CN107329496A - 一种学习型时控跟踪装置及其跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种学习型时控跟踪装置及其跟踪方法，利用太阳能电池板作为光感器件测量白天时长并决定太阳能电池板的跟踪启停，用行程限位开关作方位角基准，利用上一天白天时长作为当日跟踪工作时间并确定太阳能电池板的当日跟踪旋转角度，能自适应不同地区不同季节日照时间变化及太阳角度变化，彻底摆脱了经纬度和时钟的影响；本发明结构简单，成本低；受环境影响小，运行可靠；无须人工设置及干预，自适应性强。相比实时侦测式跟踪系统大为简化，有效避免了气候条件及地理环境造成的影响，可靠性大大提；相比现有固定角度和时长的时控跟踪方式，其跟踪精度有显著提高。

Description

一种学习型时控跟踪装置及其跟踪方法

技术领域

本发明属于太阳能板自动跟踪太阳的技术领域，尤其涉及一种学习型时控跟踪装置及其跟踪方法。

背景技术

目前，多数都是采用光敏电阻开关的光电跟踪技术方案来跟踪太阳能，这种方案的优点是灵敏度高，缺点是受天气的影响较大，如果在稍长的时段里出现乌云遮住太阳或在晚上较亮的闪电时，会导致跟踪装置无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。

传统的太阳能跟踪技术仅仅是根据采集的当前光照参数来决定太阳能板的倾斜角度，完全不考虑不同纬度、不同季节太阳运行轨迹差异及日照时间差异问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种学习型时控跟踪装置及其跟踪方法，利用上一天白天时长作为当日跟踪工作时间并确定跟踪角度范围，能自适应不同地区不同季节日照时间变化及太阳角度变化，彻底摆脱了经纬度和时钟的影响，解决了不同纬度、不同季节太阳运行轨迹差异及日照时间差异问题，简单可靠，适应性强。

本发明一种学习型时控跟踪装置，包括一时控跟踪控制器，该时控跟踪控制器一端口连接太阳能电池板的输出端，用以采集太阳能电池的电压，该时控跟踪控制器还连接一行程限位开关和一电机，通过行程限位开关及电机来控制太阳能电池板的旋转角度，设∠A为太阳能电池板的当日跟踪角度，∠B为太阳能电池板的最大转动角度，∠A ≤ ∠B，且该太阳能电池板的跟踪角度∠A和太阳能电池板的最大转动角度∠B的1/2处均为正南方向，行程限位开关设置在太阳能电池板的最大转动角度∠B位于东边的起始位置，设该行程限位开关所在的位置为零基准位置，利用上一天白天时长T作为当日跟踪工作时间，经过计算得到当日跟踪角度∠A，结合该零基准位置及跟踪角度∠A的1/2处位于正南方向的条件，确定了太阳能电池板的当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时间T内自东向西旋转角度∠A，实现对太阳的跟踪，当太阳能电池板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天，另外，由于安装的第一天还没有获得上一天白天时长作为当天跟踪工作时间，因此，将太阳能电池板朝南固定。

所述的一种学习型时控跟踪装置的跟踪方法，包括如下步骤：

步骤1、初始安装学习型时控跟踪装置的第一天，将太阳能电池板朝南固定，若为南半球则朝北；

步骤2、连接太阳能电池板输出端的时控跟踪控制器，实时采集太阳能电池的电压，若电压达至设定的电压阈值，判断白天开始，时控跟踪控制器开始记录当天的白天时长T，直至时控跟踪控制器采集的太阳能电池的电压低于阈值，判断白天结束，时控跟踪控制器记录得到当天的白天时长T；

步骤3、当白天结束时，根据当天的白天时长T及地球自转速度计算出当天白天太阳方位角变化范围，将该太阳方位角变化范围作为太阳能电池板的当日跟踪角度∠A；

步骤4、时控跟踪控制器根据太阳能电池的电压判断白天是否开始，若判断白天开始了，时控跟踪控制器驱动电机控制太阳能电池板自前一天的停止位置正南方向往东旋转，到达行程限位开关所在的零基准位置；

