專(zhuān)利名稱(chēng)：光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光伏發(fā)電輔助設(shè)備，具體涉及一種光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，其能夠?qū)μ?yáng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，提高太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換效率。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種潔凈無(wú)污染的可再生能源，取之不盡，用之不竭，越來(lái)越受到廣泛關(guān)注，并成為人類(lèi)尋求新能源的熱點(diǎn)。光伏發(fā)電是國(guó)民經(jīng)濟(jì)能源不可缺少的一部分，由于太陽(yáng)能的利用受自然條件及日照的影響，固定太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)接受到的太陽(yáng)光能量會(huì)隨著太陽(yáng)光入射角的變化而改變；太陽(yáng)能電池板昂貴、轉(zhuǎn)化光電效率低而使光伏發(fā)電未能得到普及利用。降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本，提高太陽(yáng)能利用率方法之一就是跟蹤法。因此，對(duì)太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤技術(shù)的研究，對(duì)提高太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換效率，高效、合理地應(yīng)用太陽(yáng)能具有重要的意 義。通過(guò)比較已有的幾種光跟蹤技術(shù)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)普遍存在跟蹤不實(shí)時(shí)及轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種被動(dòng)式二維光跟蹤系統(tǒng)，使其控制部分根據(jù)光感應(yīng)裝置采樣來(lái)的偏差信號(hào)，驅(qū)動(dòng)光伏旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)太陽(yáng)方位角和高度角，從而對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，以提聞光的轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板和與所述太陽(yáng)能電池板聯(lián)接的光感應(yīng)裝置，所述太陽(yáng)能電池板與光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述光感應(yīng)裝置分別與控制裝置聯(lián)接。進(jìn)一步地，所述光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括相互聯(lián)接的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與動(dòng)力執(zhí)行裝置，所述動(dòng)力執(zhí)行裝置包括調(diào)整方位角的第一電機(jī)與調(diào)整高度角的第二電機(jī)。進(jìn)一步地，所述光感應(yīng)裝置包括光伏陣與太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板與所述光伏陣的X軸呈30°角。優(yōu)選地，所述控制裝置為STM32主控芯片。由于采用了上述技術(shù)方案，所以本實(shí)用新型光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整二維角度，使太陽(yáng)能電池板接收到的光強(qiáng)度始終保持最大的光強(qiáng)度，保持最大的轉(zhuǎn)換效率，有效地提高太陽(yáng)能的利用率。

圖I是本實(shí)用新型光跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖。圖3是光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理圖。圖4是本實(shí)用新型光跟蹤系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖5是STM32F103RB系統(tǒng)控制電路圖。[0014]圖6是光感應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖I及圖2所示，本實(shí)用新型光跟蹤系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板和與太陽(yáng)能電池板聯(lián)接的光感應(yīng)裝置，太陽(yáng)能電池板與光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與 光感應(yīng)裝置分別與控制裝置聯(lián)接，其中控制裝置為STM32主控芯片，光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括相互聯(lián)接的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與動(dòng)力執(zhí)行裝置，動(dòng)力執(zhí)行裝置包括調(diào)整方位角的第一電機(jī)I與調(diào)整高度角的第二電機(jī)2。如圖2所示，光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由第一電機(jī)I、第二電機(jī)2、支柱3等組成，通過(guò)控制第一電機(jī)I與第二電機(jī)2就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光伏板4進(jìn)行二維的調(diào)整。如圖3所示，第一電機(jī)I與第二電機(jī)2分別與機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接。第一電機(jī)I控制平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，使平臺(tái)能夠正對(duì)太陽(yáng)，當(dāng)光伏板偏離太陽(yáng)位置時(shí)，第一電機(jī)I就進(jìn)行旋轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)方位角的調(diào)整；第二電機(jī)2對(duì)光伏板的俯仰進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)高度角的調(diào)整，保證太陽(yáng)光垂直照射于光伏板。圖4是本實(shí)用新型光跟蹤系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框。偏差信號(hào)通過(guò)采樣電路進(jìn)入控制裝置，然后再分別進(jìn)入第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路分別控制第一電機(jī)與第二電機(jī)，第一電機(jī)與第二電機(jī)分別用于調(diào)整機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方位角與高度角。即控制裝置通過(guò)采樣電路對(duì)光電檢測(cè)裝置的偏差信號(hào)進(jìn)行AD采樣，然后進(jìn)行PI處理，計(jì)算出脈沖的個(gè)數(shù)，從而確定電機(jī)需要轉(zhuǎn)過(guò)的角度同時(shí)還會(huì)確定電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。