CN104570878B - 太阳能采集控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能采集控制系统，包括检测控制装置，所述检测控制装置包括实时时钟模块、光强检测模块、温度检测模块、第一微控制器、电机控制模块及电源管理模块；其中，实时时钟模块、光强检测模块及温度检测模块分别与第一微控制器连接，用于检测实时时间、光照强度、天气温度；第一微控制器与电机控制模块连接，用于采集所述实时时间、光照强度及天气温度，并根据实时时间、光照强度及天气温度输出一控制信号至电机控制模块，以使电机控制模块控制方位角步进电机和/俯仰角步进电机转动对应的角度。本发明的系统采用综合光电追踪和视日运动轨迹追踪方式，从而减少控制器运算时间，提高处理速度；同时又避免了光电追踪方式的误动。

Description

太阳能采集控制系统

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别涉及一种太阳能采集控制系统。

背景技术

经济发展与能源日益短缺的矛盾一直都是现代社会面临的一大难题，资源的紧缺和能源成本的持续增长使得众多发达国家将注意的目光转向了新能源，其中太阳能光伏发电的应用备受重视。太阳能光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成。其中控制器即为太阳能采集控制系统，是实现太阳能电池板追踪太阳方向，使太阳光线始终能垂直照射太阳能电池板，以实现光伏发电最大化的机电控制装置，是太阳能光伏发电不可缺少的重要组成部分。

目前，太阳追踪的控制系统划分不外乎三类：闭环、开环、混合控制方式。实际应用中，常用的有光电追踪和视日运动轨迹追踪两种方式；前者是闭环的随机系统，后者是开环的程控系统。视日运动轨迹追踪的优点是能够全天候实时追踪，但算法复杂且固定，导致处理速度慢，追踪轨迹固定，不能因地制宜、因时制宜地对太阳进行快速追踪；光电追踪灵敏度高，但受天气的影响很大，甚至会引起误动。

发明内容

本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种太阳能采集控制系统。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种太阳能采集控制系统，其特征在于，包括检测控制装置，所述检测控制装置包括实时时钟模块、光强检测模块、温度检测模块、第一微控制器、电机控制模块及电源管理模块；

其中，所述实时时钟模块与所述第一微控制器连接，用于检测实时时间，所述光强检测模块与所述微控制器连接，用于检测光照强度，所述温度检测模块与所述微处理器连接，用于检测天气温度；

所述第一微控制器与所述电机控制模块连接，用于采集所述实时时间、光照强度及天气温度，并根据所述实时时间、光照强度及天气温度输出一控制信号至所述电机控制模块，以使所述电机控制模块控制角度调整装置中方位角步进电机和/俯仰角步进电机转动对应的角度；

所述电源管理模块与所述第一微控制器连接，用于为所述第一微控制器提供所需工作电压。

优选地，所述光强检测模块包括用于检测太阳光照强度的第一光照检测模块以及用于检测太阳能电池板上受到的阳光照射强度的第二光照检测模块。

优选地，还包括监控装置，所述监控装置包括上位机及无线射频收发器；

所述检测控制装置还包括第一无线射频模块，所述第一无线射频模块与所述第一微控制器连接，用于发送所述实时时间、光照强度及天气温度；

所述无线射频收发器与所述上位机通信连接，用于接收所述检测控制装置发送的所述实时时间、光照强度及天气温度，并将所述实时时间、光照强度及天气温度上传至所述上位机。

优选地，所述无线射频收发器包括第二无线射频模块、第二微控制器及串行通信模块，所述第二无线射频模块与所述第二微控制器连接，用于接收所述实时时间、光照强度及天气温度，所述串行通信模块与所述第二微控制器连接，用于将所述实时时间、光照强度及天气温度发送至所述上位机。

