CN202661881U - 一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其能有效解决现有自适应对日跟踪装置工作状态不稳定、使用寿命短、系统成本及运行成本高的问题。太阳能电池板组件通过托架、托架连接板安装于转轴，转轴通过轴向法兰与座式减速机的输出轴连接，座式减速机通过减速机机座安装于支架，驱动电机通过蜗轮蜗杆传动变换器连接并驱动座式减速机运转，太阳能电池板组件的电力输出端连接入逆变发电系统及自助电源发生器，太阳能电池板组件平面东西两侧的垂直面分别安装有角度光强传感器，自助电源发生器的电力输出端分别连接追日跟踪处理器与1°电机驱动器，驱动电机与1°电机驱动器电控连接，角度光强传感器、1°电机驱动器与追日跟踪处理器逻辑电控连接。

Description

一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体为一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统。

背景技术

现有的光伏发电单轴太阳能对日跟踪装置，国外大部分采用依跟踪器安装位置作对经纬度给定选择的方式作对日的跟踪，国内大都采用复杂多路阴天、夜间、水平方位传感器的识别与处理、定时跟踪处理或对光斑偏移作精细检测的计算处理的跟踪方式，上述皆存在控制系统复杂、驱动电机处于频繁驱动的激励之中、也都存在季节转换时无法保证系统转轴平面上的太阳能电池组件与太阳光入射角垂直的同步，从而影响光伏发电组件发电效率，同时其都需要给跟踪器外配置蓄电池及其充放电控制器，其系统设备成本高。专利号为ZL200710020572.6的中国专利公开了一种用于光伏发电的自适应对日跟踪装置，其由两块分别沿转动轴背向安装的光伏组件作为光伏驱动器，该两组光伏组件输出端串联后再与减速电机相连，该两组光伏组件既充当了太阳光电传感器又同时作为减速电机的驱动控制器与电源，因而其不需要再外配蓄电池与充放电控制器，也无需配置电子控制元器件，从而减少了控制、驱动的许多中间环节，具有系统结构简单、元器件少、成本不高的优点。但是，由于其采用的也是传统形式的在线连续比对操作的方式进行电机的驱动控制，运行在在线比对中的对日跟踪驱动电机往往工作激励在高于数赫兹，甚至接近数拾赫兹的比对振荡中，驱动电机及机械结构在这种电流的激励振荡运行中不仅会引起错误的机械振动，而且由于这种电机电流（激励电流）的大幅度振荡，而产生转轴角度严重的振动式偏转，导致产生机械结构的惯性磨损，使啮合间隙逐步增大，甚至超过原有设计的啮合间隙，使得跟踪机械精度偏差增大。更有危害的是这种振荡激励缩短了电机寿命、减速机齿轮的寿命和作为偏转驱动使用的太阳能电池板（驱动电源）的使用寿命；其次，由两端轴承作支点的单轴太阳能跟踪装置其跟踪驱动的角偏转角度较小，因而其转轴作偏转所需的转动力矩也较小，而目前行业内自适应单轴太阳能跟踪装置所采用的光伏驱动器多为两块输出功率达到20W以上的光伏组件，其系统成本以及运行成本均较高；再则，由于该两组光伏组件串接导致其中一组光伏组件成为另一组光伏组件的反压偏置电源，见图13，使得工作在反偏置状态下的一组光伏组件电池极有可能接近甚至临界于反向偏压的转折区，而造成永久性伤害、失效而缩短系统寿命。

发明内容

根据上述问题，本实用新型提供了一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其能有效解决现有自适应对日跟踪装置系统工作状态不稳定、使用寿命短、系统成本及运行成本偏高的问题。

其技术方案是这样的，其包括太阳能电池板组件和驱动电机，所述太阳能电池板组件的电力输出端连接入逆变发电系统，其特征在于：其还包括座式减速机，所述太阳能电池板组件安装于托架，所述托架通过托架连接板安装于转轴，所述转轴通过轴向法兰与所述座式减速机的输出轴连接，所述座式减速机通过减速机机座安装于支架，所述驱动电机通过所述蜗轮蜗杆传动变换器连接并驱动所述座式减速机运转，所述太阳能电池板组件平面的东西两侧垂直面分别安装有角度光强传感器，所述太阳能电池板组件的电力输出端还连接有自助电源发生器，所述自助电源发生器的电力输出端分别连接追日跟踪处理器与1°电机驱动器，所述自助电源发生器分别为所述追日跟踪处理器、1°电机驱动器以及所述驱动电机提供工作电源，所述驱动电机与所述1°电机驱动器电控连接，所述角度光强传感器、1°电机驱动器与所述追日跟踪处理器逻辑电控连接。

