KR101730149B1 - 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법 - Google Patents

태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법에 관한 것으로, 이전 싸이클 타임을 로딩하여 이전 싸이클 타임이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계; 이전 싸이클 타임의 이전 이동목표값으로 태양광 발전용 트랙커를 이동시키고 태양광 발전용 트랙커의 이동 시간을 스타트 타임으로 저장하는 단계; 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계; 황도 계산식를 이용해 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계; 이전 싸이클 타임이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계; 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인하는 단계; 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계; 편차정보를 업데이트하는 단계; 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임으로 저장하는 단계; 다음 싸이클 타임 정보를 산출하는 단계; 다음 싸이클 타임 정보를 이전 싸이클 타임 정보로 업테이트하는 단계; 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법{Sunlight tracking method for photovoltaic tracker}
본 발명은 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법에 관한 것으로, 특히 황도 계산식과 영상 추적 방식을 혼합하여 적용함으로써 태양 위치를 실시간으로 예측할 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법에 관한 것이다.
태양광 발전용 트랙커는 태양전지모듈이 태양과 일치 즉, 직교되도록 조정하는 방식에 따라 일축식과 이축식이 있다. 일축식은 태양의 방위각에 따라 태양전지모듈을 스윙(swing)운동시켜 조정하며, 이축식은 태양의 방위각과 고도각에 따라 태양전지모듈을 스윙이나 요(yaw)운동시켜 조정한다. 이축식은 일축식에 비해 태양의 방위각과 고도각에 따라 태양전지모듈을 좌우로 스윙운동시키거나 상하로 요운동시켜 일축식에 비해 태양전지모듈을 태양광과 보다 정밀하게 직각을 이루도록 조정함으로써 발전효율이 개선된다. 이러한 이축식 트랙커 방식은 그 효율을 극대화하기 위해 집광형 태양전지모듈 방식(CPV: concentrating photovoltaics)에 주로 사용이 된다.
태양의 방위각이나 고도각에 따라 태양을 추적하는 방법은 좌표 계산방식과 광센서방식이 있다. 좌표 계산방식은 계절 등에 따라 태양 위치 즉, 좌표를 미리 계산하고 계산된 좌표에 따라 태양전지모듈이 태양을 추종되도록 하는 것으로, 일기상태에 구애받지 않고 태양을 추종할 수 있는 반면에, 오차의 누적으로 주기적인 교정작업이 필요하여 유지, 보수가 용이하지 않은 문제점이 있다.
광센서방식은 좌표 계산방식의 유지, 보수 문제점을 해결하고자 하는 것으로 한국공개특허 제2011-0030249호(특허문헌 1)에 공개되어 있다. 한국공개특허 제2011-0030249호는 태양위치추적 장치에 관한 것으로, 위치추적박스, 제1영상 수집장치, 제2영상 수집장치 및 태양위치 산출부로 이루어진다.
위치추적박스는 태양의 위치 추적이 가능하도록 구동되며, 제1영상 수집장치는 위치추적박스의 일측에 구비되고, 태양을 포함하는 하늘을 정면으로 향하게 배치되어 하늘 쪽에서 입사되는 빛을 촬영 또는 감지한다. 제2영상 수집장치는 위치추적박스의 타측에 구비되고, 위치 추적박스에 구비된 미세 구멍 또는 집광 렌즈 중 어느 하나를 통해 입사되어 결상면에 결상된 빛을 촬영 또는 감지하며, 태양위치 산출부는 제1영상 수집장치와 제2영상 수집장치에서 촬영된 영상을 이용하여 태양위치를 산출한다. 즉, 특허문헌 1의 태양위치추적 장치는 제1영상 수집장치로 태양의 직사광이 도달하는 위치가 제2영상 수집장치에 구비된 기준 마크에 일치되도록 위치추적박스를 이동시켜서 태양위치를 추적하도록 구성된다. 특허문헌 1과 같은 종래의 태양위치추적 장치는 제1영상 수집장치로 도달되는 태양광의 명도를 이용하여 태양광의 위치를 추적함에 의해 정확하게 태양광의 위치를 추적이 블가능하여 제2영상 수집장치가 요구된다.
