CN201623664U - 智能追日跟踪电站控制系统 - Google Patents

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徐贵阳
于海泉
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Abstract

智能追日跟踪电站控制系统,包括俯仰方向电机、东西方向电机、单片机控制单元、时间控制单元、传感器阵列,还包括控制太阳能电池板支架转动角度的设置在其俯仰和东西四个方向上的限位开关;其特征是:所述单片机控制单元还连接有光照强度检测传感器,所述光照强度检测传感器检测光照条件产生光照强度检测信号,并将其传输至单片机控制单元,单片机控制单元根据预设在其中的光照强度条件与测得的光照强度检测信号对比判断天气状态从而选择光控跟踪/时间跟踪,以输出不同的电机驱动信号;再进一步根据时间控制单元的所述实时信息判断是否夜间返回。解决了单纯光控跟踪和单纯时间控制跟踪在工作中出现的误跟踪问题,提高了发电效率,且安装简单。

Description

智能追日跟踪电站控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种太阳能电站技术领域,具体是一种智能追日跟踪电站控制系 统。
背景技术
[0002] 随着社会经济的发展,能源和资源的消耗速度越来越快。节约能源,保护环境已经 成为人类可持续发展的必要条件,人们的注意力正转向再生能源的利用和开发,太阳能发 电已成为全球发展速度最快的技术,国内外目前已有了很多光伏电站.这些光伏电站的太 阳能电池板阵列基本上都是固定的,没有充分利用太阳能资源,发电效率低下,制约了大规 模电站的发展。目前现有的太阳能光伏发电系统一般是将太阳能电池板固定安装,因不能 始终正对太阳,故未充分利用太阳能电池的发电能力,所以价格居高不下,难以迅速推广和 普及,为了降低光伏发电系统的成本,世界各国纷纷投入巨资以提高太阳能电池的发电能 力,主要方法分为两种:一种是提高太阳能电池的光电转换效率,二是通过自动跟踪技术使 太阳能电池始终对准太阳。这两种方法均可以提高太阳电池的发电能力。但是无论太阳 能电池自身的光电转换效率有多高,通过跟踪装置都可以使其发电能力在原基础上再度提 高,从而获得更多的电能。因此提高发电效率是降低成本的捷径。
[0003] 目前,光伏自动跟踪系统主要由两种,一种是光照比较式跟踪系统和时钟控制式 跟踪系统,比较两种跟踪控制系统,光照比较式跟踪控制为被动式跟踪,主要靠检测光敏传 感器正对与偏离阳光时的差异来执行不同的电机驱动方式,进而保证太阳能电池板与阳光 的垂直;在光照充足的情况下跟踪精度比较高,安装简单,但是易受外界天气变化干扰,在 天气阴晴转换时弊端显露明显。时钟控制式跟踪系统为主动式跟踪,主要是依靠天文算法 计算太阳在各个时刻的位置,然后控制电机运转来保持电池组件与阳光的垂直,其不受外 界天气变化的影响,需要外加传感器进行位置信号的检测,一旦安装不便于移动和装拆,在 安装时设定数据和调整比较复杂。
实用新型内容
[0004] 为了克服上述现有技术存在的缺点,本实用新型的目的在于提供一种智能追日跟 踪电站控制系统,解决了单纯光控跟踪和单纯时间控制跟踪在工作中出现的误跟踪问题, 有利于提高发电效率,而且安装简单。
[0005] 为解决上述问题,本实用新型采用以下技术方案:该智能追日跟踪电站控制系统, 包括用于驱动太阳能电池板支架俯仰方向转动的俯仰方向电机、用于驱动太阳能电池板支 架东西方向转动的东西方向电机、用于输出电机驱动信号的单片机控制单元、用于为单片 机控制单元提供实时时间信息的时间控制单元、用于检测太阳位置的传感器阵列,还包括 控制太阳能电池板支架转动角度的设置在其俯仰和东西四个方向上的限位开关;所述单片 机控制单元还连接有光照强度检测传感器,所述光照强度检测传感器检测光照条件产生光 照强度检测信号,并将其传输至单片机控制单元;单片机控制单元根据预设在其中的光照强度条件与测得的光照强度检测信号对比判断天气状态从而选择光控跟踪/时间跟踪,以 输出不同的电机驱动信号;再进一步根据时间控制单元的所述实时信息判断是否夜间返 回。
[0006] 作为本实用新型的进一步的技术方案:在该智能追日跟踪电站控制系统中,所述 时间控制单元包括一时间显示装置。
[0007] 更进一步的,所述时间显示装置为液晶显示屏。
