太陽能光伏追日控制系統及控制方法
2023-04-23 10:53:21 2
專利名稱：太陽能光伏追日控制系統及控制方法
技術領域：
本發明涉及一種太陽能光伏追日控制系統及控制方法，屬於光伏技術領域。
背景技術：
隨著節能減排的推廣，可再生能源得到了越來越廣泛的應用。在可再生能源中，太陽能由於其清潔性和獲取便捷性，尤為人們所重視，太陽能光伏電池組件作為獲得太陽能的基本單元，其轉換效率、輸出功率直接關係著整個太陽能發電站的發電效率。為提高太陽能光伏組件的輸出功率，人們開發了光伏電池組件追日系統，通過機械或其他傳動裝置讓光伏電池組件始終朝向太陽，以獲得更多時間的太陽直射，從而獲得更多發電量。目前所採用的技術，大多採用傳動裝置、控制裝置和光敏傳感器依次串聯相接，控制裝置利用光敏傳感器感知光照的偏移，從而控制傳動裝置調整光伏組件的水平與垂直傾角，獲得直射光照。這種方式的主要問題是，光敏傳感器的安裝要求精度很高，在使用過程中，也需要不斷定期去矯正精度。同時，當遇到陰雨天或局部遮光情況，光敏傳感器無法正常工作，此時將影響電池板的發電效率。為解決此類問題，人們想到利用時間和太陽能電池板所處的位置信息來對太陽的方位角和高度角進行計算，以避免氣候的影響。如中國專利201010215233. 5公布的「太陽能主動跟蹤儀」和200510094900. 8公布的「基於跟蹤姿態反饋的太陽跟蹤裝置及跟蹤方法」，其能夠有效避免氣候對追日系統的影響，但是其調整效果不夠理想，其缺少對太陽能電池板自身姿態的感知功能，無法精確控制太陽能電池板精確實現追日功能。
發明內容
本發明的目的在於克服上述不足，提供一種能夠實現精確追日的太陽能光伏追日控制系統及控制方法。本發明的目的是這樣實現的一種太陽能光伏追日控制系統，所述控制系統包含有控制裝置、傳動裝置、陀螺儀裝置、加速度傳感器和計時器，所述控制裝置與傳動裝置相電連接，所述陀螺儀裝置和加速度傳感器與控制裝置相電連接，所述控制裝置與計時器相電連接；所述控制系統安裝於太陽能電池板的背面，
所述太陽能光伏追日控制方法的步驟為
步驟一對計時器設置當前時間，並使計時器開始正常計時，同時將當地的經緯度信息輸入至控制裝置內；
步驟二 控制裝置根據計時器提供的當前時間和輸入的當地經緯度信息，計算出當前的太陽方位角和高度角；
步驟三通過陀螺儀裝置和加速度傳感器獲取太陽能電池板的自身姿態信息； 步驟四控制裝置通過傳動裝置對太陽能電池板的方位角進行調節； 步驟五控制裝置通過陀螺儀裝置獲取太陽能電池板的方位角信息，當發現該方位角未達到步驟二中計算出的方位角時，返回步驟四，若達到步驟二中計算出的方位角時，進入步驟六；
步驟六控制裝置通過傳動裝置對太陽能電池板的高度角進行調節； 步驟七控制裝置通過加速度傳感器獲取太陽能電池板的高度角信息，當發現該高度角未達到步驟二中計算出的高度角時，返回步驟六，若達到步驟二中計算出的方位角時，進入步驟八；
步驟八延時後返回步驟二。與現有技術相比，本發明的有益效果是
本發明採用陀螺儀裝置感知光伏組件的水平傾角，加速度傳感器感知光伏組件的垂直傾角，通過陀螺儀與加速度傳感器配合使用，可以精確感知太陽能電池板的水平與垂直傾角(也即得出相應的方位角和高度角)，因而相比於常規方式，本發明追日系統不受環境的影響，且能夠根據自身姿態精確實現追日功能。
圖1為本發明太陽能光伏追日控制系統的結構框圖
圖2為本發明太陽能光伏追日控制系統的控制方法流程圖。其中
控制裝置1、傳動裝置2、陀螺儀裝置3、加速度傳感器4、計時器5。
具體實施例方式參見圖1，本發明涉及的一種太陽能光伏追日控制系統，包含有控制裝置1、傳動裝置2、陀螺儀裝置3、加速度傳感器4和計時器5，所述控制裝置1與傳動裝置2相電連接， 用於對傳動裝置2進行水平和垂直方向的調節，所述陀螺儀裝置3和加速度傳感器4與控制裝置1相電連接，用於感知電池板的方位信息，所述控制裝置1與計時器5相電連接。使用時，本發明太陽能光伏追日控制系統安裝於太陽能電池板的背面。參見圖2，本發明太陽能光伏追日控制系統的控制方法的步驟為