특허문헌 1과 같이 종래의 태양위치추적 장치에 적용되는 광센서방식 즉, 영상 추적 방식은 영상 처리 정보를 우선적으로 적용함으로 인해 태양의 위치를 영상으로 분석 처리하는 동안에도 태양이 실시간으로 연속적으로 이동하고 있어 항시 과거의 태양을 뒤?i게 된다. 이로 인해 종래의 영상 추적 방식은 태양 위치를 실시간으로 예측할 수 없으며, 영상을 분석하는 동안 태양전지모듈을 스윙이나 요(yaw)운동시키는 회전구동원이 가동 및 정지를 반복함에 의해 회전구동원에 의한 위치 편차가 발생할 수 있는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 한국공개특허 제2011-0030249호(공개일: 2011.03.23)
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 황도 계산식과 영상 추적 방식을 혼합하여 적용함으로써 태양 위치를 실시간으로 예측할 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양 추적 정밀도를 개선시킬 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함에 의해 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있도록 함으로써 미세한 오차에도 발전량에 영향을 받는 집광형 태양전지모듈 방식이 적용된 태양전지판넬의 발전효율을 개선시킬 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함에 의해 태양전지판넬의 흔들림 없이 정밀제어를 가능하게 하여 집광 효율을 개선시킬 수 있는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계; 상기 태양광 발전용 트랙커가 구동되면 이전 싸이클 타임을 로딩하여 이전 싸이클 타임이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계; 상기 이전 싸이클 타임이 로딩되면 이전 싸이클 타임의 이전 이동목표값으로 태양광 발전용 트랙커를 이동시키고 태양광 발전용 트랙커의 이동 시간을 스타트 타임으로 저장하는 단계; 상기 스타트 타임이 저장되면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계; 상기 태양광 발전용 트랙커가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되는 동안 황도 계산식를 이용해 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계; 상기 다음 이동목표값이 산출되며 상기 태양광 발전용 트랙커가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되면 이전 싸이클 타임이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계; 상기 이전 싸이클 타임이 완료되지 않으면 황도 계산식에 이전 싸이클 타임의 편차정보를 적용한 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인하는 단계; 상기 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계; 상기 편차정보가 산출되면 산출된 편차정보를 업데이트하는 단계; 상기 편차정보가 업테이트되면 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임으로 저장하는 단계; 상기 엔드 타임이 저장되면 엔드 타임과 스타트 타임의 차를 이용해 다음 싸이클 타임 정보를 산출하는 단계; 상기 다음 싸이클 타임 정보가 산출되면 다음 싸이클 타임 정보를 이전 싸이클 타임 정보로 업테이트하는 단계; 이전 싸이클 타임 정보가 업테이트되면 상기 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 황도 계산식과 영상 추적 방식을 혼합하여 적용함으로써 태양 위치를 실시간으로 예측할 수 있는 이점이 있고, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양 추적 정밀도를 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함에 의해 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 또한, 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있도록 함으로써 미세한 오차에도 발전량에 영향을 받는 집광형 태양전지모듈 방식이 적용된 태양전지판넬의 발전효율을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함에 의해 태양전지판넬의 흔들림 없이 정밀제어를 가능하게 하여 집광 효율을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 나타낸 흐름도,
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법이 적용된 태양광 발전용 트랙커의 측면도,
도 3은 도 2에 도시된 제어부를 상세히 나타낸 블럭도,
도 4는 도 2에 도시된 카메라에 의해 촬영된 태양의 위치를 나타낸 도.
