CN107966998A - 一种光伏发电跟踪系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏发电跟踪系统及其控制方法，所述系统包括太阳能板、支架、传动轴、步进电机、锂电池、主控模块和无线通信模块，所述支架的一端与太阳能板的背面固定，另一端通过传动轴与步进电机的转轴连接；所述方法为利用步进电机提供的动力，驱动太阳能板每隔一段时间内旋转一周期，旋转过程中，便可以得到充电电流达到最大值时对应的位置，太阳能板便转动到此最大值对应的位置，然后本系统进入休眠状态，再过一段时间重新执行以上的动作；由于步进电机每隔一段时间才运行一次，其他时间都是休眠状态，所以耗电量非常小，然后通过本装置，我们可以获的更大的电量。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种光伏发电跟踪系统及其控制方法。
背景技术
太阳能作为一种新兴的取之不尽、用之不竭的绿色能源，相比较石化等其他能源具有无可比拟的优越性。但是，辐射到地面上的阳光受到气候、纬度、经度时间等自然条件的影响，存在着间歇性、光照方向、光照强度随着时间不断变化等问题，而目前市面上利用太阳能光伏发电的灯具或者其他设备，太阳能板都是固定一个角度无法变化的。由于太阳是不停变化的，东边日出，西边日落，如果太阳板固定在一个方向的话，就会导致不能有效充分的利用太阳能，太阳能转化效率较低。
现有技术中，关于跟踪式光伏发电系统虽然也有报道，但大多是通过设置传感器来感应光照角度，再以此基准调节太阳能板的角度。虽然这种方法能够一定程度地提高太阳能的利用率，但是，传感器的精确度毕竟有限，通过传感器反馈的数据进行的角度调节，并不一定是最佳的角度。且传感器的使用带来了额外的耗电量，造成不必要的能量损耗。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种光伏发电跟踪系统及其控制方法，以解决传统光伏发电跟踪系统调节精确度较低的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种光伏发电跟踪系统，包括太阳能板、支架、传动轴、步进电机、锂电池、主控模块和无线通信模块，所述支架的一端与太阳能板的背面固定，另一端通过传动轴与步进电机的转轴连接，所述锂电池的充电端与太阳能板连接，由太阳能板为锂电池供电，所述锂电池的供电端与步进电机和主控模块的供电端连接，为步进电机和主控制模块供电，所述主控模块通过无线通信模块与外部的终端设备(如手机、电脑等，但不限于此)连接。
所述主控模块包括MCU核心控制单元，及与MCU核心控制单元连接的电流检测单元和时钟单元，所述电流检测单元的信号输入端与太阳能板的电流输出端连接，其信号输出端与MCU核心控制单元的电流信号输入端连接，所述时钟单元与MCU核心控制单元的时间信号输入端连接，所述MCU核心控制单元的信号输出端与步进电机的控制端连接。
所述MCU核心控制单元为型号为AT89C51的单片机芯片。
所述时钟单元为RTC时钟芯片。
所述电流检测单元为型号为ACS712的电流检测芯片。
本发明还提供了一种上述光伏发电跟踪系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：初始化，设置时间参数，包括跟踪时间段W和间隔时间T；
步骤S2：以太阳能板当前所在位置对应的角度为初始角度α0，在跟踪时间段W范围内，每隔T时间，启动步进电机带动太阳能电池板依次转动至α1，α2，…，αi-1，αi，αi+1角度，电流检测单元依次采集对应角度时的太阳能板充电的电流大小，获得太阳能板充电的电流大小数据集S为：
S＝{A1,A2，…，Ai-1，Ai，Ai+1}
步骤S3：当满足Ai>Ai-1且Ai>Ai+1时，停止检测，Ai对应的角度αi即为最佳采光角度，利用步进电机将太阳能电池板回转到αi角度；
步骤S4：步进电机进入休眠状态，太阳能板在最佳采光角度持续采集太阳能，完成一次跟踪调整周期，T时间后，返回步骤S2继续下一次的跟踪调整周期。
夏日至时，跟踪时间段W为每日的6：30-18：00，冬日至时，跟踪时间段W为每天8：00-17：00。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种光伏发电跟踪系统及其控制方法，利用步进电机提供的动力，驱动太阳能板每隔一段时间内旋转一周期，旋转过程中，便可以得到充电电流达到最大值时对应的位置，太阳能板便转动到此最大值对应的位置，然后本系统进入休眠状态，再过一段时间重新执行以上的动作；本发明利用锂电池给步进电机供电，太阳能给锂电池充电，由于步进电机每隔一段时间才运行一次，其他时间都是休眠状态，所以耗电量非常小，然后通过本装置，我们可以获的更大的电量。
附图说明
图1是光伏发电跟踪系统的整体结构示意图；
图2是光伏发电跟踪系统的电路结构框图；
图3是光伏发电跟踪系统控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细说明，本实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本专利的保护范围不限于下述的实施方式。
实施例1
