CN202025235U

CN202025235U - 太阳空间位置跟踪装置

Info

Publication number: CN202025235U
Application number: CN2010206694437U
Authority: CN
Inventors: 吴智鑫; 杨志; 马井宇; 赵富
Original assignee: Zhejiang Crystal Optech Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Crystal Optech Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2020-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种太阳空间位置跟踪装置，其解决了现有太阳空间位置跟踪装置工作精度差的问题，所采取的技术措施：一种太阳空间位置跟踪装置，包括相连接在一起的光电追日传感器模块，电流电压转换电路，可调增益放大滤波电路，模数转换电路，控制芯片电路，其特征在于，包括与可调增益放大滤波电路相连接的时钟模块。

Description

太阳空间位置跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及一种光电产品，是一种应用于太阳能发电系统的太阳空间位置跟踪装置。

背景技术

在当今能源资源紧缺的年代，需要充分利用太阳能等自然资源。而在利用太阳能进行光伏发电时，为了提高太阳能的利用率，就要始终保持太阳能电池板集能面与太阳光垂直。相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，因此需要在太阳能电池板设置追日装置，使太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率就达到最佳状态。目前市场上运用比较多的是光电追日装置，在专利“太阳能跟踪位置传感器”（中国专利申请，公开号：CN 101539419 B）中，采用的就是光电追日方式，这种装置在没有云层和太阳辐射照度较强的天气下追日效果很好，一旦遇到多云天气就会造成停止追日等系统失常现象；采用光电追日的装置，主要是以光敏电阻追踪太阳光，然而光敏电阻线性度较差，感测误差较大，造成采集的数据波动较大，不能很好的追踪太阳光，因此光电追日装置不是太阳能发电系统的最佳选择。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型需要解决的技术问题：提供一种太阳空间位置跟踪装置，该装置能够提高太阳能发电系统对太阳能的利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案：一种太阳空间位置跟踪装置，包括相连接在一起的光电追日传感器模块，电流电压转换电路，可调增益放大滤波电路，模数转换电路，控制芯片电路，其特征在于，包括与控制芯片电路相连接的时钟模块。光电追日传感器模块可对时钟追日装置的追日误差进行反馈以及进一步追日，保证系统的追日精度；电流电压（I/V)转换电路，将光电追日传感器模块输出的电流信号转换为电压信号；可变增益放大滤波电路可保证信号的信噪比保持在一个高的状态和信号强度的稳定性；模数转换电路将模拟信号转为可识别的数字信号；控制芯片电路处理本实用新型的输入和输出信号；时钟模块可提供当地的时间数据。

作为优选，所述光电追日传感器模块的结构包括硅光电池，硅光电池与电流电压转换电路相连接。利用硅光电池用于感知太阳空间位置，结构简单。

作为优选，所述硅光电池为四个，这四个硅光电池沿圆周方向均布。这四个硅光电池中，两个硅光电池用于测定太阳的高度角，另两个硅光电池用于测定太阳的方向角，测定太阳高度角的两个硅光电池与测定太阳方位角的两个硅光电池垂直布置。

作为优选，所述硅光电池设置在底座上，底座上设有非透明圆筒形外罩，所述硅光电池位于外罩内，在外罩的外端部设有透明玻璃板。设有外罩及透明玻璃板，可以为硅光电池提借助良好的保护作用，利用外罩在硅光电池上所产生的阴影大小确定太阳的高度角和方向角。

[0008] 因此，本实用新型的有益效果：结合了光电追日装置和时钟追日装置的优点，解决了光电追日装置的可靠性差和时钟追日装置的精度低的缺点。本实用新型具有高精度和高可靠性的优势，并且全部智能化设计，实现实时跟踪，提高了太阳光能利用率。

附图说明

附图1是本实用新型的整体框架图。

附图2是本实用新型的光电追日传感器模块的结构示意图。

附图3是本实用新型的光电追日传感器模块的俯视图。

附图4是本实用新型的系统控制器方块结构图。

附图5是本实用新型的程序流程图。

具体实施方式

见图1，本实用新型太阳空间位置跟踪装置的整体机构其，包括光电追日传感器模块1和系统控制器2，是安装在太阳能发电系统18中的一个功能系统。光电追日传感器模块1设置在太阳能发电系统18的太阳能电池板集光面上，使光电追日传感器模块1的底面与太阳能电池板集光面相平行；系统控制器2设置在太阳能发电系统18的电机控制箱内，并使串口通讯模块17与其信号线连接。

见图2、图3，本实用新型太阳空间位置跟踪装置的光电追日传感器模块1的结构，包括透明玻璃板3、圆筒形的外罩4、测高度角和方位角的硅光电池5以及底座7。透明玻璃板3设置在外罩4的顶部，外罩4由不透光的材料制成，外罩4设置在底座7上面，底座7也由不透光的材料制成，并在其四角设置有螺纹孔6以便安装光电追日传感器模块1。在外罩4内的底座7上面，四个硅光电池5沿外罩4的内部边缘间隔90°均匀分布，其中两个测高度角的硅光电池51和两个测方位角的硅光电池52分别垂直布置在底座7上。将本实用新型露天水平放置在阳光下即可采集太阳光角度位置，当太阳光与光电追日传感器模块1不垂直时，太阳光照射外罩4时会在硅光电池51或52中的一个上留下阴影，因此两个测高度角的硅光电池51或两个测方位角的硅光电池52间的电信号就产生差值，以此感测太阳位置。

