[发明专利]太阳能电池板追日控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了太阳能电池板追日控制系统及控制方法，包括光敏传感器、GPS模块、MCU控制中心、风速模块和直流电机；光敏传感器将位置信息、GPS模块将经度纬度信息以及标准时间均传送到太阳位置算法，经过太阳位置算法计算得到方位角高度角，将方位角高度角、风速模块传送到所述MCU控制中心，MCU控制中心将方位角驱动控制传送到所述直流电机，MCU控制中心将高度角驱动控制传送到所述直流电机；解决了以往技术中，无法准确定位太阳运动轨迹的问题。

技术领域

本发明涉及天文学领域，特别是太阳能电池板追日控制系统及控制方法。

背景技术

本项目中设计的太阳能追日控制系统是一种根据太阳的天文学参数设计的采用视日运动轨迹跟踪方法的闭环控制系统。其基本原理为：第一，根据当地经纬度信息和时间信息预先计算出太阳在一天内各个时刻的运动轨迹理论值；第二，利用光敏传感器检测到的太阳轨迹信息对理论值进行位置误差补偿；第三，以理论值和补偿值为依据，经MCU(微控制器)控制器发出PWM信号驱动电机，最终实现对太阳轨迹的精准跟踪，该系统可以不受天气因素的影响。

研究的目的。太阳能利用技术已经具有三百多年的历史，但由于太阳能光能密度较小，实际使用的太阳能电池转换效率均未超过30％，2020年美国研发出世界上最高效的太阳能电池，能量转换效率达到了47.1％。本项目通过延长太阳光照直射太阳能电池板时间提高光电转换效率，增加太阳能电池板的单位发电量。

研究的意义。该地区得天独厚的自然条件为清洁能源的发展提供了充分的条件，2018年、2019年、2020年该地区太阳能建设容量超过200兆瓦，太阳能追日跟踪技术是解决太阳能转换率低的一种重要可行途径，可以大幅提高太阳能的发电效率，具有直接可观的经济效益，对于促进太阳能利用技术的发展具有重要意义。

本项目研究国内外、省内外竞争情况及产业化前景

国外AMONIX公司生产整套太阳能发电控制装置，售价较高且后期维护不便。上海某公司生产的控制系统是基于传感器原理进行的设计制造，与本项目原理不同，会产生一定的竞争情况。太阳能追日系统包含两大部件，一为嵌入式控制模块、二为机械执行装置，整个系统生产加工均较为方便，可根据客户需要进行代工定制生产，参照该地区及周边地区的装机规模，本控制系统可以进行量产。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了太阳能电池板追日控制系统及控制方法，解决了以往技术中，无法准确定位太阳运动轨迹的问题。

本发明提供了太阳能电池板追日控制系统，包括光敏传感器、GPS模块、MCU控制中心、风速模块和直流电机；所述光敏传感器将位置信息、所述GPS模块将经度纬度信息以及标准时间均传送到太阳位置算法，经过太阳位置算法计算得到方位角高度角，将方位角高度角、风速模块传送到所述MCU控制中心，所述MCU控制中心将方位角驱动控制传送到所述直流电机，所述MCU控制中心将高度角驱动控制传送到所述直流电机。

优选地，MCU控制中心通过常规调整方位角驱动控制直流电机；所述MCU控制中心通过常规调整以及大风中断保护控制高度角驱动控制直流电机。

优选地，太阳能电池板追日控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1：根据GPS确定的地理位置信息计算理论角度；

S2：依据光敏传感器的测量值计算出实际的高度角、方位角作为补偿值。

优选地，S1的理论角度为需要对太阳高度角、太阳方位角、特殊时刻角即日出角、日落角、正午时刻角进行计算，得出太阳运动轨迹的理论值。

优选地，S2包括以下子步骤：

S21：根据光敏传感器的检测值计算出太阳高度角、方位角的补偿量；

S22：对步骤S1的理论值进行修正，得到最终太阳的运动轨迹值。