[發明專利]一種太陽自動跟蹤裝置及其跟蹤方法

有效

• 申請號: 201310143730.2
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103684228A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳嵐萍;顧柏楊;呂繼東;張曉花;陳陽;焦竹青
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種太陽能蓄電池利用方法，特別涉及一種雙軸太陽自動跟蹤裝置及其跟蹤方法。?

背景技術

太陽能光伏發電技術是太陽跟那個利用方式中最重要、最具有應用前景的技術之一。為了提高太陽能資源利用率，就要有完善的太陽追蹤系統以及準確、全面的系統運行數據作為支撐，太陽能光伏發電過程中，太陽光輻射量，太陽光能經光電轉換產生的電壓、電流以及周圍環境的溫度、濕度等性能參數對太陽能的轉換效率和功率及對其產業化應用都有著重要影響。?

在太陽能利用系統中，跟蹤精度越高，太陽能的利用率越高，但同時控制跟蹤系統的功耗也就越大。?

在太陽能利用越來越迫切的背景下，對完善的高精度低功耗的太陽跟蹤系統的需求也越來越迫切。市場上推出的太陽跟蹤系統種類繁多，價格昂貴。?

發明內容

針對現有技術中太陽跟蹤裝置及其跟蹤方法存在的上述不足，本發明提供一種太陽自動跟蹤裝置及其跟蹤方法。?

本發明的技術方案是：?

一種太陽自動跟蹤裝置，包括MCU控制電路、數據寄存和通信交換模塊、多功能人機互動界面、限位裝置、光敏信號測驗裝置、精細輸出驅動控制裝置、電機、固定架；所述數據寄存和通信交換模塊、多功能人機互動界面、限位裝置、光敏信號測驗裝置的輸出端與MCU控制電路的輸入端相連，MCU控制電路的輸出端與精細輸出驅動控制裝置的輸入端連接，精細輸出驅動控制裝置的輸出端與電機的輸入端連接，電機的輸出端與固定架相連。

一種太陽自動跟蹤裝置的跟蹤方法，該方法為時鐘控制跟蹤和光電跟蹤混合式跟蹤方法，其具體步驟如下：?

（1）陰天和夜晚系統不跟蹤，并記錄系統停止的時間，由三個光敏傳感器一直采集光照強度，當光照強度達到系統要求時，根據系統停止時的時間和當前時間，通過粗控方法控制直流電機，直到太陽光斑達到一定范圍時，再通過精確控制方法進行控制；在一直天氣晴朗的情況下，電機停止時間不超過30分鐘，一直采用精確控制方法，當受光面與太陽光垂直時，停止系統跟蹤，并且不斷采集高度角和方位角的光電信號，信號差達到一定閾值時，再次啟動系統跟蹤；?

（2）每次在太陽光與受光面垂直時，電機停止，同時記錄電機停止時間Tstop，當需要啟動電機時，讀取當前時間Tcurrent；

（3）通過電機停止的時間日期與即將啟動電機轉動的當前時間日期，得到相應的電機轉動的控制信號，進而驅動電機，直到方位角光敏電阻（E，W）和高度角光敏電阻（S，N）采集到相應的光信號，此時系統轉換為光電精確跟蹤；通過驅動設備驅動俯仰角和方位角電機，隨著驅動電機的轉動，兩邊的光敏傳感器收到相同陰影遮蓋，輸出相同電壓，使得控制方位角的兩個光敏電阻的輸出電壓差，控制俯仰角的兩個光敏電阻的輸出電壓差均為零，即Ux=Uy=0，表明系統聚光鏡平面和太陽光垂直。

進一步，所述粗控方法為時鐘控制跟蹤方法；所述精確控制方法為光電跟蹤方法，且所述光電跟蹤方法采用遮擋光照的四象限方法。?

進一步，所述光敏傳感器采用光敏電阻，光束直接投射到太陽定位傳感器的光敏面，光敏電阻輸出相應電壓，經過A/D轉換，送入單片機，通過處理算法，單片機輸出相應控制信號。?

進一步，所述時間參數均以二十四小時制，其中有四個參數控制，系統啟動時間Tstart，系統休眠時間Tsleep，電機停止的時間Tstop和將要啟動電機時的當前時間Tcurrent，其中在Tstart—Tsleep之間，系統正常運行，反之系統處于休眠狀態。?

本發明的有益效果為：?

1、本發明采用間隔跟蹤太陽，在保證太陽的發電效率較大的情況下，可以降低系統的功耗，避免由于電機的來回轉動而帶來電能的消耗以及機械裝置的磨損。大量試驗證明，通過時鐘-定位器粗調控制和光電精確控制相結合的混合跟蹤方法，以及間隔跟蹤方式，使系統在低功耗的情況下，保證高精度跟蹤和最大能量的存儲。

2、整個系統在硬件芯片選擇上，考慮周全，采用國內外知名廠家工業級產品。PCB制作嚴格按照布線規范，降低干擾信號，電源和地線粗細要求以及時鐘晶振信號保護等原則布置。由于系統工作環境是野外，冬天夏天溫度等差異較大，在硬件設計時就考慮到保溫、散熱的功能，提高了系統可靠性。在人機交互方面，采用可靠性高的數碼管顯示，布置8個按鍵，保證了系統初始化設置，時鐘設置等，使工作人員方便維護。?