[發(fā)明專利]三相限太陽光線跟蹤傳感裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310257584.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN103353768A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬帥旗;鮑存會(huì);王柯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種三相限太陽光線跟蹤傳感裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)今的電力行業(yè)中發(fā)電技術(shù)多是以煤炭為主，但由于能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題日益凸顯，新能源開發(fā)已是發(fā)展所需，太陽光作為一種環(huán)保、可再生的公共資源，有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)并受到廣大開發(fā)者的青睞。當(dāng)今太陽能發(fā)電技術(shù)已比較成熟，但由于制作成本、光電轉(zhuǎn)換效率和材料等問題發(fā)展較慢。

目前，太陽能光伏發(fā)電已廣泛應(yīng)用到各行業(yè)中，但由于光電轉(zhuǎn)換效率低和制作成本高的問題，很大程度上阻礙了它的應(yīng)用，一般的多晶硅太陽能板轉(zhuǎn)換效率約為12％～14％，如果應(yīng)用到用戶手中也只有10％左右。為了解決這些問題，一是靠電池板的材料研制，另一方面是保證電池板的工作狀態(tài)，使之處于輸出功率保持最大。采用太陽跟蹤方式即保持太陽能電池板始終受到最大光照可以顯著提高光伏發(fā)電效率，現(xiàn)有的跟蹤法主要有兩種：一是太陽軌跡跟蹤法；二是傳感器檢測(cè)跟蹤法。

對(duì)于太陽軌跡跟蹤法中由于多變的自然現(xiàn)象會(huì)使計(jì)算與實(shí)際有差距，在跟蹤過程中不能消除累計(jì)誤差，電池板姿態(tài)旋轉(zhuǎn)主要是通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)，在角度定位中也會(huì)有很大的誤差，使系統(tǒng)的精度降低。在陰雨天時(shí)跟蹤則為純粹的系統(tǒng)能源耗費(fèi)。

傳感器檢測(cè)跟蹤法中傳感器的信號(hào)采集對(duì)外界環(huán)境的要求較高，在陰雨天或外界光源中容易錯(cuò)誤判斷。傳感器選型的不同也會(huì)影響測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述缺陷，提供一種設(shè)計(jì)簡單、成本低廉、運(yùn)行穩(wěn)定、追蹤精度高，并且能夠很好體現(xiàn)實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可推廣性的三相限太陽光線跟蹤傳感裝置。

為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

三相限太陽光線跟蹤傳感裝置，包括控制裝置，控制裝置與時(shí)鐘模塊、光電傳感器、云臺(tái)、上位機(jī)和姿態(tài)測(cè)量傳感裝置實(shí)現(xiàn)連接，云臺(tái)上設(shè)置有電池板，電池板電連接控制裝置，所述控制裝置通過RS-485串行接口向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所述數(shù)據(jù)幀中包含太陽方位角，經(jīng)度、緯度、時(shí)間信息。

作為一種改進(jìn)，所述控制裝置為MK60DN512ZVLQ1O單片機(jī)。

作為一種改進(jìn)，所述光電傳感器為光電檢測(cè)模塊，包括光電三極管，運(yùn)算放大器和串聯(lián)電阻；光電三極管受到光照時(shí)會(huì)輸出與光強(qiáng)度成正比的光電流，經(jīng)運(yùn)算放大器信號(hào)放大后串聯(lián)電阻獲得電壓輸出信號(hào)。

作為一種改進(jìn)，所述姿態(tài)測(cè)量傳感裝置包括三軸數(shù)字羅盤、三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。

采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一、在太陽能電池板跟蹤時(shí)結(jié)合兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，初始由太陽軌跡算法做粗略定位后再由光電傳感器采集的信號(hào)做精確調(diào)整，本發(fā)明中的光電傳感器選用高精度光電三極管，電路設(shè)計(jì)用運(yùn)放進(jìn)行信號(hào)放大，電路對(duì)稱性強(qiáng)，使整個(gè)傳感器裝置的精度大大提升，而且設(shè)計(jì)了更加簡便有效的裝置。

二、對(duì)電池板的姿態(tài)測(cè)量，通過三軸數(shù)字羅盤、三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀組成的九軸姿態(tài)調(diào)整傳感裝置測(cè)量到電池板的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)，作為反饋信號(hào)給控制裝置，對(duì)于九軸調(diào)整傳感裝置測(cè)量值采用卡爾曼濾波算法使獲得的結(jié)果更加精確，再與計(jì)算的太陽角度比較使電池板準(zhǔn)確到達(dá)指定位置，避免定位誤差。

三、在跟蹤過程中判斷光電傳感器的測(cè)量值，通過比對(duì)三個(gè)傳感器的測(cè)量參數(shù)調(diào)整電池板的位置，相比較電池板自身參數(shù)靈敏度更高，并且在低于0.5伏時(shí)不采取跟蹤，降低系統(tǒng)本身能耗。

四、在電池板旋轉(zhuǎn)到準(zhǔn)確位置后可直接獲取位置數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)分析。

五、上位機(jī)中應(yīng)用Labview軟件，利用Labview軟件上位機(jī)可方便得進(jìn)行系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例中光電傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2共同所示，三相限太陽光線跟蹤傳感裝置，包括控制裝置，控制裝置與時(shí)鐘模塊、光電傳感器、云臺(tái)、上位機(jī)和姿態(tài)測(cè)量傳感裝置實(shí)現(xiàn)連接，云臺(tái)上設(shè)置有電池板，電池板電連接控制裝置，控制裝置通過RS-485串行接口向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀中包含太陽方位角，經(jīng)度、緯度、時(shí)間信息。光電傳感器為光電檢測(cè)模塊，包括光電三極管，運(yùn)算放大器和串聯(lián)電阻；光電三極管受到光照時(shí)會(huì)輸出與光強(qiáng)度成正比的光電流，經(jīng)運(yùn)算放大器信號(hào)放大后串聯(lián)電阻獲得電壓輸出信號(hào)。姿態(tài)測(cè)量傳感裝置包括三軸數(shù)字羅盤、三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀。

在本實(shí)施例中，所述控制裝置為MK60DN512ZVLQ1O單片機(jī)。

本發(fā)明不局限于上述具體的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。