CN204808053U - 一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，电池板在线监测测智能型太阳能跟踪系统包括：光强检测器、电池板、太阳能面板、集成无线发送器、外接线路、步进电机、电机参数测量传感器、控制器、转抽、箱体、底座。通过光强检测器件检测太阳光照强度，经过控制器计算控制步进电机转动，转到太阳光最大光强位置；通过电机参数测量传感器和电池板电压检测器，测量系统实时工作状态，无线发送器通把测量信号传送给终端服务器，终端服务器根据小波抗体记忆克隆算法对电机和太阳能面板进行诊断，如果出现问题进行报警提示。

Description

一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏发电应用技术领域，尤其涉及一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统。

背景技术

太阳能电池是现在比较常用的一种能源发电装置，太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。因此，太阳能电池的来源主要是基于光照强度，由于太阳光照是移动的，所以太阳能电池发电的要率是有限的，由于目前的太阳能应用面板是固定方式安装，使用时无法变换位置，导致在工作时，太阳能电池板不能够始终和太阳光线垂直，因此太阳能转化效率很低。理论分析表明，太阳的跟踪与固定式相比，能量的接收率相差37％左右，精确的跟踪太阳可使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率。与此同时，当电池板出现故障或有异物覆盖时，电池板无法工作，也导致太阳能转化效率低。

现有技术中，实用新型专利CN201965490U中公开了一种用于太阳能跟踪系统的太阳能跟踪器，通过太阳能跟踪系统以及运作系统组成，其中运作系统包括L形支架、Z形支架、限位挡板和驱动部件，并且在L形支架和Z形支架上设置有读齿传感器，读齿传感器记录旋转过的齿数，通过计算后可以得到整个支撑臂结构的旋转角度，从而实现了读齿传感器对回转支撑齿轮进行读取并进行控制，实现了太阳能跟踪系统在方位角方向的跟踪调节，但是，该方法通过齿数控制转角，使得转角控制不够精确，另外，没有能够进行智能的检测手段进行光照方向的检测，缺乏实时监控能力。

实用新型内容

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，解决了解决太阳能电池板的因太阳光照角度的变化使得转化效率降低的问题，同时实时在线监测太阳能电池板的工作状态。

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为：

包括底座，底座上设置有用于放置电机的箱体，箱体顶部设置有与电机转子相连接的转轴，转轴上安装有太阳能面板，其中，所述太阳能面板上设置有电池板以及用于检测光照角度的光强检测器。

所述光强检测器为对称设置的两块电池片，电池片向外倾斜安装于电池板两侧，使得太阳光垂直射入电池板时,两块电池片上产生相同电压。

所述电池片向外倾斜30°安装于电池板两侧。

所述电池片的功率为0.5W。

所述太阳能面板上安装有集成无线发送器和外接线口，集成无线发送器的一端与电池片相连，另一端与外接线口相连。

所述电机上安装有用于检测电机转速、电流、以及轴承偏心距的电机参数测量传感器，电机参数测量传感器与集成无线发送器相连接。

所述电机上安装有用于检测信号处理及电机控制信号输出的控制器。

所述控制器输出为驱动电机按设定方向旋转的脉冲信号。

所述电机为步进电机。

与现有技术比较，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型在电池板在太阳能面板上安装有光强检测器，通过光强检测器对太阳的光找角度进行检测后，转动电机，使得转轴带动太阳能面板转动，实现了能够随着太阳光角度的变化而自动调节太阳面板角度，有效提高太阳能综合利益能够效率，另外，在线监测测智能型太阳能跟踪系统适合在纬度高于40的区域使用，可以提高25％-30％的发电量。

2、本实用新型可以实时在线监测太阳能电池板的工作状态，以便对发生故障电池板进行维修或更换。

附图说明

图1是本实用新型的装置结构示意图；

图2为本实用新型的工作过程流程框图。

图中，1为光强检测器、2为电池板、3为太阳能面板、4为集成无线发送器、5为外接线路、6为步进电机、7为电机参数测量传感器、8为控制器、9为转抽、10为箱体、11为底座。

