一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，包括：太陽能電池組件、用于支撐太陽能電池組件的主支撐結(jié)構(gòu)、用于控制方位角和仰角運(yùn)動的兩個步進(jìn)電機(jī)、仰角傳感器、精密電位器和用于控制整個太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的單片機(jī)；所述太陽能電池組件與所述主支撐結(jié)構(gòu)連接且所述主支撐結(jié)構(gòu)位于太陽能電池組件垂直下方，所述仰角傳感器和精密電位器位于所述太陽能電池組件周圍，所述太陽能電池組件與所述仰角傳感器、精密電位器和一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述主支撐結(jié)構(gòu)和另一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述單片機(jī)與所述精密電位器、所述仰角傳感器和兩個步進(jìn)電機(jī)之間電性連接。通過上述方式，本發(fā)明利用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和高效的系統(tǒng)設(shè)計，提供一種能夠在節(jié)省材料的同時滿足高強(qiáng)度抗風(fēng)性能的太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)。
【專利說明】一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能裝置跟蹤系統(tǒng)，特別是涉及一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為綠色能源，具有潛力大、可持續(xù)利用等特點，成為各國競相發(fā)展的重點。但光伏發(fā)電成本過高制約其高速發(fā)展。解決途徑之一是提高單位發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，使平板光伏組件受光面時刻正對太陽。在相同的輻照條件下，自動調(diào)節(jié)角度模式能夠比固定安裝光伏組件吸收更多的太陽輻射能量，從而達(dá)到降低光伏發(fā)電成本。因此，為了能夠適應(yīng)市場，我們提供一種能夠控制太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，高性能低成本且具有高抗風(fēng)性能以及能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。不僅使太陽能電池組件陣列能夠像向日葵一樣始終跟蹤太陽，最大限度地接受太陽能，比普通固定式的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電量提高35%以上，每度電發(fā)電成本降低20-30% ;而且其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及原材料選擇，加強(qiáng)了發(fā)電裝置的壽命，提高了發(fā)電裝置的抗風(fēng)性能，并使發(fā)電裝置能夠適應(yīng)全球不同地區(qū)的各種惡劣的氣候。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，包括:太陽能電池組件、用于支撐太陽能電池組件的主支撐結(jié)構(gòu)、用于控制方位角和仰角運(yùn)動的兩個步進(jìn)電機(jī)、仰角傳感器、精密電位器和用于控制整個太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的單片機(jī)；所述太陽能電池組件與所述主支撐結(jié)構(gòu)連接且所述主支撐結(jié)構(gòu)位于太陽能電池組件垂直下方，所述仰角傳感器和精密電位器位于所述太陽能電池組件周圍，所述太陽能電池組件與所述仰角傳感器、精密電位器和一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述主支撐結(jié)構(gòu)和另一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述單片機(jī)與所述精密電位器、所述仰角傳感器和兩個步進(jìn)電機(jī)之間電性連接。
[0005]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步進(jìn)電機(jī)分別設(shè)置為仰角步進(jìn)電機(jī)和方位角步進(jìn)電機(jī)，所述仰角步進(jìn)電機(jī)與所述太陽能電池組件之間電性連接，所述方位角步進(jìn)電機(jī)與所述主支撐結(jié)構(gòu)之間電性連接
在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中進(jìn)一步包含有控制電路，所述控制電路位于單片機(jī)內(nèi)部。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述控制電路中包含有計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊和接收單片機(jī)發(fā)出脈沖信號的電機(jī)驅(qū)動模塊；所述計時模塊與計算位置模塊電性連接后結(jié)合傳感器檢測模塊后與所述單片機(jī)電性連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動模塊電性連接至單片機(jī)，從而所述信號依次流向計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動模塊。[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述單片機(jī)中進(jìn)一步包含有仰角判斷模塊、仰角步進(jìn)電機(jī)控制模塊、方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)控制模塊，所述仰角判斷模塊和仰角步進(jìn)電機(jī)控制模塊電性連接，所述方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)控制模塊電性連接，所述仰角判斷模塊與方位角判斷模塊按前后順序依次進(jìn)行。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中進(jìn)一步設(shè)置有循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)與單片機(jī)之間相互連接，所述循環(huán)系統(tǒng)中包含有開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊；所述開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊之間相互連接。