智能追日跟蹤電站控制系統的製作方法
2023-06-10 10:35:21 2
專利名稱：智能追日跟蹤電站控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種太陽能電站技術領域，具體是一種智能追日跟蹤電站控制系 統。
背景技術：
隨著社會經濟的發展，能源和資源的消耗速度越來越快。節約能源，保護環境已經 成為人類可持續發展的必要條件，人們的注意力正轉向再生能源的利用和開發，太陽能發 電已成為全球發展速度最快的技術，國內外目前已有了很多光伏電站.這些光伏電站的太 陽能電池板陣列基本上都是固定的，沒有充分利用太陽能資源，發電效率低下，制約了大規 模電站的發展。目前現有的太陽能光伏發電系統一般是將太陽能電池板固定安裝，因不能 始終正對太陽，故未充分利用太陽能電池的發電能力，所以價格居高不下，難以迅速推廣和 普及，為了降低光伏發電系統的成本，世界各國紛紛投入巨資以提高太陽能電池的發電能 力，主要方法分為兩種一種是提高太陽能電池的光電轉換效率，二是通過自動跟蹤技術使 太陽能電池始終對準太陽。這兩種方法均可以提高太陽電池的發電能力。但是無論太陽 能電池自身的光電轉換效率有多高，通過跟蹤裝置都可以使其發電能力在原基礎上再度提 高，從而獲得更多的電能。因此提高發電效率是降低成本的捷徑。目前，光伏自動跟蹤系統主要由兩種，一種是光照比較式跟蹤系統和時鐘控制式 跟蹤系統，比較兩種跟蹤控制系統，光照比較式跟蹤控制為被動式跟蹤，主要靠檢測光敏傳 感器正對與偏離陽光時的差異來執行不同的電機驅動方式，進而保證太陽能電池板與陽光 的垂直；在光照充足的情況下跟蹤精度比較高，安裝簡單，但是易受外界天氣變化幹擾，在 天氣陰晴轉換時弊端顯露明顯。時鐘控制式跟蹤系統為主動式跟蹤，主要是依靠天文算法 計算太陽在各個時刻的位置，然後控制電機運轉來保持電池組件與陽光的垂直，其不受外 界天氣變化的影響，需要外加傳感器進行位置信號的檢測，一旦安裝不便於移動和裝拆，在 安裝時設定數據和調整比較複雜。
實用新型內容為了克服上述現有技術存在的缺點，本實用新型的目的在於提供一種智能追日跟 蹤電站控制系統，解決了單純光控跟蹤和單純時間控制跟蹤在工作中出現的誤跟蹤問題， 有利於提高發電效率，而且安裝簡單。為解決上述問題，本實用新型採用以下技術方案該智能追日跟蹤電站控制系統， 包括用於驅動太陽能電池板支架俯仰方向轉動的俯仰方向電機、用於驅動太陽能電池板支 架東西方向轉動的東西方向電機、用於輸出電機驅動信號的單片機控制單元、用於為單片 機控制單元提供實時時間信息的時間控制單元、用於檢測太陽位置的傳感器陣列，還包括 控制太陽能電池板支架轉動角度的設置在其俯仰和東西四個方向上的限位開關；所述單片 機控制單元還連接有光照強度檢測傳感器，所述光照強度檢測傳感器檢測光照條件產生光 照強度檢測信號，並將其傳輸至單片機控制單元；單片機控制單元根據預設在其中的光照強度條件與測得的光照強度檢測信號對比判斷天氣狀態從而選擇光控跟蹤/時間跟蹤，以 輸出不同的電機驅動信號；再進一步根據時間控制單元的所述實時信息判斷是否夜間返 回。作為本實用新型的進一步的技術方案在該智能追日跟蹤電站控制系統中，所述 時間控制單元包括一時間顯示裝置。更進一步的，所述時間顯示裝置為液晶顯示屏。本實用新型的有益效果是微低能耗，跟蹤精度高；解決了單純光控跟蹤和單純 時間控制跟蹤在工作中出現的誤跟蹤、有效地進行實時跟蹤，能夠始終保持電池板與陽光 垂直，最大限度的接收太陽能並將其轉化成電能，提高發電效率，與固定光伏系統比較，全 年平均提高發電量40%左右；。而且安裝簡單，不改變機械結構，不增加投資成本。適用各 類天氣(風、雨、雪、沙塵等惡劣天氣)及環境條件；滿足有效日照時間之內全程巡日控制； 夜間控制系統供電切除，控制系統處於休眠狀態，以最大程度節省無效耗能；一天跟蹤完成 後，自動返回到等待次日太陽升起的狀態；調試和維護都很方便。適用範圍太陽能光伏發 電系統(平板和聚光型太陽板)、太陽能聚焦熱水器系統、太陽能集能器等需要對太陽進行 實時精確跟蹤的應用領域，尤其在邊疆、西部陽光充足地區進行實時跟蹤優勢更加明顯。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明
圖1為本實用新型實施例的結構框圖；圖2為本實用新型實施例中單片機控制單元的工作原理流程圖。