如圖5示出了采用STM32F103RB主控芯片作為控制裝置的系統(tǒng)控制電路。PB12、PB13、PB14分別作為第一電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的起停、角度和方向控制口 ；PB15、PC6、PC7分別作為第二電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的起停、角度和方向控制口。PAO、PAl作為偏差信號(hào)I的ADC采樣口 ；PA2、PA3作為偏差信號(hào)2的ADC采樣口。本實(shí)施例控制裝置由STM32作為核心芯片，根據(jù)光感應(yīng)裝置采集的反映太陽(yáng)位置的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)整太陽(yáng)的方位角和高度角，使太陽(yáng)光垂直與光伏板，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光的跟蹤。動(dòng)力執(zhí)行裝置主要是由電機(jī)和其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。動(dòng)力執(zhí)行裝置和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)共同構(gòu)成光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。如圖6所示，本實(shí)施例選擇太陽(yáng)能電池板5作為太陽(yáng)光檢測(cè)的光感應(yīng)裝置。選擇作為光感應(yīng)裝置的太陽(yáng)能電池板5最大電值為6V。設(shè)計(jì)的光跟蹤系統(tǒng)中使用四塊這樣的太陽(yáng)能電池板。每?jī)蓧K組合在一起作為光感應(yīng)裝置，平臺(tái)上有兩塊對(duì)稱(chēng)放置的與光伏陣6有一定角度Θ的太陽(yáng)能電池板5，角度要適當(dāng)。本文設(shè)計(jì)的光跟蹤系統(tǒng)Θ為30°。太陽(yáng)能電池板是將光能轉(zhuǎn)化為電能，太陽(yáng)光照在電池板上的角度不同，太陽(yáng)能電池板的所產(chǎn)生的電壓值也不同。光感應(yīng)裝置上的兩塊電池板在太陽(yáng)光下，只有在太陽(yáng)光線平行與圖示Y軸線在一個(gè)平面內(nèi)的時(shí)候，太陽(yáng)光照射在兩塊太陽(yáng)能電池板的入射角才相等，此時(shí)太陽(yáng)能電池板感應(yīng)的電壓值才會(huì)相同。實(shí)際上，此時(shí)的光感應(yīng)裝置正好正對(duì)太陽(yáng)，但是太陽(yáng)光可能不是與Y軸線平行，即不是垂直照在光伏板平臺(tái)上。要使太陽(yáng)能光伏板的效率最高，必須要太陽(yáng)光垂直照射光伏板。因此用另外兩塊太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)了如圖6所示一樣的裝置，但是放在光伏板平臺(tái)上的方向和圖示裝置放置方向垂直。這樣，只有太陽(yáng)光垂直照射在光伏板平臺(tái)時(shí)，每組光感應(yīng)裝置上兩塊電池板的電壓值相等。這樣，當(dāng)每組光感應(yīng)裝置上兩塊電池板的電壓值不相等時(shí)，通過(guò)控制光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在X軸和Y軸上進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其相等，就能夠?qū)μ?yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，同時(shí)使太陽(yáng)光垂直照射光伏陣列，保證光電轉(zhuǎn)換效率最高?？傊?，當(dāng)光感應(yīng)裝置發(fā)出偏差信號(hào)，經(jīng)放大、運(yùn)算后控制光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使跟蹤裝置重新對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)光。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式而已，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。任何所述技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)所界定范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能電池板和與所述太陽(yáng)能電池板聯(lián)接的光感應(yīng)裝置，其特征在于所述太陽(yáng)能電池板與光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與所述光感應(yīng)裝置分別與控制裝置聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括相互聯(lián)接的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與動(dòng)力執(zhí)行裝置，所述動(dòng)力執(zhí)行裝置包括調(diào)整方位角的第一電機(jī)與調(diào)整高度角的第二電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述光感應(yīng)裝置包括光伏陣與太陽(yáng)能電池板，所述太陽(yáng)能電池板與所述光伏陣的X軸呈30°角。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，其特征在于所述控制裝置為STM32主控芯片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種光伏發(fā)電輔助設(shè)備，具體涉及一種光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)，目的是提供一種能夠?qū)μ?yáng)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤、提高太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換效率的光跟蹤系統(tǒng)。本實(shí)用新型光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池板和與太陽(yáng)能電池板聯(lián)接的光感應(yīng)裝置，太陽(yáng)能電池板與光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，光伏板旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與光感應(yīng)裝置分別與控制裝置聯(lián)接。本實(shí)用新型光伏系統(tǒng)的光跟蹤系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整二維角度，使太陽(yáng)能電池板接收到的光強(qiáng)度始終保持最大的光強(qiáng)度，保持最大的轉(zhuǎn)換效率，有效地提高太陽(yáng)能的利用率。
文檔編號(hào)G05D3/12GK202735855SQ201220313839
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者易映萍, 謝明, 金挺 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)