具体实施方式

为了能更加清楚的表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。本实用新型中电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统电池板在线检测智能型太阳能跟踪系统，由1光强检测器、2电池板、3太阳能面板、4集成无线发送器、5外接线口、6步进电机、7电机参数测量传感器、8控制器、9转抽、10箱体、11底座组成。

如图1所述，本实用新型提供了一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，包括底座11，底座11上设置有用于放置电机6的箱体10，箱体10顶部设置有与电机6转子相连接的转轴9，转轴9上安装有太阳能面板3，其中，所述太阳能面板3上设置有电池板2以及光强检测器1。所述光强检测器1为对称设置的两块电池片，电池片向外倾斜安装于电池板两侧，使得太阳光垂直射入电池板时,两块电池片上产生相同电压。为了使得本实用新型中的太阳能面板旋转角度更加精确，采用步进电机进行太阳能面板3的旋转，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。因此，本实用新型中，步进电机6带动整个太阳能电池面板3朝向电压较高的光强检测器1一侧旋转,直至两侧电压差在程序设定范围内。

具体的，本实用新型中，所述的光强检测器1是功率为0.5W电池片，将两块电池片向外倾斜30°安装于电池板两侧，当太阳光垂直射入电池板时，在2个电池片上产生相同的电压，此时，电池板不转动.当太阳光与电池板垂直方向存在夹角时，2个电池片上产生的电压各不相同。

优选的，本实用新型中太阳能面板3上安装有集成无线发送器4和外接线口5，集成无线发送器4的一端与电池片2相连，另一端与外接线口相连5。所述的外接线口5与外线路相连，输送电池片产生的电能。

一方面，通过光强检测器1检测太阳光照强度，经过控制器7计算控制步进电机6转动，转到太阳光最大光强位置，另一方面，通过集成无线发送器4内置的电池板电压监测器在线检测电池板2，与此同时电机参数测量传感器7检测电机工作参数，并把数据传给集成无线发送器4，集成无线发送器将所有获得信号发送至服务终端，终端服务器根据小波抗体记忆克隆算法对电机和太阳能面板进行诊断，如果出现问题进行报警提示。

进一步的，所述电机6上安装有用于检测信号处理及电机控制信号输出的控制器8。控制器8电源由蓄电池供应。所述的步进电机6接收控制器8的脉冲信号，当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，因此可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的。

所述电机6上安装有用于检测电机转速、电流、以及轴承偏心距的电机参数测量传感器7，电机参数测量传感器7与集成无线发送器4相连接，电机参数测量传感器7是一种集成传感器，能够测量转速、电流、轴承偏心距等参数，通过集成无线发送器4，将电机参数能够直接发回到服务终端，服务终端能够根据则这些参数，进行电机工作状态的监控。

所述的集成无线发送器4一端与电池片2相连，另一端与外接线口相连5，内置的电池板电压监测器可以检测电池板2工作情况，并通过内置的无线信号发生器把信号发送至服务终端，终端服务器根据信号判断电池板工作是否正常，如果出现问题进行报警提示。

为了获得准备的电机故障查询，采用现有的小波抗体记忆克隆算法对电机信号进行处理，所述的小波抗体记忆克隆算法是用较少的记忆细胞数据反映大量的由小波产生的故障特征数据，将数据进行压缩，可有效地控制克隆规模，使得故障诊断正确率和数据浓缩率高，本实用新型采用此算法主要是为了诊断电机的工作状态，确保自动追踪系统的工作正常，减少系统故障造成损失。小波抗体记忆克隆聚类算法步骤如下：

