[实用新型]一种太阳能电池跟踪检测与控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池跟踪检测与控制装置，属于光伏电池应用领域。

背景技术

太阳能光伏电池是一种将太阳光能直接转化为电能的器件，基于的原理是半导体PN结处所发生的光生伏特效应，器件本身是一个半导体光电二极管。当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能转变成电能，通过电路便产生电流，向外电路输送电功率。

半导体PN结接受到太阳光的照射，PN结材料体内将会出现电子-空穴对，PN结周围产生的载流子没有被复合，它们流向空间电荷区，电子被材料内部形成的电场所吸引，流入N区，使N区呈现电负性。同时，空穴流向P区而使之呈现电正性，这种变化的最终结果是导致N区出现过多带负电的电子，P区出现过多带正电的空穴，在PN结周围产生了与势垒方向相反的光生电场。光生电场导致N区和P区之间的薄层上产生电动势，这就是光生伏特效应。若把外部的电路进行短接，在外部电路中便会检测到流过与入射光能量成正比的电流，该电流称为短路电流。相反，如果把PN结的两端连线断开，电子和空穴将对应地跑向N区和P区，导致N区的费米能级高于P区的费米能级，二者之间便出现电位差，这个电位差值可以被检测到，通常称之为开路电压。在外部电路可通电的情况下，外部电路中会检测到有电流流过，即PN结内部因为光伏产生了功率输出，这便是光伏电池发电的原理。将许多个电池串联或并联就可以构成有比较大功率输出的太阳能电池方阵。

太阳能电池大多做成板状，如图1所示。当太阳光按照图示方向入射时，太阳能电池板等效接受太阳光的面积成为：

S＝S₀cosθ

其中N、N'表示实际太阳能电池板及等效太阳能电池板的法线方向，θ表示入射光与太阳能电池板法线之间的夹角，S₀为太阳能电池板原始面积。

现有的太阳能电池板因为角度的原因而不能充分地吸收太阳光。现有技术中也有一些最大功率追踪的方法和装置，但大都基于太阳能电池的电流或电压的历史曲线，不够精确。

发明内容

发明目的：本发明提出一种太阳能电池跟踪检测与控制装置，根据光敏元件所组成的点阵来判断太阳光与太阳能电池板之间的角度，并随时调整太阳能电池板的角度，以实现太阳能电池板能够到达获取最大功率位置的追踪控制，追踪更加精确。

技术方案：本发明采用的技术方案为一种太阳能电池跟踪检测与控制装置，包括根据光照产生检测电压的检测装置，接收检测电压并产生控制信号的控制逻辑，接收所述控制信号的单片机，受单片机控制的水平驱动电路和仰角驱动电路，受水平驱动电路驱动的水平电机和受仰角驱动电路驱动的仰角电机。

作为本发明的进一步改进，所述检测装置包括点阵、安装点阵的底板、垂直安装在底板上的标杆；点阵中的若干个预设点由两个光敏元件组成，该检测装置还包括若干个比较电路，每个比较电路包括位于不同预设点的两个光敏元件，所述两个光敏元件相互串联形成从电源到地的通路，该比较电路还包括输入端连接两个光敏元件之间的公共端的两个比较器。所述单片机还连接有显示器和按键。所述点阵为5*5点阵。所述光敏元件为光敏电阻。

作为本发明的进一步改进，所述点阵为k×k点阵，k为奇数（k≥3）。所述光敏元件为光敏二极管。横轴位于行，纵轴位于列，纵、横轴的交点是测量标杆的安置点。“[]”表示里面的数字取整。

本发明中的检测装置起到了探测入射阳光与太阳能电池板法线之间夹角的作用。该检测装置的底板上布满点阵，其中若干个预设的点包含两个光敏元件，当垂直在底板上的标杆在阳光的照射下，于点阵内形成阴影，即可根据该阴影所引起的光敏元件电阻变化来判断阳光与太阳能电池板法线之间的夹角。

有益效果：本发明根据检测装置所产生的检测电压，经过控制逻辑的处理输入到单片机，由单片机来判断太阳能电池板的运动方向，及时地驱动相关电机来调整太阳能电池板的姿态，使其达到吸收最大功率的位置。光敏元件与相关电路的配合工作相对于现有技术，具备更高的精确性和实时性。

附图说明

图1为太阳能电池板光照角度示意图；

图2为本发明检测装置的结构示意图；

图3为本发明底板上的点阵结构示意图；

图4为本发明图3分析简化的2*2点阵示意图；

图5为本发明检测装置中各个光敏电阻所组成的单一比较器串联电路结构图；

图6为本发明检测装置中各个光敏电阻所组成的双比较器串联电路结构图；

图7为本发明5*5点阵示意图；