CN112306099A - 智能太阳能自动追踪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智能太阳能自动追踪系统,包括追踪架以及安装在追踪架上的四个光感应传感器、微处理器和电源装置;所述微处理器与所述光感应传感器连接,所述微处理器还与所述追踪架控制连接,所述追踪架、光感应传感器以及微处理器均与所述电源装置电性连接;所述微处理器,用于接收所述光感应传感器检测到的光感应信号并进行处理,控制追踪架调整与太阳能入射光线的角度,使得四个光感应传感器检测到的光感应信号一致。本发明利用太阳光感应器对太阳太阳辐射信号强度的采集,通过微处理器对这个参数进行运算,输出电压值推动四个推杆电机作联动精确调整,使光伏板始终正对太阳,实现太阳光的最大功率捕获。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,具体涉及智能太阳能自动追踪系统。
背景技术
传统的发电方式目前应用最为广泛,比如火力发电,但已经不符合可持续发展理念的需求,现有的煤炭资源已经消耗殆尽、且存在环境污染严重、能源利用率低下、且不能重复利用等问题。当今风力发电,水力发电,核能发电等技术也是异军突起,但风力发电装机容量太小,受地域限制太大。水力发电前期投资太大,建设周期太长,受水域限制,不能被广泛应用;核能发电技术含量要求过高,且存在极大安全隐患。如今我们在追求绿色环保资源的同时,还应考虑建设成本和周期问题。太阳能是绿色能源发电的重要资源之一,在绿色能源中有着举足轻重的地位。一般意义上讲,太阳是取之不尽,用之不竭的绿色能源,现阶段开发太阳能这种録色能源的趋势已势不可挡。不仅是因为其储存量的巨大,而且地域限制相对较少,建设周期短,建设规模可大可小,尤其适用于大规模连片建设光伏发电厂和民间分散小型发电设施,这给太阳能发电技术带来了极大的市场,扩大了研究方向。
目前,对太阳能的市场需求也在大幅提高,直接表现在它能带来巨大的经济效益与环境效益,从传统的太阳能板发电到今天的碲化镉玻璃发电,从单纯的太阳能板网络发电到现在的太阳能板与建筑结合发电,太阳能发电产品的创新程度越来越大,逐渐打破了传统格局。而如今的太阳能转换效率大概只有百分之ニ十左右,提高太阳能的转换效率在这个新兴行业上是一个极其困难的问题。因此,对高效太阳能转换系统的设计研发,无论是从提高太阳能的转换效率,还是导求太阳能更多的利用价值上,都是迫在眉睫的任务。
现有光伏发电板设计遵循GB50797-2012设计的,其绝大部分安装方式是将光伏板放到支架上固定,倾角安装。光伏板固定在边框支架上或者光伏板阵列支架上,光伏板一年四节相对于太阳的倾角不变。从早晨太阳升起到太阳落下始终处于一个方向;即使早晨光伏板处于迎光面时,光伏板相对于太阳也是斜射而不是直射,随着太阳的移动,到了下午此时太阳在光伏板背面,这时光伏板的发电几乎为零,极大的造成了太阳能的浪费,这种固定倾角安装方法使光伏板不能随太阳移动而做出自动姿态调整的法法已经不适应对太阳的高效利用,综上所述这样的设计出现了很大的弊端。
发明内容
针对上述存在的技术不足,本发明的目的是提供智能太阳能自动追踪系统,利用太阳光感应器对太阳采集,通过微处理器对这个参数进行运算,输出电压值推动推杆电机进行精确调整,使光伏板始终正对太阳,实现太阳光的最大功率捕获和利用,解决现有技术中提到的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
智能太阳能自动追踪系统,包括追踪架以及安装在追踪架上的四个光感应传感器、微处理器和电源装置;所述微处理器与所述光感应传感器连接,所述微处理器还与所述追踪架控制连接,所述追踪架、光感应传感器以及微处理器均与所述电源装置电性连接;
