太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法:由GPS給出當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度和授時(shí)數(shù)據(jù),算出當(dāng)日日出時(shí)間和日落時(shí)間,算出當(dāng)日太陽(yáng)高度角最大值及方位角運(yùn)行總量,以太陽(yáng)高度角最大值時(shí)為當(dāng)日正午時(shí)間,算出由日出到正午時(shí)間每單位時(shí)長(zhǎng)的高度角和方位角變化量,以此量控制高度角驅(qū)動(dòng)單元、方位角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量,使發(fā)電板組始終與太陽(yáng)同步定位,此方法使發(fā)電板組定位精度高、發(fā)電效率高。本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),包括控制器和定位執(zhí)行機(jī)構(gòu);控制器包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和控制信號(hào)收發(fā)單元,定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元,一組控制器可控制多組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu),配置成本低。
【專利說(shuō)明】太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù),尤其涉及一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前,電能的四大主力來(lái)源分別是火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和核發(fā)電。雖然火力發(fā)電污染環(huán)境,水力發(fā)電增加地質(zhì)災(zāi)害,風(fēng)力發(fā)電利用率低,核發(fā)電安全隱患嚴(yán)重;但它們都具有運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn),所以,目前,世界上90%以上的電源都來(lái)自火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和核發(fā)電。
[0003]隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重,太陽(yáng)能發(fā)電成為新能源的主要發(fā)展方向,但相比利用煤、水和燃?xì)獍l(fā)電,目前的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)成本太高、利潤(rùn)太低,實(shí)用性太差,因此如何降低太陽(yáng)能發(fā)電成本成為所述【技術(shù)領(lǐng)域】亟需解決的難題。
[0004]關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電成本的降低應(yīng)該從多個(gè)方面去實(shí)現(xiàn),其中,太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位就是非常重要的一方面,目前關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位主要存在以下問(wèn)題:一、太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位位置與理論最佳位置的誤差大,定位精度低,從而影響發(fā)電板組的發(fā)電效率;二、每一太陽(yáng)能發(fā)電板組都單獨(dú)配有一組控制裝置,從而配置成本高,且維護(hù)成本也高。
[0005]關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位精度低問(wèn)題,是由目前的太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位方法造成的:目前,太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位方法往往采用自動(dòng)跟蹤技術(shù),自動(dòng)跟蹤技術(shù)大體上分為光電跟蹤、程序跟蹤、光電跟蹤+程序跟蹤三種。其中,光電跟蹤指的是通過(guò)四象限的光敏傳感器來(lái)確定太陽(yáng)的位置,然后通過(guò)控制單元,計(jì)算出達(dá)到最大發(fā)電功率輸出點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)能發(fā)電板組的上下、左右的驅(qū)動(dòng)角度,并控制太陽(yáng)能發(fā)電板組的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),使太陽(yáng)能發(fā)電板組轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置;當(dāng)太陽(yáng)光線偏離太陽(yáng)能發(fā)電板組的法線時(shí),光敏傳感器再次發(fā)出偏差信號(hào),通過(guò)控制系統(tǒng)的計(jì)算及控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),使太陽(yáng)能發(fā)電板組跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)行,重新對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng);這種太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位方法是目前的主流技術(shù),跟蹤太陽(yáng)的靈敏度高,但是如果遇到長(zhǎng)時(shí)間的烏云遮日,則會(huì)影響到運(yùn)行。事實(shí)上,太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位方法采用自動(dòng)跟蹤技術(shù)存在著一個(gè)理論上的誤區(qū),所謂“自動(dòng)跟蹤”是相對(duì)于不確定目標(biāo)而言,例如響尾蛇紅外線自動(dòng)跟蹤,跟蹤的目標(biāo)是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱源,被跟蹤的目標(biāo)是快速移動(dòng)而且要極力變換位置努力反跟蹤,這才是“自動(dòng)跟蹤”設(shè)計(jì)的正確切入點(diǎn)。而在太陽(yáng)能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】,我們的目標(biāo)是太陽(yáng),因?yàn)樘?yáng)對(duì)于地球來(lái)講,其運(yùn)行軌道是可以通過(guò)數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)的,例如萬(wàn)年歷、日食、月食等都可以通過(guò)該數(shù)學(xué)公式計(jì)算出來(lái),其運(yùn)行軌跡是完全可預(yù)期的,因此,準(zhǔn)確的說(shuō),在太陽(yáng)能發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】,我們對(duì)太陽(yáng)要進(jìn)行的工作是實(shí)時(shí)定位而不是實(shí)時(shí)跟蹤,即預(yù)先設(shè)定好,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的位置實(shí)時(shí)地與太陽(yáng)位置相匹配,換而言之,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的法線實(shí)時(shí)地正對(duì)太陽(yáng)。很顯然,采用光電跟蹤尋找太陽(yáng)位置的方法,是將有規(guī)律目標(biāo)作為無(wú)規(guī)律目標(biāo)來(lái)尋找,將簡(jiǎn)單工作復(fù)雜化了 ;另外,假如某一時(shí)間段,太陽(yáng)被云遮擋幾個(gè)小時(shí)后復(fù)現(xiàn),則在四象限的光敏傳感器確定了太陽(yáng)位置后,太陽(yáng)能發(fā)電板組要在上下、左右方向上轉(zhuǎn)動(dòng)很大的轉(zhuǎn)角才能完成對(duì)太陽(yáng)的跟蹤,這個(gè)過(guò)程需要有一定的時(shí)間,在此過(guò)程中如果太陽(yáng)再次被云遮擋,那么太陽(yáng)能發(fā)電板組就會(huì)在控制單元的作用下停留在途中,太陽(yáng)能發(fā)電板組的停留位置與被遮擋的太陽(yáng)位置存在有一定差距,這差距造成的時(shí)間積累對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電廠的發(fā)電效率損失是很大的;還有,四象限的光敏傳感器的四個(gè)中任何一個(gè)傳感器受到灰塵等雜物的遮擋都會(huì)使太陽(yáng)能發(fā)電板組產(chǎn)生誤動(dòng),從而直接影響太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的正常運(yùn)行。以上種種,導(dǎo)致光電跟蹤的太陽(yáng)能發(fā)電板組發(fā)電效率低。