其进一步特征在于：

所述转轴包括主轴与次轴，所述轴向法兰包括主轴法兰与次轴法兰，所述主轴法兰和次轴法兰分别安装于所述座式减速机的主轴输出端和次轴输出端，所述主轴的一端套接于所述主轴法兰外周、另一端通过轴承座安装于所述支架的立柱，所述次轴悬挑安装于所述座式减速机的次轴输出端、所述次轴套接于所述座式减速机的次轴输出端的次轴法兰外周，所述座式减速机与减速机座为一体结构，所述座式减速机座安装于所述支架的三角支架上；所述主轴与次轴均为方形管轴，所述主轴与次轴的内周分别与所述主轴法兰外周、所述次轴法兰外周相匹配，所述主轴与所述主轴法兰之间、所述次轴与所述次轴法兰之间均为套接连接后通过螺丝紧固；所述轴承座设置有轴向外引出轴，所述支架的立柱上安装有支耳座，所述支耳座上对称安装有两个支耳，所述两个支耳之间通过支耳螺栓连接，所述外引出轴上设置有一个径向通孔，所述支耳螺栓穿过所述外引出轴上的径向通孔后通过锁紧螺母锁定； 

所述自助电源发生器包括预启动PWM发生器、BUCK降压变换器和LM78系列降压模块；所述预启动PWM发生器的输入端与所述太阳能电池组件的输出PA+、PA－相连接，所述预启动PWM发生器的输出端连接所述BUCK降压变换器输入端，Buck降压变换器的输出端Vcc2°分别连接所述LM78系列降压模块的输入端和驱动电源控制器的电源输入端，所述LM78系列降压模块的电源输出端分别向所述追日跟踪处理器、所述1°电机驱动器的逻辑处理电路提供工作电源Vcc1，所述驱动电源控制器的电源输出端Vcc2连接所述1°电机驱动器的驱动电源端（Vcc2），所述驱动电源控制器的控制输入端与所述追日控制处理器电源控制输出端（DYKZ）作电控连接；

所述追日跟踪处理器包括光强甄别处理模块与逻辑控制单元，所述逻辑控制单元包括I/O口、逻辑总控处理模块、1°特征触发模块和1°脉冲发生器模块，所述角度光强传感器与所述光强甄别处理模块电控信号连接，所述光强甄别处理模块将甄别处理后形成的光强传感特征值通过I/O口传递给所述总控处理模块，所述总控处理模块根据所述光强传感特征及系统（逻辑控制单元）的工作流程作电源驱动器控制器的控制信号DYKZ的输出给定，并且同时还确定所述1°特征触发模块的逻辑工作状态，所述1°特征触发模块根据所处的逻辑工作状态驱动所述1°脉冲发生器模块输出一个使所述座式减速机作偏转1°的电脉冲宽度信号1°脉宽（1°MK）、以及两位逻辑判断信号A、B；所述1°特征触发模块的逻辑工作状态包括置“1”状态与置“0”状态，所述置“1”状态下，所述总控处理模块控制所述1°脉冲发生器连续输出使所述减速电机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲，所述置“0”状态下，所述总控处理模块控制所述1°脉冲发生器每隔4分钟输出一个使所述座式减速机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲；所述追日跟踪处理器采用模拟、数字电路以及MCU微芯片组成；

所述角度光强传感器与所述太阳能电池板组件平面垂直；所述角度光强传感器为微型条状太阳能电池片，所述微型条状太阳能电池片贴装于所述太阳能电池板组件平面的东西两侧的垂直面；所述角度光强传感器通过所述光强甄别处理模块与所述逻辑控制单元逻辑电控连接；

所述1°电机驱动器包括驱动模块IC2及保护二极管D1、D2、D3、D4，所述驱动模块的Vcc2输入端与所述自助电源发生器的电机驱动电源Vcc2连接，所述1°电机驱动器逻辑电路工作电源电压Vcc1与所述自助电源发生器输出Vcc1相连，电机驱动器操作输入逻辑A、B以及1°MK也皆与追日跟踪处理器输出逻辑A、B及1°MK相连。所述自助电源发生器的输出地线（参考地线）GND与驱动模块的 GND相连的同时还与保护二极管D2、D4的b端相连，保护二极管D1、D3的a端在互连以后与驱动模块的Vcc2相连、并与所述自助电源发生器Vcc2输出端相连，驱动模块的输出端OUT1与保护二极管D2的a端和D1的b端相连后作为驱动输出QD1外引线，驱动模块的输出端OUT2与保护二极管D4的a端和D3的b端相连后作为驱动输出QD2外引线，1°电机驱动器输出QD1、QD2分别与电机的驱动绕组外引至接线盒中的端子MD1、MD2相连。

