[實用新型]一種新型的太陽能自動跟蹤系統

有效

• 申請號: 201320077223.9
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN203102022U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 匡迎春;姚幫松
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

本實用新型涉及太陽能光伏發電技術、自動控制技術，主要用于為其它用電設備供能。

能源是人類社會存在與發展的物質基礎。過去200多年，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大地推動了人類社會的發展。然而，大規模使用化石燃料所帶來的嚴重后果嚴重阻礙了人們物質生活和精神生活的提高。資源日益枯竭，環境不斷惡化，還誘發了不少國與國之間、地區之間的政治經濟糾紛，甚至沖突和戰爭。因此，人類必須尋求一種新的、安全、清潔、可靠的可持續能源系統。

我國經濟正處在快速持續發展，但又面臨著有限的化石燃料資源和更高的環境保護要求的嚴峻挑戰。我國長期的能源發展戰略，也是我國建立可持續能源系統最主要的政策措施是：加強環境保護，開展煤清潔化利用；采取綜合措施，保障能源安全；堅持節能優先，提高能源效率；優化能源結構，以煤為主多元發展；依靠科技進步，開發利用新能源和可再生能源等。

面臨這樣一個能源發展的形勢，我國鼓勵開發風能、太陽能、生物能等可再生能源。其中，太陽能因具有儲量的無限性、普遍性、清潔性、經濟性得到了大力發展，尤以太陽能發電發展最快。目前，塔式發電、碟式發電、光伏發電等是太陽能發電的主要方式，但利用率不高。如何最大限度的提高太陽能利用率，仍是國內外學者研究的熱點。解決這一問題應從兩個方面入手，一是提高太陽能裝置的能量轉換率，二是提高太陽能的接收效率，前者屬于能量轉換領域，還有待研究，而后者利用現有的技術則可解決。

在國內，很多太陽能電池板陣列基本上都是固定的，存在余弦效應的影響，無法保證太陽光的垂直照射，光伏電池不能充分利用太陽能資源，使其發電效率低。太陽能跟蹤系統為解決這一問題提供了可能，理論分析表明：太陽的跟蹤與非跟蹤，能量的接收率相差37．7％。精確的跟蹤太陽可使接收器的熱效率大大提高，進而提高了太陽能發電系統的太陽能利用率，降低了太陽能發電成本，拓寬了太陽能的利用領域。

目前，國內外采用的追光方法有光電跟蹤、視日運動軌跡跟蹤。光電跟蹤是利用光敏傳感器檢測太陽光位置，實時調整太陽光伏發電板的角度，其結構簡單，但由于實時追蹤頻繁啟動電機，導致機械耗電量大；視日運動軌跡跟蹤是控制系統根據太陽軌跡的變化規律驅動電機以實現跟蹤，其缺點是太陽軌跡算法復雜，累計誤差高，對機械結構精度要求高，因而實現成本高?？傊?，現有的跟蹤方法還存在不足之處。

目前，國內外采用的追光方法有光電跟蹤、視日運動軌跡跟蹤。光電跟蹤是利用光敏傳感器檢測太陽光位置，實時調整太陽光伏發電板的角度，其結構簡單，但由于實時追蹤頻繁啟動電機，導致機械耗電量大；視日運動軌跡跟蹤是控制系統根據太陽軌跡的變化規律驅動電機以實現跟蹤，其缺點是太陽軌跡算法復雜，累計誤差高，對機械結構精度要求高，因而實現成本高?？傊?，現有的跟蹤方法還存在不足之處。

為了解決現有太陽光跟蹤方法耗能大、成本高的技術問題，本實用新型提供一種利用桿影檢測太陽光位置、間歇式地調整地太陽能電池板的新型太陽能自動跟蹤系統，該系統成本較低、且降低了機械傳動能耗。

為了實現上述技術目的，本實用新型的技術方案是，一種新型的太陽能自動跟蹤系統，包括用于跟蹤太陽光方向且與太陽能電池板平面平行設置的太陽光檢測裝置、控制裝置以及機械傳動裝置，所述的太陽光檢測裝置電連接至控制裝置，所述的控制裝置通信連接至機械傳動裝置的控制端，所述的機械傳動裝置驅動太陽光檢測裝置及太陽能電池板移動以正對太陽光；所述的太陽光檢測裝置包括安裝有多個光敏電阻的底板和用于遮擋陽光的遮擋桿，所述的遮擋桿設置于底板中點位置且豎直于底板安裝；所述的控制裝置包括光電信號處理單元、單片機、外部時鐘模塊和伺服驅動模塊，所述的單片機分別通信連接光電信號處理單元、外部時鐘模塊和伺服驅動模塊，光電信號處理單元電連接至太陽光檢測裝置，伺服驅動模塊連接至機械傳動裝置的控制端。

所述的一種新型的太陽能自動跟蹤系統，所述的底板上光敏電阻的數量為16個，其中12個光敏電阻以遮擋桿為圓心，環繞遮擋桿均勻設置；其余4個光敏電阻設置于以遮擋桿及相對遮擋桿對稱分布的兩個光敏電阻所形成直線上，且以遮擋桿為中心，每一側對稱設置兩個。

所述的一種新型的太陽能自動跟蹤系統，所述的伺服驅動模塊為二軸跟蹤式伺服驅動模塊。

其中所提及的二軸跟蹤原理，近年來國內很多學者開展了這方面的應用研究，其中有中國專利CN201039038，論文“陳建彬，沈惠平，丁磊，等.太陽能光伏發電二軸跟蹤機構的研究現狀及發展趨勢[J].機械設計與制造，2010（8）:264?266.”等均有提及。