一種太陽(yáng)跟蹤控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽(yáng)跟蹤控制器，包括光伏陣列平面、太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置、信號(hào)處理電路與機(jī)械控制裝置，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置通過光伏陣列平面安裝在機(jī)械控制裝置上，所述信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大單元及信號(hào)比較單元；所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置包括遮光板和紫外線傳感器，所述遮光板與光伏陣列平面垂直放置，所述紫外線傳感器包括兩個(gè)，分別為第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器，所述第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器安裝在光伏陣列平面上，并關(guān)于遮光板對(duì)稱。本發(fā)明采用紫外線傳感器獲取陽(yáng)光入射角度信息，再通過簡(jiǎn)單的硬件電路生成相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光伏陣列對(duì)太陽(yáng)的跟蹤。
【專利說(shuō)明】一種太陽(yáng)跟蹤控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電控制領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)跟蹤控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]能源問題越來(lái)越成為制約人類社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，從工業(yè)革命開始，石化能源的大量應(yīng)用極大的推動(dòng)了科技的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步。當(dāng)今世界，石化能源瀕臨枯竭，生態(tài)環(huán)境日益惡化，全球能源危機(jī)逐漸顯現(xiàn)，為了積極應(yīng)對(duì)資源環(huán)境方面的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，清潔、充足的太陽(yáng)能逐漸進(jìn)入人們的視野，如何使光伏陣列最大限度的捕獲太陽(yáng)能、如何進(jìn)一步提高光伏發(fā)電的效率、如何降低光伏發(fā)電的成本成為光伏發(fā)電領(lǐng)域亟待解決的一系列重要問題。大量的實(shí)踐證明，采取太陽(yáng)軌跡跟蹤的方式較固定方式可增發(fā)20%?30%的電量，效益明顯，但跟蹤技術(shù)的使用又在很大程度上增加了光伏發(fā)電的成本，使得光伏發(fā)電的價(jià)格更加昂貴，這極大的降低了太陽(yáng)跟蹤技術(shù)的實(shí)用性，阻礙了其推廣應(yīng)用。因此，低成本太陽(yáng)跟蹤技術(shù)的研究顯得越來(lái)越迫切。
[0003]縱觀太陽(yáng)跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀，跟蹤方法主要有時(shí)空同步法、固定規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)法、四象限跟蹤法等方法，機(jī)械結(jié)構(gòu)有單軸的也有雙軸的。絕大部分的太陽(yáng)跟蹤器都使用了 DSP、單片機(jī)等控制芯片，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，開發(fā)成本較高，且在戶外環(huán)境下使用的故障率高；不使用控制芯片的跟蹤系統(tǒng)又很難實(shí)現(xiàn)精確跟蹤；連續(xù)跟蹤的工作方式使其能耗較大，這都不利于跟蹤技術(shù)的推廣使用。再者，凡是對(duì)陽(yáng)光的檢測(cè)都難以避免大氣中的散射光對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)精度產(chǎn)生的影響，這也是低成本跟蹤技術(shù)中普遍存在的一個(gè)重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種太陽(yáng)跟蹤控制器。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種太陽(yáng)跟蹤控制器，包括光伏陣列平面，太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置、信號(hào)處理電路與機(jī)械控制裝置，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置通過光伏陣列平面安裝在機(jī)械控制裝置上，所述信號(hào)處理電路分別與太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置及機(jī)械控制裝置連接；
[0007]所述信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大單元及信號(hào)比較單元；
[0008]所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置包括遮光板和紫外線傳感器，所述遮光板與光伏陣列平面垂直放置，所述紫外線傳感器包括兩個(gè)，分別為第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器，所述第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器安裝在光伏陣列平面上，并關(guān)于遮光板對(duì)稱。
[0009]所述第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器的接收角度為135°，安裝時(shí)所述紫外線傳感器頭部向遮光板側(cè)偏轉(zhuǎn)22.5°。
[0010]所述機(jī)械控制裝置包括直流電機(jī)、內(nèi)嚙合齒輪組、水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸；所述光伏陣列平面通過垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，且隨內(nèi)嚙合齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，所述直流電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置還包括用于接收固定角度光照的第三紫外線傳感器。[0012]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0013](I)本發(fā)明采用了簡(jiǎn)易的太陽(yáng)方位檢測(cè)跟蹤裝置，不使用任何可編程控制器，完全由組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)，極大的降低了成本，適于戶外的長(zhǎng)期運(yùn)行工作；