[0006]程序跟蹤實(shí)際上即克服上述光電跟蹤缺陷,根據(jù)太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電板組進(jìn)行實(shí)時(shí)定位的方法,現(xiàn)有技術(shù)中,程序跟蹤是通過(guò)已知當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度、日期、時(shí)、分、秒,來(lái)計(jì)算太陽(yáng)、地球的運(yùn)行軌道、相對(duì)位置……等等,假如沒(méi)有專業(yè)天文年歷表(某參考地點(diǎn)太陽(yáng)在一年中任一時(shí)刻的高度),其計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,非正午太陽(yáng)高度角算起來(lái)更麻煩,總之計(jì)算某一時(shí)刻的太陽(yáng)位置能夠?qū)崿F(xiàn),能夠達(dá)到一定的精度,但是逐分逐秒的連續(xù)計(jì)算、連續(xù)控制會(huì)積累誤差,造成太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位誤差大;當(dāng)然,還可以利用北極星等非太陽(yáng)的銀河系內(nèi)恒星進(jìn)行相對(duì)精確的計(jì)算,但算法又太復(fù)雜,使程序設(shè)計(jì)投入成本太高,且逐步運(yùn)算控制還是會(huì)積累較大的誤差,最終導(dǎo)致發(fā)電效率低的問(wèn)題。光電跟蹤+程序跟蹤的自動(dòng)跟蹤技術(shù),綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn),使太陽(yáng)能發(fā)電板組的定位精度有所提高,從而發(fā)電效率有所提高,但這兩種復(fù)雜的技術(shù)手段合二為一后,不僅增加配置成本和運(yùn)行成本,而且整套系統(tǒng)也更復(fù)雜。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種定位精度高、配置成本低的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng),以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,所述太陽(yáng)能發(fā)電板組在高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行定位,使所述太陽(yáng)能發(fā)電板組的法線正對(duì)太陽(yáng),所述高度角驅(qū)動(dòng)單元、方位角驅(qū)動(dòng)單元均由一控制器控制;所述控制器包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和控制信號(hào)收發(fā)單元,所述定位方法包括以下步驟:
[0009]I)由衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元將所述發(fā)電板組所在地的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元;
[0010]2)由數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)接收到的經(jīng)度、緯度以及時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算出所述發(fā)電板組所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)T1和日落時(shí)間點(diǎn)T2,并計(jì)算出當(dāng)日的太陽(yáng)高度角最大值M3,以及由日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2的太陽(yáng)方位角運(yùn)行總量巧;以所述太陽(yáng)高度角達(dá)到最大值%的時(shí)間點(diǎn)為正午時(shí)間點(diǎn)T3,將日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間的時(shí)間平均分成η個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)Τ,那么在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M= |Μ3/η|,在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W= IW1AiI ;所述時(shí)間點(diǎn)均根據(jù)真太陽(yáng)時(shí)進(jìn)行計(jì)算;
[0011]再將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量M',并將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量W';
[0012]3)所述控制信號(hào)收發(fā)單元發(fā)出控制信號(hào),使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元、方位角驅(qū)動(dòng)單元產(chǎn)生進(jìn)給;在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述方位角驅(qū)動(dòng)單元每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為r ;在日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為μ',在正午時(shí)間點(diǎn)T3到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為-M'。
[0013]優(yōu)選地,步驟2)中,在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間設(shè)有至少一個(gè)校正時(shí)間點(diǎn),并計(jì)算出各校正時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角;
[0014]步驟3)中,到達(dá)校正時(shí)間點(diǎn)時(shí),由安裝于所述發(fā)電板組上的位置傳感器將所述發(fā)電板組的實(shí)際位置傳輸給數(shù)據(jù)處理單元,由數(shù)據(jù)處理單元判斷所述發(fā)電板組的實(shí)際位置與當(dāng)前的太陽(yáng)方位角是否匹配,如果不匹配,則通過(guò)所述方位角驅(qū)動(dòng)單元調(diào)整所述發(fā)電板組的位置,直至與當(dāng)前的太陽(yáng)方位角相匹配。
[0015]優(yōu)選地,所述校正時(shí)間點(diǎn)為一個(gè),即所述發(fā)電板組所在地當(dāng)日的正午時(shí)間點(diǎn)。
[0016]優(yōu)選地,在步驟2)中,還包括所述發(fā)電板組初始定位步驟:
[0017]在日出時(shí)間點(diǎn)T1,由所述高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元將所述發(fā)電板組調(diào)整到與此時(shí)的太陽(yáng)高度角0°、太陽(yáng)方位角W1相匹配的位置。
[0018]優(yōu)選地,所述單位時(shí)長(zhǎng)T在30秒至60秒范圍內(nèi)取值。
[0019]本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),包括控制器和定位執(zhí)行機(jī)構(gòu);
[0020]所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元;
[0021]所述控制器包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元、數(shù)據(jù)處理單元和控制信號(hào)收發(fā)單元;
[0022]所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元收到的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù),計(jì)算出所述發(fā)電板組所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)T1、日落時(shí)間點(diǎn)T2和正午時(shí)間點(diǎn)T3 ;并計(jì)算出單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量和太陽(yáng)方位角變化量;再將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量,將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量;通過(guò)控制信號(hào)收發(fā)單元傳輸給所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu),使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元每經(jīng)過(guò)一單位時(shí)長(zhǎng)進(jìn)給一次,以對(duì)所述發(fā)電板組進(jìn)行定位,使所述發(fā)電板組的法線正對(duì)太陽(yáng)。