이하, 본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 먼저, 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동한다(S11). 태양광 발전용 트랙커(100)가 구동되면 이전 싸이클 타임(pCT: previous Cycle Time)을 로딩하여 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되었는지 여부를 확인한다(S12). 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩(loading)되면 이전 싸이클 타임(pCT)의 이전 이동목표값으로 태양광 발전용 트랙커(100)를 이동시키고 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 시간을 스타트 타임(ST: Start Time)으로 저장한다(S13).
스타트 타임(ST)이 저장되면 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 조절한다(S14). 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되는 동안 황도 계산식(ecliptic formula)를 이용해 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인한다(S15). 다음 이동목표값이 산출되며 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되면 이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되었는지 여부를 확인한다(S16). 이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되지 않으면 황도 계산식에 이전 싸이클 타임(pCT)의 편차정보를 적용한 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인한다(S17). 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인한다(S18).
편차정보가 산출되면 산출된 편차정보를 업데이트한다(S19). 편차정보가 업테이트되면 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임(ET)으로 저장한다(S20). 엔드 타임(ET: End Time)이 저장되면 엔드 타임(ET)과 스타트 타임(ST)의 차를 이용해 다음 싸이클 타임(nCT: next Cycle Time) 정보를 산출한다(S21). 다음 싸이클 타임(nCT) 정보가 산출되면 다음 싸이클 타임(nCT) 정보를 이전 싸이클 타임(pCT) 정보로 업테이트한다(S22). 이전 싸이클 타임(pCT) 정보가 업테이트되면 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트한다(S23).
발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계(S11)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)에 의해 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동한다. 예를 들어, 태양중심 영상처리방법은 태양광 발전용 트랙커(100)에 부착된 카메라(130)를 이용해 태양의 위치를 촬영하고 촬영된 영상을 태양광 발전용 트랙커(100)의 메인제어부(110)의 메인제어기(111)에서 수신받아 영상처리한 후 태양광 발전용 트랙커(100)의 태양광 발전판넬(140)이 태양을 추종하면서 이동되도록 모터제어신호를 발생한다. 메인제어기(111)에서 모터제어신호가 발생하고 발생된 모터제어신호를 출력하면 이를 모터 제어부(120)의 모터 제어기(121)에서 수신받는다.
모터 제어부(120)의 모터 제어기(121)는 메인제어기(111)에서 발생된 모터제어신호가 수신되면 태양광 발전용 트랙커(100)의 요잉(yawing)운동(a1)을 제어하는 제1모터(151)나 스윙(swing)운동(a2)을 제어하는 제2모터(152)의 회전을 제어하도록 한다. 즉, 모터 제어기(121)는 수신된 모터제어신호에 따라 제1모터(motor)(151)와 제2모터(152)를 각각 제어하여 각각에 연결된 워엄기어(152,154)를 회전시킴에 의해 태양광 발전판넬(140)이 지지부재(155)의 상부에 배치된 지지축(150)을 기준으로 요잉운동(a1)이나 스윙운동(a2)되도록 한다. 여기서, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법을 전반적으로 제어하며, 모터 제어부(120)의 모터 제어기(121)는 메인제어기(111)의 제어에 따라 제1모터(151)나 제2모터(152)의 회전을 제어하여 태양광 발전용 트랙커(100)가 요잉운동(a1)이나 스윙운동(a2) 방향으로 이동되는 속도를 전반적으로 제어한다. 여기서, 모터 제어부(120)의 모터 제어기(121)는 제1모터 드라이버(122)나 제2모터 드라이버(123)를 이용해 제1모터(151)나 제2모터(152)를 제어한다.
태양광 발전용 트랙커(100)가 구동되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT: previous Cycle Time)을 로딩하여 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계(S12)가 수행된다. 단계(12)는 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되지 않으면 태양광 발전용 트랙커(100)의 메인제어부(110)의 메인제어기(111)에 의해 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계(S11)로 리턴(return)한다. 즉, 메인제어기(111)는 메모리(112)에 이전 싸이클 타임(pCT)이 저장되어 있지 않으면 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동시킨다.
