專利名稱：太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制系統(tǒng)，具體地說是一種太陽能發(fā)電站使用的跟蹤太陽運 行軌跡的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時全球還有20 億人得不到正常的能源供應(yīng)。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能 源能夠改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)，維持長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展。這之中太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成 為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉 價、人類能夠自由利用的能源。因此太陽能光伏發(fā)電以及光熱系統(tǒng)是一個重要的發(fā)展方向； 但對于某一個固定地點的太陽能光伏光熱系統(tǒng)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，陽光日 照角度時刻都在變化，如果系統(tǒng)帆板能夠時刻正對太陽，效率才會達到最佳狀態(tài)，所以現(xiàn)在 很多太陽能電站都會設(shè)置太陽能跟蹤控制系統(tǒng)。普通太陽能發(fā)電站使用的控制系統(tǒng)主要是驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成控制動作，結(jié)構(gòu)功能 比較單一，影響太陽能電站的發(fā)電效率。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有太陽能發(fā)電站控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能單一的問題，本實用新型提供了一種新 型的多功能智能太陽能發(fā)電站用的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可以保證發(fā)電站對太陽在空間的 非線性運動跟蹤精度達到1度，能夠獲得太陽最大光照能量，比固定安裝的光伏系統(tǒng)提高 發(fā)電量40%以上，使太陽能發(fā)電成本下降30%以上。本實用新型采用的具體技術(shù)方案是太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，包括微控制 器，其特征是所述的微控制器設(shè)有光伏聚焦傳感接收器、風(fēng)速信號接收器、限位信號接收 器和時間校正模塊，光伏聚焦傳感器可以用于聚光型跟蹤電站的高精度跟蹤，陰天或多云 天氣情況下通過時間校正模塊實現(xiàn)對太陽能電池板角度的校正，無需人工干涉，控制系統(tǒng) 通過設(shè)置光伏聚焦傳感接收器，接收光伏聚焦傳感器發(fā)送的信號；光伏控制跟蹤誤差小于 士0. 1度，風(fēng)速信號接收器可以用于對風(fēng)速的測量，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速高于18m/s時，電站會自動將 面向太陽的電池板放置于水平位置，將損害降至最??；限位信號接收器可以接收太陽能電 池板的限位信號，通過在太陽能板上設(shè)置限位信號，可以保護設(shè)備不受損壞，提高了太陽能 電池板的安全性。所述的微控制器設(shè)有IXD顯示裝置、緩沖電路、通訊接口和手動輸入裝置，通過 LCD顯示裝置可以快速顯示太陽能電池板的工作情況，緩沖電路可以減少驅(qū)動電流突變對 微控制器的干擾，通訊接口可以將當(dāng)前光伏系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時反饋給監(jiān)控中心，手動輸 入裝置可以實現(xiàn)對設(shè)備安裝的手動調(diào)試。 所述的時間校正模塊設(shè)有GPS校正模塊，當(dāng)沒有GPS模塊時，控制器自帶的時鐘系 統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境下可提供誤差為士2分鐘/年的時間精度，相當(dāng)于一年內(nèi)僅產(chǎn)生士0.5度的時控誤差，不能滿足控制精度時需要人工進行校正。在這里GPS模塊可以提供非常精確的 當(dāng)?shù)厮幗?jīng)緯度與時間數(shù)據(jù)，每隔一段時間會自動對控制器進行修正，省去了人工校正的 麻煩。 所述的緩沖電路設(shè)有連鎖邏輯電路，緩沖電路與光耦繼電器相連，光耦繼電器與 SSR固態(tài)繼電器相連，SSR固態(tài)繼電器直流12v信號控制220V交流功率負(fù)載，光耦繼電器實 際上是帶有光電隔離的場效應(yīng)管，可以驅(qū)動不超過30V500mA的交直流負(fù)載，在本設(shè)計中驅(qū) 動小型交流固態(tài)繼電器來完成設(shè)備的控制，與普通電磁繼電器相比，其優(yōu)點是響應(yīng)速度快、 不存在開關(guān)壽命和電弧干擾問題，整體提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力。本實用新型的有益效果是該太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)通過設(shè)置光伏聚焦傳感 接收器、風(fēng)速信號接收器、限位信號接收器和時間校正模塊，能夠獲得太陽最大光照能量， 比固定安裝的光伏系統(tǒng)提高發(fā)電量40%以上，使太陽能發(fā)電成本下降30%以上，通過IXD 顯示裝置、緩沖電路、通訊接口和手動輸入裝置來完成對太陽能電站控制系統(tǒng)的智能操作， 同時也便于人工維護，增加控制系統(tǒng)的實用性。

附圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，包括微控制器，微控制器通過光電隔離 連接光伏聚焦傳感接收器、風(fēng)速信號接收器、限位信號接收器和通訊接口，同時還設(shè)有IXD 顯示裝置、緩沖電路、時間校正模塊和手動輸入裝置。光伏聚焦傳感器可以用于聚光型跟蹤電站的高精度跟蹤，陰天或多云天氣情況下 通過時間校正模塊實現(xiàn)對太陽能電池板角度的校正，無需人工干涉，控制系統(tǒng)通過設(shè)置光 伏聚焦傳感接收器，接收光伏聚焦傳感器發(fā)送的信號；光伏控制跟蹤誤差小于士0.1度，由 于信號易受外界干擾所以該傳感器通過光電隔離由微控制器在單位時間內(nèi)對脈沖個數(shù)進 行計數(shù)從而準(zhǔn)確測量傳感器的輸出信號，抗干擾能力強。風(fēng)速信號接收器可以用于對風(fēng)速的測量，當(dāng)?shù)仫L(fēng)速高于18m/s時，電站會自動將 面向太陽的電池板放置于水平位置，將損害降至最小。限位信號接收器可以接收太陽能電池板的限位信號，限位信號可以設(shè)置X軸和Y 軸的初始限位、終止限位和保護限位，每天正常情況下光伏系統(tǒng)均要從X，Y軸的初始限位 開始運轉(zhuǎn)，結(jié)束于Χ，γ軸的終止限位；意外情況下(如電機換相失敗等原因)當(dāng)運轉(zhuǎn)至位置 限位時卻未停止繼續(xù)運轉(zhuǎn)至X或Y軸保護限位，控制器將強制停止X或Y軸繼續(xù)運轉(zhuǎn)，保護 設(shè)備不受損壞提高了安全性。通過IXD顯示裝置可以快速顯示各項控制與運行參數(shù)，方便用戶使用與維護。緩沖電路設(shè)有連鎖邏輯電路，緩沖電路與光耦繼電器相連，光耦繼電器與SSR固 態(tài)繼電器相連，SSR固態(tài)繼電器直流12ν信號控制220V交流功率負(fù)載，光耦繼電器實際上 是帶有光電隔離的場效應(yīng)管，可以驅(qū)動不超過30V500mA的交直流負(fù)載，在本設(shè)計中驅(qū)動小 型交流固態(tài)繼電器來完成設(shè)備的控制，與普通電磁繼電器相比其優(yōu)點是響應(yīng)速度快、不存 在開關(guān)壽命和電弧干擾問題，整體提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力。[0017] 通訊接口可以使用RS485接口，RS485通訊接口可將當(dāng)前光伏系統(tǒng)的運行狀態(tài)實 時反饋給監(jiān)控中心，本例中采用光電隔離的方式可有效防止MCU受到來自外界通信線上的 干擾。時間校正模塊設(shè)有GPS校正模塊，當(dāng)沒有GPS模塊時，控制器自帶的時鐘系統(tǒng)在工 業(yè)環(huán)境下可提供誤差為士 2分鐘/年的時間精度，相當(dāng)于一年內(nèi)僅產(chǎn)生士 0.5度的時控誤 差，當(dāng)不能滿足控制精度時需要人工進行校正。在這里GPS模塊可以提供非常精確的當(dāng)?shù)?所處經(jīng)緯度與時間數(shù)據(jù)，每隔一段時間會自動對控制器進行修正，省去了人工校正的麻煩。該太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)通過設(shè)置光伏聚焦傳感接收器、風(fēng)速信號接收器、 限位信號接收器和時間校正模塊，能夠獲得太陽最大光照能量，比固定安裝的光伏系統(tǒng)提 高發(fā)電量40%以上，使太陽能發(fā)電成本下降30%以上，通過IXD顯示裝置、緩沖電路、通訊 接口和手動輸入裝置來完成對太陽能電站控制系統(tǒng)的智能操作，同時也便于人工維護，增 加控制系統(tǒng)的實用性。其他未描述的內(nèi)容為已有技術(shù)，在此不再贅述。
權(quán)利要求太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，包括微控制器，其特征是所述的微控制器設(shè)有光伏聚焦傳感接收器、風(fēng)速信號接收器、限位信號接收器和時間校正模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，其特征是所述的微控制器設(shè) 有IXD顯示裝置、緩沖電路、通訊接口和手動輸入裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，其特征是所述的時間校正模 塊設(shè)有GPS校正模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，其特征是所述的緩沖 電路設(shè)有連鎖邏輯電路，緩沖電路與光耦繼電器相連，光耦繼電器與SSR固態(tài)繼電器相連。
專利摘要太陽運行軌跡跟蹤控制系統(tǒng)，主要解決現(xiàn)有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能單一的問題，包括微控制器，微控制器通過光電隔離連接光伏聚焦傳感接收器、風(fēng)速信號接收器、限位信號接收器和通訊接口，同時微控制器還設(shè)有LCD顯示裝置、緩沖電路、時間校正模塊和手動輸入裝置，該控制系統(tǒng)可以保證發(fā)電站對太陽在空間的非線性運動跟蹤精度達到1度，能夠獲得太陽最大光照能量，比固定安裝的光伏系統(tǒng)提高發(fā)電量40％以上，使太陽能發(fā)電成本下降30％以上，同時提供智能化操作，增加跟蹤器的實用性。
文檔編號H02N6/00GK201562171SQ20092028027
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者徐劍, 顧滌非, 高峰 申請人:山東華藝陽光太陽能產(chǎn)業(yè)有限公司