[实用新型]太阳能电池板跟踪太阳转角智能控制器

说明书

技术领域

本发明属于物理技术，具体涉及太阳能电池板控制装置。 

背景技术

随着全社会对二次能源短缺及环境的保护的关注，用太阳能电池板直接吸收阳光发电正在被逐渐广泛的应用，基于各国对太阳能电池材料的技术投入，太阳能发电必将有广泛的前途。现在所能见到的用于太阳能发电的电池板都是其上的水平线东西指向、其上南北向直线的仰角根据当地纬度固定方位设置，由于季节及每日早、中、晚太阳位置的变化中，照射到固定的太阳能电池板上的日光入射角的差异很大，使太阳能电池板不能保持与阳光趋于垂直而获得最大的单位面积辐照量，降低了全天候的阳光利用率。 

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池板跟踪太阳转角智能控制器，用于自动调整太阳能电池板相对太阳的朝向，克服现有的固定设置的太阳能电池板全天候阳光利用率低的不足。 

本发明的太阳能电池板转角智能控制器  由受控太阳能电池板、电池板支撑框架、安装在框架上的步进电机、安装在步进电机输出轴与电池板之间的电池板驱动齿条或链条及控制电路组成，其中的控制电路包括安装在与受控太阳能电池板同一平面或平行平面上的太阳能电池传感器、与太阳能电池传感器输出端相连接的传感器最大电功率输出相匹配的电阻器、输入端与太阳能电池传感器两极相连通的放大器、与放大器输出端连接的A/D转换器、与A/D转换器输出端连接的数字处理电路（DPS）、与处理电路输出端连接的步进电机伺服电路、 伺服电路接步进电机和电源。 

以上技术方案能实现一维转角自动跟踪控制，取两部一维控制器，将其中的一部控制器的支撑框架垂直于已形成的铰轴铰接在另一部控制器的支撑架上，即可完成二维跟踪自动控制。 

本发明所依据的原理是太阳能电池的伏案特性曲线。当负载与太阳能电池匹配时，此时太阳能电池输出的功率最大，附图1给出了太阳能电池伏案特性曲线图，图中PMmax为最大功率输出点，由伏案特性曲线看短路电流（负载电阻RL=0Ω）Isc至最大功率输出点PMmax(此时电流为Imo)的区域中，太阳能电池电流的变化不大，工作电流主要随日光强弱而变化。在Isc——Imo电流范围内对太阳能电池电流进行采样并做为控制依据是合理的，效果是最好的。 

本发明的工作过程是：太阳能电池传感器与匹配电阻间的电压作为取样电路电压，实现感知太阳能电池板在任何环境条件下的需要的最佳角度。通过电压放大电路、A/D转换器、数字处理电路、步进电机伺服电路控制步进电机，经机械传动，带动太阳能电池板跟踪移动的太阳。 

本发明的积极效果是：利用太阳能电池的伏案特性，以简单的结构，低廉的成本，实现了太阳能电池板相对太阳的自动跟踪，使电池板保持在最有利于吸收太阳能的角度。最大限度的提高太阳能发电利用效率。 

附图说明

图1为太阳能电池伏案特性曲线图。 

图2为本发明控制器机械结构示意图。 

图3为本发明控制器电控部分框图。 

具体实施方式

参阅图2、将受控太阳能电池板1向南水平用铰轴2铰接在支撑架3上。步进电机4及电源固定在支撑架3上。步进电机4动力输出轴与电池板1之间连接驱动链条5，选能输出最大级的电流面积的与受控太阳能电池板相同型号的太阳能电池传感器6，同平面安装在受控太阳能电池板1上。控制电路板7固定在支撑架3上。 

参阅图3，设太阳能电池传感器在最大日照最佳入射角时的电流为Imax，RL的值满足Uimax ≤I maxRL （ Uimax为A/D变换器的最大允许输入电压）选择匹配电阻RL阻值。选常规电压放大电路接入太阳能电池传感器与匹配电阻RL组成的回路中， A/D变换器选用单独的芯片或兼有A/D的DSP芯片。接入放大电路。如果选用有效位为8位的A/D，太阳能电池板有2⁸ =256个刻度的变化。A/D接DSP。DSP输出接常规步进电机伺服电路，伺服电路输出接步进电机。太阳能电池电流的细分功能由放大器、A/D、DSP及A/D细分反馈电路共同完成。一般情况下，放大器的放大倍数等于1即可。当要求更高的控制精度时，由DSP运算出最佳入射角附近角度（初测最大太阳能电池电流及双侧次大电流值）所对应的太阳能电池电流数据经A/D细分反馈电路去控制放大器，使放大器变大放大倍数，并减去无用部分电压。此时A/D电路只将对控制有作用的部分电压分成2⁸分，即提高了控制 精确度。DSP及伺服驱动电路。步进电机的步长调整方法是先使用较大的步长，找出角度“欠”、“过”两处最大电流点。之后使用方案的细分功能。步进电机以小步长进行调整，完成即快又准确的方位调整。伺服电机电源由12伏蓄电池或电池组片供电。