其更进一步特征在于：所述预启动PWM发生器是一个对太阳能电池组件产生的电压作DC/DC Buck降压变换的功率管工作的PWM脉冲，通过对可调PWM的谐调，所述Buck降压变换器方可才能产生提供给追日跟踪处理器的逻辑控制单元以及所述驱动电机工作所需的电源电压，其组成包括稳压参考降压电阻R、便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW、稳压二极管DW、滤波电容C以及用标准IC芯片组成的可调PWM脉冲发生器；所述BUCK降压变换器是一种输出电压低于输入电压，输出电流为连续电流，且输入电流是脉动的单管不隔离直流变换器，其包括功率开关管Q、续流功率二极管D、电感L、储能滤波电容Cf；稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的a端接PA+的同时又作为输出端与所述Buck降压变换器的功率开关管Q的a相连，稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的b端又与稳压二极管DW的a及滤波电容C的a和可调PWM IC标准芯片的Vcc相连，输入PA-与稳压二极管DW的b端相连，又同时与滤波电容C的b端和可调PWM IC标准芯片的GND相连后又作为输出端与GND相连；预启动PWM发生器产生的预启动脉冲MF与Buck降压变换器的功率开关管Q的输入端相连，以驱动Buck降压变换器产生输出Vcc2°的同时，还提供了产生输出Vcc1的LM78系列降压电路的输入端所需的预处理电压；所述产生Vcc1的降压电路采用LM78系列的降压IC组成；

所述驱动电源控制器由驱动电源功率开关管KG、恒流源LM317、恒流限定采样电阻R1、光电耦合器GO、光电耦合器输入端限流电阻RD、输出上拉电阻R0及输出下拉电阻RKG组成；所述Buck降压变换器的输出端Vcc2°连接驱动电源功率开关KG的a端的同时还连接光电耦合器GO输出上拉电阻R0的a端，所述驱动电源功率开关KG的输出b端连接恒流源电路输入端i端的同时连接滤波电容CL1的a端、恒流电路输出端u端与恒流限定采样电阻R1串联后的OU端在作电机驱动源输出的同时又与恒流电路的调整端j相连接的同时连接储能滤波电容CL2的a端，所述恒流源电路包括所述恒流源LM317及恒流限定采样电阻R1，所述光电耦合器GO输出上拉电阻R0的b端再连接光电耦合器GO输出端的4脚，光电耦合器GO另一个输出端的3脚直接连接驱动电源功率开关管KG的输入D端的同时再连接下拉偏置电阻RKG的a端；所述逻辑控制单元的驱动电源控制信号DYKZ输出连接到光电耦合器GO的输入端的1脚，光电耦合器GO输入光电二极管限流电阻RD的a端与光电耦合器GO输入光电二极管的负极引出端的2脚相连，光电耦合器GO输入限流电阻RD的b与驱动电源功率开关KG的下拉偏置电阻RKG的b端相连的同时再与滤波电容CL1、储能滤波电容CL2的b端及LM78系列电路参考CK端相连并作为Vcc2的参考地线GND输出。

与现有的用于光伏发电的自适应跟踪装置相比较，本实用新型的有益效果在于：其设置有与逻辑控制单元逻辑电控连接的角度光强传感器与1°电机驱动器，其中角度光强传感器设置有两个、分别安装在太阳能电池板组件平面的东西两侧的垂直面，通过该两个传感器输出光强作甄别后输出的特征并通过逻辑控制单元控制驱动电机及转轴进行早晨系统启动时、傍晚系统停步时太阳能电池组件定位；而1°电机驱动器用于系统启动、太阳能电池组件的初始化定位后，系统与太阳自东向西偏转时间位置同步的追日跟踪动作，其依照地球绕极轴以15°/h的速度自西向东的自转速度为标准，在逻辑控制单元设置1°脉冲发生器模块，其每隔4分钟发出一个使所述驱动电机带动所述转轴作1°偏转跟踪的电脉冲宽度的电脉冲，从而实现全天侯的单轴追日跟踪，使跟踪装置主轴平面上的太阳能阵列能在自东向西的追日跟踪中实现与太阳光垂直同步偏转。为保持系统追日跟踪的精度以及适应在恶劣气候（如：雷雨及沙尘暴等）严酷环境下的可靠运行，本系统设置了在太阳能电池组件自助追日跟踪过程中每隔三个驱动脉冲（追日跟踪驱动偏转3°）后，再次借助角度光强传感器对太阳能电池板组件进行跟踪位置的校正定位的初始化操作，从而进一步保证系统在自助追日跟踪过程中太阳能电池组件平面始终与太阳光保持垂直状态。另外其两个角度光强传感器仅在早晨系统启动返程操作中、傍晚系统停步以及太阳能电池组件自助式跟踪过程中每隔三个驱动脉冲（约为每12分钟）时进行作初始化的短时在线比对，其他时间皆为座式减速机在1°脉冲发生器的驱动下仅作每4分钟1°的转轴偏转的驱动，因而其系统不再需要做长期连续的在线比对的电机频繁驱动控制，有效提高了系统的跟踪装置与减速机的使用寿命和工作的可靠性；此外，系统设置有自助电源发生器，其将跟踪装置自体太阳能电池组件产生的太阳能电力作降压处理后为逻辑控制单元、1°电机驱动器提供工作电源，因而其也不需要另外配置驱动电源，实现了系统工作的电源的自助供给；此外，本实用新型的角度光强传感器采用微型条状太阳能电池片，其功率小使系统硬件成本与运行成本皆较低。

