太陽跟蹤智能化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽跟蹤智能化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前人們使用的電能的發(fā)電來源大部分是石化類燃料，如煤炭、石油、天然氣等，在產(chǎn)生電能的同時，也帶來污染環(huán)境。為了保護(hù)環(huán)境、減少大氣污染，發(fā)展清潔能源是必經(jīng)之路。在能源領(lǐng)域，很多國家已將發(fā)展光伏能源列為國家的能源戰(zhàn)略，太陽能光伏能源產(chǎn)業(yè)已提升到國家之間競爭的戰(zhàn)略高度。提升太陽能光伏發(fā)電效率，是當(dāng)今世界光伏領(lǐng)域的重要研宄技術(shù)之一，提升光伏發(fā)電效率的途徑一是提升光伏電池板的發(fā)電效率，二是在工程應(yīng)用中，調(diào)整光伏電池板與太陽的照射角度使光伏板獲取最大能量以提升發(fā)電效率。
[0003]當(dāng)前，在太陽跟蹤領(lǐng)域，廣泛采用的技術(shù)是水平單軸跟蹤、傾瑋度角斜單軸跟蹤和垂直單軸跟蹤等技術(shù)。當(dāng)前技術(shù)存在的缺陷是在對太陽進(jìn)行跟蹤時缺乏靈活性，不能快速準(zhǔn)確地調(diào)整光伏電池板與太陽光之間的角度，不能實現(xiàn)太陽跟蹤的智能化控制，從而限制了光伏電池板發(fā)電效率的提高。另外，世界上通用的太陽能跟蹤系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點的經(jīng)瑋度等信息計算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度，將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機或電腦軟件中，靠計算該固定地點每一時刻的太陽位置以實現(xiàn)跟蹤。采用電腦數(shù)據(jù)理論，需要地球經(jīng)瑋度地區(qū)的數(shù)據(jù)和設(shè)定，一旦安裝，就不便移動或裝拆，每次移動完就必須重新計算參數(shù)、設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠?qū)μ栠M(jìn)行智能化自動跟蹤、可以隨機轉(zhuǎn)換控制模式、使光伏電池板始終處于與太陽光保持最佳角度的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種太陽跟蹤智能化系統(tǒng)，包括:由傳感器、控制器、方位驅(qū)動部分、仰俯角度驅(qū)動部分、方位限位開關(guān)、仰俯角度限位開關(guān)組成的電氣部分，以及由光伏電池支架、水平機械驅(qū)動單元、垂直機械驅(qū)動單元、整體機構(gòu)組成的機械部分，其中
[0007]所述傳感器包含適用于實時跟蹤太陽運行軌跡的太陽跟蹤傳感器，以及適用于感測風(fēng)速的風(fēng)速傳感器；
[0008]所述控制器與所述傳感器、所述方位驅(qū)動部分、所述仰俯角度驅(qū)動部分、所述方位限位開關(guān)、所述仰俯角度限位開關(guān)相連接，適用于依據(jù)從所述傳感器接收到的信號來控制太陽跟蹤智能化系統(tǒng)不同模式之間的轉(zhuǎn)換，以及依據(jù)從所述方位限位開關(guān)、所述仰俯角度限位開關(guān)接收到的信號來控制所述方位驅(qū)動部分、所述方位前驅(qū)動部分的運行；
[0009]所述方位驅(qū)動部分包含方位驅(qū)動電機，適用于依據(jù)所述控制器的輸出驅(qū)動所述水平機械驅(qū)動單元，以控制所述光伏電池支架與太陽水平方向的夾角；
[0010]所述仰俯角度驅(qū)動部分包含俯仰角驅(qū)動電機，適用于依據(jù)所述控制器的輸出驅(qū)動所述垂直機械驅(qū)動單元，以控制所述光伏電池支架與太陽垂直方向的夾角；
[0011]所述方位限位開關(guān)包含東限位開關(guān)和西限位開關(guān)，適用于限制所述光伏電池支架與太陽水平方向的位移；
[0012]所述仰俯角度限位開關(guān)包含上限位開關(guān)和下限位開關(guān)，適用于限制所述光伏電池支架與太陽垂直方向的位移；
[0013]所述光伏電池支架用于固定光伏電池，并通過所述水平機械驅(qū)動單元和所述水平機械驅(qū)動單元來分別實現(xiàn)水平方向和垂直方向的轉(zhuǎn)動。
[0014]進(jìn)一步地，所述不同模式包括:
[0015]光控模式，通過安裝在光伏電池上的所述太陽跟蹤傳感器感測到的太陽運行軌跡來控制所述光伏電池支架與太陽的夾角；
[0016]時控模式，通過編程根據(jù)時間變化控制所述光伏電池支架與太陽的夾角；
[0017]保護(hù)模式，所述方位驅(qū)動部分和所述仰俯角度驅(qū)動部分關(guān)閉。
[0018]進(jìn)一步地，所述控制器在太陽跟蹤傳感器感測到太陽光時控制所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)自動進(jìn)入光控模式，在太陽跟蹤傳感器感測不到太陽光時控制所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)自動進(jìn)入時控模式，以及在風(fēng)速傳感器感測到風(fēng)速達(dá)到設(shè)定值時控制所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)自動進(jìn)入保護(hù)模式。
[0019]進(jìn)一步地，當(dāng)所述光伏電池支架在轉(zhuǎn)動過程中觸碰到所述方位限位開關(guān)和所述仰俯角度限位開關(guān)中任一限位開關(guān)時，所述控制器根據(jù)從所述任一限位開關(guān)接收到的信號停止所述光伏電池支架繼續(xù)向其對應(yīng)方向轉(zhuǎn)動。
[0020]進(jìn)一步地，當(dāng)所述光伏電池支架卡住導(dǎo)致所述驅(qū)動電機或所述俯仰角驅(qū)動電機過載時，所述驅(qū)動電機或所述俯仰角驅(qū)動電機自動跳閘，待故障排除后重新啟動電源，所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)恢復(fù)原始狀態(tài)。