优选地，所述检测控制装置还包括显示屏，所述显示屏与所述第一微控制器连接，用于显示所述实时时间、光照强度及天气温度。

优选地，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块采用nRF905单片射频收发芯片。

优选地，所述电机控制模块为L298双路全桥式驱动芯片。

优选地，所述第一微控制器为MSP430F149低功耗单片机。

本发明的有益效果是：本本发明提供的太阳能采集控制系统，综合光电追踪和视日运动轨迹追踪，即混合控制方式，其特点是在进行轨迹追踪时并不需要像单一视日运动追踪方式采用复杂算法，从而减少控制器运算时间，提高处理速度；同时又避免了光电追踪方式的误动。能够根据时钟时间和光电检测自动调整太阳能电池板的方位角、俯仰角，结构简单、成本低。而且可以通过无线射频通信实现远程实时监控，特别适合在复杂环境无人值守情况下，有较好的应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例太阳能采集控制系统的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，本本发明实施例提供了一种太阳能采集控制系统，包括检测控制装置10，所述检测控制装置10包括实时时钟模块101、光强检测模块102、温度检测模块103、第一微控制器104、电机控制模块105及电源管理模块106。

具体的，实时时钟模块101与所述第一微控制器104连接，用于检测实时时间，所述光强检测模块102与所述微控制器连接，用于检测光照强度，所述温度检测模块103与所述微处理器连接，用于检测天气温度。第一微控制器104与所述电机控制模块105连接，用于采集所述实时时间、光照强度及天气温度，并根据所述实时时间、光照强度及天气温度输出一控制信号至所述电机控制模块105，以使所述电机控制模块105控制角度调整装置20中方位角步进电机201和俯仰角步进电机202转动对应的角度。电源管理模块106与所述第一微控制器104连接，用于为所述第一微控制器104提供所需工作电压。

也就是说，通过实时时钟模块101、光强检测模块102及温度检测模块103，采集时钟时间、光照强度、天气温度等信息到第一微控制器104，第一微控制器104再根据上述时钟时间、光照强度、天气温度等信息进行白天黑夜、天气晴阴的辨别以及此刻的时钟时间确认，再根据白天黑夜、天气晴阴及时间适时地驱动电机控制模块105，以通过电机控制模块105控制方位角步进电机201、俯仰角电机转动对应的角度，实现太阳能自动追踪的控制，以保持与太阳光照垂直。

本本发明提供的太阳能采集控制系统，综合光电追踪和视日运动轨迹追踪，即混合控制方式，其特点是在进行轨迹追踪时并不需要像单一视日运动追踪方式采用复杂算法，从而减少控制器运算时间，提高处理速度；同时又避免了光电追踪方式的误动。能够根据时钟时间和光电检测自动调整太阳能电池板的方位角、俯仰角，结构简单、成本低。

在本发明的一个实施例中，光强检测模块102包括用于检测太阳光照强度的第一光照检测模块以及用于检测太阳能电池板上受到的阳光照射强度的第二光照检测模块。

具体的，第一光照检测模块可以采用光电二极管，利用光电二极管光强感应对天气晴阴的判断。而第二光照检测模块是设置在太阳能充电部分中的，对太阳能电池板上受到的阳光照射强度进行测量。光电二极管对光强的敏感产生相应大小的电流，再将该电流转换为电压信号，并通过第一微处理器采样出相应的电压值，相应的也就得到该时刻光强度，用以判断天气的晴阴。太阳能电池板可以是电流型的，随着光强的增强其输出的电流强度亦会增加，根据这一特点，在太阳能电池板随太阳动态旋转时可以记录各个角度的光强度，产生光照强度系列值，然后再把太阳能电池板精确调整到光照强度最强的方位角和俯仰角的位置上。

在发明的一个实施例中，还包括监控装置30，所述监控装置30包括上位机31及无线射频收发器32。对应的，检测控制装置10还包括第一无线射频模块107，所述第一无线射频模块107与所述第一微控制器104连接，用于发送所述实时时间、光照强度及天气温度。所述无线射频收发器32与所述上位机31通信连接，用于接收所述检测控制装置10发送的所述实时时间、光照强度及天气温度，并将所述实时时间、光照强度及天气温度上传至所述上位机31。

也就是说，检测控制装置10还可以将检测的实时时间、光照强度及天气温度等信息通过射频通信方式上传是上位机31，如此，可以通过无线射频通信实现远程实时监控，特别适合在复杂环境无人值守情况下，有较好的应用价值。