附图说明

图1为本实用新型光伏发电自助式追日跟踪系统结构示意图；

图2为本实用新型光伏发电自助式追日跟踪系统中转轴与减速机、驱动电机安装示意图；

图3为图1中A处放大结构示意图；

图4为本实用新型光伏发电自助式追日跟踪系统的控制结构示意图；

图5为本实用新型垂直于太阳光的跟踪启步定位（早晨）与跟踪停步定位（傍晚）方位示意图；

图6为本实用新型中光强甄别及追日跟踪处理器连接图；

图7为本实用新型中自助电源发生器框图；

图8为本实用新型中自助电源发生器电路原理图；

图9为图7中驱动电源控制器电路原理图；

图10为本实用新型中1°电机驱动器结构示意图；

图11为本实用新型中1°电机驱动器工作真值表；

图12为本实用新型光伏发电自助式追日跟踪系统的系统工作流程控制示意图；

图13为太阳能电池板反偏特征曲线。

具体实施方式

见图1、图2、图3、图4，本实用新型包括太阳能电池板组件1、座式减速机5和驱动电机15，太阳能电池板组件1安装于托架4，托架4通过托架连接板16安装于转轴2，转轴2通过轴向法兰与座式减速机5的输出轴连接，座式减速机5通过减速机座12安装于支架7，转轴2上连接安装有座式减速机5，驱动电机15通过蜗轮蜗杆传动变换器8连接并驱动座式减速机5运转，太阳能电池板组件1的电力输出端连接入逆变发电系统，太阳能电池板组件1平面的东西两侧的垂直面分别安装有角度光强传感器6，太阳能电池板组件1的电力输出端还连接有自助电源发生器的输入端，自助电源发生器的电力输出端分别连接追日跟踪处理器与1°电机驱动器、其为所述追日跟踪处理器、1°电机驱动器以及驱动电机15提供工作电源，驱动电机绕组外引至接线盒14中的端子MD1、MD2与1°电机驱动器输出QD1、QD2电控连接，角度光强传感器6、1°电机驱动器与追日跟踪处理器逻辑电控连接。转轴2包括主轴9与次轴10，轴向法兰包括主轴法兰11与次轴法兰13，主轴法兰11和次轴法兰13分别安装于座式减速机5的主轴输出端和次轴输出端，主轴9的一端套接于主轴法兰11外周、另一端通过轴承座17安装于支架7的立柱18，次轴10悬挑安装于座式减速机5的次轴输出端、次轴10套接于次轴法兰13外周，座式减速机5与减速机座12为一体结构，减速机座12安装于支架7的三角支架19上；主轴9与次轴10均为方形管轴，主轴9、次轴10的内周分别与主轴法兰11、次轴法兰13的外周相匹配，主轴9与主轴法兰11之间、次轴10与次轴法兰13之间均为套接连接后通过螺丝紧固；轴承座17设置有轴向外引出轴20，支架7的立柱18上安装有支耳座21，支耳座21上对称安装有两个支耳3，两个支耳3之间通过支耳螺栓23连接，外引出轴20上设置有一个径向通孔24，支耳螺栓23穿过外引出轴20上的径向通孔24后通过锁紧螺母22锁定；图2中，14为接线盒。