所述微处理器,用于接收所述光感应传感器检测到的直射信号并进行处理,控制追踪架调整与太阳能入射光线的角度,使得四个光感应传感器检测到的光感应信号一致。如不一致则微处理器会发出指令对四个推杆电机进行精确调整,直到太阳光直射到四个光感应传感器的数值相同停止微调,然后光感应传感器将采集到的的数据传送到微处理器,微处理器完成测光、运算然后发出指令给四个推杆电机修正光伏板与太阳的角度偏差;然后再次测量、运算、修正与太阳的角度偏差,就这样一直循环下去。所述微处理器具有远程通讯接口方便值班人员远程监视、调整和控制。
优选地,所述追踪架包括矩形框、基座、支撑杆、斜杆、推杆电机;光伏发电板固定在所述矩形框内,所述支撑杆的底端固定设置在所述基座上,顶端通过万向接头与所述矩形框连接,所述支撑杆的中部设有一个安装座,所述安装座上设有四个第一万向球头,所述第一万向球头上各固定设有一个推杆电机,所述矩形框四边的底端中心位置各设有一个第二万向球头,所述第二万向球头与所述推杆电机的推杆连接。
优选地,四个所述光感应传感器分别设置在所述矩形框架四边的上端面中心位置。
优选地,所述光感应传感器包括圆筒、设置在圆筒内的光信号采集器以及设置在圆筒口的玻璃封盖,所述圆筒的内壁涂有黑色吸光涂层。
优选地,所述电源装置包括第一电源和第二电源,所述第一电源与所述推杆电机连接,所述第二电源与所述微处理器和光感应传感器连接。
优选地,所述支撑杆包括上支撑杆和下支撑杆,所述下支撑杆顶端设置有一个轴承座,所述上支撑杆底端设置有与所述轴承座配合的轴承,所述上支撑杆上部固定设置有一个从动齿轮,所述底座上设有一个伺服电机,所述伺服电机的输出轴上固定设置有一个与所述从动齿轮啮合的主动齿轮,所述伺服电机与所述微处理器连接,所述伺服电机还和所述第一电源连接。
本发明的有益效果在于:利用太阳光感应器对太阳采集,通过微处理器对这个参数进行运算,输出电压值推动推杆电机进行精确调整,使光伏板始终正对太阳,实现太阳光的最大功率捕获。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的智能太阳能自动追踪系统的结构示意图;
图2为光感应传感器的布置示意图;
图3为本发明实施例提供的智能太阳能自动追踪系统的使用状态示意图。
附图标记说明:
1-光感应传感器,2-矩形框,3-基座,4-推杆电机,5-安装座,6-第一万向球头,7-第二万向球头,8-推杆,9-电源装置,10-上支撑杆,11-下支撑杆,12-从动齿轮,13-伺服电机,14-主动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,智能太阳能自动追踪系统,包括追踪架以及安装在追踪架上的四个光感应传感器1、微处理器和电源装置9;微处理器与光感应传感器1连接,微处理器还与追踪架控制连接,追踪架、光感应传感器1以及微处理器均与电源装置9电性连接;
微处理器,用于接收光感应传感器1检测到的光感应信号并进行处理,控制追踪架调整与太阳能入射光线的角度,使得四个光感应传感器1检测到的光感应信号一致。
进一步的,追踪架包括矩形框2、基座3、支撑杆、推杆电机4;光伏发电板固定在矩形框2内,支撑杆包括上支撑杆10和下支撑杆11,下支撑杆11顶端设置有一个轴承座,上支撑杆10底端设置有与轴承座配合的轴承,上支撑杆10上部固定设置有一个从动齿轮12,底座2上设有一个伺服电机13,伺服电机13的输出轴上固定设置有一个与从动齿轮12啮合的主动齿轮14,下支撑杆11固定设置在基座3上,上支撑杆10的顶端通过万向接头与矩形框2连接,上支撑杆10的中部设有一个安装座5,安装座5上设有四个第一万向球头6,第一万向球头6上各固定设有一个推杆电机4,推杆电机4带有失电自锁功能,保证断电后不会随意晃动,矩形框2四边的底端中心位置各设有一个第二万向球头7,第二万向球头7与推杆电机的推杆连接。