[0008] 本实用新型的有益效果是:微低能耗,跟踪精度高;解决了单纯光控跟踪和单纯 时间控制跟踪在工作中出现的误跟踪、有效地进行实时跟踪,能够始终保持电池板与阳光 垂直,最大限度的接收太阳能并将其转化成电能,提高发电效率,与固定光伏系统比较,全 年平均提高发电量40%左右;。而且安装简单,不改变机械结构,不增加投资成本。适用各 类天气(风、雨、雪、沙尘等恶劣天气)及环境条件;满足有效日照时间之内全程巡日控制; 夜间控制系统供电切除,控制系统处于休眠状态,以最大程度节省无效耗能;一天跟踪完成 后,自动返回到等待次日太阳升起的状态;调试和维护都很方便。适用范围:太阳能光伏发 电系统(平板和聚光型太阳板)、太阳能聚焦热水器系统、太阳能集能器等需要对太阳进行 实时精确跟踪的应用领域,尤其在边疆、西部阳光充足地区进行实时跟踪优势更加明显。
附图说明
[0009] 下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明:
[0010] 图1为本实用新型实施例的结构框图;
[0011] 图2为本实用新型实施例中单片机控制单元的工作原理流程图。 具体实施方式
[0012] 如图1所示,该智能追日跟踪电站控制系统,包括用于驱动太阳能电池板支架俯 仰方向转动的俯仰方向电机、用于驱动太阳能电池板支架东西方向转动的东西方向电机、 用于输出电机驱动信号的单片机控制单元、用于为单片机控制单元提供实时时间信息的 时间控制单元、用于检测太阳位置的传感器阵列,还包括控制太阳能电池板支架转动角 度的设置在其俯仰和东西四个方向上的限位开关。单片机控制单元采用ATMEL公司的 megal6MCU芯片。俯仰方向电机、东西方向电机选用正反转的12V直流电机。时间控制单元 选用芯片DS1302。时间控制单元包括一用于显示当前时间的液晶显示屏,更加的人性化。
[0013] 所述单片机控制单元还连接有光照强度检测传感器,所述光照强度检测传感器检 测光照条件产生光照强度检测信号,并将其传输至单片机控制单元;单片机控制单元根据 预设在其中的光照强度条件与测得的光照强度检测信号对比判断天气状态从而选择光控 跟踪/时间跟踪,以输出不同的电机驱动信号;再进一步根据时间控制单元的所述实时信 息判断是否夜间返回。
[0014] 该系统工作基本原理为:如图2所示,启动后,通过光照强度检测传感器检测光照 条件,单片机控制单元根据其反馈的信号判断是否是白天且晴天。白天时,通过光照强度检 测传感器检测光照条件是否满足光控工作条件,如果检测外界光照度为30000LUX以上,则 判断为白天且晴天,满足光控工作条件,则启动光控跟踪,根据传感器阵列状态来执行电机 运转;如果检测外界照度低于30000LUX,不满足光控工作条件,则采集时间控制单元的实时时间信息,此时如果判断时间为20点之前,执行时间控制跟踪,根据时间计算太阳位置, 以间隔一段时间运行一定角度的方式进行时控跟踪。如果检测外界照度低于5000LUX,判断 时间为20点,满足夜返条件则执行夜返程序控制东西方向电机回转,直到到达设置在东方 的限位开关位置后停止,即回到次日太阳升起的方向。夜返时还可控制俯仰方向电机,调整 太阳能电池板与地面角度,从而增强夜间抗风能力。
[0015] 此外在检测判断时增加有控制滞回区,由阴天状态变为晴天时,必须外界照度高 于40000LUX以上切换为光控跟踪,有效地防止误判断和反复切换问题。
[0016] 在太阳能电池板支架运转的东西及俯仰四个方向上的各限位开关,用来防止运行 超过限位后对支架造成损坏。

Claims (3)

  1. 智能追日跟踪电站控制系统,包括用于驱动太阳能电池板支架俯仰方向转动的俯仰方向电机、用于驱动太阳能电池板支架东西方向转动的东西方向电机、用于输出电机驱动信号的单片机控制单元、用于为单片机控制单元提供实时时间信息的时间控制单元、用于检测太阳位置的传感器阵列,还包括控制太阳能电池板支架转动角度的设置在其俯仰和东西四个方向上的限位开关;其特征是:所述单片机控制单元还连接有光照强度检测传感器,所述光照强度检测传感器检测光照条件产生光照强度检测信号,并将其传输至单片机控制单元;单片机控制单元根据预设在其中的光照强度条件与测得的光照强度检测信号对比判断天气状态从而选择光控跟踪/时间跟踪,以输出不同的电机驱动信号;再进一步根据时间控制单元的所述实时信息判断是否夜间返回。
  2. 2.根据权利要求1所述的智能追日跟踪电站控制系统,其特征是,所述时间控制单元 包括一时间显示装置。
  3. 3.根据权利要求2所述的智能追日跟踪电站控制系统,其特征是,所述时间显示装置 为液晶显示屏。
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