TWI300465B - - Google Patents

Description

1300465 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種具混合式追蹤控制裝置之光 追蹤器，尤指一種具有低成本、低耗電、高穩定且高 精度之控制者。 【先前技術】 隨著工業的快速發展，石化燃料逐步耗竭與溫室 > 效應氣體排放問題日益受到全球關切，能源的穩定供 應已成為全球性的重大課題。相較於傳統燃煤、燃氣 式或核能發電，太陽能電池（solar cell)係利用光發電效 應直接將太陽能轉換為電能，因而不會伴隨產生二氧 化碳、氮氧化物以及硫氧化物等溫室效應氣體及污染 性氣體，並可減少對石化燃料的依賴而提供安全自主 的電力來源。 | 將太陽能電池安置於太腸追蹤器上，對於非聚光 型太陽能電池，目的是提高20〜30%效率。但對於聚光 型太陽能電池而言是發電的必要設備，若無太陽追蹤 器則無法正對太陽，以致無法聚光，也就無法發電。 該太陽追蹤器追蹤太陽位置的方式，有光感測、 太陽軌跡及光感測/太陽軌跡雙模式三種方法。針對不 同應用或不同追蹤器而使用不同的追蹤方法。目前市 面上以應用未聚光矽材太陽電池追蹤器為主，其特點 .1300465 « ' - · i • 是⑴以光感測為主；（2)追蹤精度在1〜3度之内；（3) 以追蹤天空中最亮點為標的；(4)以類比電路為控制 器。

Ronald P· Corio等人於丨993年發明一以光感測追 蹤太陽位置的方式，請參閱第5圖，該光感測器4包 括一外殼41，該外殼41内部設置有一電路板42，該 外殼41的每—側面成45纟角上安插有感光感測器 (CdS)43共有東、西、南、北向。利用東西向/南北向 感光感測器43電位差偵測太陽位置，正向感光感測器 44處理強光天候，若為夜晚或弱光則停止太陽位置追 蹤σ 雖然以上述習用之太陽位置光感測器可偵側太陽 位置，但於該光感測器的東、西、南、北向之感光感 測器與每—側面成45度角，在製作上顯得困難，且易 積水及雜物，影響制能力，另正向感光感測器只能 • 處理夜晚及強光天候’ |法處理太陽光微弱、烏雲、 下雨等天候下。故-般習用者係無法符合使用者於實 際使用時之所需。 【發明内容】 本發明之主要目的係在於，應用具透光孔及陰影 柱的光感測器，增強對東西向、南北向的精確感測， 並提供模擬全日照強度及直接正常曝暖強度。混合式 1300465 連線，該電路板14係更具有一接頭，可與底座。之 接頭151相接。 接著，該底座15之接頭151係藉由導線i52與該 混合式追蹤控制裝置2連接，該混合式追蹤控制裝置 2係接收光感測器1的置於基板13東、西、南、北及 中方位上之光敏二極體131之輸出訊號24,先由以差 動放大器組成之類比訊號處理單元21處理光感測器i _ 所傳送之輸出訊號24，可過濾輸出訊號24之雜訊、 阻抗匹配、調整東西和南北訊號差值，以及處理太陽 電池輸出功率25。 該微處理單元22係進行混合式追踪控制，具有光 感測追蹤模式及最大功率追蹤模式兩種模式，可依據 不同天象而交互使用，使聚光型太陽電池得到最大功 率輸出。 _ 該直流驅動電路單元Μ係可連接一方位角驅動 馬達231及一仰角驅動馬達232，可提供高電流驅動 各馬達，並使各馬達達到正反轉之功能。 睛參閱『第4圖』所示，係本發明進行混合式追 踪控制狀態示意圖。如圖所示··當該混合式追踪控制 裝置之微處理單元係進行混合式追踪控制，接收由類 比訊號處理單元所傳送之東西向和南北向差值訊號31 及太陽電池輸出功率32，並藉由第一判斷規則33判 斷’該第一判斷規則33係指該東西向和南北向差值訊 9 1300465 號31與方位角仰角滞死區34比較所產生之差值不等 於零’或該太陽電池輸出功率32小於1瓦（Watt)，當 上述該第一判斷規則33為是時，該第一開關35關閉， 將第二開關36開啟，進行光感測追蹤模式追蹤，東西 向及南北向差值訊號31與方位角仰角滯死區34比較 所產生之差值不等於零，使本發明之光追蹤器的方位 角驅動馬達37轉動至誤差值為零。進行追蹤時先以方 位角為主，當方位角追蹤至方位角滞死區時，再追蹤 仰角時，若追蹤仰角未至仰角滯死區而方位角已離開 方位角滯死區時，則回到追蹤方位角至方位角滯死區 後再繼續仰角至仰角滞死區。當光感測追縱至方位角 滯死區及仰角滯死區後，東西向和南北向訊號差值31 等於零’此時若太陽電池輸出功率32小於丨瓦時，則 表示天空為散射光，故仍以光感測追蹤模式追蹤。若 太陽電池輸出功率32大於或等於i瓦時，則表示太陽 電池有功率輸出，此時將第一開關35開啟，將第二開 關36關閉’並切換至最大功率追蹤模式。 該最大功率追蹤模式是以太陽電池輸出功率32 與模擬全曰照度值38(Im)之比值作為追蹤基準。其追 蹤為向西、向北、向南步階式尋找，由第二判斷規則 39判斷，該第二判斷規則39係指太陽電池輸出功率 32與模擬全日照度值38(Im)之比值是否為最大值，若 上述第二判斷規則39為是時，則表示此時太陽電池輸 10 ,1300465 « ' - 出功率32為最大值，更進一步表示太陽電池正對太陽 位置。當太陽電池輸出功率32小於i瓦時，則表示有 遮蔽，此時第一開關35關閉，將第二開關36開啟， 並切換至光感測追蹤模式。此時太陽電池若無功率輸 出’則光感測追縱模式進入靜止。當雲散去，太陽光 重新照大地時，使東、西、南、北方位之光敏二極體 感測到太陽光時，再以光感測追蹤模式進行方位角及 仰角追蹤。 綜上所述，本發明具混合式追蹤控制裝置之光追 縱器可有效改善習用之種種缺點，達到低成本、低耗 電、高穩定及高精度，進而使本發明之產生能更進步、 更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申 請之要件，爰依法提出專利申請。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已， 當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明 鲁申請專利範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變 化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 ,1300465 【圖式簡單說明】 第1圖，係本發明光感測器之立體分解示意圖。 第2圖，係本發明陰影柱之立體外觀示意圖。 第3圖，係本發明混合式追蹤控制裝置使用狀態示意 圖。 第4圖，係本發明進行混合式追踪控制狀態示意圖。 第5圖，係習用光感測器立體外觀示意圖。 _ 【主要元件符號說明】1 (本發明部份） 光感測器1 半球型透明罩11 陰影柱12 第一正方柱121 透光孔柱1211 第一正方柱之高度1212 胃透光孔柱之孔徑1213 第二正方柱122 透光孔1221 透光孔之孔徑1222 第二正方柱之高度1223 基板13 光敏二極體131 腳位132 12 1300465 電路板14 底座15 接頭151 導線152 混合式追蹤控制裝置2 類比訊號處理單元21 微處理單元22 直流驅動電路單元23 | 方位角驅動馬達231 仰角驅動馬達232 輸出訊號24 太陽電池輸出功率25 東西向和南北向差值訊號31 太陽電池輸出功率32 第一判斷規則33 方位角仰角滯死區34 > 第一開關35 第二開關36 方位角驅動馬達37 模擬全日照度值38 第二判斷規則39 (習用部份） 光感測器4 外殼41 1300465 電路板42 感光感測器43 正向感光感測器44