见图7和图8，自助电源发生器包括预启动PWM发生器、BUCK降压变换装置和LM78系列降压模块；预启动PWM发生器的输入端与太阳能电池组件的输出PA+、PA－相连接，预启动PWM发生器的输出端连接BUCK降压变换器输入端，Buck降压变换器的输出端Vcc2°分别连接LM78系列降压模块的输入端和驱动电源控制器的电源输入端，LM78系列降压模块的电源输出端分别向追日跟踪处理器、1°电机驱动器的逻辑处理电路提供工作电源Vcc1，驱动电源控制器的电源输出端Vcc2连接1°电机驱动器的驱动电源端（Vcc2），驱动电源控制器的控制输入端与追日控制处理器电源控制输出端（DYKZ）作电控连接；预启动PWM发生器是一个对太阳能电池组件产生的电压作DC/DC Buck变换的功率管工作的PWM脉冲，通过对可调PWM的谐调方可使Buck降压变换器产生Buck变换电压为追日跟踪处理器的逻辑控制单元以及所述驱动电机工作所需提供电源，其输出电压可通过调谐PWM的占空比作选择与调整，其组成包括稳压参考降压电阻R、便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW、稳压二极管DW、滤波电容C以及用标准IC芯片组成的可调PWM脉冲发生器；BUCK降压变换器是一种输出电压低于输入电压，输出电流为连续电流，输入电流是脉动的单管不隔离直流变换器，其包括功率开关管Q、续流功率二极管D、电感L、储能滤波电容Cf；稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的a端接PA+的同时又作为输出端与下级Buck的功率开关管Q的a相连，稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的b端相连的同时又与稳压二极管DW的a及滤波电容C的a和可调PWM IC标准芯片的Vcc相连，输入PA-与稳压二极管DW的b端相连，又同时与储能滤波电容Cf的b端和可调PWM IC标准芯片的GND相连后又作为输出端与下及Buck降压变换器的GND相连；预启动PWM发生器产生的预启动脉冲MF与Buck的功率开关管Q的输入端相连，以驱动Buck产生输出Vcc2°的同时，还与驱动电源控制器的R0的a端与驱动电源功率开关KG的a端和驱动电源控制器的输入端相连。另外Vcc2输出的同时，还作为预处理电压供给输出Vcc1的LM78系列降压模块的输入端；见图9，驱动电源控制器由驱动电源功率开关管KG、恒流源LM317、恒流限定采样电阻R1、光电耦合器GO、光电耦合器输入端限流电阻RD、输出上拉电阻R0及输出下拉电阻RKG组成；Buck输出的Vcc2°连接驱动电源功率开关KG的a端的同时还连接光电耦合器GO输出上拉电阻R0的a端，驱动电源功率开关KG的输出b端连接恒流源电路输入端i端的同时连接滤波电容CL1的a端、恒流电路输出端u端与恒流限定采样电阻R1串联后的OU端在作电机驱动源输出的同时又与恒流电路的调整端j相连接的同时连接储能滤波电容CL2的a端，恒流源电路包括恒流源LM317及恒流限定采样电阻R1，其中恒流源电路的LM317输出电流I_out=（基准电压V_ref/恒流限定采样电阻R1）+调整端电流I_Adj=1.25V/R1，且10mA≤I_out≤1.5A，光电耦合器GO输出上拉电阻R0的b端连接光电耦合器GO输出端的4脚，光电耦合器GO另一个输出端的3脚直接连接驱动电源功率开关管KG的输入D端的同时再连接下拉偏置电阻RKG的a端。从逻辑单元控制过来的驱动电源控制信号DYKZ连接到光电耦合器GO的输入端的1脚，光电耦合器GO输入限流电阻RD的a端与光电耦合器GO另一个输入端2脚相连，光电耦合器GO输入限流电阻RD的b与驱动电源功率开关KG的下拉偏置电阻RKG的b端相连的同时再与滤波电容CL1、储能滤波电容CL2的b端及LM78系列电路参考CK端相连并作为Vcc2的参考地线GND输出，具体工作过程是：当光电耦合器GO输入端1脚的电源控制（DYKZ）电平为“1”时（高电平时），光电耦合器GO输出端的4脚与3脚呈低阻值状态，驱动电源功率开关KG输入由于上拉偏置电阻R0的作用使驱动电源功率开关KG导通，使Vcc2有驱动电压输出（驱动电源合闸打开）使LM317恒流源进入可恒流输出的工作状态，有恒流的Vcc2输出；当光电耦合器GO输入端1脚的电源控制（DYKZ）电平为“0”时（低电平时），光电耦合器GO输出端的4脚与3脚呈高阻值状态，又由于驱动电源功率开关KG的下拉电阻RKG接在GND上，使驱动电源功率开关KG的a与b端呈高阻值状态上，使驱动电源功率开关KG处于关断状态，使Vcc2无驱动电压输出（驱动电源拉闸关断）使LM317恒流源处于无恒流的Vcc2输出状态。自助电源发生功率开关管Q、KG包括但不限于MOSFET、IGBT等。

追日跟踪处理器包括光强甄别处理模块与逻辑控制单元，见图6，逻辑控制单元包括逻辑总控处理模块ZK、1°特征触发模块1°TZ和1°脉冲发生器模块，角度光强传感器6（CG）与光强甄别处理模块A/D IC1电控信号连接，光强甄别处理模块A/D IC1将甄别处理后形成的光强传感特征值通过I/O口传递给总控处理模块ZK，总控处理模块根据所述光强传感特征及系统（逻辑控制单元）的工作流程作电源驱动器控制器的控制信号DYKZ的输出给定，并且同时还确定1°特征触发模块的逻辑工作状态，1°特征触发模块根据所处的工作状态驱动1°脉冲发生器输出一个使减速电机5作偏转1°的电脉冲宽度信号1°脉宽（1°MK）、以及2位逻辑判断信号A、B；1°特征触发模块的逻辑工作状态包括置“1”状态与置“0”状态，在置“1”状态下，总控处理模块ZK控制1°脉冲发生器连续输出使减速电机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲，置“0”状态下，总控处理模块控制1°脉冲发生器每隔4分钟输出一个使减速电机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲；追日跟踪处理器采用模拟、数字电路以及MCU微芯片组成；