步驟一對計時器5設置當前時間，並使計時器5開始正常計時，同時將當地的經緯度信息輸入至控制裝置1內；
步驟二控制裝置1根據計時器5提供的當前時間和輸入的當地經緯度信息，計算出當前的太陽方位角和高度角；
步驟三通過陀螺儀裝置3和加速度傳感器4獲取太陽能電池板的自身姿態信息；通過陀螺儀裝置3獲得太陽能電池板與地磁北極的夾角(該夾角等同於太陽方位角)；通過加速度傳感器4獲得太陽能電池板與地表水平的夾角(該夾角與太陽高度角互補)；
步驟四控制裝置1通過傳動裝置2對太陽能電池板的方位角進行調節；傳動裝置2對太陽能電池板的調節可採用如「太陽能跟蹤儀」專利中所採用的方位角機械迴轉單元，也可採用其他任何形式的迴轉機構；
步驟五控制裝置1通過陀螺儀裝置3獲取太陽能電池板的方位角信息，當發現該方位角未達到步驟二中計算出的方位角時，返回步驟四，若達到步驟二中計算出的方位角時，進入步驟六；
步驟六控制裝置1通過傳動裝置2對太陽能電池板的高度角進行調節；傳動裝置2對太陽能電池板的調節可採用如「太陽能跟蹤儀」專利中所採用的高度角旋轉單元，也可採用其他任何形式的傳動機構；
步驟七控制裝置1通過加速度傳感器4獲取太陽能電池板的高度角信息，當發現該高度角未達到步驟二中計算出的高度角時，返回步驟六，若達到步驟二中計算出的方位角時， 進入步驟八；
步驟八延時後返回步驟二，在本實施例中延時時間設定為五分鐘。
權利要求
1.一種太陽能光伏追日控制系統，其特徵在於所述控制系統包含有控制裝置(1)、 傳動裝置(2)、陀螺儀裝置(3)、加速度傳感器(4)和計時器(5)，所述控制裝置(1)與傳動裝置(2 )相電連接，所述陀螺儀裝置(3)和加速度傳感器(4)與控制裝置(1)相電連接，所述控制裝置(1)與計時器(5 )相電連接。
2.一種太陽能光伏追日控制方法，其特徵在於所述控制方法包含有一種太陽能光伏追日控制系統，所述控制系統包含有控制裝置(1)、傳動裝置(2)、陀螺儀裝置(3)、加速度傳感器(4)和計時器(5)，所述控制裝置(1)與傳動裝置(2)相電連接，所述陀螺儀裝置(3) 和加速度傳感器(4)與控制裝置(1)相電連接，所述控制裝置(1)與計時器(5)相電連接， 所述控制系統安裝於太陽能電池板的背面，所述太陽能光伏追日控制方法的步驟為步驟一對計時器(5)設置當前時間，並使計時器(5)開始正常計時，同時將當地的經緯度信息輸入至控制裝置(1)內；步驟二 控制裝置(1)根據計時器(5)提供的當前時間和輸入的當地經緯度信息，計算出當前的太陽方位角和高度角；步驟三通過陀螺儀裝置(3)和加速度傳感器(4)獲取太陽能電池板的自身姿態信息； 步驟四控制裝置(1)通過傳動裝置(2)對太陽能電池板的方位角進行調節； 步驟五控制裝置(1)通過陀螺儀裝置(3)獲取太陽能電池板的方位角信息，當發現該方位角未達到步驟二中計算出的方位角時，返回步驟四，若達到步驟二中計算出的方位角時，進入步驟六；步驟六控制裝置(1)通過傳動裝置(2)對太陽能電池板的高度角進行調節； 步驟七控制裝置(1)通過加速度傳感器(4)獲取太陽能電池板的高度角信息，當發現該高度角未達到步驟二中計算出的高度角時，返回步驟六，若達到步驟二中計算出的方位角時，進入步驟八；步驟八延時後返回步驟二。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能光伏追日控制系統及控制方法，所述控制系統包含有控制裝置(1)、傳動裝置(2)、陀螺儀裝置(3)、加速度傳感器(4)和計時器(5)，所述控制裝置(1)與傳動裝置(2)相電連接，所述陀螺儀裝置(3)和加速度傳感器(4)與控制裝置(1)相電連接，所述控制裝置(1)與計時器(5)相電連接。本發明太陽能光伏追日控制系統及控制方法，能夠實現精確追日。
文檔編號G05D3/12GK102269998SQ201110212220
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月28日 優先權日2011年7月28日
發明者何峰 申請人:江陰鼎峰網絡通信有限公司