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述太陽能電池組件與所述主支撐結(jié)構(gòu)均采用鋼結(jié)構(gòu)。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述主支撐結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中設(shè)置單片機(jī)、仰角傳感器、密電位器和步進(jìn)電機(jī)，并且將各個裝置進(jìn)行系統(tǒng)化的連接。能夠利用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和高效的系統(tǒng)設(shè)計，提供一種能夠在節(jié)省材料的同時滿足高強(qiáng)度抗風(fēng)性能的太陽能雙軸自動跟S示系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)一較佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)一較佳實施例的控制電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)一較佳實施例的單片機(jī)內(nèi)部電路示意圖； 圖4是本發(fā)明一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)一較佳實施例的循環(huán)系統(tǒng)示意圖。
[0013]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、太陽能電池組件；2、主支撐結(jié)構(gòu)；3、步進(jìn)電機(jī)；301、仰角步進(jìn)電機(jī)；302、方位角步進(jìn)電機(jī)；4、仰角傳感器；5、精密電位器；6、單片機(jī)。
【具體實施方式】
[0014]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案。
[0016]在一個實施例中，一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，包括:太陽能電池組件1、用于支撐太陽能電池組件I的主支撐結(jié)構(gòu)2、用于控制方位角和仰角運(yùn)動的兩個步進(jìn)電機(jī)3、仰角傳感器4、精密電位器5和用于控制整個太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的單片機(jī)6 ;所述太陽能電池組件I與所述主支撐結(jié)構(gòu)2連接且所述主支撐結(jié)構(gòu)2位于太陽能電池組件I垂直下方，所述仰角傳感器4和精密電位器5位于所述太陽能電池組件I的周圍，所述太陽能電池組件I與所述仰角傳感器4、精密電位器5和一個步進(jìn)電機(jī)3相互連接，所述主支撐結(jié)構(gòu)2和另一個步進(jìn)電機(jī)3相互連接，所述單片機(jī)6與所述精密電位器5、所述仰角傳感器4和兩個步進(jìn)電機(jī)3之間電性連接。
[0017]所述仰角傳感器4用于檢測光伏組件的仰角，所述精密電位器5用于檢測光伏組件的方位角。所述單片機(jī)6用于驅(qū)動方位角步進(jìn)電機(jī)302和仰角步進(jìn)電機(jī)301，使得太陽能電池組件I始終正對太陽。
[0018]本太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)由主機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)、方位角傳動結(jié)構(gòu)、仰角傳動結(jié)構(gòu)組成，所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)采用主動式跟蹤，通過控制器驅(qū)動兩臺步進(jìn)電機(jī)3以實現(xiàn)太陽能電池組件I在水平和豎直方向同時正對太陽，實現(xiàn)太陽能電池組件I表面時刻與太陽光線垂直，最大限度地接收太陽能量。
[0019]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，在一個實施例中，所述步進(jìn)電機(jī)3分別設(shè)置為仰角步進(jìn)電機(jī)301和方位角步進(jìn)電機(jī)302，所述仰角步進(jìn)電機(jī)301與所述太陽能電池組件I之間電性連接，所述方位角步進(jìn)電機(jī)302與所述主支撐結(jié)構(gòu)2之間電性連接。
[0020]所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中進(jìn)一步包含有控制電路，所述控制電路位于單片機(jī)6的內(nèi)部。
[0021]優(yōu)選地，所述控制電路包含有計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和接收單片機(jī)6發(fā)出脈沖信號的電機(jī)驅(qū)動模塊；所述計時模塊與計算位置模塊電性連接后結(jié)合傳感器檢測模塊后與所述單片機(jī)6電性連接，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動模塊電性連接至單片機(jī)6，從而所述信號依次流向計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊、單片機(jī)6、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路和電機(jī)驅(qū)動模塊。
[0022]優(yōu)選地，所述單片機(jī)內(nèi)部電路中進(jìn)一步包含有仰角判斷模塊、仰角步進(jìn)電機(jī)301控制模塊、方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)302控制模塊，所述仰角判斷模塊和仰角步進(jìn)電機(jī)301控制模塊電性連接，所述方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)302控制模塊電性連接，所述仰角判斷模塊與方位角判斷模塊按前后順序依次進(jìn)行。
[0023]優(yōu)選地，所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中進(jìn)一步設(shè)置有循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)與單片機(jī)6之間相互連接，所述循環(huán)系統(tǒng)中包含有開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊；所述開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊之間相互連接。
