基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙軸太陽(yáng)能跟蹤器的跟蹤方式有兩種:一種是光電感應(yīng)跟蹤太陽(yáng)，就是根據(jù)光電感應(yīng)的強(qiáng)弱尋找太陽(yáng)的位置；另外一種是軌跡跟蹤，就是通過(guò)GPS位置和時(shí)間來(lái)計(jì)算太陽(yáng)的位置，以及跟蹤器自身的位置對(duì)比來(lái)進(jìn)行跟蹤。本申請(qǐng)主要針對(duì)軌跡跟蹤的技術(shù)設(shè)計(jì)。
[0003]基于軌跡計(jì)算跟蹤的跟蹤器需要知道自身的位置或者角度以及當(dāng)前當(dāng)太的位置，利用二者之差進(jìn)行跟蹤，而太陽(yáng)的位置一旦在坐標(biāo)系建立后根據(jù)當(dāng)前的時(shí)間和經(jīng)瑋度可以立刻算出，但是跟蹤器的位置則需要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行尋找來(lái)確定。
[0004]正如導(dǎo)航一樣，我們需要輸入起點(diǎn)和終點(diǎn)才能完成本次導(dǎo)航，而只有終點(diǎn)，沒(méi)有起點(diǎn)，或者只有起點(diǎn)沒(méi)有終點(diǎn)都是勞而無(wú)功的。在這里，太陽(yáng)的位置就是我們的終點(diǎn)，而基準(zhǔn)點(diǎn)就是起點(diǎn)。一般而言太陽(yáng)北半球早上升起的位置K > -120°，所以定義-120°為系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。假如太陽(yáng)當(dāng)前的方位角為-30度，跟蹤在基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，那么跟蹤器與太陽(yáng)當(dāng)前的位置之差就是90°，這樣90°就是跟蹤器的驅(qū)動(dòng)行程，控制器只需要控制跟蹤器從西向東驅(qū)動(dòng)90°即可。
[0005]而基準(zhǔn)點(diǎn)-120°的具體位置及如何尋找該基準(zhǔn)點(diǎn)是確保太陽(yáng)跟蹤器對(duì)太陽(yáng)實(shí)現(xiàn)同步跟蹤的關(guān)鍵。根據(jù)天球坐標(biāo)系的定義，正東方為-90度，那么從正東方往西30度就是-120度，如果采用手動(dòng)的方式先將機(jī)器調(diào)整到-90度，然后再手動(dòng)向西走30度，勢(shì)必會(huì)有不少的誤差，因?yàn)?90度和-30度都是人為測(cè)量出來(lái)的，跟人和工具有直接關(guān)系。
[0006]另外，在找到基準(zhǔn)點(diǎn)后，還需要將雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)安裝在基準(zhǔn)點(diǎn)，而在安裝過(guò)程中，常常會(huì)存在誤差，該誤差并非是尋找基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)所產(chǎn)生的誤差，而是在調(diào)整跟蹤器中鋁感應(yīng)塊時(shí)產(chǎn)生的誤差，因此，為了保證跟蹤器的跟蹤精度，在尋找到基準(zhǔn)點(diǎn)并安裝蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)后還需要對(duì)太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于:針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種能夠準(zhǔn)確且快速地尋找到雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器基準(zhǔn)點(diǎn)的方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法，其特征在于:包括以下步驟:
第一步:在太陽(yáng)跟蹤器處于任意位置時(shí)，將光線垂直測(cè)量?jī)x放置于太陽(yáng)跟蹤器的太陽(yáng)能帆板上，且使光線垂直測(cè)量?jī)x垂直于太陽(yáng)能帆板的水平面，調(diào)整太陽(yáng)跟蹤器直到太陽(yáng)能帆板上看不到光線垂直測(cè)量?jī)x的陰影為止，此時(shí)太陽(yáng)跟蹤器正對(duì)太陽(yáng)，即太陽(yáng)的角度與跟蹤器的角度一致；
第二步:計(jì)算位置差，在經(jīng)過(guò)第一步后，此時(shí)太陽(yáng)跟蹤器與太陽(yáng)的位置同步，假設(shè)當(dāng)前太陽(yáng)的角度為(W，H)，其中W為太陽(yáng)方位角，Η為太陽(yáng)高度角，那么方位角位置差A(yù)ff=ff- (-120° )，高度角位置差 ΔΗ=Η-90° ;
第三步:利用第二步計(jì)算出來(lái)的位置差(AW，ΔΗ)驅(qū)動(dòng)跟蹤器，其中位置差即是驅(qū)動(dòng)行程；
第四步:安裝，太陽(yáng)跟蹤器將行程(AW，ΔΗ)走完后會(huì)自動(dòng)停止，此時(shí)在太陽(yáng)跟蹤器上安裝接近開(kāi)關(guān)以及與接近開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)配合的鋁感應(yīng)塊，接近開(kāi)關(guān)和太陽(yáng)跟蹤器的轉(zhuǎn)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)走到基準(zhǔn)點(diǎn)的位置停下來(lái)后調(diào)整鋁感應(yīng)塊從左到右滑動(dòng)直到剛好使接近開(kāi)關(guān)輸出感應(yīng)信號(hào)為止，最后再將鋁感應(yīng)塊固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌上，以后太陽(yáng)跟蹤器每天的第一次啟動(dòng)都從接近開(kāi)關(guān)限定的基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始出發(fā)，至此尋找基準(zhǔn)點(diǎn)的操作完成。
