[發明專利]一種二自由度太陽能跟蹤裝置

無效

• 申請號: 201410136158.1
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103904987A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 黃曼磊;侯艷雪;陶麗楠;周磊;王庚;蘭曉明;秦鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種太陽能跟蹤裝置，特別是一種在水平、俯仰兩個自由度上及時、正確地對準太陽的隨動裝置。

背景技術

在新能源中，光伏發電是最具可持續發展理想特征的可再生能源技術，受到全世界的普遍重視。如今我國在太陽能光伏發電技術上已趨于成熟，并且得到推廣應用。對于高效采集太陽能進而提高太陽能的利用率成為光伏發電的一項關鍵技術。香港大學建筑系的KPcheung和scMHui教授研究了太陽光照角度與太陽能接收率的關系，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％，因此采用太陽能伺服跟蹤裝置能夠充分提高太陽能利用率。該裝置可使太陽能電池板與太陽光始終垂直，隨著太陽的運動而運動，從而達到自動跟蹤的目的。

現階段所使用的自動跟蹤太陽的方法有多種，有一種是使用時鐘電路控制或單獨使用脈沖發生電路控制方法，基本原理為等分地球公轉、自轉一周的時間，擬分角度并通過伺服機構實現間隔調整。另一種是基于單片機結合相關電路的控制方法，基本原理為用控制程序實現驅動電機運動。還有一種是基于GPS和GIS的控制方法，控制方法復雜但是能夠達到很高的控制精度。還有一些單獨使用光敏器件的方法。以上這些方法能夠有效地利用太陽能資源且對提高太陽能利用率提出了較好的解決方案，但是，這些太陽能跟蹤裝置有的結構復雜成本很高，有的雖然成本較低但系統適應性差，不能同時實現高控制精度與低廉的價格成本。

申請號為201020569659.6、名稱為一種跟蹤控制系統的專利文件中提供了一種低成本、高精度的太陽跟蹤系統，組成包括光電傳感器、控制器、限位開關和直流電機。但是該技術方案通過遮光板兩側的傳感器差值電流取出作為檢測電路，在有云等情況導致太陽光較弱的情況下，檢測電路產生的信號與晴天太陽光情況相比可能產生偏差從而影響到結果的精確性。申請號為201010260613.0、名稱為太陽自動跟蹤方法及裝置的專利文件中提供了一種利用指針在盤面的影子造成安置在相反方向的光電池的電壓差來檢測其與太陽光的偏差的方法，但是該技術方案同樣沒有考慮到在不同光強下電壓檢測器檢測到的偏差值不同而影響到結果的精確性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種控制精度高，結構簡單，價格成本低廉，適應性廣的二自由度太陽能跟蹤裝置。

本發明的目的是這樣實現的：

安裝有太陽能電池板的太陽能電池板安置槽固定在俯仰轉軸上，俯仰轉軸由支架支撐，支架固定在水平轉軸上，帶動俯仰轉軸轉動的俯仰電機，安裝在支架上，水平轉軸安裝在平臺上，帶動水平轉軸轉動的水平電機安裝在平臺上，在太陽能電池板安置槽的一條邊上固定有陽光方向檢測裝置安裝槽，陽光方向檢測裝置包括安裝有控制電路的控制盒，控制盒下部固定有安裝銷，控制盒上部安裝有四片大小、面積完全相同的光電池和兩個不透光擋板，兩個不透光擋板相互垂直安裝，四片光電池兩兩對稱布置于兩個不透光擋板兩側，陽光方向檢測裝置通過安裝銷安裝在陽光方向檢測裝置安裝槽中，光電池的信號輸入控制電路，控制電路控制俯仰電機與水平電機。

本發明還可以包括：

1、兩個不透光擋板之間相隔一定的間距。

2、兩個不透光擋板呈十字交叉。

3、在不透光擋板和光電池外設置防護罩。

本發明提供了一種能自動根據太陽光方向來調整太陽能電池板朝向,使太陽能電池板與太陽光垂直進而有效地提高太陽能的利用率。該裝置在白天工作，夜晚停止，能克服由不同天氣情況時不同太陽光強度導致控制精度的干擾，并且能克服閃電光對其的干擾。該裝置整體結構簡單實用，價格成本低廉，同時實現高控制精度，而且不必人工干預，適應性廣，特別適合無人值守的情況，有較好的推廣應用價值。

本發明包括可以在水平、俯仰方向轉動的用來安放太陽能電池板的整體結構裝置，一個陽光方向檢測裝置，一種控制電路以驅動步進電機動作，通過對陽光信號的檢測、放大、比較、判斷，給電機一個轉動或不轉的信號，電機驅動太陽能電池板動作，使其與太陽光垂直。其中控制電路主要由信號放大器，信號比較器，判斷電路以及驅動電路組成。陽光方向檢測裝置主要采用光電池，無需額外接電源，得出太陽能電池板法線與太陽光分別在俯仰方向、水平方向的偏差信號，然后分別經過控制電路產生驅動信號以驅動步進電機，使整體結構裝置在俯仰方向、水平方向轉動，直至該太陽能電池板的法線準確地指向太陽。