이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT)의 이전 이동목표값으로 태양광 발전용 트랙커(100)를 이동시키고 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 시간을 스타트 타임(ST)으로 저장하는 단계(S13)를 수행한다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 메모리(112)에 저장된 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되면 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩된 시간을 스타트 타임(ST)으로 메모리(112)에 저장한다.
스타트 타임(ST)이 저장되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 조절하는 단계(S14)를 수행한다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 모터 제어부(120)의 모터 제어기(121)를 통해 스타트 타임(ST)이 메모리(112)에 저장되면 제1모터(151)나 제2모터(153)의 회전속도를 제어하여 처리 시간이 긴 태양중심 영상처리방법을 이용한 영상처리 이전에 이전 싸이클 타임(pCT)이 종료되는 것을 방지하기 위해 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 제어한다.
예를 들어 태양광 발전용 트랙커(100)의 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 태양광 발전용 트랙커(100)의 메인제어부의 메인제어기에 의해 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계(S17)를 수행한 후 편차정보를 업데이트하는 단계(S18)가 수행되어 편차정보가 업데이트되는 동안 이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되지 않도록 태양광 발전용 트랙커(100)의 요잉운동(a1)을 제어하는 제1모터(151)나 스윙운동(a2)을 제어하는 제2모터(153)의 회전을 제어한다.
태양광 발전용 트랙커(100)가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되는 동안 황도 계산식(ecliptic formula)를 이용해 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계(S15)는 도 1 내지 도 3에서와 같이 태양광 발전용 트랙커(100)의 메인제어부(110)의 메모리(112)에 저장된 IAU(International Astronomical Union)200 계산식이나 IAU(International Astronomical Union)2006 계산식이 사용된다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 황도 계산식으로 공지된 IAU200 계산식이나 IAU2006 계산식이 저장된 메모리(112)에서 IAU200 계산식이나 IAU2006 계산식을 로딩하여 태양광 발전용 트랙커(100)가 다음 싸이클 타임(nCT) 동안 이동할 다음 이동목표값을 산출한다. 여기서, 이전이나 다음 이동 목표값은 각각 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동될 각도값으로 나타낸다. 이전이나 다음 이동 목표값이 각도값으로 산출되면 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT) 동안 이전이나 다음 이동 목표값에 따라 제1모터(151)나 제2모터(153)의 회전수를 제어하여 이전이나 다음 이동 목표값에 따라 태양광 발전용 트랙커(100)를 이동시킨다.
다음 이동목표값이 산출되며 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계(S16)를 수행한다. 예를 들어 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되지 않으면 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 조절하는 단계(S14)로 리턴하는 제어를 수행하여 편차정보를 업데이트하는 단계(S18)의 수행 완료 전에 이전 싸이클 타임(pCT)이 종료되는 것을 방지한다.
이전 싸이클 타임(pCT)이 완료되지 않으면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 황도 계산식에 이전 싸이클 타임(pCT)의 편차정보를 적용한 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인하는 단계(S17)를 수행한다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 다음 이동목표값이 산출되지 않으면 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 조절하는 단계(S14)로 리턴하여 이전 싸이클 타임(pCT)이 종료되는 것을 방지한다. 여기서, 다음 이동목표값은 태양광 발전용 트랙커(100)가 다음 싸이클 타임(nCT) 동안에 이동될 위치를 나타낸다.
다음 이동목표값이 산출되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계(S18)를 수행한다. 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 편차정보가 산출되지 않으면 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 속도를 조절하는 단계(S14)로 리턴하여 이전 싸이클 타임(pCT)이 종료되는 것을 방지한다. 여기서, 편차정보는 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 나타낸다.
