[發明專利]主動式太陽能跟蹤方法及裝置

無效

• 申請號: 200910099048.1
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101581937A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 王勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于工業控制領域，具體涉及太陽能跟蹤方法及裝置，尤其涉 及一種主動式太陽能跟蹤方法及裝置。

背景技術

太陽能跟蹤系統可以用于各種太陽能采集裝置中，尤其是太陽能發電 系統以及太陽能熱水器中。太陽能跟蹤系統可以有效提高太陽能收集效 率，高效的太陽能跟蹤系統可以隨著太陽每天的東升西落以及季節的交替 變化隨時調整。

目前常用的跟蹤系統主要是采用被動跟蹤方式，即采用光敏器件來感 知太陽光的位置，這種跟蹤方法設計容易，其缺點在于：一般的光敏器件 都具有較寬的感光角度，由于陽光的散射，使這種方式對太陽光角度的偏 離并不敏感；另外，光敏元件常被灰塵遮蓋，使光敏元件感光能力減弱； 或者當兩個光敏元件被污染的程度不同時，它們的輸出將形成一個固有的 偏差，這將導致太陽電池板無法準確跟蹤太陽位置。

還有一種跟蹤方法是主動式跟蹤方法，這種跟蹤方法是由控制器從時 鐘模塊中(例如萬年歷模塊)讀取當前時間，根據當前時間可以計算出太 陽的空間位置，然后根據當地的經度、緯度等地理參數(可以通過全球定 位系統GPS獲得)，計算出跟蹤信號，然后控制器向電機驅動器發出驅動 信號，驅動電機，帶動需要跟蹤太陽的模塊例如太陽電池板轉動實現跟蹤 太陽的目的，控制器不停地從時鐘模塊中讀取當前時間，以便實現連續的 對太陽的跟蹤。主動式跟蹤方式避免了被動式跟蹤方式出現的一系列問 題，其優點在于穩定性高，理論上能夠準確地跟蹤太陽位置，但是實際情 況是，由于地球大氣層的作用，太陽光在進入大氣層時會發生折射，從而 改變了太陽的入射角度，這種折射效應會對主動跟蹤方式造成極大的誤 差。

以圖1為例進行說明，實際的太陽位置為5，太陽入射光線為51，經過 大氣層7折射后入射光線則變為52，此時對于需要跟蹤太陽的設備例如太 陽能電池板6而言，太陽能電池板6的平面和入射太陽光線52垂直才可以獲 得最大的太陽能能量的收集。如果采用現有的被動跟蹤方式，只有在不考 慮灰塵、器件老化、器件特性不一致的理想情況下才可以實現太陽能電池 板6平面和入射太陽光線52的垂直。如果采用現有的主動跟蹤方式，由于 沒有考慮大氣層對太陽光的折射作用，會造成太陽能電池板6和光線53垂 直。考慮到實際的折射作用，這種跟蹤方式跟蹤的太陽會在直線54確定的 位置上，嚴重偏離太陽的真實位置5。

發明內容

本發明提供了一種主動式太陽能跟蹤方法，克服了現有技術中被動式 跟蹤和普通主動式跟蹤的缺點，提高了太陽能跟蹤的精度和穩定性。本發 明的太陽能跟蹤方法可以方便用于各種太陽能采集裝置中，提高太陽能的 利用效率。

本發明還提供了用于上述的主動式太陽能跟蹤方法的裝置。

一種主動式太陽能跟蹤方法，包括以下步驟：

(1)獲取當前設備的位置信息，可以通過讀取全球定位系統(GPS) 得到，也可以通過現有技術中其它設備配置得到；

(2)獲取當前時間，根據當前時間計算太陽相對于當前設備的空間 位置，其中，當前時間可以通過電子萬年歷獲得，也可以通過現有技術中 的其它設備配置獲得；

(3)根據當前時間獲取太陽光進入大氣層的折射角度；

太陽光進入大氣層的折射角度在不同時間的數據存儲于儲存器中，并 根據當前時間從儲存器讀取得到。

(4)根據步驟(1)～步驟(3)的結果，計算太陽光入射到當前設 備的入射角度；

即根據當前設備的位置信息、太陽的空間位置以及當前的太陽光進入 大氣層的折射角度信息計算出當前太陽光入射到當前設備的入射角度。

(5)將太陽光入射到當前設備的入射角度轉換為控制信號，調整當 前設備的姿態，使之與太陽入射光線成預定的夾角。

一種用于如上所述的主動式太陽能跟蹤方法的裝置，包括：

一當前設備的定位系統；

一當前時間獲取裝置；

一儲存有太陽光進入大氣層的折射角度數據的儲存器；

一控制器；

控制器采集定位系統、時間獲取裝置和儲存器的數據并轉換為控制信 號，用于調整當前設備的姿態，使之與太陽入射光線成預定的夾角。