[0023]優(yōu)選地,所述發(fā)電板組為多組,每一發(fā)電板組配置一組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu),每組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)均與同一個(gè)控制器相連接。
[0024]優(yōu)選地,所述控制信號(hào)收發(fā)單元為遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)中也設(shè)置有遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元。
[0025]優(yōu)選地,所述控制器為兩組,一組為工作控制器,另一組為備用控制器,所述工作控制器與所述備用控制器自動(dòng)或手動(dòng)切換。
[0026]優(yōu)選地,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括位置傳感器,所述位置傳感器與所述控制器相連接。
[0027]如上所述,本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng),具有以下有益效果:
[0028]1、對(duì)于某一太陽(yáng)能發(fā)電廠來(lái)說(shuō),因?yàn)槠渌邪l(fā)電板組的控制數(shù)據(jù)均相同,所以可以集中控制,也就是說(shuō),其所有發(fā)電板組的定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以共用一組控制器,從而大大節(jié)約控制器的配置成本,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的整體配置成本低;本發(fā)明將發(fā)電板組一天的高度角變化量和方位角變化量定量等分成多份,避免了現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)行誤差從日出時(shí)間點(diǎn)到日落時(shí)間點(diǎn)的累積,從而使太陽(yáng)能發(fā)電板組的定位精度高,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的發(fā)電效率也大大提高。
[0029]2、校正時(shí)間點(diǎn)的設(shè)置,使所述發(fā)電板組行進(jìn)到校正時(shí)間點(diǎn)時(shí)能將之前的運(yùn)行誤差清零,從而進(jìn)一步保證了太陽(yáng)能發(fā)電板組在全天運(yùn)行中的定位精度,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的發(fā)電效率得到更好地保障。
[0030]3、單位時(shí)長(zhǎng)在30秒至60秒范圍內(nèi)取值,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的實(shí)時(shí)位置與太陽(yáng)位置的匹配度高,從而保證了太陽(yáng)能發(fā)電板組較高的發(fā)電效率,且使高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)行頻率適中,避免了太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)中的機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。
[0031]4、控制器設(shè)為兩組,當(dāng)正在使用的一組損壞或需要維護(hù)時(shí),可以立即啟動(dòng)另一組備用的,從而使本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全系數(shù)高,且便于維護(hù)和故障處理。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1顯示為本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖2顯示為本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的控制器的線路連接示意圖。
[0034]圖3顯示為本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的線路連接示意圖。
[0035]圖4為春分、秋分當(dāng)日太陽(yáng)方位角由日出時(shí)間點(diǎn)到正午時(shí)間點(diǎn)之間的變化示意圖。
[0036]圖5為圖4中I視圖的局部放大圖。
[0037]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0038]I太陽(yáng)100 太陽(yáng)能發(fā)電板組
[0039]200 機(jī)體支柱300 定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)
[0040]310 位置傳感器320 信號(hào)收發(fā)單元
[0041]330 高度角驅(qū)動(dòng)單元331 高度角驅(qū)動(dòng)器
[0042]332 高度角電機(jī)340 方位角驅(qū)動(dòng)單元
[0043]341 方位角驅(qū)動(dòng)器342 方位角電機(jī)
[0044]400 控制器410 衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元
[0045]420 數(shù)據(jù)處理單元430 控制信號(hào)收發(fā)單元
[0046]440 控制器殼體
【具體實(shí)施方式】
[0047]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式,熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0048]請(qǐng)參閱圖1至圖3。須知,本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等,均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容,以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀,并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件,故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義,任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整,在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下,均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí),本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ),亦僅為便于敘述的明了,而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍,其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整,在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下,當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0049]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電板組定位技術(shù),實(shí)時(shí)定位精度低,從而影響發(fā)電板組的發(fā)電效率;且太陽(yáng)能發(fā)電廠的每一太陽(yáng)能發(fā)電板組都需單獨(dú)配置一組控制裝置,從而配置成本高,且維護(hù)成本也高。