[0009]本發(fā)明所述的基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法，其在所述第三步中，太陽(yáng)跟蹤器的轉(zhuǎn)盤(pán)由動(dòng)力電機(jī)和精控電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，且動(dòng)力電機(jī)和精控電機(jī)始終保持轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，其驅(qū)動(dòng)方法具體為:
第一步:假設(shè)太陽(yáng)跟蹤器向西驅(qū)動(dòng)行程為X度，利用減速k比轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)脈沖為Ds=x*360/k個(gè)脈沖信號(hào)；
第二步:精控電機(jī)先反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，行程為Ds，動(dòng)力電機(jī)在精控電機(jī)啟動(dòng)ss個(gè)脈沖后正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，不設(shè)置行程，其中，ss必須小于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸桿與渦輪的齒輪縫隙所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；第三步:當(dāng)精控電機(jī)驅(qū)動(dòng)Ds完成后立即停止，此時(shí)動(dòng)力電機(jī)與精控電機(jī)的驅(qū)動(dòng)距離差最大為ss，最小為0 ;為0表示精控電機(jī)和動(dòng)力電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸桿齒輪緊緊貼著蝸輪的齒輪，為無(wú)間隙狀態(tài)，為ss則表明為有間隙狀態(tài)；
第四步:消除ss，第三步的結(jié)果為0?ss之間，當(dāng)精控電機(jī)停下來(lái)后動(dòng)力電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，如果間隙為0，那么電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)困難，輸出脈沖的頻率會(huì)大幅度下降；如果間隙為ss，那么動(dòng)力電機(jī)會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)ss個(gè)脈沖后間隙達(dá)到0，電機(jī)同樣會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)困難甚至停轉(zhuǎn)，輸出脈沖頻率會(huì)陡然下降最后歸零；控制器通過(guò)檢測(cè)動(dòng)力電機(jī)輸出脈沖的頻率變化得知當(dāng)前的間隙是否已經(jīng)被消除完畢；若太陽(yáng)跟蹤器向東驅(qū)動(dòng)，則動(dòng)力電機(jī)和精控電機(jī)的動(dòng)作相反。
[0010]本發(fā)明所述的基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法，其在太陽(yáng)跟蹤器驅(qū)動(dòng)方法的第四步中，當(dāng)電機(jī)輸出脈沖頻率降低為正常值的1/5?1/3之間時(shí)，就可以立即停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)了，此時(shí)已是無(wú)間隙狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明所述的基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法，其在所述太陽(yáng)跟蹤器基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法的第四步中，對(duì)于鋁感應(yīng)塊安裝時(shí)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行校正，其校正方法為:
第一步:手動(dòng)控制太陽(yáng)跟蹤器對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，將光線垂直測(cè)量?jī)x放置于太陽(yáng)跟蹤器的太陽(yáng)能帆板上，在光線垂直測(cè)量?jī)x的陰影看不到時(shí)啟動(dòng)校正；
第二步:在啟動(dòng)校正后系統(tǒng)計(jì)算出當(dāng)前太陽(yáng)位置，并確定此時(shí)為太陽(yáng)跟蹤器的位置，假設(shè)當(dāng)前位置為W ,Hr )，將位置直接換算為脈沖步數(shù)(Sw，Sh);
