板式晶硅电池单元根据地理纬度以一定的倾角固定于地面上。
所述处理单元为单片机。
所述电机为伺服电机。
所述平板式晶硅电池单元并为处理单元、电控制模块、电机、光电传感器提供电源。
一种全自动太阳能跟踪的方法，其包括以下步骤：
A、平板式晶硅电池单元将吸收太阳光能转换成电信号传递给电控制模块，如果所述电信号低于最低电阈值，则电控制模块处于休眠状态，反之，则执行步骤B；
B、光电传感器探测太阳能接收单元相对于太阳的位置，并将所述位置发送至电控制模块，电控制模块根据所述位置控制用于驱动转动装置发生转动的电机的运转，以使所述位置与处理单元计算并发送至电控制模块的太阳方位角和太阳高度角一致；
C、光电传感器探测太阳光的光强，将所述光强发送至电控制模块，电控制模块将所述光强与最低的光强阈值进行比对，如果所述光强大于所述最低的光强阈值，则电控制模块驱动电机运转，以使太阳能接收单元时刻对准太阳，反之，则执行步骤A的操作。
步骤A中，所述平板式晶硅电池单元根据地理纬度以一定的倾角固定于地面上。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明除了将时控跟踪和光控跟踪结合之外，又把非跟踪和跟踪相结合起来，加入了平板式晶硅电池单元，通过将自身的电信号传给电控制模块，有效调整太阳有云遮挡、阴雨天及雨过天晴等恶劣天气情况下光伏发电系统的状态，使得光伏发电系统的发电量最大化，而自身跟踪转动所消耗的最小化，并且非跟踪部分的电能可以作为用来驱动跟踪部分的电源，充分的利用了能量。
附图说明
图1是本发明全自动太阳能跟踪装置的结构示意图；
图2是本发明全自动太阳能跟踪方法的流程示意图。
其中：1、平板式晶硅电池单元；2、处理单元；3、电控制模块；4、电机；5、光电传感器；6、太阳能接收单元；7、转动装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
参照图1所示，本发明全自动太阳能跟踪装置，主要由平板式晶硅电池单元1、处理单元2、电控制模块3、电机4、光电传感器5、太阳能接收单元6组成。平板式晶硅电池单元1属于非跟踪单元，根据当地的地理纬度以一定的倾角固定在地上，它和处理单元2都与电控制模块3连接，电控制模块3的输出端与电机4连接，电机4与转动装置7连接，光电传感器5和太阳能接收单元6安装在转动装置7上。
其工作原理如下：如图2所示，清晨太阳升起，平板式晶硅电池单元1将自身的电信号传给电控制模块3，如果电信号低于最低的电阈值则全自动太阳能跟踪装置不动，处于休眠状态（电控制模块3的休眠即表现整个装置的休眠），反之则全自动太阳能跟踪装置开始工作，首先是单片机处理单元2可以根据当地的经纬度和其自带的时钟芯片的时间，计算出当前的太阳高度角和方位角，计算结果传给电控制模块3。之后电控制模块3根据计算的角度和光电传感器5探测到的太阳能接收单元6相对于太阳的位置来控制电机4运转，使太阳能接收单元6的位置运转到和计算的太阳高度角和方位角一致。
然后再对太阳能接收单元6进行微调以便获取更佳的采光位置，微调的方法是：如果光电传感器5探测到的光强一直大于最低的光强阈值，则进行光控跟踪，即电控制模块3驱动电机4运转，使太阳能接收单元6能够精确地对准太阳；如果光电传感器5探测到的光强小于最低的光强阈值，则电控制模块3感知平板式晶硅电池单元1传给的电信号，如果电信号高于最低电阈值，则进行时控跟踪，此时电控制模块3控制电机4驱动转动装置7的运转，反之则全自动太阳能跟踪装置不动。
低于最低电阈值说明天气多云或者是阴雨天，平板式晶硅电池单元1会一直把电信号传给电控制模块3，如果电信号一直低于最低电阈值全自动太阳能跟踪装置则一直不动，直到最后全自动太阳能跟踪装置复位。如果云飘过或者雨过天晴或者是出着太阳下雨，且电信号高于最低电阈值则全自动太阳能跟踪装置开始运转，重复上面的过程。
由上可见，本发明装置除了将时控跟踪和光控跟踪结合之外，又把非跟踪和跟踪相结合起来，加入了平板式晶硅电池单元，通过将自身的电信号传给电控制模块，有效调整太阳有云遮挡、阴雨天及雨过天晴等恶劣天气情况下光伏发电全自动太阳能跟踪装置的状态，使得光伏发电全自动太阳能跟踪装置的发电量最大化，而自身跟踪转动所消耗的最小化，并且非跟踪部分的电能可以作为用来驱动跟踪部分的电源，充分的利用了能量。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。
Claims (6)
1.一种全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，其包括：
平板式晶硅电池单元(1)，所述平板式晶硅电池单元(1)吸收太阳光能转换成电信号，并将所述电信号传递给电控制模块(3)，用于控制电控制模块(3)的工作与否；
处理单元(2)，用于根据其自身所处的地理位置和时钟信号计算太阳方位角和太阳高度角，并将所述太阳方位角和太阳高度角发送至电控制模块(3)；
光电传感器(5)，安装于转动装置(7)上，用于探测太阳能接收单元(6)相对于太阳的位置，并将所述太阳的位置发送至电控制模块(3)，同时探测太阳光的光强，将所述光强发送至电控制模块(3)；
电控制模块(3)，根据所述太阳的位置控制用于驱动转动装置(7)发生转动的电机(4)的运转，以使所述太阳的位置与处理单元(2)计算的太阳方位角和太阳高度角一致，并将所述光强与最低的光强阈值进行比对，根据所述比对的结果控制电机(7)的运转，以使太阳能接收单元(6)时刻对准太阳；
太阳能接收单元(6)，安装于转动装置(7)上，用于接收太阳光能；
所述平板式晶硅电池单元(1)根据地理纬度以一定的倾角固定于地面上；
所述平板式晶硅电池单元(1)并为处理单元(2)、电控制模块(3)、电机(4)、光电传感器(5)提供电源。
2.根据权利要求1所述的全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，所述处理单元(2)为单片机。
3.根据权利要求1所述的全自动太阳能跟踪装置，其特征在于，所述电机(4)为伺服电机。
4.一种全自动太阳能跟踪的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
A、平板式晶硅电池单元将吸收太阳光能转换成电信号传递给电控制模块，如果所述电信号低于最低电阈值，则电控制模块处于休眠状态，反之，则执行步骤B，所述平板式晶硅电池单元根据地理纬度以一定的倾角固定于地面上，所述平板式晶硅电池单元为处理单元、电控制模块、电机、光电传感器提供电源；
B、光电传感器探测太阳能接收单元相对于太阳的位置，并将所述太阳的位置发送至电控制模块，电控制模块根据所述太阳的位置控制用于驱动转动装置发生转动的电机的运转，以使所述太阳的位置与处理单元计算并发送至电控制模块的太阳方位角和太阳高度角一致；
C、光电传感器探测太阳光的光强，将所述光强发送至电控制模块，电控制模块将所述光强与最低的光强阈值进行比对，如果所述光强大于所述最低的光强阈值，则电控制模块驱动电机运转，以使太阳能接收单元时刻对准太阳，反之，则执行步骤A的操作。
5.根据权利要求4所述的全自动太阳能跟踪的方法，其特征在于，所述处理单元为单片机。
6.根据权利要求4所述的全自动太阳能跟踪的方法，其特征在于，所述电机为伺服电机。
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