基於太陽能電池板和神經元網絡的巡日傳感控制裝置的製作方法
2023-04-25 23:50:46
專利名稱：基於太陽能電池板和神經元網絡的巡日傳感控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽能光伏技術領域，涉及ー種光伏電站巡日跟蹤系統傳感控制裝置，具體涉及ー種基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置。
背景技術：
現有的太陽能自動跟蹤傳感控制裝置無外乎兩種ー種是使用一隻光敏傳感器與施密特觸發器或單穩態觸發器，構成光控施密特觸發器或光控單穩態觸發器來控制電機的停轉；另ー種是使用兩隻光敏傳感器與兩隻比較器分別構成兩個光控比較器來控制電機的正反轉。由於一年四季、早晩和中午環境光和陽光的強弱變化範圍都很大，由於受光敏電阻靈敏度和壽命的影響，上述兩種控制器很難使大陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽，影響 了光伏電站的效率。
發明內容
為了克服現有的普通太陽能光伏跟蹤系統的不足，本發明提供了一種能夠實現太陽能光伏陣列自動巡日的基於太陽能電池板和神經元網絡算法的光伏電站巡日跟蹤系統光敏傳感控制裝置。本發明的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置主要由太陽方向採集器和控制器組成，其中太陽方向採集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板、遮擋板和透明材質罩殼，遮擋板將兩組太陽能光伏電池板隔成垂直交叉的四塊，透明材質罩殼完整罩住太陽能光伏電池板和遮擋板。採用電機驅動太陽能光伏板的方位移動分為水平方向控制和豎直方向控制。根據光線方向實現自動轉移跟蹤的思路是在太陽能光伏陣列的上方放置一個太陽方向採集器，太陽方向採集器包括兩組交叉的小型太陽能電池板並封上透明材質罩蓋，交叉的小型光電池板接收到的光能隨太陽照射角度改變而改變，當太陽光照射角度隨時間轉動時，光電池採集及送出的電壓大小會變化。控制器採樣四片小型光電池板輸出的電壓，以確定太陽的移動方向，當太陽的移動角度大於一定值時(即水平或豎直上的兩片電池之電壓大於一定比值時)，控制器控制電機轉動以實現光伏板水平方向或/和豎直方向的角度改變，電機以順時針或逆時針轉動來控制光伏板朝向的各角度變化。對比四片交叉排布的太陽能光伏電池板的電壓來判斷太陽方向，通過控制器來控制電機運轉從而實現太陽能光伏陣列的自動巡日；當該系統裝置與太陽光線存在角度吋，遮擋板會造成陰影，使得兩側光伏電池板輸出電壓比值増大從而增加靈敏度；通過控制器內的神經元網絡算法晶片實現系統的每日電動機的開關時間和運轉速度自我學習，大大減
小偏離性故障誤差。
附圖I是本發明的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置的結構示意圖；附圖2-4是本發明的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置水平方向自動跟蹤的原理具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。本發明的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置主要由太陽方向採集器和控制器組成，如附圖I所示，其中太陽方向採集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板I、透明材質罩殼2、遮擋板3。
水平方向自動跟蹤和與豎直方向自動跟蹤原理相同，以水平方向為例，如附圖2-4所示，該裝置由左右光電池、控制器和電機三部分組成，四片光電池安裝在太陽能光伏上呈一定夾角，與其同步運行，當光源方向正對巡日裝置吋，由控制器設定太陽方向採集器左右光電池輸出的電壓差值(V1 V2)為初始值，此時控制器內的控制電路未導通，裝置處於停止狀態。太陽光源方向一旦發生改變，則左右光電池輸出電壓產生差值(Vi V2),經過控制器內電路比較放大以後輸出相應信號當右邊光強大於左邊時，即V1 :V2>初試值時，控制器內驅動電路I導通，電動機順時針轉動，帶動系統向右轉；當左邊光強大於右邊時，右光電池接收到更強的光，V1 V2<初試值時，驅動電路2導通，電動機逆時針轉動，帶動系統向右轉。當左右光電池無電壓差即光源在水平方向已垂直入射光伏板時，控制器內驅動電路I和驅動電路2都不導通，電動機停止轉動，此時水平方向達到最佳入射角。水平方向的上下光電池接受光源產生電壓差，經比較放大後分別驅動電機順時針轉動和逆時針轉動，從而調節光伏板水平方向的傾斜角度，當水平方向達到最佳入射角吋，電動機停止轉動。