本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)計(jì)出一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,首先將太陽(yáng)能發(fā)電板組所在地當(dāng)天的日出時(shí)間點(diǎn)到日落時(shí)間點(diǎn)之間,單位時(shí)長(zhǎng)的太陽(yáng)高度角變化量和太陽(yáng)方位角變化量計(jì)算出來(lái),并換算為驅(qū)動(dòng)發(fā)電板組位置的高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元各自的一次進(jìn)給量,然后,使高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元每單位時(shí)長(zhǎng)進(jìn)給一次,實(shí)現(xiàn)發(fā)電板組的實(shí)時(shí)定位,使發(fā)電板組的法線正對(duì)太陽(yáng),從而避免現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)電板組位置與太陽(yáng)高度角、太陽(yáng)方位角的匹配誤差從日出時(shí)間點(diǎn)到日落時(shí)間點(diǎn)的累積,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的定位精度高、發(fā)電效率高。本發(fā)明的發(fā)明人還設(shè)計(jì)出一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),根據(jù)太陽(yáng)的運(yùn)行規(guī)律,設(shè)計(jì)出完全依賴運(yùn)算來(lái)對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的控制器,使一處太陽(yáng)能發(fā)電廠的所有發(fā)電板組可以集中控制,即一處太陽(yáng)能發(fā)電廠的所有發(fā)電板組可以由同一組控制器實(shí)現(xiàn)定位,從而大大降低一處太陽(yáng)能發(fā)電廠的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的配置成本。
[0050]以下,將通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法及系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0051]如圖1至圖3所示,本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,所述太陽(yáng)能發(fā)電板組100在高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行定位,其中,高度角驅(qū)動(dòng)單元330使太陽(yáng)能發(fā)電板組100繞安裝于機(jī)體支柱200的一機(jī)械軸旋轉(zhuǎn),方位角驅(qū)動(dòng)單元340使太陽(yáng)能發(fā)電板組100繞安裝于機(jī)體支柱200的另一機(jī)械軸旋轉(zhuǎn),從而使所述太陽(yáng)能發(fā)電板組100的法線正對(duì)太陽(yáng),所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330、方位角驅(qū)動(dòng)單元340均由一控制器400控制;所述控制器400包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410、數(shù)據(jù)處理單元420和控制信號(hào)收發(fā)單元430 ;所述定位方法包括以下步驟:
[0052]I)由衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410將所述發(fā)電板組100所在地的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù)(時(shí)間數(shù)據(jù)即衛(wèi)星授時(shí)數(shù)據(jù))傳輸給數(shù)據(jù)處理單元420 ;
[0053]2)由數(shù)據(jù)處理單元420根據(jù)接收到的經(jīng)度、緯度以及時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算出所述發(fā)電板組100所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)T1和日落時(shí)間點(diǎn)T2,并計(jì)算出當(dāng)日的太陽(yáng)高度角最大值M3,以及由日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2的太陽(yáng)方位角運(yùn)行總量巧;以所述太陽(yáng)高度角達(dá)到最大值M3的時(shí)間點(diǎn)為正午時(shí)間點(diǎn)T3,將日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間的時(shí)間平均分成η個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)Τ,那么在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M= |Μ3/η|,在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W= Iw1AiI ;
[0054]再將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330的一次進(jìn)給量M',并將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340的一次進(jìn)給量W';本發(fā)明中所有時(shí)間點(diǎn)均根據(jù)真太陽(yáng)時(shí)進(jìn)行計(jì)算;
[0055]3)所述控制信號(hào)收發(fā)單元430發(fā)出控制信號(hào),使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330、方位角驅(qū)動(dòng)單元340產(chǎn)生進(jìn)給;在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為r ;在日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為M';在正午時(shí)間點(diǎn)T3到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為-M'。
[0056]所述【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員知道,對(duì)于所述發(fā)電板組100所在地(即地球上的某個(gè)地點(diǎn)),“日出時(shí)間點(diǎn)”指的是太陽(yáng)從東方地平線升起的時(shí)間;“日落時(shí)間點(diǎn)”指的是太陽(yáng)從西方地平線降落的時(shí)間;“正午時(shí)間點(diǎn)”指的是太陽(yáng)中心正好在當(dāng)?shù)刈游缇€上的時(shí)間,即日出時(shí)間點(diǎn)與日落時(shí)間點(diǎn)之間的中點(diǎn)。“正午時(shí)間點(diǎn)”即真12:00?!疤?yáng)高度角”指的是太陽(yáng)光線與通過(guò)該地與地心相連的地表切線的夾角,地球的任何地點(diǎn),日出時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度角和日落時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度角均為0°,正午時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度角最大:M =90。-1 δ-φ |,其中“ δ ”指的是太陽(yáng)赤諱,即太陽(yáng)直射點(diǎn)緯度,“φ”指的是發(fā)電板組100所在地的地理緯度,太陽(yáng)高度角值在0°到90°之間變化,在北半球除極地部分地區(qū)外,夏季正午時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度角較大,冬季正午時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)高度角較小,夏至?xí)r最大,冬至?xí)r最小?!疤?yáng)方位角”指的是太陽(yáng)光線在地平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角,可近似地看作是豎立在地面上的直線在陽(yáng)光下的陰影與正南方的夾角,地球的任何地點(diǎn),正午時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)方位角均為0°,太陽(yáng)方位角一天(24小時(shí),即1440min,也就是1440分鐘)的變化量為360°,太陽(yáng)方位角的變化速度為360° /1440min,即0.25° /min;其中,日出時(shí)間點(diǎn)到正午時(shí)間點(diǎn)之間的太陽(yáng)方位角為負(fù)值,正午時(shí)間點(diǎn)到日落時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)方位角為正值;如圖4所示,在北半球除極地部分地區(qū)外,在春分、秋分當(dāng)日,白天時(shí)間與夜里時(shí)間相等,都是12個(gè)小時(shí),取當(dāng)日正午時(shí)間點(diǎn)為12:0 O,則日出時(shí)間點(diǎn)為6:0 O,日出時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)方位角為-90°,如圖5所示,太陽(yáng)方位角每分鐘的變化量為0.25°。