[0021]進(jìn)一步地，所述水平機械驅(qū)動單元和所述垂直機械驅(qū)動單元采用無極調(diào)速。
[0022]進(jìn)一步地，所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)進(jìn)一步包括手動控制開關(guān)。
[0023]進(jìn)一步地，所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述控制器連接的計算機，所述計算機用于顯示所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)運行參數(shù)，用戶可以根據(jù)所述計算機顯示的運行參數(shù)選擇性地手動操作所述太陽跟蹤智能化系統(tǒng)。
[0024]由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了全天候自動跟蹤，無陽光陰雨天氣采用時間方位仰俯角控制(時控模式)，全自動轉(zhuǎn)換控制，避免因雨天、霧天、下雪天、多云天的誤操作，隨機轉(zhuǎn)換控制模式，提高了系統(tǒng)的智能化控制能力，使光伏電池板始終處在最佳與太陽的夾角獲取最大能量，采用無級調(diào)速，在方位角度和仰俯角度任意調(diào)節(jié)。并且不用計算各地太陽位置數(shù)據(jù)，可在移動設(shè)備上隨時隨地準(zhǔn)確跟蹤太陽的智能太陽能跟蹤系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0025]圖1A為本發(fā)明的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)的示意圖；
[0026]圖1B為本發(fā)明的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖2為實施本發(fā)明的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)主程序的流程圖；
[0028]圖3為實施本發(fā)明的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)子程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0030]本發(fā)明的太陽跟蹤智能化系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))，包括:由傳感器、控制器、方位驅(qū)動部分、仰俯角度驅(qū)動部分、方位限位開關(guān)、仰俯角度限位開關(guān)組成的電氣部分，以及由光伏電池支架、水平機械驅(qū)動單元、垂直機械驅(qū)動單元、整體機構(gòu)組成的機械部分。其中，傳感器包含適用于實時跟蹤太陽運行軌跡的太陽跟蹤傳感器，以及適用于感測風(fēng)速的風(fēng)速傳感器。本發(fā)明所公開的系統(tǒng)采用了雙軸驅(qū)動與無極調(diào)速，使得光伏電池板能夠在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)至任一角度。
[0031]如圖1A和IB所示，24V直流電源與控制器相連接并為控制器提供電能。太陽跟蹤傳感器與控制器相連接，并將感測到的太陽運行軌跡以信號的形式傳輸給控制器。太陽跟蹤傳感器安裝在光伏電池板的上方，與其同步運行，太陽照射光線方向一旦發(fā)生微細(xì)的變化，則傳感器失衡，輸出信號產(chǎn)生偏差，當(dāng)偏差達(dá)到一定幅度時，傳感器輸出相應(yīng)的信號，控制器向與之相連接的方位驅(qū)動部分或仰俯角度驅(qū)動部分一一即東西方位角或上下仰俯角驅(qū)動電動機一一輸出指令信號，開始進(jìn)行糾偏，使光電傳感器重新達(dá)到平衡，即由太陽跟蹤傳感器輸出信號控制的光伏陣列平面，與光線成直角時停止轉(zhuǎn)動，完成一次周期調(diào)整。如此不斷調(diào)整，時刻沿著太陽運行軌跡追蹤太陽，構(gòu)成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)自動跟蹤。上述通過安裝在光伏電池板上的太陽跟蹤傳感器感測到的太陽運行軌跡來控制光伏電池支架與太陽的夾角的模式成為光控模式，適用于能夠感測到陽光的晴朗天氣。
[0032]當(dāng)太陽跟蹤傳感器感測不到陽光時，控制器自動調(diào)整系統(tǒng)啟用時控模式，即通過編程根據(jù)時間變化來控制光伏電池支架與太陽的夾角。時控模式適用于無法感測到陽光的陰雨天氣?？刂破骺梢愿鶕?jù)太陽跟蹤傳感器能否感測到陽光來完成光控模式和時控模式之間的自動轉(zhuǎn)換。例如，在陰晴不定的多云天氣，太陽光透過云層間隙照射到太陽跟蹤傳感器上時，系統(tǒng)遵循光控模式，根據(jù)感測到的太陽軌跡調(diào)整光伏電池支架與太陽之間的夾角；當(dāng)云層遮住太陽而感測不到太陽光時，控制器調(diào)整系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入時控模式，光伏電池支架隨時間的變化不斷改變角度；當(dāng)太陽跟蹤傳感器能夠再次透過云層感測到太陽光時，控制器立刻調(diào)整系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)回光控模式，根據(jù)太陽軌跡將光伏電池支架與太陽之間的夾角調(diào)整至適當(dāng)位置。
[0033]另外，系統(tǒng)還擁有保護(hù)模式，在該保護(hù)模式下，方位驅(qū)動部分和仰俯角驅(qū)動部分關(guān)閉，光伏電池支架停止轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)進(jìn)入自我保護(hù)狀態(tài)。保護(hù)模式適用于狂風(fēng)暴雨等惡劣天氣。如圖1A和IB所示，風(fēng)速傳感器與控