예를 들어 편차정보를 산출하는 방법이 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리된 화면을 나타낸 것이고, 화면 내에 점선으로 표시된 태양(sun)이 황도 계산식에 의해 산출된 이전 싸이클 타임(pCT) 동안 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동될 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치(f(x2,y2))를 나타내며, 실선으로 도시된 태양(sun)은 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치(f(x1,y1))를 나타낸다.
편차정보를 산출하기 위해 먼저, 태양중심 영상처리방법은 카메라(130)가 태양을 추적하여 촬영함에 의해 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리된 태양(sun) 즉, 실선으로 표시된 태양(sun)의 위치(f(x1,y1))는 화면의 중심에 설정되며, 황도 계산식의 오차에 의해 발생된 태양(sun)의 위치(f(x2,y2))를 화면에 실선으로 투영되도록 표시한다. 실선으로 표시된 태양(sun)의 위치(f(x1,y1))와 점선으로 도시된 태양(sun)의 위치(f(x2,y2))가 화면에 투영되면 메인제어기(111)는 X 및 Y방향으로 각각의 거리차(L1,L2)를 산출하여 편차정보로 산출한다. 즉, 점선으로 도시된 태양(sun)의 위치(f(x2,y2))는 각도(degree) 값을 화면상에 좌표로 변환시키는 공지된 방법을 이용해 좌표값으로 변환시킨 후 화면에 투영된다. 화면에 실선으로 표시된 태양(sun)의 위치(f(x1,y1))과 점선으로 도시된 태양(sun)의 위치(f(x2,y2))가 표시되면 위치(f(x1,y1))과 위치(f(x2,y2))의 차를 산출한 후 산출된 좌표를 각도로 변환시키는 공지된 방법을 이용하여 각도로 변환시켜 편차정보를 산출한다. 즉, 편차정보는 태양중심 영상처리방법을 기준으로 사용하여 태양중심 영상처리방법에서 산출되어 화면에 실선으로 표시된 태양(sun)의 위치(f(x1,y1))에서 점선으로 도시된 태양(sun)의 위치(f(x2,y2))의 차를 이용하여 산출한다.
편차정보가 산출되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 산출된 편차정보를 업데이트(updated)한다(S19). 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 도 4에서와 같이 편차정보가 새로 산출되면 메모리(112)에 저장된 편차정보를 새로 산출된 편차정보로 업데이트한다. 이러한 편차정보는 다음 싸이클 타임(nCT) 동안 황도 계산식으로 산출되어 태양광 발전용 트랙커(100)가 이동할 다음 이동목표값을 보정하기 위해 사용된다. 즉, 본 발명의 태양광 발전용 트랙커(100)의 태양광 추적 방법은 태양광 발전용 트랙커(100)의 이동 시 황도 계산식을 이용해 이동목표값을 산출하고, 산출된 이동목표값을 태양중심 영상처리방법을 이용해 보정함으로써 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양을 따라 실시간으로 추종하여 이동시킴에 의해 추적 정밀도 ±0.05도(degree) 범위내로 추종되어 이동될 수 있도록 하며, 제1모터(151)나 제2모터(153) 즉, 회전구동원을 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측하여 연속적으로 회전시킴에 의해 태양에 대하여 태양전지판넬(140)이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있어 태양전지판넬(140)의 발전 효율을 개선시킬 수 있다. 더욱이, 태양전지판넬(140)이 태양 중심과 미세한 오차에도 발전효율에 영향을 받는 집광형 태양전지모듈 방식이 적용되는 경우에 보다 발전 효율을 개선시킬 수 있다. 또한, 제1모터(151)나 제2모터(153) 즉, 회전구동원이 연속적으로 회전됨에 의해 중량이 무거운 태양광 발전판넬(140)의 흔들림 없이 안정적으로 이동시킬 수 있게 된다.