角度光强传感器6与太阳能电池板组件平面垂直；角度光强传感器CG为微型条状太阳能电池片，微型条状太阳能电池片贴装于太阳能电池板组件平面的东西两侧的垂直边；角度光强传感器6通过光强甄别处理模块A/D IC1与逻辑控制单元逻辑电控连接；

1°电机驱动器包括驱动模块IC2及保护二极管D1、D2、D3、D4，见图10和图11，驱动模块IC2的引脚A、B分别为2位逻辑判断位的输入端，1°MK为推动减速电机作1°转轴偏转的脉冲1°发生器的脉宽输入端，Vcc2为驱动电源输入端；Vcc1为1°电机驱动器逻辑电路工作电源；GND为共用地线（零电位参考）；OUT1、OUT2为推动电机运转的输出端。1°电机驱动器的Vcc2与自助电源发生器、驱动电源控制器输出的电机驱动电源Vcc2连接，电机驱动器逻辑电路工作电源电压Vcc1与自助电源发生器输出Vcc1相连，电机驱动器操作输入逻辑A、B以及1°脉宽（1°MK）也皆与追日跟踪处理器输出逻辑A、B及1°脉宽（1°MK）相连。自助电源发生器的输出地线（参考地线）GND与IC2 GND相连以外，还与D2、D4的b端相连，D1、D3的a端在互连以后与驱动模块Vcc2相连，并与自助电源发生器Vcc2输出端相连，电机驱动器模块IC2的输出端OUT1与D2的a端和D1的b端相连后作为驱动输出QD1外引线，电机驱动器模块IC2的输出端OUT2与D4的a端和D3的b端相连后作为驱动输出QD2外引线，1°电机驱动器输出QD1、QD2分别与电机的驱动绕组的外引至接线盒中的端子MD1、MD2相连。

下面具体描述一下本实用新型的追日跟踪系统的工作过程：见图5和图12，当太阳西边落下后，太阳能电池板组件处于西侧靠太阳西边落下位置，由太阳能电池板组件所供给电能的驱动器电源在渐失电压的同时，位于太阳能电池板组件阵列的西侧角度光强传感器将逐渐等于或小于东侧角度光强传感器，逻辑控制单元的总控处理模块ZK使驱动电源控制器断开，并禁止座式减速机继续作向西方向的驱动操作，当第二天清晨太阳升起后，由于太阳光直接照射或在多云时的太阳方向位置的方位光强的漫射作用，使单轴平面上的太阳能电池板组件输出电压随太阳的升起而升高，致使自助电源发生器输出端产生自助电压向追日跟踪处理器的逻辑控制单元、1°电机驱动器以及驱动电机提供工作电源，即作电机的驱动使转轴平面上的太阳能电池板处于与阳光入射角方位垂直的初始化的追日位置定位的校正操作，首先，总控处理模块ZK发出电源控制信号DYKZ使驱动电源控制器接通，并同时将1°特征触发器置“1”作转轴追日位置定位的初始化操作。也即：此时从东方升起的太阳使得位于东侧的角度光强传感器光强大于西侧角度光强传感器的光强，逻辑控制单元控制1°脉冲发生器模块向1°电机驱动器连续发出1°脉冲信号，1°电机驱动器则连续驱动座式减速机带动转轴自西向东以1°间隔的连续偏转方式向东边日出方向作返程，直到西侧角度光强传感器光强大于东侧角度光强传感器后，此时太阳能阵列平面垂直阳光入射角略向东偏过1°，逻辑控制单元将1°特征触发模块置“0”状态，即而完成系统初始化的追日跟踪的转轴位置定位的校正，此后逻辑控制单元的总控处理模块ZK及已被置“0”的1°特征触发器控制1°脉冲发生器模块进入每隔4分钟就发出一个1°脉冲使驱动电机带动转轴作1°偏转的跟踪，考虑到每4分钟作1°追日操作驱动1°的动态的可靠性与误差基准，每送出1个1°驱动脉冲的会自动查询是否未满三次（3°）的询问，若未满即可继续作每4分钟作1°驱动的输出，若满三次则再一次作初始化的追日跟踪位置定位的校正，以保障阳光入射角与跟踪装置平面上的太阳能电池板垂直的追踪效果。同时此法也能适应和覆盖因雷阵雨、沙尘暴造成短时间太阳被遮盖、天暗下来，而使装置追日跟踪停止的状况，一旦太阳有一定光强的照射后系统会自动实现电力的恢复、复位到从初始化开始的追日跟踪的转轴位置定位的校正后进入正常的工作状态，跟踪系统就这样周而复始地以每隔4分钟间隔的方式发出1°追日操作的驱动脉冲，并在每3个驱动脉冲后作一次初始化的追日位置定位的校正操作，使驱动器始终是使平板向着太阳光强的方向（沿太阳升起运行的自东向西的方向）作每4分钟步进1°的跟踪,直至太阳近于落下，致使西侧角度光强传感器输出等于或小于东侧角度光强传感器时（此时意味着太阳西边落下或天黑状态）系统逻辑控制单元的总控处理模块ZK将使驱动电源控制器断开，并禁止座式减速机继续作向西方向的驱动操作，此时太阳能电池板组件平面处于侧向西侧靠太阳落山的方向位置系统进入夜间休眠状态，直至第二天清晨太阳升起后，再次使自助电源输出端产生自助电压和跟踪装置转轴追日位置定位的初始化操作，再而完成早晨驱动电机自西向东的返程，进入继续对太阳追踪的操作状态。

