[實用新型]太陽能斜單軸追蹤控制系統

有效

• 申請號: 201320857570.3
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN203720659U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 李紅宇;陳慶萍;車博文;李昕
• 申請（專利權）人: 昆明科曼迪科技開發有限公司;昆明首樂堂新能源科技有限公司
• 主分類號: G05D3/00
• 分類號: G05D3/00
• 代理公司: 昆明祥和知識產權代理有限公司 53114
• 代理人: 和琳

技術領域

本實用新型涉及一種在光伏發電站或太陽能熱水中太陽能追蹤控制系統，尤其適用于斜單軸太陽能追蹤系統。

背景技術

太陽能跟蹤系統是光熱和光伏發電過程中，最優化太陽光使用，達到提高光電轉換效率的機械及電控單元系統。目前的太陽能跟蹤有光電跟蹤和根據視日運動軌跡跟蹤兩種方式。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。而視日運動軌跡跟蹤的優點是能夠全天候實時跟蹤，采用雙軸、斜單軸跟蹤的方式。雙軸利用步進電機雙軸驅動，通過對跟蹤機構進行水平、俯仰兩個自由度的控制，實現對太陽的全天候跟蹤。雙軸的跟蹤精度最高，太陽板做到的轉換效率提升最大，但是控制算法復雜，機械結構安裝復雜，器件的多樣化帶來整個控制系統的穩定性不高，能耗加大，維護麻煩。斜單軸跟蹤方式，雖然在跟蹤精度上沒有雙軸高，成本卻不會比固定式的基礎上增加很多，轉換效率跟雙軸相比只是低了少許，其結構簡單，穩固，受環境的影響大大降低，維護上比雙軸結構負擔少了很多，因此性價比十分可觀，在實際中能得到廣泛應用。

現有的斜單軸跟蹤方式，其傳感電路、控制電路、機械結構設計和轉動控制設計復雜，成本高昂，技術及施工要求復雜，難實現，加之太陽能板的低密度功率使得太陽能的追蹤系統在現實工程中無法大量運用，尤其是在房頂等特定地基基礎上更無法實現。

發明內容

本實用新型解決的就是目前的太陽能斜單軸跟蹤裝置傳感電路、控制電路、機械結構設計和轉動控制設計復雜的問題，提供一種太陽能斜單軸跟蹤控制系統，優化了控制系統和機械系統的組合，利用計算機控制和網絡技術，以最佳的方式、最易普及、最低的成本實現太陽能的自動追蹤。

本實用新型的太陽能斜單軸追蹤控制系統，該系統包括上位計算機、網絡、主控板、從從控板、電機驅動器和推桿電機，其中：

主控板通過網絡與上位計算機聯接，接受上位計算機傳送的調整參數，并分控各從控板，主控板和從控板經由485網線組網；

從控板上設置三個繼電器，繼電器受從控板控制，一個繼電器控制推桿電機電源的接通，另二個繼電器分別用作電機步進控制和電機回程控制。

所述的上位機計算機傳送的調整參數，包括起始追蹤時間、終止追蹤時間、電機追蹤步長、電機回程時間。

系統控制板平時只計時，對太陽的追蹤電路部分工作在mW級，觸發控制時才接通推桿電機電源，步進時長由參數設定實現，此時工作功率50W，工作1~3秒，回程電機工作50秒，視選配推桿電機而定。完成一天的追蹤后再指定時間，控制電機回轉，以做好第二天的追蹤工作。為控制推桿電機供電，選用一般室外軟護套線1.5mm²~2.5mm²，若串接的從控制板過多，則采用分時啟動控制，確保控制功率承載不超500W。

本實用新型特點是該控制系統與設計的機械系統優化組合，利用計算機控制和網絡技術，以最佳的方式、最易普及、最低的成本實現太陽能的自動追蹤控制。設計的控制板單片成本不足50元，配合網絡控制軟件，可實現太陽能追蹤控制系統的低成本化。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

圖2為本實用新型從控板與推桿電機電路連接結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：太陽能斜單軸追蹤控制系統，具體如下：

（1）主控板經WIFI和因特網與遠端的上位計算機聯網，主控制CPU采用STC89C51。

（2）以網絡參數設置改變主控制板起始追蹤時間、終止追蹤時間、電機追蹤步長、電機回程時間，以滿足太陽緯度的變化，具體如下：

太陽季度的變化，有兩個方面的變化，一個是南北傾向的變化，一個是晝夜時長的變化，傾向的變化另行處理，本實用新型以設置主控制板上啟動初始時間和結束追蹤時間加計算電機步進步長的方式解決。

一年的時長變化存在上位計算機中，每天為保證所有控板的啟動一致，都要對每塊控板的時間進行校準，這樣控板元件和電路的一致性要求將相應就降低，以下是兩個不同時間的昆明地區的工作參數：