步骤5、已知步骤3计算得到跟踪角度∠A和零基准位置，以及当日跟踪角度∠A的1/2处为正南方向这些条件，得到太阳能电池板当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时长T内自东向西转动角度∠A，实现对太阳的跟踪；当时控跟踪控制器驱动电机控制太阳能板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天；

步骤6、时控跟踪控制器在判断白天结束时，记录并更新当天的白天时长T，根据更新后的当天的白天时长T及地球自转速度计算并更新当天的跟踪角度∠A，返回步骤4。

本发明利用上一天白天时长作为当日跟踪工作时间并确定太阳能电池板的当日跟踪旋转角度，利用太阳能电池板作为光感器件计量白天时长并决定太阳能电池板的跟踪启停，利用行程限位开关做为方位角基准，能自适应不同地区不同季节日照时间变化及太阳角度变化，彻底摆脱了经纬度和时钟的影响。本发明结构简单，成本低；受环境影响小，运行可靠；无须人工设置及干预，自适应性强。相比实时侦测式跟踪系统大为简化，有效避免了气候条件及地理环境造成的影响，可靠性大大提；相比现有固定角度和时长的时控跟踪方式，其跟踪精度有显著提高。

附图说明

图1为本发明的工作原理框图；

图2为太阳能板旋转过程示意图。

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详述。

具体实施方式

对地表上某一位置而言，不同季节的白天时长差异挺大，但相邻两天的时长差别很小，并且白天太阳方位角变化范围与白天时长成正比。本发明的重点在于：将太阳能电池板作为光感器件测量白天时长并决定太阳能电池板的跟踪启停，用行程限位开关作方位角基准，利用上一天白天时长作为当日跟踪工作时间并确定太阳能电池板的当日跟踪旋转角度，能自适应不同地区不同季节日照时间变化及太阳角度变化，彻底摆脱了经纬度和时钟的影响。

如图1、2所示，本发明一种学习型时控跟踪装置，包括一时控跟踪控制器1，该时控跟踪控制器1一端口连接太阳能电池板的输出端，用以采集太阳能电池的电压，该时控跟踪控制器1还连接行程限位开关3和电机2，通过行程限位开关3及电机2来控制太阳能电池板的旋转角度，设∠A为太阳能电池板的当日跟踪角度，∠B为太阳能电池板的最大转动角度，∠A ≤ ∠B，且该太阳能电池板的跟踪角度∠A和太阳能电池板的最大转动角度∠B的1/2处均为正南方向，行程限位开关3设置在太阳能电池板的最大转动角度∠B位于东边的起始位置，时控跟踪控制器1驱动电机2控制太阳能电池板往东旋转，到东边的行程限位开关3时，该行程限位开关3所在的位置为零基准位置，利用上一天白天时长T作为当日跟踪工作时间，经过计算得到当日跟踪角度∠A，结合该零基准位置及跟踪角度∠A的1/2处位于正南方向的条件，确定了太阳能电池板当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机2工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时间T内自东向西旋转角度∠A，实现对太阳的跟踪，当太阳能电池板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天，另外，由于安装的第一天还没有获得上一天白天时长作为当日跟踪工作时间，因此，将太阳能电池板朝南固定。

本发明基于上述学习型时控跟踪装置的跟踪方法，包括如下步骤：

步骤1、初始安装学习型时控跟踪装置的第一天，将太阳能电池板朝南固定，若为南半球则朝北；

步骤2、连接太阳能电池板输出端的时控跟踪控制器1，实时采集太阳能电池的电压，若电压达至设定的电压阈值，判断白天开始，时控跟踪控制器1开始记录当天的白天时长T，直至时控跟踪控制器1采集的太阳能电池的电压低于阈值，判断白天结束，时控跟踪控制器1记录得到当天的白天时长T（白天开始与结束期间的时长）；