Claims (10)

1.一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其包括太阳能电池板组件和驱动电机，所述太阳能电池板组件的电力输出端连接入逆变发电系统，其特征在于：其还包括座式减速机，所述太阳能电池板组件安装于托架，所述托架通过托架连接板安装于转轴，所述转轴通过轴向法兰与所述座式减速机的输出轴连接，所述座式减速机通过减速机机座安装于支架，所述驱动电机通过所述蜗轮蜗杆传动变换器连接并驱动所述座式减速机运转，所述太阳能电池板组件平面的东西两侧垂直面分别安装有角度光强传感器，所述太阳能电池板组件的电力输出端还连接有自助电源发生器，所述自助电源发生器的电力输出端分别连接追日跟踪处理器与1°电机驱动器，所述自助电源发生器分别为所述追日跟踪处理器、1°电机驱动器以及所述驱动电机提供工作电源，所述驱动电机与所述1°电机驱动器电控连接，所述角度光强传感器、1°电机驱动器与所述追日跟踪处理器逻辑电控连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述转轴包括主轴与次轴，所述轴向法兰包括主轴法兰与次轴法兰，所述主轴法兰和次轴法兰分别安装于所述座式减速机的主轴输出端和次轴输出端，所述主轴的一端套接于所述主轴法兰外周、另一端通过轴承座安装于所述支架的立柱，所述次轴悬挑安装于所述座式减速机的次轴输出端、所述次轴套接于所述座式减速机的次轴输出端的次轴法兰外周，所述座式减速机与减速机座为一体结构，所述座式减速机座安装于所述支架的三角支架上。

3.根据权利要求2所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述主轴与次轴均为方形管轴，所述主轴与次轴的内周分别与所述主轴法兰外周、所述次轴法兰外周相匹配，所述主轴与所述主轴法兰之间、所述次轴与所述次轴法兰之间均为套接连接后通过螺丝紧固。

4.根据权利要求3所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述轴承座设置有轴向外引出轴，所述支架的立柱上安装有支耳座，所述支耳座上对称安装有两个支耳，所述两个支耳之间通过支耳螺栓连接，所述外引出轴上设置有一个径向通孔，所述支耳螺栓穿过所述外引出轴上的径向通孔后通过锁紧螺母锁定。

5.根据权利要求4所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述自助电源发生器包括预启动PWM发生器、BUCK降压变换器和LM78系列降压模块；所述预启动PWM发生器的输入端与所述太阳能电池组件的输出PA+、PA－相连接，所述预启动PWM发生器的输出端连接所述BUCK降压变换器输入端，Buck降压变换器的输出端Vcc2°分别连接所述LM78系列降压模块的输入端和驱动电源控制器的电源输入端，所述LM78系列降压模块的电源输出端分别向所述追日跟踪处理器、所述1°电机驱动器的逻辑处理电路提供工作电源Vcc1，所述驱动电源控制器的电源输出端Vcc2连接所述1°电机驱动器的驱动电源端Vcc2，所述驱动电源控制器的控制输入端与所述追日控制处理器电源控制输出端DYKZ作电控连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述追日跟踪处理器包括光强甄别处理模块与逻辑控制单元，所述逻辑控制单元包括I/O口、逻辑总控处理模块、1°特征触发模块和1°脉冲发生器模块，所述角度光强传感器与所述光强甄别处理模块电控信号连接，所述光强甄别处理模块将甄别处理后形成的光强传感特征值通过I/O口传递给所述总控处理模块，所述总控处理模块根据所述光强传感特征及系统逻辑控制单元的工作流程作电源驱动器控制器的控制信号DYKZ的输出给定，并且同时还确定所述1°特征触发模块的逻辑工作状态，所述1°特征触发模块根据所处的逻辑工作状态驱动所述1°脉冲发生器模块输出一个使所述座式减速机作偏转1°的电脉冲宽度信号1°脉宽、以及两位逻辑判断信号A、B；所述1°特征触发模块的逻辑工作状态包括置“1”状态与置“0”状态，所述置“1”状态下，所述总控处理模块控制所述1°脉冲发生器连续输出使所述减速电机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲，所述置“0”状态下，所述总控处理模块控制所述1°脉冲发生器每隔4分钟输出一个使所述座式减速机偏转1°的电脉冲宽度的电脉冲；所述追日跟踪处理器采用模拟、数字电路以及MCU微芯片组成。