第三步:驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器回到基準(zhǔn)點(diǎn)，并記錄下驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的脈沖總數(shù)(Sw。，Sh。)；第四步:將上述第二步和第三步的脈沖數(shù)相減得到的差值即是鋁感應(yīng)塊安裝產(chǎn)生的誤差(δ sw，δ sh)，將該組數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)EEPR0M，然后每次上電啟動(dòng)的時(shí)候調(diào)入RAM，跟蹤時(shí)直接用驅(qū)動(dòng)脈沖減去或加上該脈沖即可。
[0012]本發(fā)明尋找基準(zhǔn)點(diǎn)的精度高，誤差可控，無(wú)論是正對(duì)太陽(yáng)的測(cè)量?jī)x還是自動(dòng)尋找基準(zhǔn)點(diǎn)過(guò)程的誤差都是遠(yuǎn)小于國(guó)家聚光光伏跟蹤精度標(biāo)準(zhǔn)的，而且基準(zhǔn)點(diǎn)的尋找便捷省事，在手動(dòng)調(diào)整跟蹤器到測(cè)量?jī)x看不到影子后，啟動(dòng)自動(dòng)尋找，控制器便開(kāi)始工作，無(wú)需人工參與，而這時(shí)可以開(kāi)始調(diào)整下一臺(tái)設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明中基準(zhǔn)點(diǎn)找到后安裝接近開(kāi)關(guān)的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中招感應(yīng)塊調(diào)整前的示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明中鋁感應(yīng)塊調(diào)整后的示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明中對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)校正的流程圖。
[0017]圖中標(biāo)記:1為接近開(kāi)關(guān)，2為鋁感應(yīng)塊，3為滑動(dòng)導(dǎo)軌。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例:基于雙蝸桿轉(zhuǎn)盤(pán)的太陽(yáng)跟蹤器的基準(zhǔn)點(diǎn)尋找方法，包括以下步驟:
第一步:在太陽(yáng)跟蹤器處于任意位置時(shí)，將光線垂直測(cè)量?jī)x放置于太陽(yáng)跟蹤器的太陽(yáng)能帆板上，且使光線垂直測(cè)量?jī)x垂直于太陽(yáng)能帆板的水平面，調(diào)整太陽(yáng)跟蹤器直到太陽(yáng)能帆板上看不到光線垂直測(cè)量?jī)x的陰影為止，此時(shí)太陽(yáng)跟蹤器正對(duì)太陽(yáng)，即太陽(yáng)的角度與跟蹤器的角度一致。在調(diào)整過(guò)程中，測(cè)量?jī)x的陰影、測(cè)量?jī)x以及光線構(gòu)成了三角形，若測(cè)量?jī)x的立柱高度為30CM，假設(shè)當(dāng)前光線垂直測(cè)量?jī)x的陰影長(zhǎng)度為肉眼容易觀察的2mm，那么光線與立柱的夾角0=arctan(0.2/30)=0.38°，這個(gè)已經(jīng)是非常高的精度了，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于太陽(yáng)能?chē)?guó)家跟蹤標(biāo)準(zhǔn)的±0.5度。
[0021]第二步:計(jì)算位置差，在經(jīng)過(guò)第一步后，此時(shí)太陽(yáng)跟蹤器與太陽(yáng)的位置同步，假設(shè)當(dāng)前太陽(yáng)的角度為(w，H)，其中W為太陽(yáng)方位角，Η為太陽(yáng)高度角，那么方位角位置差A(yù)ff=ff- (-120° )，高度角位置差 ΔΗ=Η-90°。
[0022]第三步:利用第二步計(jì)算出來(lái)的位置差(AW，ΔΗ)驅(qū)動(dòng)跟蹤器，其中位置差即是驅(qū)動(dòng)行程，有別于人工的方法，利用跟蹤器自己驅(qū)動(dòng)規(guī)定的行程精度是毋庸置疑的。本系統(tǒng)采用自帶霍爾傳感器的直流電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)，電機(jī)的后級(jí)是型星減速器，普通的減速比為1:234，這樣電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)234周，減速器的轉(zhuǎn)軸才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一周；在減速器的后一級(jí)是渦輪，一般為62，這樣減速器的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)62周，渦輪才會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)1周。渦輪帶動(dòng)帆板轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角度就是帆板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，這樣算下來(lái)360/ (2*234*62)=0.0124就是每個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能帆板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，