[0014](2)本發(fā)明對(duì)紫外線傳感器的方位進(jìn)行特殊安裝布置，將空氣中散射光對(duì)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的影響降到了最低，用最簡(jiǎn)易的裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)的高精度跟蹤；
[0015]( 3 )本發(fā)明對(duì)跟蹤精度和發(fā)電效率進(jìn)行權(quán)衡考慮，通過改變跟蹤精度來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的耗能和光伏板的發(fā)電效率，使凈增發(fā)電量達(dá)到最大。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明信號(hào)處理電路圖；
[0018]圖3是本發(fā)明直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明機(jī)械控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中示出:
[0021]1-光伏陣列平面，2-太陽(yáng)光線，3-遮光板，4-第一紫外線傳感器，5-第二紫外線傳感器，6-垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸，7-水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，8-內(nèi)嚙合齒輪組，9-直流電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0023]實(shí)施例
[0024]一種太陽(yáng)跟蹤控制器，包括光伏陣列平面1、太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置、信號(hào)處理電路與機(jī)械控制裝置，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置通過光伏陣列平面安裝在機(jī)械控制裝置上，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置隨光伏陣列平面I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述信號(hào)處理電路分別與太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置及機(jī)械控制裝置連接。
[0025]如圖1所述，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置獲取太陽(yáng)光線2入射角度信息，包括遮光板3和紫外線傳感器，所述遮光板與光伏陣列平面垂直放置，所述紫外線傳感器包括兩個(gè)，分別為第一紫外線傳感器4及第二紫外線傳感器5，所述第一紫外線傳感器4及第二紫外線傳感器5安裝在光伏陣列平面I上，并關(guān)于遮光板3對(duì)稱。
[0026]所述信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大單元及信號(hào)比較單元。
[0027]所述第一紫外線傳感器4及第二紫外線傳感器5的接收角度為135°，安裝時(shí)所述第一、第二紫外線傳感器頭部向遮光板3側(cè)偏轉(zhuǎn)22.5°。
[0028]所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置還包括第三紫外線傳感器，固定安裝在某一位置，例如地面或機(jī)械控制裝置的底座上，用于接收固定角度光照。
[0029]所述紫外線傳感器頭部與遮光板水平距離為L(zhǎng)，與遮光板頂部的垂直距離為H，本發(fā)明的檢測(cè)精度可通過改變L、H進(jìn)行調(diào)節(jié)，H/L值越大，精度越高。
[0030]如圖2所示，紫外線傳感器在陽(yáng)光直射下會(huì)輸出線性電流，經(jīng)過處理得到線性電壓信號(hào)，使用信號(hào)放大單元對(duì)該電壓信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)輸入信號(hào)比較單元，通過電壓比較器的一端與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，取比較器的輸出信號(hào)作為太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置的輸出。該部分的整體輸入輸出效果為，當(dāng)陽(yáng)光直射紫外線傳感器時(shí)，輸出為高電平，當(dāng)遮光板遮擋太陽(yáng)光時(shí)，輸出為低電平，因此，比較器A、B兩端的輸出組合起來(lái)一共有四種情況，即，高-高、高-低、低-高、低-低。第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器隨光伏陣列平面一起繞垂直與地面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，
[0031]本實(shí)施例中第三紫外線傳感器則在圓桶底部朝向東方的某個(gè)角度固定安裝，只能接收該固定方向的光照，與第二紫外線傳感器并聯(lián)連接以獲取復(fù)位信號(hào)。每天跟蹤結(jié)束時(shí)，第一、第二紫外線傳感器均朝向西方，第二天太陽(yáng)升起時(shí)，不能使第一、第二紫外線傳感器有相應(yīng)輸出，而當(dāng)太陽(yáng)照射第三紫外線傳感器時(shí)，會(huì)使第二紫外線傳感器所在電路部分輸出光照信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)往回翻轉(zhuǎn)復(fù)位，進(jìn)行新一輪的跟蹤。
[0032]第三紫外線傳感器的作用是復(fù)位。使系統(tǒng)在第二天開始時(shí)，可以轉(zhuǎn)回到初始位置。