이와 같이 이전 싸이클 타임(pCT) 즉, 현재 태양광 발전용 트랙커(100)를 구동시키는 싸이클타임 동안 황도 계산식으로 산출된 이전 이동목표값과 카메라(130)을 이용한 태양중심 영상처리방법을 이용한 편차정보 산출함으로써 제1모터(151)나 제2모터(153)의 정지 없이 태양광 발전용 트랙커(100)의 구동의 정지 없이 정밀하게 수행할 수 있게 된다.
편차정보가 업테이트되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임(ET)으로 저장하는 단계(S20)를 수행한다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 편차정보가 산출되면 편차정보가 산출된 시점을 엔드 타임(ET)으로 메모리(112)에 저장한다.
엔드 타임(ET: End Time)이 저장되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 엔드 타임(ET)과 스타트 타임(ST)의 차를 이용해 다음 싸이클 타임(nCT: next Cycle Time) 정보를 산출하는 단계(S21)를 수행한다.
다음 싸이클 타임(nCT) 정보가 산출되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 다음 싸이클 타임(nCT) 정보를 이전 싸이클 타임(pCT) 정보로 업테이트한다(S22). 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 다음 싸이클 타임(nCT) 정보가 산출되면 다음 싸이클 타임(nCT) 정보를 메모리(112)에 이전 싸이클 타임(pCT) 정보로 업데이트하여 저장한다.
이전 싸이클 타임(pCT) 정보가 업테이트되면 도 1 내지 도 3에서와 같이 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계(S23)를 수행한다. 즉, 메인제어부(110)의 메인제어기(111)는 이전 싸이클 타임(pCT) 정보가 업테이트되면 새로 산출된 다음 이동목표값을 메모리(112)에 이전 이동 목표값으로 업데이트하여 저장한 후 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계(S12)로 리턴하여 메모리(112)에 업데이트된 이전 싸이클 타임(pCT)를 연속적으로 수행할 수 있도록 한다. 여기서, 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계(S12)에서 이전 싸이클 타임(pCT)이 로딩되지 않으면 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커(100)가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계(S11)로 리턴한다. 단계(S11)는 도면에는 도시되어 있지 않지만 태양광 발전용 트랙커(100)를 초기 구동 시 수행된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 황도 계산식과 영상 추적 방식을 혼합하여 적용함으로써 태양 위치를 실시간으로 예측할 수 있고, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양 추적 정밀도를 개선시킬 수 있으며, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함에 의해 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 태양전지판넬이 태양 중심과의 오차를 근소하게 유지시킨 상태로 이동시킬 수 있도록 함으로써 미세한 오차에도 발전량에 영향을 받는 집광형 태양전지모듈 방식이 적용된 태양전지판넬의 발전효율을 개선시킬 수 있으며, 태양 위치를 실시간으로 정밀하게 예측할 수 있도록 함으로써 태양광 발전용 트랙커의 회전구동원을 연속적으로 회전시켜 태양광을 추적함으로써 태양전지판넬의 흔들림 없이 정밀제어를 가능하게 하여 집광 효율을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법은 태양광 발전용 트랙커 제조 산업분야나 설치 산업분야에 적용할 수 있다.