當太陽方向採集器水平方向正對太陽光時，遮光板與太陽光光線重合呈O度，無陰影產生；當水平方向與太陽光光線存在角度時，太陽光將通過遮光板產生陰影，相應地使陰影側的光伏板輸出電壓變小，無陰影側的光伏板輸出電壓不變，從而變相增大兩側光伏電池板輸出電壓比值，即增加靈敏度。控制器內帶神經網絡控制程序的晶片記錄一定時間電機的運轉時間及參數調節指令並加以學習，神經網絡控制程序由輸入層、隱含層和輸出層組成，每ー層包含有若干個神經元，第k層中第j個神經元具有下列輸入輸出關係yj (k) =f j (k) ( Σ Wij (k-l)yi (k-l)-Rj (k))其中j=l, 2，-,Nk ；k=l, 2，...，M式中Wij (k-1)為第(k-1)層中第i個神經元到第k層第j個神經元的連接強度；Rj (k)為對應神經元的閥值；fj(k)為神經元的傳遞函數；Nk為第k層神經元的數目；M表示總層數。控制系統中，用ー個BP神經網絡控制電機的開啟時間，輸入層輸入幾月、幾日、星期幾、幾時，輸出層輸出每個電機的開啟時間；用另ー個BP神經網絡控制電機的運轉速度，輸入層輸入幾月、幾日、星期幾和平均速度，輸出層輸出每個電機的運轉速度。用動態的前4天數據作為學習樣本讓人工神經網絡學習，從而計算出當天每個電機的開啟時間和關閉時間、速度。當控制器發現當天每個電機的開啟時間和關閉時間、速度的變化範圍超過前幾日的變化範圍並超出規定範圍數值後，控制器識別出該跟蹤系統已經發生故障，將自動切斷太陽方向採集器的信號控制，改用神經元控制器根據過去幾天的學習的速度及角度變化範圍來控制。該裝置既可以根據人工神經網絡設定每天每個電機的運轉速度、開啟時間和關閉時間變化值，也可以根據管理中心需要自由設定每天每個電機的運轉速度、開啟時間和關閉時間。該巡日跟蹤系統採用神經元網絡算法自我學習每日運轉的時間、速度變化或是差異，當運轉角度差異超過過去一段時間的平均變化範圍時候，系統自動調整系統回到正常範圍或由控制器做出相應的故障警示。神經元網絡算法將有效果的避免當小型光伏板發生失誤時發電系統的大誤差偏離太陽光源。 上述實施例不以任何方式限制本發明，凡是採用等同替換或等效變換的方式獲得的技術方案均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種基於太陽能電池板和神經元網絡算法的光伏電站巡日傳感控制裝置，主要由太陽方向採集器和控制器組成，其特徵在於所述的太陽方向採集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板(I)、透明材質罩殼(2)和遮擋板(3)，遮擋板(3)將兩組太陽能光伏電池板(I)隔成垂直交叉的四塊，透明材質罩殼(2)完整罩住太陽能光伏電池板(I)和遮擋板(3)，通過對比四片交叉排布的太陽能光伏電池板的電壓比值來判斷太陽光線方向並由控制器來控制電機運轉，遮擋板在太陽方向採集器與太陽光存在角度時造成陰影，控制器採用神經元網絡算法晶片實現每日電動機的開關時間和運轉速度的自我學習。
2.根據權利要求I所述的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特徵在於所述的太陽能光伏電池板由水平方向自動跟蹤裝置和豎直方向自動跟蹤裝置組成。
3.根據權利要求2所述的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特徵在於所述的水平方向自動跟蹤裝置由左右光伏電池、控制器和電機組成。
4.根據權利要求2所述的基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特徵在於所述的豎直方向自動跟蹤裝置由上下光伏電池、控制器和電機組成。
全文摘要
本發明公開了一種基於太陽能電池板和神經元網絡的光伏電站巡日傳感控制裝置，主要由太陽方向採集器和控制器組成，太陽方向採集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板、遮擋板和透明材質罩殼，遮擋板將兩組太陽能光伏電池板隔成垂直交叉的四塊，透明材質罩殼完整罩住太陽能光伏電池板和遮擋板，對比四片太陽能光伏電池的電壓來判斷太陽方向，當太陽方向採集器與太陽光存在角度，遮擋板造成陰影，兩側光伏電池板輸出電壓比值增大從而增加靈敏度，控制器控制電機運轉實現太陽能光伏陣列的自動巡日，控制器內的神經元網絡算法晶片實現系統的每日電動機的開關時間和運轉速度自我學習，大大減小偏離性故障誤差。
文檔編號G05D3/12GK102841610SQ20121022808
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者徐忠, 鄧平, 楊忠, 趙江華 申請人:國電光伏(江蘇)有限公司