本实施例提供了一种光伏发电跟踪系统，如图1-2所示，包括太阳能板1、支架2、传动轴3、步进电机4、锂电池6、主控模块5和无线通信模块7，所述支架2的一端与太阳能板1的背面固定，另一端通过传动轴3与步进电机4的转轴连接，所述锂电池6的充电端与太阳能板1连接，由太阳能板1为锂电池6供电，所述锂电池6的供电端与步进电机4和主控模块5的供电端连接，为步进电机4和主控制模块5供电，所述主控模块5通过无线通信模块7与终端设备8(如手机、电脑等，但不限于此)连接，通过终端设备可以获取主控模块的信息并设定参数。
所述主控模块5包括MCU核心控制单元50，及与MCU核心控制单元50连接的电流检测单元51和时钟单元52，所述电流检测单元51的信号输入端与太阳能板1的电流输出端连接，其信号输出端与MCU核心控制单元50的电流信号输入端连接，所述时钟单元52与MCU核心控制单元50的时间信号输入端连接，所述MCU核心控制单元50的信号输出端与步进电机4的控制端连接。
本实施例中，选用型号为AT89C51的单片机芯片为MCU核心控制单元50的芯片，选用RTC时钟芯片为时钟单元52的芯片，选用型号为ACS712的电流检测芯片为电流检测单元51的芯片，但不限于此。
本实施例还提供了一种基于上述光伏发电跟踪系统的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
步骤S1：初始化，设置时间参数，包括跟踪时间段W和间隔时间T，其中跟踪时间段W可根据各季节日照时间进行设定，如夏日至时，跟踪时间段W为每日的6：30-18：00，冬日至时，跟踪时间段W为每天8：00-17：00，本实施例中间隔时间T＝1h；
步骤S2：以太阳能板当前所在位置对应的角度为初始角度α0，在跟踪时间段W范围内，每隔T时间，启动步进电机带动太阳能电池板依次转动至α1，α2，…，αi-1，αi，αi+1角度，电流检测单元依次采集对应角度时的太阳能板充电的电流大小，获得太阳能板充电的电流大小数据集S为：
S＝{A1,A2，…，Ai-1，Ai，Ai+1}
步骤S3：当满足Ai>Ai-1且Ai>Ai+1时，停止检测，Ai对应的角度αi即为最佳采光角度，利用步进电机将太阳能电池板回转到αi角度；
步骤S4：步进电机进入休眠状态，太阳能板在最佳采光角度持续采集太阳能，完成一次跟踪调整周期，1h时间后，返回步骤S2继续下一次的跟踪调整周期。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种光伏发电跟踪系统，其特征在于，包括太阳能板(1)、支架(2)、传动轴(3)、步进电机(4)、锂电池(6)、主控模块(5)和无线通信模块(7)，所述支架(2)的一端与太阳能板(1)的背面固定，另一端通过传动轴(3)与步进电机(4)的转轴连接，所述锂电池(6)的充电端与太阳能板(1)连接，由太阳能板(1)为锂电池(6)供电，所述锂电池(6)的供电端与步进电机(4)和主控模块(5)的供电端连接，为步进电机(4)和主控制模块(5)供电，所述主控模块(5)通过无线通信模块(7)与外部的终端设备(8)连接。
2.根据权利要求1所述一种光伏发电跟踪系统，其特征在于，所述主控模块(5)包括MCU核心控制单元(50)，以及与MCU核心控制单元(50)连接的电流检测单元(51)和时钟单元(52)；所述电流检测单元(51)的信号输入端与太阳能板(1)的电流输出端连接，其信号输出端与MCU核心控制单元(50)的电流信号输入端连接，所述时钟单元(52)与MCU核心控制单元(50)的时间信号输入端连接，所述MCU核心控制单元(50)的信号输出端与步进电机(4)的控制端连接。
3.根据权利要求1所述一种光伏发电跟踪系统，其特征在于，所述MCU核心控制单元(50)为型号为AT89C51的单片机芯片。
4.根据权利要求1所述一种光伏发电跟踪系统，其特征在于，所述时钟单元(52)为RTC时钟芯片。
5.根据权利要求1所述一种光伏发电跟踪系统，其特征在于，所述电流检测单元(51)为型号为ACS712的电流检测芯片。
6.一种如权利要求1-5所述的光伏发电跟踪系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：初始化，设置时间参数，包括跟踪时间段W和间隔时间T；
步骤S2：以太阳能板当前所在位置对应的角度为初始角度α0，在跟踪时间段W范围内，每隔T时间，启动步进电机带动太阳能电池板依次转动至α1，α2，…，αi-1，αi，αi+1角度，电流检测单元依次采集对应角度时的太阳能板充电的电流大小，获得太阳能板充电的电流大小数据集S为：
S＝{A1,A2，…，Ai-1，Ai，Ai+1}
步骤S3：当满足Ai>Ai-1且Ai>Ai+1时，停止检测，Ai对应的角度αi即为最佳采光角度，利用步进电机将太阳能电池板回转到αi角度；
步骤S4：步进电机进入休眠状态，太阳能板在最佳采光角度持续采集太阳能，完成一次跟踪调整周期，T时间后，返回步骤S2继续下一次的跟踪调整周期。
7.根据权利要求6所述的一种光伏发电跟踪系统的控制方法，其特征在于，夏日至时，跟踪时间段W为每日的6：30-18：00，冬日至时，跟踪时间段W为每天8：00-17：00。
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