步骤3、当白天结束时，根据当天的白天时长T及地球自转速度计算出当天白天太阳方位角变化范围，将该太阳方位角变化范围作为太阳能电池板的当日跟踪角度∠A；

步骤4、时控跟踪控制器1根据太阳能电池的电压判断白天是否开始，若判断白天开始了，时控跟踪控制器1驱动电机2控制太阳能电池板自前一天的停止位置正南方向往东旋转，到达行程限位开关3所在的零基准位置；

步骤5、已知步骤3计算得到跟踪角度∠A和零基准位置，以及跟踪角度∠A的1/2处为正南方向这些条件，得到太阳能电池板当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机2工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时长T内自东向西转动角度∠A，实现对太阳的跟踪；当时控跟踪控制器1驱动电机2控制太阳能板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天；

步骤6、时控跟踪控制器1在判断白天结束时，记录并更新当天的白天时长T，根据更新后的当天的白天时长T及地球自转速度计算并更新当天的跟踪角度∠A，返回步骤4。

遇到阴雨天或其他极端天气造成白天时长异常，可通过程序设置规避，仍沿用最后一次有效白天时长。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种学习型时控跟踪装置，其特征在于：包括一时控跟踪控制器，该时控跟踪控制器一端口连接太阳能电池板的输出端，用以采集太阳能电池的电压，该时控跟踪控制器还连接一行程限位开关和一电机，通过行程限位开关及电机来控制太阳能电池板的旋转角度，设∠A为太阳能电池板的当日跟踪角度，∠B为太阳能电池板的最大转动角度，∠A ≤ ∠B，且该太阳能电池板的跟踪角度∠A和太阳能电池板的最大转动角度∠B的1/2处均为正南方向，行程限位开关设置在太阳能电池板的最大转动角度∠B位于东边的起始位置，设该行程限位开关所在的位置为零基准位置，利用上一天白天时长T作为当日跟踪工作时间，经过计算得到当日跟踪角度∠A，结合该零基准位置及跟踪角度∠A的1/2处位于正南方向的条件，确定了太阳能电池板的当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时间T内自东向西旋转角度∠A，实现对太阳的跟踪，当太阳能电池板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天，另外，由于安装的第一天还没有获得上一天白天时长作为当天跟踪工作时间，因此，将太阳能电池板朝南固定。

2.根据权利要求1所示的一种学习型时控跟踪装置的跟踪方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、初始安装学习型时控跟踪装置的第一天，将太阳能电池板朝南固定，若为南半球则朝北；

步骤2、连接太阳能电池板输出端的时控跟踪控制器，实时采集太阳能电池的电压，若电压达至设定的电压阈值，判断白天开始，时控跟踪控制器开始记录当天的白天时长T，直至时控跟踪控制器采集的太阳能电池的电压低于阈值，判断白天结束，时控跟踪控制器记录得到当天的白天时长T；

步骤3、当白天结束时，根据当天的白天时长T及地球自转速度计算出当天白天太阳方位角变化范围，将该太阳方位角变化范围作为太阳能电池板的当日跟踪角度∠A；

步骤4、时控跟踪控制器根据太阳能电池的电压判断白天是否开始，若判断白天开始了，时控跟踪控制器驱动电机控制太阳能电池板自前一天的停止位置正南方向往东旋转，到达行程限位开关所在的零基准位置；

步骤5、已知步骤3计算得到跟踪角度∠A和零基准位置，以及当日跟踪角度∠A的1/2处为正南方向这些条件，得到太阳能电池板当日跟踪旋转的起始点，按设定步长同步于地球自转速度驱动电机工作，使得太阳能电池板在前一日的白天时长T内自东向西转动角度∠A，实现对太阳的跟踪；当时控跟踪控制器驱动电机控制太阳能板旋转至当日的终点后，再反向旋转到太阳能电池板当日跟踪角度∠A的1/2处停止，即该太阳能电池板停止在正南方向直到第二天白天；

步骤6、时控跟踪控制器在判断白天结束时，记录并更新当天的白天时长T，根据更新后的当天的白天时长T及地球自转速度计算并更新当天的跟踪角度∠A，返回步骤4。