一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，包括雙軸支架、光伏電池、高度角電機、方位角電機、控制器、高度角傳感器和方位角傳感器。光伏電池設于雙軸支架上，高度角電機與所述方位角電機分別在高度方向上和水平方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動光伏電池?？刂破鞣謩e與高度角電機和方位角電機相連，控制器中設有環(huán)境信息輸入裝置，高度角傳感器和方位角傳感器分別與控制器相連。本實用新型的技術方案通過獲得太陽光線入射能量的最強點，不斷調(diào)節(jié)太陽能晶片基板的角度，使得太陽能晶片基板始終垂直于太陽光線的入射方向，從而最大限度的利用的太陽能，達到最優(yōu)化的能效控制。
【專利說明】—種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于能源利用領域，涉及一種太陽能裝置的控制系統(tǒng)，尤其涉及一種太陽能雙軸跟S示系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]太陽能具有普遍，無害，巨大，長久等優(yōu)勢。無論是陸上或海上，無論山區(qū)或島嶼，太陽能都處處皆有。其不需要開采也不需要運輸，可直接使用；而且太陽能在發(fā)電過程中沒有污染，因此它是最清潔的能源之一，這一點從解決環(huán)境污染的問題來看是非常有意義的；輻射至地球表面的太陽能量年均值相當于130萬億噸標煤，其總量可以說是當前世上可以利用的最大能源；根據(jù)目前太陽中核能產(chǎn)生的速率，可以估算出氫的貯量能夠維持數(shù)百億年，而地球的壽命約為數(shù)十億年，從這個意義上講，太陽的能量可謂是永無止盡的。因此，光伏發(fā)電技術的研究具有很大的必要性。同時，光伏技術也具有重要的研究價值和廣闊的應用前景。
[0003]光伏發(fā)電系統(tǒng)低效率高成本的特性是制約其迅速發(fā)展的主要因素之一。要改善這一問題有很多方法，而設法增加太陽能電池板所受到的光照強度和光照時間，最大限度的利用太陽能，從而提高系統(tǒng)的發(fā)電效率是其中最有效的方法之一。目前，現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)大多還是采用固定安裝的方式，即光伏電板與地面成一個固定的角度，在東西方向上也只有一個位置不能變動。而每天太陽東升西落，太陽的位置實際上每時每刻都是在變化的，因此太陽光線與電池板表面的夾角也總是在變化。這種變化導致太陽光線無法每時每刻都垂直于電池板表面，那么電池板所受到的光照強度就會大打折扣。由于太陽光線同太陽能晶片之間的入射角不是90度，大量的太陽能都被反射回太空，這使得被用來發(fā)電的太陽能極少:由于太陽能光線不是垂直照射，使得太陽能利用率小于15%。
實用新型內(nèi)容
[0004]有鑒于此，本實用新型通過獲得太陽光線入射能量的最強點，不斷調(diào)節(jié)太陽能晶片基板的角度，使得太陽能晶片基板始終垂直于太陽光線的入射方向，從而最大限度的利用的太陽能，達到最優(yōu)化的能效控制。
[0005]為達到上述目的，具體技術方案如下:
[0006]一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，包括雙軸支架、光伏電池、高度角電機、方位角電機、控制器、高度角傳感器和方位角傳感器，所述光伏電池設于所述雙軸支架上，所述高度角電機與所述方位角電機分別與所述光伏電池相連，所述高度角電機與所述方位角電機分別在高度方向上和水平方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述光伏電池，所述控制器分別與所述高度角電機和方位角電機相連，所述控制器中設有輸入光伏電池所處環(huán)境信息的環(huán)境信息輸入裝置，所述獲得光伏電池高度角和方位角的高度角傳感器和方位角傳感器分別與所述控制器相連。
[0007]優(yōu)選的，所述高度角傳感器和方位角傳感器分別與所述光伏電池相連，所述光伏電池分別通過所述高度角傳感器和方位角傳感器與所述控制器相連。[0008]優(yōu)選的，還包括風速傳感器，所述風速傳感器與所述控制器相連。
[0009]優(yōu)選的，所述風速傳感器包括三風杯結構。
[0010]優(yōu)選的，所述風速傳感器的量程范圍是O?70m/s，啟動風速為0.2?0.5m/s，準確度為 ± (0.3+0.03V)m/s。
[0011]優(yōu)選的，所述高度角傳感器包括霍爾元件，所述高度角傳感器的輸出為20?30V脈沖信號。
[0012]優(yōu)選的，所述方位角傳感器包括正交編碼器，所述方位角傳感器的輸出為2?IOV脈沖信號。
[0013]優(yōu)選的，所述控制器包括相連的上位機和可編程邏輯控制器。
[0014]優(yōu)選的，所述可編程邏輯控制器通過換向接觸器分別與所述高度角電機和方位角電機相連。
[0015]優(yōu)選的，所述環(huán)境信息輸入裝置包括地理位置輸入裝置和時間信息輸入裝置。
[0016]相對于現(xiàn)有技術，本實用新型的技術方案的優(yōu)點有:
[0017]通過獲得太陽光線入射能量的最強點，不斷調(diào)節(jié)太陽能晶片基板的角度，使得太陽能晶片基板始終垂直于太陽光線的入射方向，從而最大限度的利用的太陽能，達到最優(yōu)化的能效控制，把太陽能的利用率在現(xiàn)有的基礎上提高15%?45% ；
[0018]能夠應用于不同的地理位置，同的時間和不同的位置約束，能夠較好地適應各種環(huán)境，結構合理、輕便、安全、可靠。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1是本實用新型的實施例的結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型的實施例的控制器的PLC結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0023]需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0024]以下將結合附圖對本實用新型的實施例做具體闡釋。