如果沒有第三紫外線傳感器，在第一天跟蹤結(jié)束時(shí)，第一、第二紫外線傳感器都朝向西邊，在無(wú)光狀態(tài)下，信號(hào)處理電路的兩個(gè)輸出均為低電平，使電機(jī)處于斷路狀態(tài)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)诙斓絹?lái)時(shí)，太陽(yáng)從東邊升起，陽(yáng)光從東向西照射，照射不到傳感器接收面上，兩個(gè)紫外線傳感器仍將維持原狀態(tài)，電機(jī)仍處于斷路狀態(tài)，也不會(huì)帶動(dòng)光伏板向東邊轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在第二紫外線傳感器兩端并聯(lián)第三紫外線傳感器，當(dāng)?shù)诙焯?yáng)從東方升起時(shí)，陽(yáng)光不能照射到第一紫外線傳感器，第一紫外線傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出仍維持原狀態(tài)(低電平)；雖然光線不能照射到第二紫外線傳感器，但由于第三紫外線傳感器是朝向東方固定安裝的，當(dāng)陽(yáng)光照射到第三紫外線傳感器時(shí)，會(huì)使第二紫外線傳感器對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出為高電平，這樣信號(hào)處理電路的兩輸出為低電平、高電平，會(huì)改變電機(jī)的斷路狀態(tài)，從而帶動(dòng)光伏板朝向東邊轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]如圖3所示為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路原理圖，當(dāng)A、B兩端輸入電平分別為高-高、高-低、低-高、低-低時(shí)，經(jīng)過邏輯組合電路處理后對(duì)應(yīng)輸出為低-低、高-低、低-高、低-低，由此來(lái)控制四個(gè)繼電器的通斷，其對(duì)應(yīng)的電機(jī)動(dòng)作為不動(dòng)作、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、不動(dòng)作，通過機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏陣列對(duì)太陽(yáng)的實(shí)時(shí)跟蹤。
[0034]如圖4為本發(fā)明機(jī)械控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述機(jī)械控制裝置包括直流電機(jī)9、內(nèi)嚙合齒輪組8、水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸6 ;所述光伏陣列平面I通過垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸6安裝在水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)7上，光伏陣列平面的安裝角度與當(dāng)?shù)氐木暥扔嘘P(guān)系，例如在廣州，光伏陣列平面與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸的夾角為23度，且隨內(nèi)嚙合齒輪組8轉(zhuǎn)動(dòng)，所述直流電機(jī)9帶動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪組8轉(zhuǎn)動(dòng)，從而簡(jiǎn)單有效的控制光伏陣列的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]內(nèi)齒輪與電機(jī)軸固定在一起，外齒輪與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在一起，內(nèi)齒輪與外齒輪通過內(nèi)哨合方式組合在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的減速。
[0036]太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置中集成了以紫外線傳感器為基礎(chǔ)的檢測(cè)電路，以獲取陽(yáng)光入射角度信息；所述的信息處理電路根據(jù)太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置獲取的陽(yáng)光入射角度信息，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)光伏陣列對(duì)太陽(yáng)的跟蹤；所述太陽(yáng)跟蹤控制過程采取間斷控制方式，通過所述的太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)間隔時(shí)間和每次的偏轉(zhuǎn)角度，以實(shí)現(xiàn)利益最大化。
[0037]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)跟蹤控制器，包括光伏陣列平面，其特征在于，還包括太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置、信號(hào)處理電路與機(jī)械控制裝置，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置通過光伏陣列平面安裝在機(jī)械控制裝置上，所述信號(hào)處理電路分別與太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置及機(jī)械控制裝置連接； 所述信號(hào)處理電路包括信號(hào)放大單元及信號(hào)比較單元； 所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置包括遮光板和紫外線傳感器，所述遮光板與光伏陣列平面垂直放置，所述紫外線傳感器包括兩個(gè)，分別為第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器，所述第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器安裝在光伏陣列平面上，并關(guān)于遮光板對(duì)稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)跟蹤控制器，其特征在于，所述第一紫外線傳感器及第二紫外線傳感器的接收角度為135°，安裝時(shí)所述紫外線傳感器頭部向遮光板側(cè)偏轉(zhuǎn)22.5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)跟蹤控制器，其特征在于，所述機(jī)械控制裝置包括直流電機(jī)、內(nèi)嚙合齒輪組、水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸；所述光伏陣列平面通過垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在水平轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)上，且隨內(nèi)嚙合齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，所述直流電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)嚙合齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)跟蹤控制器，其特征在于，所述太陽(yáng)方位檢測(cè)裝置還包括用于接收固定角度光照的第三紫外線傳感器。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103760918SQ201410019151
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】楊金明, 王京 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)