[發明專利]一種太陽能跟蹤控制器系統的方法

無效

• 申請號: 201110172315.0
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN102841609A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 楊際榮
• 申請（專利權）人: 鎮江華揚信息科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能跟蹤控制系統中的軟件計算方法，此方法通過太陽的偏移計算出太陽能的電池板的方向。

背景技術

太陽能跟蹤控制器是能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，使太陽能電池板能垂直照射的機械動力裝置，能夠顯著提高太陽能光伏器件的發電利用率。由于轉和自轉，每一個固定地點在一年四季每天每時每刻，太陽的照射角度都有不同，要提高太陽能的利用率，必須保證太陽能電池板能夠根據太陽位置的不同而轉動。目前，通用的太陽能跟蹤控制器是根據經度和緯度的不同，按照天體運行的規律來計算每時刻太陽所在高度角和方向角。天體運行的計算需要運用到大量的浮點、三角、反三角等

復雜的運算，要保證計算的精度，普通的單片機需要耗費大量的時間，不能實時的計算。另外，由于蒙氣差(大氣折射)的存在，蒙氣差隨著大氣密度、溫度和壓力等條件的變化而變化，不可能很精確的實現太陽跟蹤。現在市場上也有采用硬件檢測電路來實現的太陽能跟蹤器，其采用光電池作為傳感器，來實現太陽跟蹤。這種跟蹤器的精度要靠高精度的傳感器，精密的實驗電路來保證；并且抗干擾性差，容易跟錯目標。

發明內容

針對現有的太陽能跟蹤控制器存在這些缺點，本發明目的就是設計了一種新型的高精度太陽能跟蹤控制器中的軟件算法。此主要通過讀取當前時間，由D?S?P根據相關的算法計算出太陽能電池板要旋轉的水平角和俯仰角。傳感器檢測控制由四象限傳感器、信號放大電路、絕對值電路、比較電路等組成。具體的步驟如下：太陽高度角和方位角的計算，根據公式計算出太陽高度和方位的值，根據計算的高度角和方位角計算太陽能電池板要轉動的水平角和俯仰角的范圍，控制電機轉動。

一種太陽能跟蹤控制器系統的方法：包括了太陽高度角和方位角的計算公式，具體公式如下：

(1)太陽高度角的計算公式：

sinα＝sinφsinδ+cosφcosδcosω

式中，α為太陽高度角，φ為當地的地理緯度，δ為太陽赤緯角，ω為太陽時角。太陽高度角α指的是地球上某點的切平面與某時刻此點和太陽連線的夾角。太陽赤緯角δ是太陽光線與地球赤道的夾角，以北為正。一年內，太陽赤緯角在±23。271之間變動。要確定某一天的太陽赤緯角，可以利用下面的公式來進行近似的計算：δ＝23.45sin(284+DAY/365*360°)式中：：DAY為從1月1日起，到該天的天數。太陽時角ω：當地太陽時。地球一天24小時自轉360°，每個小時的自轉角為15°。當地正午時的時角0°，上午為負，下午為正。例如，上午10時，ω＝-30°，下午3時，ω＝30°。

(2)太陽方位角的計算公式：

A＝arctan(sin(ω)/cos(ω)sinφ-tan(δ)cos(ω))

其中αφδ含義同上。

A為太陽方位角：指太陽光線在地平面上的投影與當地子午線的夾角其具體步驟如下：

由于太陽高度角和方位角的實時計算需要耗費大量的時鐘周期，為了提高計算的速度和精度，采用小數點定標法和IQmath函數庫。TI公司的IQmath函數庫為C/C++程序員收集了高度優化和準確的數學函數庫并精確的在D?S?PTMS320C28X芯片上將浮點算法轉換成固定點算法的運算代碼。使用IQmath函數庫可以提高密集的實時計算的精度和速度。

IQmath函數庫采用Q格式來表示數的定標。為了方便解釋，以16位的DSP為例。假定小數點(圖5中實心圓點表示)位于第0點的右側時，為Q0；當把小數點定位于第15位的右側時，為Q15。浮點數和定點數的轉換公式如下：浮點數Xf轉換為定點數Xq時，

Xq＝(int)(Xf*2^-Q)

定點數Xq轉換為浮點數Xf時，

Xf＝(float)(Xq?*2^-Q)

可知當小數點定標到0時，表示的范圍最大，為-32768≤X≤32767，但表示的精度最低，為1。當小數點定標到15時，表示的范圍最小，為-1≤X≤1，但表示的精度最高，可達到0.0003。

為了使用TI公司提供的IQmath函數庫，需要：

(1)在文件中包含IQmath.h文件；

(2)將代碼與IQmath.h連接；

(3)在程序存儲器中用正確的CMD文件放置IQmath代碼；