[0024]優(yōu)選地，所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)根據(jù)計時模塊計算出當(dāng)前的時間，包括當(dāng)日在一年中的日期序數(shù)及當(dāng)前的時刻。然后根據(jù)日出日落時間計算模塊確定當(dāng)日的日出和日落時間，以便判斷當(dāng)時時間是否在日出后日落前。在程序計算過程中，利用太陽高度角和方位角計算模塊計算當(dāng)前太陽的位置，同時通過仰角傳感器4和精密電位器5反饋當(dāng)前光伏組件的位置，并與當(dāng)前的太陽位置作差。所述單片機(jī)6分別計算出當(dāng)前跟蹤裝置高度和方位需要調(diào)整的角度及其旋轉(zhuǎn)方向，并隨后給出脈沖信號驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)3。
[0025]在調(diào)整過程中，首先調(diào)整仰角，判斷仰角差值的正負(fù)，驅(qū)動垂直方向的步進(jìn)電機(jī)301旋轉(zhuǎn)。在仰角步進(jìn)電機(jī)301停止旋轉(zhuǎn)后調(diào)整方位角，判斷方位角正負(fù)，驅(qū)動方位角步進(jìn)電機(jī)302按照偏差旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。
[0026]一次跟蹤后，在一定的時間間隔后，系統(tǒng)再次提取時間計算、判斷、旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)
3。當(dāng)日落時間到時，控制步進(jìn)電機(jī)3旋轉(zhuǎn)至次日太陽升起的位置并恢復(fù)初始狀態(tài)。[0027]所述太陽能電池組件I與所述主支撐結(jié)構(gòu)2均采用鋼結(jié)構(gòu)，該裝置在水平方向可承受的最大風(fēng)速為180Km/h，在60度方向可承受的最大風(fēng)速為80Km/h，因而可使用于一些環(huán)境惡劣的戶外使用場合。
[0028]所述主支撐結(jié)構(gòu)2為一體結(jié)構(gòu)，便于生產(chǎn)和安裝，同時也降低了支架的整體重量，成本較低。
[0029]本發(fā)明所提供的高性能低成本且具有高抗風(fēng)性能以及能夠適應(yīng)各種惡劣環(huán)境的太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，不僅使太陽能電池組件陣列像向日葵一樣始終跟蹤太陽，最大限度地接受太陽能。而且比普通固定式的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電量提高35%以上，每度電發(fā)電成本降低20-30%。其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及原材料選擇，加強(qiáng)了發(fā)電裝置的壽命，提高了發(fā)電裝置的抗風(fēng)性能，并使發(fā)電裝置能夠適應(yīng)全球不同地區(qū)的各種惡劣的氣候。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:包括:太陽能電池組件(I)、用于支撐太陽能電池組件的主支撐結(jié)構(gòu)(2)、用于控制方位角和仰角運(yùn)動的兩個步進(jìn)電機(jī)(3)、仰角傳感器(4)、精密電位器(5)和用于控制整個太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)的單片機(jī)(6);所述太陽能電池組件與所述主支撐結(jié)構(gòu)連接且所述主支撐結(jié)構(gòu)位于太陽能電池組件垂直下方，所述仰角傳感器和精密電位器位于所述太陽能電池組件周圍，所述太陽能電池組件與所述仰角傳感器、精密電位器和一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述主支撐結(jié)構(gòu)另一個步進(jìn)電機(jī)相互連接，所述單片機(jī)與所述精密電位器、所述仰角傳感器和兩個步進(jìn)電機(jī)之間電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)分別設(shè)置為仰角步進(jìn)電機(jī)(301)和方位角步進(jìn)電機(jī)(302)，所述仰角步進(jìn)電機(jī)與所述太陽能電池組件之間電性連接，所述方位角步進(jìn)電機(jī)與所述主支撐結(jié)構(gòu)之間電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能雙軸自動跟S示系統(tǒng)中進(jìn)一步包含有控制電路，所述控制電路位于單片機(jī)內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述控制電路包含有計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊和接收單片機(jī)發(fā)出脈沖信號的電機(jī)驅(qū)動模塊；所述計時模塊與計算位置模塊電性連接后結(jié)合傳感器檢測模塊后與所述單片機(jī)電性連接，所述單片機(jī)與所述電機(jī)驅(qū)動模塊電性連接，從而所述信號依次流向計時模塊、計算位置模塊、傳感器檢測模塊、單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)中進(jìn)一步包含有仰角判斷模塊、仰角步進(jìn)電機(jī)控制模塊、方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)控制模塊，所述仰角判斷模塊和仰角步進(jìn)電機(jī)控制模塊電性連接，所述方位角判斷模塊和方位角步進(jìn)電機(jī)控制模塊電性連接，所述仰角判斷模塊與方位角判斷模塊按前后順序依次進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)中進(jìn)一步設(shè)置有循環(huán)系統(tǒng)，所述循環(huán)系統(tǒng)與單片機(jī)之間相互連接，所述循環(huán)系統(tǒng)中包含有開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊；所述開始模塊、時間間隔模塊、判斷模塊、電機(jī)旋轉(zhuǎn)模塊和初始化模塊之間相互連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能電池組件與所述主支撐結(jié)構(gòu)均采用鋼結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，其特征在于:所述主支撐結(jié)構(gòu)為一體結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G05D3/12GK103616898SQ201310609946
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】湯翁義 申請人:蘇州高創(chuàng)特新能源工程有限公司