[0025]如圖1所示的本實用新型的實施例的一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，包括雙軸支架1、光伏電池2、高度角電機3、方位角電機4、控制器5、高度角傳感器6和方位角傳感器7。
[0026]光伏電池2設于雙軸支架I上。高度角電機3與方位角電機4分別在高度方向上和水平方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動光伏電池2?？刂破?分別與高度角電機3和方位角電機4相連?？刂破?中設有環(huán)境信息輸入裝置,高度角傳感器6和方位角傳感器7分別與控制器5相連。
[0027]本實用新型的實施例通過環(huán)境信息，優(yōu)選包括地理位置和時間信息實時獲得環(huán)境信息，根據(jù)不同的地理位置、實時獲取的時間信息以及實際安裝環(huán)境的其他約束通過控制器5計算出跟蹤系統(tǒng)的設定值；而高度角傳感器6和方位角傳感器7實時獲取并反饋給控制器5跟蹤系統(tǒng)的實際輸出，控制器5根據(jù)設定值以及當前的實際輸出計算出控制量，并控制光伏電池2的跟蹤設定的軌跡。
[0028]本實用新型通過環(huán)境信息獲得的太陽光線入射能量的最強點，不斷調(diào)節(jié)太陽能晶片基板的角度，使得太陽能晶片基板始終垂直于太陽光線的入射方向，從而最大限度的利用的太陽能，達到最優(yōu)化的能效控制。
[0029]優(yōu)選的，還包括風速傳感器8，風速傳感器8與控制器5相連。
[0030]如圖1中所示，在本實用新型的實施例中，優(yōu)選風速傳感器8包括三風杯結構，量程范圍是O?70m/s，啟動風速為0.2?0.5m/s，優(yōu)選為0.3m/s，準確度為土(0.3+0.03V)m/s。優(yōu)選高度角傳感器6包括霍爾元件，輸出為20?30V脈沖信號。方位角傳感器7包括正交編碼器，輸出為2?IOV脈沖信號。優(yōu)選控制器5包括相連的上位機9和可編程邏輯控制器10。
[0031]如圖2中所示，在本實用新型的實施例中，可編程邏輯控制器(PLC) 10通過換向接觸器分別與高度角電機和方位角電機相連。PLC的I/O 口分別對應感應器的輸入和電機控制信息的輸出。輸入端包括風速傳感器、高度角傳感器、方位角傳感器以及四個手動開關的輸入。在輸入端需要區(qū)分PLC和傳感器的類型(PNP型還是NPN型)。根據(jù)元件的類型，本實施例優(yōu)選共陽極的接法。如選用共陰極會使得電信號幅值降低，影響采樣精度。其中，PLC上的四個手動開關輸入，可以使得PLC實現(xiàn)手動模式和自動模式的自動切換。此外，控制器還包括漏電保護附件和短路保護附件。
[0032]以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對該實用進行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括雙軸支架、光伏電池、高度角電機、方位角電機、控制器、高度角傳感器和方位角傳感器，所述光伏電池設于所述雙軸支架上，所述高度角電機與所述方位角電機分別與所述光伏電池相連，所述高度角電機與所述方位角電機分別在高度方向上和水平方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述光伏電池，所述控制器分別與所述高度角電機和方位角電機相連，所述控制器中設有輸入光伏電池所處環(huán)境信息的環(huán)境信息輸入裝置，所述獲得光伏電池高度角和方位角的高度角傳感器和方位角傳感器分別與所述控制器相連。
2.如權利要求I所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角傳感器和方位角傳感器分別與所述光伏電池相連，所述光伏電池分別通過所述高度角傳感器和方位角傳感器與所述控制器相連。
3.如權利要求2所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，還包括風速傳感器，所述風速傳感器與所述控制器相連。
4.如權利要求3所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述風速傳感器包括三風杯結構。
5.如權利要求4所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述風速傳感器的量程范圍是O?70m/s，啟動風速為O. 2?O. 5m/s，準確度為土（O. 3+0. 03V) m/s。
6.如權利要求4所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述高度角傳感器包括霍爾元件，所述高度角傳感器的輸出為20?30V脈沖信號。
7.如權利要求6所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述方位角傳感器包括正交編碼器，所述方位角傳感器的輸出為2?IOV脈沖信號。
8.如權利要求7所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括相連的上位機和可編程邏輯控制器。
9.如權利要求8所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯控制器通過換向接觸器分別與所述高度角電機和方位角電機相連。
10.如權利要求9所述的太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境信息輸入裝置包括地理位置輸入裝置和時間信息輸入裝置。
【文檔編號】G05D3/12GK203588080SQ201320682089
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】齊亮, 程松, 王浩林, 王魏, 王旭, 張思文 申請人:上海電氣集團股份有限公司