[實用新型]實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置

有效

• 申請號: 201020259321.0
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN201781433U
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 黃志忠;周小梅;黃忠文;甘基創
• 申請（專利權）人: 天津瑞拓電子科技開發有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;G05D3/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

技術領域

本實用新型涉及一種太陽能發電系統，尤其涉及一種實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置。

背景技術

隨著近來光伏發電技術的飛速發展，新能源在能源領域中的地位越來越引起人們的廣泛重視了，但發電成本仍然是制約其快速發展的主要原因，怎樣使額定功率的太陽電池組件，通過有效地利用太陽光，發出更多的電力，變得越來越重要。

我們知道，太陽光分為直射光和散射光，散射光是各向同性的，即無論組件面朝向哪個方向，組件接受到的散射光通量都相同。而直射光則是各向異性的，即組件面朝向不同，接收到的直射光通量也不同。在直射光占主要成分的區域，保持組件面時刻處于光線直照或接近直照角度，就可以使得組件面獲得最大光通量，從而在相同光照時間和光照條件下發出更多的電力。

我國西部廣大地區，是日照資源豐富地區，也是直射光占主要光照成分的區域。發展跟蹤發電技術，具有巨大的經濟效益和長遠的戰略意義。

跟蹤太陽的方法可概括為兩種方式：光電跟蹤和根據視日運動軌跡跟蹤。光電跟蹤是由光電傳感器件根據入射光線的強弱變化產生反饋信號到計算機，計算機運行程序調整采光板的角度實現對太陽的跟蹤。光電跟蹤的優點是靈敏度高，結構設計較為方便；缺點是受天氣的影響很大，如果在稍長時間段里出現烏云遮住太陽的情況，會導致跟蹤裝置無法跟蹤太陽，甚至引起執行機構的誤動作。

現有的根據視日運動軌跡跟蹤技術，都是采取傳感器定位跟蹤系統結構件位置。不僅跟蹤精度低，而且由于太陽電池發電系統應用環境在室外，傳感器使用環境極其苛刻，損壞和失效的幾率極大。對于一些無人值守的光伏發電系統，不僅不能提高單位瓦數太陽電池組件發電能力，反而會因為傳感器損壞無法跟蹤而使得方陣偏離最佳傾角，降低額定發電能力。

實用新型內容

針對上述現有技術，本實用新型提供一種實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置，其具有小型化，安裝簡便，適用范圍廣，制造和安裝成本低的特點，利用本實用新型可以全天候實現光伏發電組件對太陽光的角度跟蹤，相對現有技術省卻了復雜的光學傳感器、位置傳感器；解決了室外苛刻環境嚴重影響跟蹤系統可靠性的技術難題；可以大幅度提高太陽電池光伏系統的效率。

為了解決上述技術問題，本實用新型實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置予以實現的技術方案是，包括主支撐架和太陽能電池板組件，還包括一實時差分全球定位裝置、方位角轉動機構和主控制器；所述實時差分全球定位裝置包括移動站、基準站和時鐘系統；所述方位角轉動機構設置在所述主支撐架上，所述方位角轉動機構包括兩臺方位角執行電機及固定在主支撐架頂部的固定軸芯，所述固定軸芯的兩端均設有轉動軸承，所述方位角執行步進電機的輸出端連接有齒輪傳動機構，所述齒輪傳動機構的輸出端帶動所述轉動軸承；兩個所述轉動軸承上連接有一主支撐結構，所述太陽能電池板組件安裝在所述主支撐結構上；所述主控制器通過控制連線分別與方位角執行步進電機和實時差分全球定位裝置連接；所述移動站設在所述主支撐結構上且距離所述轉動軸承最遠點的位置上，所述基準站設在所述固定軸芯上。

由于太陽光的入射角度在緯度方向(俯仰角)變化范圍為47度角范圍內，而在經度方向變化范圍則達到180度，變化范圍很大。因此本實用新型采取的機械跟蹤方式為單軸方位角方向跟蹤。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

(1)系統安裝更簡單便捷。傳統跟蹤系統安裝，需要安裝多個傳感器，要逐個進行準確定位。而且每個傳感器都要引信號傳輸線，相當繁瑣。而本實用新型以全球定位技術為平臺，模塊化安裝，簡潔方便。

(2)光伏發電系統更安全可靠。全球定位定位系統，是一個世界范圍內共享技術平臺，安全可靠，故障率很低。我們以此技術為依托，實現光伏系統跟蹤，就可以克服原來設計體系過于復雜，缺乏科學合理設計的弊端，達到跟蹤的高可靠。

(3)故障早發現，降低故障損失。原來傳感器控制的視日運動軌跡跟蹤系統，一旦出現跟蹤故障，只能靠人為觀察發現。本實用新型實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置，可以通過全球定位系統通信平臺隨時確認當前角度狀態，實現真正的實時監控。第一時間發現問題，盡早解決問題。

附圖說明

圖1是太陽電池組件及背面支撐結構俯視圖；

圖2是實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置；

圖3是實時差分全球定位單軸跟蹤光伏發電裝置的電器控制原理框圖；

圖4是驅動器接口電路圖；

圖5是步進電機一路驅動電路圖，

圖6是采用光電耦合器與電壓比較器電路組成的微機步進電機限位電路圖；