[發明專利]一種小型太陽能跟蹤系統

在審

• 申請號: 201710603076.7
• 申請日: 2017-07-22
• 公開（公告）號: CN107231120A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 傅隆生;李玉龍;李瑞
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;G05D3/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于自動控制技術領域，具體涉及一種小型太陽能跟蹤系統。

背景技術

能源是人類社會活動的物質基礎，但是隨著化石燃料使用量的增加，人們卻不得不面臨資源短缺和環境日益惡化的問題。太陽能作為一種清潔的自然可再生能源，取之不盡，用之不竭。開發和利用太陽能，既不會出現大氣的污染，亦不會影響自然界的生態平衡。目前國外通用是太陽能盯梢器，這種裝置不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新核算參數、設定數據和調整各個參數，其原理、電路、技能、設備都很復雜，非專業人士不能夠隨意操作。而目前國內很多太陽能電池板陣列基本都是固定的，不能充分利用太陽能資源，發電效率低下。最近河北某光伏發電設備有限公司獨家研制出了基于GPS定位體系的可在移動設備上隨時隨地精確盯梢太陽的智能太陽能盯梢器，該太陽能盯梢器是國內首家完全不必電腦軟件的太陽空間定位盯梢儀，精度高，但是價格昂貴。

據測試，在太陽能電池板陣列中，相同條件下采用自動跟蹤系統發電設備要比固定發電設備的發電量提高35%左右。但是在不同的季節、地區以及時間段光照強度總是在不斷的變化，所以如何使得太陽能發電板始終自動跟隨太陽直射以確保高效率地利用太陽能，是21世紀亟待解決的重要問題，這對太陽能的收集和利用裝置提出了更高的要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種小型太陽能跟蹤系統，解決現有的太陽能跟蹤器價格昂貴、不便移動等問題。

實現上述實驗目的是由以下技術方案實現：

本發明涉及一種小型太陽能跟蹤系統，包括主太陽能跟蹤器1、上位機2和多路主太陽能跟蹤器3三部分構成，其中主太陽能跟蹤器1由單片機最小系統11、步進電機驅動器12、步進電機13、太陽能發電板14、左光照傳感器15、中光照傳感器16和右光照傳感器17組成，左光照傳感器15、中光照傳感器16、右光照傳感器17為數字光照傳感器，分別放置在太陽能發電板14中左端位置、中間位置和右端位置，左光照傳感器15和右光照傳感器17關于中光照傳感器16呈中心對稱，同一時刻三個傳感器會接受到不同強度的太陽光，在運行時間段內左光照傳感器15、中光照傳感器16、右光照傳感器17根據設定時間間隔將檢測到的光強信息發送給單片機最小系統11，單片機最小系統11由相應控制算法通過步進電機驅動器12控制步進電機13轉動，步進電機13的輸出軸與太陽能發電板14連接，進而控制太陽能發電板14跟隨太陽直射方向實時轉動，上位機2為HMI人機用戶界面，主太陽能跟蹤器1中的單片機最小系統11通過無線通信的方式與上位機2進行通信，單片機最小系統11將三個光照傳感器檢測到的太陽強度值發送給上位機2，上位機2再將三個光照傳感器檢測到的太陽的強度值通過無線通信的方式發送給多路太陽能跟蹤器3，多路太陽能跟蹤器3為與主太陽能跟蹤器1相同的太陽能跟蹤器陣列，多路太陽能跟蹤器3中的每個太陽能跟蹤器同樣擁有單片機最小系統、步進電機驅動器、步進電機和太陽能發電板，但是沒有三個光照傳感器，多路太陽能跟蹤器3中的每個太陽能跟蹤器的單片機最小系統中的控制算法與主太陽能跟蹤器1中的單片機最小系統11中的控制算法相同，從而保證多路太陽能跟蹤器3與主太陽能跟蹤器1同步轉動。

進一步地，步進電機13的控制方式為單步控制，即單片機最小系統11根據控制算法每判斷一次，步進電機執行動作轉動一個步距角，直至步進電機13帶動太陽能發電板14一步一步轉動到太陽直射的位置，符合太陽相對地球旋轉緩慢旋轉的規律；

進一步地，本系統設計采用步進電機13作為控制系統的執行機構，不存在程序跟蹤造成的累積誤差。