具體實施方式
如圖1所示，該智能追日跟蹤電站控制系統，包括用於驅動太陽能電池板支架俯 仰方向轉動的俯仰方向電機、用於驅動太陽能電池板支架東西方向轉動的東西方向電機、 用於輸出電機驅動信號的單片機控制單元、用於為單片機控制單元提供實時時間信息的 時間控制單元、用於檢測太陽位置的傳感器陣列，還包括控制太陽能電池板支架轉動角 度的設置在其俯仰和東西四個方向上的限位開關。單片機控制單元採用ATMEL公司的 megal6MCU晶片。俯仰方向電機、東西方向電機選用正反轉的12V直流電機。時間控制單元 選用晶片DS1302。時間控制單元包括一用於顯示當前時間的液晶顯示屏，更加的人性化。所述單片機控制單元還連接有光照強度檢測傳感器，所述光照強度檢測傳感器檢 測光照條件產生光照強度檢測信號，並將其傳輸至單片機控制單元；單片機控制單元根據 預設在其中的光照強度條件與測得的光照強度檢測信號對比判斷天氣狀態從而選擇光控 跟蹤/時間跟蹤，以輸出不同的電機驅動信號；再進一步根據時間控制單元的所述實時信 息判斷是否夜間返回。該系統工作基本原理為如圖2所示，啟動後，通過光照強度檢測傳感器檢測光照 條件，單片機控制單元根據其反饋的信號判斷是否是白天且晴天。白天時，通過光照強度檢 測傳感器檢測光照條件是否滿足光控工作條件，如果檢測外界光照度為30000LUX以上，則 判斷為白天且晴天，滿足光控工作條件，則啟動光控跟蹤，根據傳感器陣列狀態來執行電機 運轉；如果檢測外界照度低於30000LUX，不滿足光控工作條件，則採集時間控制單元的實時時間信息，此時如果判斷時間為20點之前，執行時間控制跟蹤，根據時間計算太陽位置， 以間隔一段時間運行一定角度的方式進行時控跟蹤。如果檢測外界照度低於5000LUX，判斷 時間為20點，滿足夜返條件則執行夜返程序控制東西方向電機迴轉，直到到達設置在東方 的限位開關位置後停止，即回到次日太陽升起的方向。夜返時還可控制俯仰方向電機，調整 太陽能電池板與地面角度，從而增強夜間抗風能力。此外在檢測判斷時增加有控制滯回區，由陰天狀態變為晴天時，必須外界照度高 於40000LUX以上切換為光控跟蹤，有效地防止誤判斷和反覆切換問題。在太陽能電池板支架運轉的東西及俯仰四個方向上的各限位開關，用來防止運行 超過限位後對支架造成損壞。
權利要求智能追日跟蹤電站控制系統，包括用於驅動太陽能電池板支架俯仰方向轉動的俯仰方向電機、用於驅動太陽能電池板支架東西方向轉動的東西方向電機、用於輸出電機驅動信號的單片機控制單元、用於為單片機控制單元提供實時時間信息的時間控制單元、用於檢測太陽位置的傳感器陣列，還包括控制太陽能電池板支架轉動角度的設置在其俯仰和東西四個方向上的限位開關；其特徵是所述單片機控制單元還連接有光照強度檢測傳感器，所述光照強度檢測傳感器檢測光照條件產生光照強度檢測信號，並將其傳輸至單片機控制單元；單片機控制單元根據預設在其中的光照強度條件與測得的光照強度檢測信號對比判斷天氣狀態從而選擇光控跟蹤/時間跟蹤，以輸出不同的電機驅動信號；再進一步根據時間控制單元的所述實時信息判斷是否夜間返回。
2.根據權利要求1所述的智能追日跟蹤電站控制系統，其特徵是，所述時間控制單元 包括一時間顯示裝置。
3.根據權利要求2所述的智能追日跟蹤電站控制系統，其特徵是，所述時間顯示裝置 為液晶顯示屏。
專利摘要智能追日跟蹤電站控制系統，包括俯仰方向電機、東西方向電機、單片機控制單元、時間控制單元、傳感器陣列，還包括控制太陽能電池板支架轉動角度的設置在其俯仰和東西四個方向上的限位開關；其特徵是所述單片機控制單元還連接有光照強度檢測傳感器，所述光照強度檢測傳感器檢測光照條件產生光照強度檢測信號，並將其傳輸至單片機控制單元，單片機控制單元根據預設在其中的光照強度條件與測得的光照強度檢測信號對比判斷天氣狀態從而選擇光控跟蹤/時間跟蹤，以輸出不同的電機驅動信號；再進一步根據時間控制單元的所述實時信息判斷是否夜間返回。解決了單純光控跟蹤和單純時間控制跟蹤在工作中出現的誤跟蹤問題，提高了發電效率，且安裝簡單。
文檔編號H02N6/00GK201623664SQ20102011024
公開日2010年11月3日 申請日期2010年2月9日 優先權日2010年2月9日
發明者於海泉, 徐貴陽 申請人:山東力諾太陽能電力工程有限公司