7.根据权利要求6所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述角度光强传感器与所述太阳能电池板组件平面垂直；所述角度光强传感器为微型条状太阳能电池片，所述微型条状太阳能电池片贴装于所述太阳能电池板组件平面的东西两侧的垂直面；所述角度光强传感器通过所述光强甄别处理模块与所述逻辑控制单元逻辑电控连接。

8.根据权利要求7所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述1°电机驱动器包括驱动模块IC2及保护二极管D1、D2、D3、D4，所述驱动模块的Vcc2输入端与所述自助电源发生器的电机驱动电源Vcc2连接，所述1°电机驱动器逻辑电路工作电源电压Vcc1与所述自助电源发生器输出Vcc1相连，电机驱动器操作输入逻辑A、B以及1°MK也皆与追日跟踪处理器输出逻辑A、B及1°MK相连，所述自助电源发生器的输出地线GND与驱动模块的 GND相连的同时还与保护二极管D2、D4的b端相连，保护二极管D1、D3的a端在互连以后与驱动模块的Vcc2相连、并与所述自助电源发生器Vcc2输出端相连，驱动模块的输出端OUT1与保护二极管D2的a端和D1的b端相连后作为驱动输出QD1外引线，驱动模块的输出端OUT2与保护二极管D4的a端和D3的b端相连后作为驱动输出QD2外引线，电机驱动输出QD1、QD2分别与电机的驱动绕组外引至接线盒中的端子MD1、MD2相连。

9.根据权利要求8所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述预启动PWM发生器是一个对太阳能电池组件产生的电压作DC/DC Buck降压变换的功率管工作的PWM脉冲，通过对可调PWM的谐调，所述Buck降压变换器方可才能产生Buck变换电压为追日跟踪处理器的逻辑控制单元以及所述驱动电机工作所需提供电源，其组成包括稳压参考降压电阻R、便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW、稳压二极管DW、滤波电容C以及用标准IC芯片组成的可调PWM脉冲发生器；所述BUCK降压变换器是一种输出电压低于输入电压，输出电流为连续电流，且输入电流是脉动的单管不隔离直流变换器，其包括功率开关管Q、续流功率二极管D、电感L、储能滤波电容Cf；稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的a端接PA+的同时又作为输出端与所述Buck降压变换器的功率开关管Q的a相连，稳压参考降压电阻R与便于选择自助电源启动电压的可调电阻RW作串联的b端又与稳压二极管DW的a及滤波电容C的a和可调PWM  IC标准芯片的Vcc相连，输入PA-与稳压二极管DW的b端相连，又同时与滤波电容C的b端和可调PWM　IC标准芯片的GND相连后又作为输出端与GND相连；预启动PWM发生器产生的预启动脉冲MF与Buck降压变换器的功率开关管Q的输入端相连，以驱动Buck降压变换器产生输出Vcc2°的同时，供产生输出Vcc1的LM78系列降压电路的输入端使用的预处理电压；所述产生Vcc1的降压电路采用LM78系列的降压IC组成。

10.根据权利要求9所述的一种新型的光伏发电自助式追日跟踪系统，其特征在于：所述驱动电源控制器由驱动电源功率开关管KG、恒流源LM317、恒流限定采样电阻R1、光电耦合器GO、光电耦合器输入端限流电阻RD、输出上拉电阻R0及输出下拉电阻RKG组成；所述Buck降压变换器的输出端Vcc2°连接驱动电源功率开关KG的a端的同时还连接光电耦合器GO输出上拉电阻R0的a端，所述驱动电源功率开关KG的输出b端连接恒流源电路输入端i端的同时连接滤波电容CL1的a端、恒流电路输出端u端与恒流限定采样电阻R1串联后的OU端在作电机驱动源输出的同时又与恒流电路的取样调整端j相连接的同时连接储能滤波电容CL2的a端，所述恒流源电路包括所述恒流源LM317及恒流限定采样电阻R1，所述光电耦合器GO输出上拉电阻R0的b端再连接光电耦合器GO输出端的4脚，光电耦合器GO另一个输出端的3脚直接连接驱动电源功率开关管KG的输入D端的同时再连接下拉偏置电阻RKG的a端；所述逻辑控制单元的驱动电源控制信号DYKZ输出连接到光电耦合器GO的输入端的1脚，光电耦合器GO输入光电二极管限流电阻RD的a端与光电耦合器GO输入光电二极管的负极引出端的2脚相连，光电耦合器GO输入限流电阻RD的b与驱动电源功率开关KG的下拉偏置电阻RKG的b端相连的同时再与滤波电容CL1、储能滤波电容CL2的b端及LM78系列电路参考CK端相连并作为Vcc2的参考地线GND输出。

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