[0057]步驟2)中,由經(jīng)度、緯度以及時(shí)間數(shù)據(jù)(時(shí)間數(shù)據(jù)即衛(wèi)星授時(shí)數(shù)據(jù))計(jì)算所述發(fā)電板組100所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)、日落時(shí)間點(diǎn)的方法,是所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù),因此不做詳述。單位時(shí)長(zhǎng)的太陽(yáng)高度角變化量與所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330的一次進(jìn)給量之間的換算,以及單位時(shí)長(zhǎng)的太陽(yáng)方位角變化量與所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340的一次進(jìn)給量的換算,也都是所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù),因此也不做詳述。
[0058]本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,采用的是“定量等分法”,即在一天中,只計(jì)算日出時(shí)間點(diǎn)或日落時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)方位角,正午時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)高度角,結(jié)合日出時(shí)間點(diǎn)、日落時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)高度角為定值0°,正午時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)方位角為定值0°,將日出時(shí)間點(diǎn)到正午時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間平均分成η個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)Τ,先計(jì)算出單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M= |Μ3/η和太陽(yáng)方位角變化量W= IwiAiI,再換算成高度角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量,和方位角驅(qū)動(dòng)單元的一次進(jìn)給量,本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法每天只需計(jì)算一次,即可使高度角驅(qū)動(dòng)單元和方位角驅(qū)動(dòng)單元在單位時(shí)間內(nèi)定量進(jìn)給,從而避免了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行程序跟蹤時(shí)逐步運(yùn)算控制造成的誤差累積,從而使太陽(yáng)能發(fā)電板組100的定位精度高、發(fā)電效率高。且對(duì)于某一太陽(yáng)能發(fā)電廠來(lái)說(shuō),其所有發(fā)電板組100的控制數(shù)據(jù)均相同,所以可以集中控制,也就是說(shuō),其所有發(fā)電板組100的定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300可以共用一組控制器400,從而大大節(jié)約控制器400的配置成本,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的整體配置成本低。
[0059]為了保證發(fā)電板組100全天的發(fā)電效率,優(yōu)選地:步驟2)中,在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間設(shè)有至少一個(gè)校正時(shí)間點(diǎn),并計(jì)算出各校正時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角。
[0060]步驟3)中,到達(dá)校正時(shí)間點(diǎn)時(shí),由安裝于所述發(fā)電板組100上的位置傳感器310將所述發(fā)電板組100的實(shí)際位置傳輸給數(shù)據(jù)處理單元420,由數(shù)據(jù)處理單元420判斷所述發(fā)電板組100的實(shí)際位置與當(dāng)前太陽(yáng)方位角是否匹配,如果不匹配,則通過(guò)所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340調(diào)整所述發(fā)電板組100的位置,直至與當(dāng)前的太陽(yáng)方位角相匹配。
[0061]其中,所述校正時(shí)間點(diǎn)為硬件校正時(shí)間點(diǎn),通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元420預(yù)先設(shè)定好該時(shí)間點(diǎn)時(shí)發(fā)電板組100的正確位置,當(dāng)運(yùn)行到該校正時(shí)間點(diǎn)時(shí),數(shù)據(jù)處理單元420判斷位置傳感器310反饋回來(lái)的發(fā)電板組100的實(shí)際位置與設(shè)定好的正確位置是否重合,如果否,數(shù)據(jù)處理單元420向方位角驅(qū)動(dòng)單元340發(fā)出指令,強(qiáng)行匹配,使所述發(fā)電板組100運(yùn)行到正確位置,從而完成一次誤差糾正,使之前的運(yùn)行誤差清零。
[0062]從簡(jiǎn)化計(jì)算量的角度考慮,優(yōu)選地,所述校正時(shí)間點(diǎn)設(shè)為一個(gè),即所述發(fā)電板組100所在地當(dāng)日的正午時(shí)間點(diǎn)。當(dāng)然,所述校正時(shí)間點(diǎn)也可以設(shè)成多個(gè),等時(shí)長(zhǎng)地設(shè)于日出時(shí)間點(diǎn)和日落時(shí)間點(diǎn)之間,所述發(fā)電板組100每運(yùn)行到一個(gè)校正時(shí)間點(diǎn),即進(jìn)行一次所述發(fā)電板組100的位置校正,則所述發(fā)電板組100在運(yùn)行中的定位精度更高,發(fā)電效率也更聞。
[0063]當(dāng)然,本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,首先應(yīng)建立在所述發(fā)電板組100在日出時(shí)間點(diǎn)T1時(shí)有一個(gè)正確的初始定位的基礎(chǔ)之上,所以,優(yōu)選地,本發(fā)明的定位方法太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,在步驟2)中,還包括所述發(fā)電板組100初始定位步驟:
[0064]在日出時(shí)間點(diǎn)T1,由所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340將所述發(fā)電板組100調(diào)整到與此時(shí)的太陽(yáng)高度角0°、太陽(yáng)方位角W1相匹配的位置。
[0065]從發(fā)電板組100的定位精度、發(fā)電效率、高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340的合適進(jìn)給頻率、高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340的機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易程度考慮,優(yōu)選地,實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)定位精度而調(diào)整單位時(shí)長(zhǎng),單位時(shí)長(zhǎng)可在30秒至60秒范圍內(nèi)進(jìn)行取值。當(dāng)然,也可以選擇更久時(shí)間或更短時(shí)間。
[0066]實(shí)施例一
[0067]取太陽(yáng)能發(fā)電廠家在上海,太陽(yáng)能發(fā)電板組100的校正時(shí)間點(diǎn)為當(dāng)日正午時(shí)間點(diǎn),一個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)為60秒。
[0068]則本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法的具體操作步驟如下:
[0069]一、由衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410 (即GPS)將上海的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù):東經(jīng)120° 51'?122° 12',北緯30。40'?31。53',日期為2014年6月15日,為了計(jì)算方便,取東經(jīng)120°,北緯30° ;傳輸給數(shù)據(jù)處理單元420。
[0070]二、由數(shù)據(jù)處理單元420根據(jù)經(jīng)度(東經(jīng)120° )、緯度(北緯30° )以及時(shí)間(2014年6月15日)計(jì)算出上海在2014年6月15日的日出時(shí)間點(diǎn)5:10、日落時(shí)間點(diǎn)18:50、太陽(yáng)高度角最大值82.481°,以及太陽(yáng)高度角到達(dá)最大值82.481°的正午時(shí)間點(diǎn)12:00 ;根據(jù)正午時(shí)間點(diǎn)時(shí)的太陽(yáng)方位角值為0°,以及太陽(yáng)方位角的變化速度360° /1440min,計(jì)算出日出時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)方位角值-102.5° ;計(jì)算出60秒內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量12.07'和太陽(yáng)方位角變化量0.25°,再將60秒內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量12.07'和太陽(yáng)方位角變化量0.25°換算為發(fā)電板組100的高度角驅(qū)動(dòng)單元330的一次進(jìn)給量M'和方位角驅(qū)動(dòng)單元340的一次進(jìn)給量W';
[0071]在日出時(shí)間點(diǎn)5:10,由所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340將所述發(fā)電板組100調(diào)整到與此時(shí)的太陽(yáng)高度角0°、太陽(yáng)方位角W1相匹配的位置,即所述發(fā)電板組100的法線正對(duì)著日出時(shí)間點(diǎn)5:10時(shí)的太陽(yáng)。
[0072]三、從日出時(shí)間點(diǎn)5:10開(kāi)始到正午時(shí)間點(diǎn)12:00,由控制信號(hào)收發(fā)單元430每間隔一個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)(在本實(shí)施例中即60秒)發(fā)出一次控制信號(hào),所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330接到信號(hào)即進(jìn)給一次(一次進(jìn)給量M'),所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340接到信號(hào)也進(jìn)給一次(一次進(jìn)給量W')。當(dāng)?shù)竭_(dá)正午時(shí)間點(diǎn)12:00時(shí),由安裝于所述發(fā)電板組100上的位置傳感器310將所述發(fā)電板組100的實(shí)際位置傳輸給數(shù)據(jù)處理單元420,數(shù)據(jù)處理單元420判斷發(fā)電板組100的實(shí)際位置與正午時(shí)間點(diǎn)12:00時(shí)的太陽(yáng)方位角0°是否匹配,如果不匹配,則所述數(shù)據(jù)處理單元420將差值換算成單位時(shí)長(zhǎng)個(gè)數(shù)(超前或滯后幾分鐘),然后使方位角驅(qū)動(dòng)單元340連續(xù)后退或行進(jìn)相應(yīng)次數(shù),將發(fā)電板組100的位置調(diào)整到與正午時(shí)間點(diǎn)12:00時(shí)的太陽(yáng)方位角0°相匹配。正午時(shí)間點(diǎn)12:00到日落時(shí)間點(diǎn)18:50,繼續(xù)由控制信號(hào)收發(fā)單元430每間隔一個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)(即60秒)發(fā)出一次控制信號(hào),所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330接到信號(hào)即進(jìn)給一次(一次進(jìn)給量-M'),所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340接到信號(hào)也進(jìn)給一次(一次進(jìn)給量W')。
[0073]如圖1至圖3所示,本發(fā)明還提供一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),包括控制器400和定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300。
[0074]如圖3所示,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300包括高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340 ;其中,高度角驅(qū)動(dòng)單元330包括高度角驅(qū)動(dòng)器331和高度角電機(jī)332,方位角驅(qū)動(dòng)單元340包括方位角驅(qū)動(dòng)器341和方位角電機(jī)342。
[0075]如圖2所示,所述控制器400包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410、數(shù)據(jù)處理單元420和控制信號(hào)收發(fā)單元430。
[0076]如圖1至圖3所示,所述數(shù)據(jù)處理單元420根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410收到的經(jīng)度、纟韋度和時(shí)間數(shù)據(jù),計(jì)算出所述發(fā)電板組100所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)T1、日落時(shí)間點(diǎn)T2和正午時(shí)間點(diǎn)T3 ;并計(jì)算出單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量和太陽(yáng)方位角變化量;再將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330的一次進(jìn)給量,將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元340的一次進(jìn)給量;通過(guò)控制信號(hào)收發(fā)單元430傳輸給所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300,使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元330和方位角驅(qū)動(dòng)單元340每經(jīng)過(guò)一單位時(shí)長(zhǎng)進(jìn)給一次,以調(diào)整所述發(fā)電板組100的位置,使所述發(fā)電板組100的法線正對(duì)太陽(yáng)。
[0077]由本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法可知,對(duì)于某一太陽(yáng)能發(fā)電廠來(lái)說(shuō),其所有發(fā)電板組100的控制數(shù)據(jù)均相同,所以其所有發(fā)電板組100的定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300可以共用一組控制器400;換而言之,本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),所述發(fā)電板組100可以為多組,每一發(fā)電板組100配置一組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300,每組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300均與同一個(gè)控制器400相連接。這可以大大節(jié)約控制器400的配置成本,使太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的整體配置成本低。
[0078]從操作的便利性考慮,如圖1所示,所述控制器400與所述發(fā)電板組100的機(jī)體支柱200分離,單獨(dú)放置;而所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300則安裝于所述發(fā)電板組100的機(jī)體支柱200 上。
