[发明专利]一种新型极轴式太阳跟踪系统的控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电装置领域，特别是涉及一种新型极轴式太阳跟踪系统的控制电路。

背景技术

太阳能资源的总量很大，既是一次性能源，又是可再生能源，是免费使用、无需运输三维清洁能源。但是太阳能具有分散性，虽然到达地球表面的太阳辐射的总量十分巨大，但其能流密度低。地面每平方米只有1000W左右的太阳能。同时，太阳能还具有不稳定性，由于地球表面受到昼夜、季节、地理纬度、随机变化的气候自然条件影响，使得到达某一点的太阳能是间歇的，光照方向和强度随时间不断变化的，太阳能的这些缺陷限制了大规模的开发利用太阳能资源。因此，在太阳现存的缺陷基础上，为了充分开发利用太阳能资源，双轴式太阳自动跟踪系统可使光伏电池的接收率大大的提高，从而能有效的、更充分的利用太阳能资源，拓宽了太阳能的应用领域。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种新型极轴式太阳跟踪系统的控制电路，可使光伏电池的接收率大大的提高，从而能有效的、更充分的利用太阳能资源，拓宽了太阳能的应用领域。

本发明采用的技术方案为：一种新型极轴式太阳能跟踪系统的控制电路，主要是由跟踪模块，单片机控制器以及驱动模块组成；跟踪模块由光电跟踪和视日跟踪相结合，第一级按视日运动轨迹通过程序跟踪，第二级采用光电传感器来矫正跟踪；驱动模块驱动步进电机和直线电机运转，分别控制绕极轴转动和俯仰角调节，以实现对太阳的自动跟踪；跟踪同时实时检测风速风向、光照强度和太阳能电池参数。

所述跟踪模块的视日跟踪是由视日运动轨迹控制软件计算出太阳运行轨迹，进而实时跟踪；光电跟踪是利用光电传感器来测定入射太阳光线和系统光轴间的偏差。启动跟踪模块时采用定时判断光强电压是否达到光电跟踪范围，如果达到光电跟踪范围启动光电跟踪进行修正，如果没有达到光电跟踪范围采用视日运动轨迹跟踪，当达到光电跟踪的光强时启动光电跟踪进行修正。

所述风速风向检测和光照强度检测当检测到破坏性大风时，系统应使太阳能电池板转到最佳斜角位置，之后电机停转，保护太阳能电池，光照强度传感器检测当时当地的光照强度，进而判断天气状况，以便跟踪模式的切换。

所述太阳能电池参数实时采集太阳能电池的温度、电压和 电流，以便太阳能电池输出最大功率。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1. 本发明设计合理、结构简单且电路部分连线简单；

2. 采用极轴式自动跟踪系统可使光伏电池的接受率大大的提高，从而能更有效的、更充分的利用太阳能资源，拓宽了太阳能的应用领域。另一方面，有效的利用太阳能可以缓解日益紧张的能源危机和严重污染的生态环境，这对人类的可持续发展有着重要的意义。

3. 方位角-高度角式双轴跟踪虽然能实现跟踪精度，但是机械结构较复杂，系统成本高，方位角和高度角电机动作频繁，能耗较高，高度角和方位角计算较复杂等，采用极轴式全跟踪机构，结构简单，跟踪精度高，成本相对低，耗能低。

附图说明

附图为本发明的示意图

具体实施方式

参照附图，一种新型极轴式太阳能跟踪系统的控制电路，主要是由跟踪模块，单片机控制器以及驱动模块组成；跟踪模块由光电跟踪和视日跟踪相结合，第一级按视日运动轨迹通过程序跟踪，第二级采用光电传感器来矫正跟踪；驱动模块驱动步进电机和直线电机运转，分别控制绕极轴转动和俯仰角调节，以实现对太阳的自动跟踪；跟踪同时实时检测风速风向、光照强度和太阳能电池参数。

所述跟踪模块的视日跟踪是由视日运动轨迹控制软件计算出太阳运行轨迹，进而实时跟踪；光电跟踪是利用光电传感器来测定入射太阳光线和系统光轴间的偏差。启动跟踪模块时采用定时判断光强电压是否达到光电跟踪范围，如果达到光电跟踪范围启动光电跟踪进行修正，如果没有达到光电跟踪范围采用视日运动轨迹跟踪，当达到光电跟踪的光强时启动光电跟踪进行修正。

所述风速风向检测和光照强度检测当检测到破坏性大风时，系统应使太阳能电池板转到最佳斜角位置，之后电机停转，保护太阳能电池，光照强度传感器检测当时当地的光照强度，进而判断天气状况，以便跟踪模式的切换。

所述太阳能电池参数实时采集太阳能电池的温度、电压和 电流，以便太阳能电池输出最大功率。

本发明的工作过程为：单片机通过视日运动轨迹计算出太阳运行轨迹，判断白天和黑夜，光照强度传感器检测阴天和晴天，晴天时，启用跟踪模式，阴天时系统处于暂停等待状态；由阴天变晴天时，启动跟踪模块时采用定时判断光强电压是否达到光电跟踪范围，如果达到光电跟踪范围启动光电跟踪进行修正，如果没有达到光电跟踪范围采用视日运动轨迹跟踪，当达到光电跟踪的光强时启动光电跟踪进行修正，驱动步进电机和直线电机运转，使机械装置逐渐对准太阳，随后系统进入检测等待状态，步进电机停止工作，当太阳偏离一定角度后，光电检测再次开始搜索跟踪太阳；一直循环，直至天黑；风速传感器检测当时的风速信号，电池参数采集模块将采集太阳能电池的参数。