在本发明的一个具体实施例中，无线射频收发器32包括第二无线射频模块321、第二微控制器322及串行通信模块323，所述第二无线射频模块321与所述第二微控制器322连接，用于接收所述实时时间、光照强度及天气温度，所述串行通信模块323与所述第二微控制器322连接，用于将所述实时时间、光照强度及天气温度发送至所述上位机31。如此，可以实现检测控制装置10与上位机31之间的射频通信。

可选地，第一无线射频模块107和第二无线射频模块321采用nRF905单片射频收发芯片。

在本发明的一个实施例中，检测控制装置10还包括显示屏108，所述显示屏108与所述第一微控制器104连接，用于显示所述实时时间、光照强度及天气温度。也就是说，可以通过显示屏108显示实时时间、光照强度及天气温度等信息。

可选地，电机控制模块105可以采用L298双路全桥式驱动芯片，第一微控制器104可以采用MSP430F149低功耗单片机。

综上所述，本本发明提供的太阳能采集控制系统，综合光电追踪和视日运动轨迹追踪，即混合控制方式，其特点是在进行轨迹追踪时并不需要像单一视日运动追踪方式采用复杂算法，从而减少控制器运算时间，提高处理速度；同时又避免了光电追踪方式的误动。能够根据时钟时间和光电检测自动调整太阳能电池板的方位角、俯仰角，结构简单、成本低。而且可以通过无线射频通信实现远程实时监控，特别适合在复杂环境无人值守情况下，有较好的应用价值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种太阳能采集控制系统，其特征在于，包括检测控制装置，所述检测控制装置包括实时时钟模块、光强检测模块、温度检测模块、第一微控制器、电机控制模块及电源管理模块；

其中，所述实时时钟模块与所述第一微控制器连接，用于检测实时时间；所述光强检测模块与所述第一微控制器连接，用于检测光照强度；所述温度检测模块与所述第一微控制器连接，用于检测天气温度；

所述第一微控制器与所述电机控制模块连接，用于采集所述实时时间、光照强度及天气温度，并根据所述实时时间、光照强度及天气温度输出一控制信号至所述电机控制模块，以使所述电机控制模块控制角度调整装置中方位角步进电机和/俯仰角步进电机转动对应的角度；

所述光强检测模块包括用于检测太阳光照强度的第一光照检测模块以及用于检测太阳能电池板上受到的阳光照射强度的第二光照检测模块；所述第一光照检测模块将接收到的光照强度转换成电流信号及电压信号并传输至第一微处理器，以通过第一微控制器判断天气的晴阴；第二光照检测模块设置于太阳能电池板上，对太阳能电池板上受到的阳光照射强度进行测量，所述第一微处理器记录太阳能电池板随太阳动态旋转时各个角度的光强度，产生光照强度系列值，进而通过电机控制模块将太阳能电池板精确调整到光照强度最强的方位角和俯仰角的位置上；

所述电源管理模块与所述第一微控制器连接，用于为所述第一微控制器提供所需工作电压。

2.根据权利要求1所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置包括上位机及无线射频收发器；

所述检测控制装置还包括第一无线射频模块，所述第一无线射频模块与所述第一微控制器连接，用于发送所述实时时间、光照强度及天气温度；

所述无线射频收发器与所述上位机通信连接，用于接收所述检测控制装置发送的所述实时时间、光照强度及天气温度，并将所述实时时间、光照强度及天气温度上传至所述上位机。

3.根据权利要求2所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，所述无线射频收发器包括第二无线射频模块、第二微控制器及串行通信模块，所述第二无线射频模块与所述第二微控制器连接，用于接收所述实时时间、光照强度及天气温度，所述串行通信模块与所述第二微控制器连接，用于将所述实时时间、光照强度及天气温度发送至所述上位机。

4.根据权利要求1所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，所述检测控制装置还包括显示屏，所述显示屏与所述第一微控制器连接，用于显示所述实时时间、光照强度及天气温度。

5.根据权利要求3所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块采用nRF905单片射频收发芯片。

6.根据权利要求1所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，所述电机控制模块为L298双路全桥式驱动芯片。

7.根据权利要求1所述的太阳能采集控制系统，其特征在于，所述第一微控制器为MSP430F149低功耗单片机。