[0079]從配置的便利性考慮,優(yōu)選地,定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300與控制器400之間的連接采用TCP/IP通訊協(xié)議的通信連接,相應(yīng)地,所述控制信號(hào)收發(fā)單元430采用遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300中也設(shè)置有遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元 320。
[0080]從安裝的便利性及經(jīng)濟(jì)成本的角度考慮,優(yōu)選地,所述控制信號(hào)收發(fā)單元430采用無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元,相應(yīng)地,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300中的信號(hào)收發(fā)單元320也采用無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元。所述控制器400的衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410連接所述數(shù)據(jù)處理單元420,所述數(shù)據(jù)處理單元420還連接所述控制信號(hào)收發(fā)單元430。而所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300的無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元320連接所述高度角驅(qū)動(dòng)器331和方位角驅(qū)動(dòng)器341,所述高度角驅(qū)動(dòng)器331還連接所述高度角電機(jī)332,所述方位角驅(qū)動(dòng)器341還連接所述方位角電機(jī)342。當(dāng)然,所述控制信號(hào)收發(fā)單元430與所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300中的信號(hào)收發(fā)單元320也可以采用其它種類的信號(hào)收發(fā)單元,通過(guò)有線傳輸或光纖傳輸進(jìn)行控制信號(hào)傳遞,比如采用485號(hào)信號(hào)線纜、光纖線纜等。
[0081]為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電板組100在校正時(shí)間點(diǎn)的位置校正,如圖3所示,優(yōu)選地,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300還包括位置傳感器310,所述位置傳感器310與所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)300中的信號(hào)收發(fā)單元320相連接。
[0082]從所述太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、安全性,以及維護(hù)和故障處理的便利性、經(jīng)濟(jì)成本等角度考慮,優(yōu)選地,所述控制器400為兩組,一組為工作控制器,另一組為備用控制器,所述工作控制器與所述備用控制器可自動(dòng)地或手動(dòng)地切換,平時(shí),工作控制器工作,當(dāng)工作控制器發(fā)生故障或需要維護(hù)時(shí),可自動(dòng)地(或手動(dòng)地)停止運(yùn)行,同時(shí),備用控制器被啟動(dòng),開(kāi)始運(yùn)行,投入工作,充當(dāng)起工作控制器;而原來(lái)的工作控制器則可以進(jìn)行維修或維護(hù),完成維修或維護(hù)工作后即可充當(dāng)備用控制器。當(dāng)然,所述控制器400也可以設(shè)為一組或兩組以上。
[0083]為了穩(wěn)定、可靠的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中,并且符合工業(yè)生產(chǎn)的使用標(biāo)準(zhǔn),控制器400的主體應(yīng)采用工業(yè)控制機(jī),使之能夠應(yīng)用于各種環(huán)境和地區(qū)。
[0084]從所述太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的自動(dòng)化程度、使用方便性考慮,優(yōu)選地,所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410采用GPS,所述GPS通過(guò)接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)來(lái)取得發(fā)電板組100所在地的經(jīng)度、緯度和具體時(shí)間。當(dāng)然,所述衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元410也可以采用其他接收單元,只要能夠?qū)⑿l(wèi)星發(fā)射的發(fā)電板組100所在地的經(jīng)度、緯度以及時(shí)間數(shù)據(jù)接收到即可(時(shí)間數(shù)據(jù)具體到某一天的某個(gè)時(shí)刻,比如2014年8月5日上午9:15:15)。
[0085]從所述太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)的自動(dòng)化程度及操作方便性考慮,優(yōu)選地,所述數(shù)據(jù)處理單元420為PLC或LPC。當(dāng)然,所述數(shù)據(jù)處理單元420也可以采用專門(mén)設(shè)計(jì)的電路板,只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所要求的數(shù)據(jù)處理工作即可。
[0086]綜上所述,本發(fā)明的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,對(duì)于一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電廠的每一發(fā)電板組的控制數(shù)據(jù)是相同的,所以,可以集中控制,從而多組發(fā)電板組的定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以共用一組控制器,在簡(jiǎn)化太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)、使太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng)配置成本低的同時(shí),還提高了太陽(yáng)能發(fā)電板組的定位精度,從而提高了太陽(yáng)能發(fā)電板組的發(fā)電效率,降低了太陽(yáng)能發(fā)電的成本,有利于太陽(yáng)能發(fā)電的推廣和應(yīng)用。所以,本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0087]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,所述太陽(yáng)能發(fā)電板組在高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)和方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行定位,使所述太陽(yáng)能發(fā)電板組的法線正對(duì)太陽(yáng),所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)、方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)均由一控制器(400)控制;其特征在于,所述控制器包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元(410)、數(shù)據(jù)處理單元(420)和控制信號(hào)收發(fā)單元(430),所述定位方法包括以下步驟: 1)由衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元(410)將所述發(fā)電板組(100)所在地的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元(420); 2)由數(shù)據(jù)處理單元(420)根據(jù)接收到的經(jīng)度、諱度以及時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算出所述發(fā)電板組(100)所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)T1和日落時(shí)間點(diǎn)T2,并計(jì)算出當(dāng)日的太陽(yáng)高度角最大值M3,以及由日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2的太陽(yáng)方位角運(yùn)行總量巧;以所述太陽(yáng)高度角達(dá)到最大值M3的時(shí)間點(diǎn)為正午時(shí)間點(diǎn)T3,將日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間的時(shí)間平均分成η個(gè)單位時(shí)長(zhǎng)Τ,那么在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M= |Μ3/η|,在單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W= IW1AiI ;所述時(shí)間點(diǎn)均根據(jù)真太陽(yáng)時(shí)進(jìn)行計(jì)算; 再將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量M換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)的一次進(jìn)給量M',并將單位時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量W換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)的一次進(jìn)給量W'; 3)所述控制信號(hào)收發(fā)單元(430)發(fā)出控制信號(hào),使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)、方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)產(chǎn)生進(jìn)給;在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為W';在日出時(shí)間點(diǎn)T1到正午時(shí)間點(diǎn)T3之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為M',在正午時(shí)間點(diǎn)1~3到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間,所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)每單位時(shí)長(zhǎng)的進(jìn)給量為-M'。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,其特征在于: 步驟2)中,在日出時(shí)間點(diǎn)T1到日落時(shí)間點(diǎn)T2之間設(shè)有至少一個(gè)校正時(shí)間點(diǎn),并計(jì)算出各校正時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角; 步驟3)中,到達(dá)校正時(shí)間點(diǎn)時(shí),由安裝于所述發(fā)電板組(100)上的位置傳感器(310)將所述發(fā)電板組(100)的實(shí)際位置傳輸給數(shù)據(jù)處理單元(420),由數(shù)據(jù)處理單元(420)判斷所述發(fā)電板組(100)的實(shí)際位置與當(dāng)前太陽(yáng)方位角是否匹配,如果不匹配,則通過(guò)所述方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)調(diào)整所述發(fā)電板組(100)的位置,直至與當(dāng)前的太陽(yáng)方位角相匹配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,其特征在于:所述校正時(shí)間點(diǎn)為一個(gè),即所述發(fā)電板組(100)所在地當(dāng)日的正午時(shí)間點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,其特征在于:在步驟2)中,還包括所述發(fā)電板組(100)初始定位步驟: 在日出時(shí)間點(diǎn)T1,由所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)和方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)將所述發(fā)電板組(100)調(diào)整到與此時(shí)的太陽(yáng)高度角0°、太陽(yáng)方位角W1相匹配的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位方法,其特征在于:所述單位時(shí)長(zhǎng)T在30秒至60秒范圍內(nèi)取值。
6.一種太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),其特征在于,包括控制器(400)和定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300); 所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300)包括高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)和方位角驅(qū)動(dòng)單元(340); 所述控制器(400)包括衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元(410)、數(shù)據(jù)處理單元(420)和控制信號(hào)收發(fā)單元(430);所述數(shù)據(jù)處理單元(420)根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收單元(410)收到的經(jīng)度、緯度和時(shí)間數(shù)據(jù),計(jì)算出所述發(fā)電板組(100)所在地當(dāng)日的日出時(shí)間點(diǎn)!\、日落時(shí)間點(diǎn)T2和正午時(shí)間點(diǎn)T3 ;并計(jì)算出單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量和太陽(yáng)方位角變化量;再將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)高度角變化量換算為所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)的一次進(jìn)給量,將單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)太陽(yáng)方位角變化量換算為所述方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)的一次進(jìn)給量;通過(guò)控制信號(hào)收發(fā)單元(430)傳輸給所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300),使所述高度角驅(qū)動(dòng)單元(330)和方位角驅(qū)動(dòng)單元(340)每經(jīng)過(guò)一單位時(shí)長(zhǎng)進(jìn)給一次,以對(duì)所述發(fā)電板組(100)進(jìn)行定位,使所述發(fā)電板組(100)的法線正對(duì)太陽(yáng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),其特征在于:所述發(fā)電板組(100)為多組,每一發(fā)電板組(100)配置一組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300),每組定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300)均與同一個(gè)控制器(400)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),其特征在于:所述控制信號(hào)收發(fā)單元(430)采用遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元,所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300)中也設(shè)置有遵循TCP/IP通訊協(xié)議的信號(hào)收發(fā)單元(320)。
9.根根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),其特征在于:所述控制器(400)為兩組,一組為工作控制器,另一組為備用控制器,所述工作控制器與所述備用控制器自動(dòng)或手動(dòng)切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能發(fā)電板組的雙軸數(shù)控定位系統(tǒng),其特征在于:所述定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)(300)還包括位置傳感器(310),所述位置傳感器(310)與所述控制信號(hào)收發(fā)單元(430)相連接。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104238577SQ201410494769
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】袁崇禮, 白峰 申請(qǐng)人:上海律邦機(jī)電設(shè)備有限公司