进一步的,如图2所示,四个光感应传感器1分别设置在矩形框架2四边的上端面中心位置,光感应传感器1包括圆筒、设置在圆筒内的光信号采集器以及设置在圆筒口的玻璃封盖,圆筒的内壁涂抹有黑色吸光涂层。
进一步的,电源装置9包括第一电源和第二电源,第一电源与推杆电机6连接,第二电源与微处理器和光感应传感器1连接,伺服电机13与微处理器连接,伺服电机13还和第一电源连接。
参阅图3,本发明原理如下:首先,将追踪架所在经纬度坐标信息输入微处理器,微处理器经过计算得出该经纬度四季日出时的太阳入射角并控制伺服电机13调整光伏发电板的位置,使太阳直射在光伏发电板上;进而,随着时间的推移,太阳入射角不断变化,此过程中,四个光感应传感器1(圆筒内的黑色涂层可以滤除折射光和散射光,提高控制精度)检测光强度信号并将信号转换成数值发送给微处理器,微处理器计算(以使得四个光感信号传感器检测到的光照强度值一致为结果反推出推杆电机4的动作幅度)并控制追踪架上的四个推杆电机4启动,使得光伏发电板始终跟随太阳的运动而做微调,保证太阳光直射在光伏发电板上,达到最大采光功率。
本发明使用范围不局限于此,可以用作军事小型移动设备的电源补给、地质勘测、修路架桥等野外工作、自驾游户外探险电源自动补充、房车顶太阳能补给、家用太阳能热水器自动跟踪控制、太阳能灶(炉)具自动控制等电源补充或者智能追踪控制。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,包括追踪架以及安装在追踪架上的四个光感应传感器、微处理器和电源装置;所述微处理器与所述光感应传感器连接,所述微处理器还与所述追踪架控制连接,所述追踪架、光感应传感器以及微处理器均与所述电源装置电性连接;
所述微处理器,用于接收所述光感应传感器检测到的直射信号并进行处理,控制追踪架调整与太阳能入射光线的角度,使得四个光感应传感器检测到的光感应信号一致。
2.如权利要求1所述的智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,所述追踪架包括矩形框、基座、支撑杆、斜杆、推杆电机;光伏发电板固定在所述矩形框内,所述支撑杆的底端固定设置在所述基座上,顶端通过万向接头与所述矩形框连接,所述支撑杆的中部设有一个安装座,所述安装座上设有四个第一万向球头,所述第一万向球头上各固定设有一个推杆电机,所述矩形框四边的底端中心位置各设有一个第二万向球头,所述第二万向球头与所述推杆电机的推杆连接。
3.如权利要求2所述的智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,四个所述光感应传感器分别设置在所述矩形框架四边的上端面中心位置。
4.如权利要求1所述的智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,所述光感应传感器包括圆筒、设置在圆筒内的光信号采集器以及设置在圆筒口的玻璃封盖,所述圆筒的内壁敷涂有黑色吸光涂层。
5.如权利要求1所述的智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,所述电源装置包括第一电源和第二电源,所述第一电源与所述推杆电机连接,所述第二电源与所述微处理器和光感应传感器连接。
6.如权利要求1-5任意一项所述的智能太阳能自动追踪系统,其特征在于,所述支撑杆包括上支撑杆和下支撑杆,所述下支撑杆顶端设置有一个轴承座,所述上支撑杆底端设置有与所述轴承座配合的轴承,所述上支撑杆上部固定设置有一个从动齿轮,所述底座上设有一个伺服电机,所述伺服电机的输出轴上固定设置有一个与所述从动齿轮啮合的主动齿轮,所述伺服电机与所述微处理器连接,所述伺服电机还和所述第一电源连接。
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Application publication date: 20210202 |