Claims (1)

1300465 k 4 十、申請專利範圍： 1· 一種具混合式追蹤控制裝置之光追蹤器，其至少包 括有： 一光感測|§ ’該光感測器係包含一半球型透明 罩、一陰影柱、一基板、一電路板及一底座；以及 一混合式追蹤控制裝置，該混合式追蹤控制裝 置係包含一類比訊號處理單元、一微處理單元及一 直流驅動電路單元。 | 2·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該陰影柱係由一第一正方柱 及一第二正方柱所構成，該第一正方柱之中心係具 有一透光孔柱，該透光孔柱係穿透該第二正方柱， 該第一正方柱於每一面之中心係分別設有一透光 孔。 3·依申請專利範圍第丨項所述之具混合式追蹤控制裝 ^ 置之光追蹤器，其中，該基板係設有五個光敏二極 體（Photo Diode)，並分別設於東、南、西、北方位及 中〜上’且分別與該陰影柱之透光孔對應，而該基 板兩側係分別設有五個腳位，每一光敏二極體之正 負端係分別連接至上述腳位。 4.依申明專利範圍第i項所述之具混合式追蹤控制裝 置之&追縱|| ’其巾’該陰影柱係由該透光孔柱注 入濾光膠經封裝製程合而為一組件。 15 1300465 5·依申請專利範圍第2項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追縱器，其中，該透光孔柱之孔徑與該陰影 柱之高度之比值係小於〇.〇2。 6·依申請專利範圍第2項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該透光孔之孔徑與該第一正 方柱之高度之比值係小於0.5。 7·依申請專利範圍第2項所述之具混合式追蹤控制裝 參 置之光追縱器，其中，該透光孔之孔徑與該第二正 方柱之高度之比值係大於1。 8·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追縱器，其中，該電路板係可具有被動元件、 電源轉換元件及接頭。 9·依申請專利範圍第丨項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該底座之材質係為鋁合金。 鲁1〇·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該底座係具有一接頭。 11·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追縱器’其中，該混合式追蹤控制裝置係具 有光感測追蹤模式及最大功率追蹤模式。 12·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該類比訊號處理單元係由差 動放大器組成。 16 1300465 • ' 13·依申請專利範圍第1項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該直流驅動電路單元係可連 接一方位角驅動馬連及一仰角驅動馬達。 14·依申請專利範圍第11項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該光感測追蹤模式係於東西 向和南北向差值訊號與方位角仰角滞死區比較所產 生之差值不等於零或太陽電池輸出功率小於1瓦時 k 進行追縱。 I 15·依申請專利範圍第11項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該最大功率追蹤模式係於太 陽電池輸出功率大於或等於1瓦時進行追蹤。 M·依申請專利範圍第U項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該光感測追蹤模式係先追蹤 方位角，與方位角仰角滯死區比較並輸出誤差值， 使方位角驅動馬達轉動至誤差值為零時，再追縱仰 角。 r 17·依申請專利範圍第11項所述之具混合式追蹤控制裝 置之光追蹤器，其中，該最大功率追蹤模式係以太 陽電池輸出功率與模擬全日照度值之比值作為追蹤 基準。 17