100: 태양광 발전용 트랙커 110: 메인제어부
111: 메인제어기 112: 메모리
120: 모터 제어부 121: 모터 제어기
122: 제1모터 드라이버 123: 제2모터 드라이버
130: 카메라 140: 태양광 발전판넬
150: 지지축 151: 제1모터
152: 제2모터

Claims (10)

  1. 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계;
    상기 태양광 발전용 트랙커가 구동되면 이전 싸이클 타임을 로딩하여 이전 싸이클 타임이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 이전 싸이클 타임이 로딩되면 이전 싸이클 타임의 이전 이동목표값으로 태양광 발전용 트랙커를 이동시키고 태양광 발전용 트랙커의 이동 시간을 스타트 타임으로 저장하는 단계;
    상기 스타트 타임이 저장되면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계;
    상기 태양광 발전용 트랙커가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되는 동안 황도 계산식를 이용해 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 다음 이동목표값이 산출되며 상기 태양광 발전용 트랙커가 이동속도가 조절된 상태로 이전 이동목표값으로 이동되면 이전 싸이클 타임이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 이전 싸이클 타임이 완료되지 않으면 황도 계산식에 이전 싸이클 타임의 편차정보를 적용한 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인하는 단계;
    상기 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 편차정보가 산출되면 산출된 편차정보를 업데이트하는 단계;
    상기 편차정보가 업테이트되면 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임으로 저장하는 단계;
    상기 엔드 타임이 저장되면 엔드 타임과 스타트 타임의 차를 이용해 다음 싸이클 타임 정보를 산출하는 단계;
    상기 다음 싸이클 타임 정보가 산출되면 다음 싸이클 타임 정보를 이전 싸이클 타임 정보로 업테이트하는 단계;
    이전 싸이클 타임 정보가 업테이트되면 상기 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계에서 태양중심 영상처리방법은 태양광 발전용 트랙커에 부착된 카메라를 이용해 태양의 위치를 촬영하고 촬영된 영상을 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메인제어기에서 수신받아 영상처리한 후 태양광 발전용 트랙커의 태양광 발전판넬이 태양을 추종하면서 이동되도록 모터제어신호를 발생하고, 발생된 모터제어신호를 모터 제어부의 모터 제어기에서 수신받아 태양광 발전용 트랙커의 요잉운동을 제어하는 제1모터나 스윙운동을 제어하는 제2모터의 회전을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이전 싸이클 타임을 로딩하여 이전 싸이클 타임이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계에서 이전 싸이클 타임이 로딩되지 않으면 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메인제어기에 의해 태양중심 영상처리방법을 이용해 태양광 발전용 트랙커가 태양의 이동에 추종되어 이동되도록 구동하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스타트 타임이 저장되면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계에서 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도는 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메인제어기에 의해 상기 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차를 비교하여 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계를 수행한 후 상기 편차정보를 업데이트하는 단계가 수행되어 편차정보가 업데이트되면 이전 싸이클 타임이 완료되지 않도록 태양광 발전용 트랙커의 요잉운동을 제어하는 제1모터나 스윙운동을 제어하는 제2모터의 회전을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다음 이동목표값이 산출되었는지 여부를 확인하는 단계에서 황도 계산식은 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메모리에 저장된 IAU(International Astronomical Union)200 계산식이나 IAU(International Astronomical Union)2006 계산식이 사용되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이전 싸이클 타임이 완료되었는지 여부를 확인하는 단계에서 이전 싸이클 타임이 완료되지 않으면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다음 이동목표값이 산출되었는지를 확인하는 단계에서 다음 이동목표값이 산출되지 않으면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 편차정보가 산출되었는지 여부를 확인하는 단계에서 편차정보가 산출되지 않으면 상기 태양광 발전용 트랙커의 이동 속도를 조절하는 단계로 리턴하며, 상기 편차정보는 상기 이전 이동목표값에 따른 태양의 위치와 태양중심 영상처리방법을 이용해 영상처리하여 산출된 태양의 위치의 차인 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 편차정보를 업데이트하는 단계, 상기 편차정보가 업데이트된 시점을 엔드 타임으로 저장하는 단계, 상기 엔드 타임과 스타트 타임의 차를 이용해 다음 싸이클 타임 정보를 산출하는 단계, 상기 다음 싸이클 타임 정보를 이전 싸이클 타임 정보로 업테이트하는 단계 및 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계는 각각 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메인제어기에 의해 수행되며 각각의 업데이트는 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트하는 단계에서 다음 이동목표값을 이전 이동 목표값으로 업데이트되면 태양광 발전용 트랙커의 메인제어부의 메인제어기에 의해 이전 싸이클 타임이 로딩되었는지 여부를 확인하는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 트랙커의 태양광 추적 방법.
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