(1)将小波分析生成的数据作为抗原输入，表示为AK＝{A_K1，A_K2,…,A_Kn}。

(2)随机生成抗体群，表示为A_b＝{A_b1，A_b2,…,A_bn}。

(3)抗体亲合力计算，表示为

(4)选择N_a个A_b-affi值大的抗体存入集合a＝(a₁,a₂,…,a_Na)中

(5)抗体克隆操作，可以表示为

其中：

(6)克隆后的抗体以变异率pm进行变异，变异操作可表示为：

其中：

(7)抗体再选择，克隆选择操作可表示为

计算克隆、变异后产生的抗体与抗原的亲合力，如果亲合力高于Ab中抗体的亲合力，替换A_b中差的抗体，更抗体群为A_b′。

(8)抗体记忆，用Ab′中的抗体生成记忆群体(记忆细胞)，表示为

A_bm＝{A_bm1，A_bm2，+…+，A_bmx}

(9)满足子循环的次数时，算法转步骤10，否则转步骤3。

(10)压缩记忆群体数量，记忆群体间距离为

(11)进化代数检查。满足进化代数转步骤12，否则转步骤2。

(12)抗原聚类识别。

本实用新型的太阳能跟踪系统便于做成联动结构，可以排布24到26个组件(4-43平米)，电动推杆联动方案可以排布60到80个组件不等。从而降低了动力结构以及控制系统的成本。

本实用新型把太阳能自动追踪与电池板自动检测技术结合使用，有效的提高太阳能转化效率25％—35％，节能环保。

本实用新型的工作过程为：

如图2所示，当太阳转动过程中，光照角度发送变化时，光强检测器1检测太阳光照强度变换，即光强检测器1检测电压差是否大于规定值，如果大于规定值，将信号传输给控制器8，经过控制器8计算控制步进电机6转动，转到太阳光最大光强位置，并且通过外接线口5将电池板2上存储的电能进行释放，供给外界设备使用。

另一方面，无线信号发送系统测量系统实时工作状态，无线发送器再将所测量的信号传送给终端服务器，终端服务器根据信号判断电机6工作是否正常，如果出现问题，则进行报警提示。

当无线发送信号检测到日落后，直接关闭工作程序，结束太阳能电池板的电量采集。

本实用新型的有益效果在于：

1、电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统适合在纬度高于40的区域使用，可以提高25％-30％的发电量。

2、可以实时在线监测太阳能电池板的工作状态，以便对发生故障电池板进行维修或更换。

3、由于电机定子电流中的故障信号比较微弱，故采用小波抗体记忆克隆算法对电机进行诊断，确保自动追踪系统的工作正常，减少系统故障造成损失。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，包括底座（11），底座（11）上设置有用于放置电机（6）的箱体（10），箱体（10）顶部设置有与电机（6）转子相连接的转轴（9），转轴（9）上安装有太阳能面板（3），其中，所述太阳能面板（3）上设置有电池板（2）以及用于检测光照角度的光强检测器（1）。

2.根据权利要求1所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述光强检测器（1）为对称设置的两块电池片，电池片向外倾斜安装于电池板两侧，使得太阳光垂直射入电池板时,两块电池片上产生相同电压。

3.根据权利要求2所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述电池片向外倾斜30°安装于电池板两侧。

4.根据权利要求1所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述电池片的功率为0.5W。

5.根据权利要求1所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述太阳能面板（3）上安装有集成无线发送器（4）和外接线口（5），集成无线发送器（4）的一端与电池片（2）相连，另一端与外接线口相连（5）。

6.根据权利要求5所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述电机（6）上安装有用于检测电机转速、电流、以及轴承偏心距的电机参数测量传感器（7），电机参数测量传感器（7）与集成无线发送器（4）相连接。

7.根据权利要求1所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述电机（6）上安装有用于检测信号处理及电机控制信号输出的控制器（8）。

8.根据权利要求7所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述控制器（8）输出为驱动电机（6）按设定方向旋转的脉冲信号。

9.根据权利要求1所述的电池板在线监测智能型太阳能跟踪系统，其特征在于，所述电机（6）为步进电机。