见图4，本实用新型太阳空间位置跟踪装置的系统控制器的结构2，其设有电流电压（I/V)转换电路8、可变增益放大滤波电路9、模数（A/D）转换电路10、控制芯片电路11、时钟模块15、显示模块16和串口通讯模块17；其中电流电压（I/V)转换电路8、可变增益放大滤波电路9和模数（A/D）转换电路10对应于4个硅光电池5分别具有4路；该控制芯片电路11为数据处理模块，其设有运算单元12、比较单元13和通讯接口14；所述光电追日传感器模块1通过4个硅光电池5分别与4路电流电压（I/V)转换电路8构成信号传输通道；所述4路电流电压（I/V)转换电路8分别与4路可变增益放大滤波电路9构成信号传输通道；所述4路可变增益放大滤波电路9分别与4路模数（A/D）转换电路10构成信号传输通道；所述4路模数（A/D）转换电路10与控制芯片电路11的比较单元13构成数据传输通道；所述时钟模块15与控制芯片电路11的运算单元12构成数据传输通道；所述显示模块16与控制芯片电路11的通讯接口14构成数据传输通道；所述串口通讯模块17与控制芯片电路11的通讯接口14构成数据传输通道。

见图1、图5，光电追日传感器模块1设置在太阳能发电系统18的太阳能电池板集光面上，使光电追日传感器模块1的底面与太阳能电池板集光面相平行，系统控制器2设置在太阳能发电系统18的电机控制箱内，并使串口通讯模块17与其信号线连接。然后将本实用新型自身各模块间的线路以及与太阳能发电控制系统18间的线路连接好，本实用新型即可工作。系统启动时，本实用新型先根据控制芯片内部的地理位置数据和时钟模块15输出的实时时间和通过追日轨迹算法程序计算相应的太阳时角、太阳赤纬角、高度角和方位角，并将此信号通过串口通讯模块17发送给太阳能发电系统18，从而控制太阳能发电系统18执行粗定位动作，然后根据光电追日传感器模块1输出信号的强弱调整可变增益放大滤波电路9的放大倍数，使输出的信号保持一个级别，再将测量的信息送入控制芯片后，根据预先编写好的程序，即可计算出太阳光的精确位置，最后将此信号通过串口通讯模块17发送给太阳能发电系统18来控制太阳能电池板的集光面转向阳光，保持二者方向垂直。

本实用新型根据前述结构的工作原理：时钟追日装置位于控制芯片电路11，主要由控制芯片电路11的运算单元12和时钟模块15组成。时钟追日装置在读取设置在控制芯片内部的地理位置数据和时钟模块15输出的实时时间后，通过追日轨迹算法程序计算相应的太阳时角、太阳赤纬角、高度角和方位角，并将此信号发送给太阳能发电系统18，然后根据此信号控制太阳能发电系统18执行粗定位动作。

由光电追日传感器模块1的硅光电池5采集光信号并转换成微弱的电流信号输出，指令为I1、I2、I3、I4；然后采用低偏置电流的运算放大器组成跨阻放大电路，在将电流信号转出电压信号的同时，也将信号放大，然后信号通过可变增益放大滤波电路9再次放大，在保证信号的信噪比保持在一个高的状态的同时，也保证信号强度的稳定性；再将放大后的电压信号送入模数（A/D）转换模块10输出数字电压信号，指令为U1、U2、U3、U4，最后控制芯片通过比较A/D转换处理过的信号，比较出两个方向上的硅光电池5的受太阳光照射情况，从而得出太阳的位置，进而控制芯片电路11的通讯接口14发出相应的指令控制太阳能发电系统18执行精确定位动作，从而保证太阳光入射方向时刻与太阳能电池板集光面保持垂直。

Claims

1.一种太阳空间位置跟踪装置，包括相连接在一起的光电追日传感器模块（1），电流电压转换电路（8），可调增益放大滤波电路（9），模数转换电路（10），控制芯片电路（11），其特征在于，包括与控制芯片电路（11）相连接的时钟模块（15）。

2.根据权利要求1所述的太阳空间位置跟踪装置，其特征在于，所述光电追日传感器模块（1）的结构包括硅光电池（5），硅光电池（5）与电流电压转换电路（8）相连接。

3.根据权利要求2所述的太阳空间位置跟踪装置，其特征在于，所述硅光电池（5）为四个，这四个硅光电池沿圆周方向均布。

4.根据权利要求2或3所述的太阳空间位置跟踪装置，其特征在于，所述硅光电池（5）设置在底座（7）上，底座（7）上设有非透明圆筒形外罩（4），所述硅光电池（5）位于外罩（4）内，在外罩（4）的外端部设有透明玻璃板（3）。