可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，特別是用于可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)。屬于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)，人類面對(duì)能源問題顯得尤為關(guān)切，關(guān)注新能源、研究新能源、開發(fā)新能源、利用新能源，都是長期以來專家學(xué)者及各界人士探索的新興熱點(diǎn)。太陽能作為可再生的綠色能源，人類從古至今就有許多關(guān)于太陽能利用的事例，太陽能是萬能之源，開發(fā)太陽能資源是解決能源問題的重要渠道。然而，直至今日太陽能的電能轉(zhuǎn)換效率一直是制約光伏應(yīng)用的重要因素之一，導(dǎo)致了其應(yīng)用成本居高不下。
[0003]為了提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率，太陽能追蹤系統(tǒng)是關(guān)鍵的入手點(diǎn)。國內(nèi)外已研究了太陽能追蹤裝置，其相關(guān)技術(shù)也相當(dāng)成熟。太陽能追蹤系統(tǒng)主要服務(wù)于光伏電網(wǎng)發(fā)電，小型微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等固定建設(shè)區(qū)域的定點(diǎn)式應(yīng)用，其可分為單軸追蹤和雙軸追蹤兩種。根據(jù)研究，單軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)的功率輸出可增加25%;雙軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)的輸出功率可增加41 %。
[0004]當(dāng)前太陽能利用率已成為研究熱點(diǎn)，單軸式追蹤系統(tǒng)和雙軸式追蹤系統(tǒng)市場占有率不斷增加;在其推廣中，物理追蹤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造價(jià)成本是首要考慮因素之一。移動(dòng)式太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上巧妙的優(yōu)化，追蹤效率、性能、精度也得到很大的提高。
[0005]可移動(dòng)裝置上的太陽能追蹤系統(tǒng)能夠巧妙的使交通工具行駛過程或是駐車期間實(shí)時(shí)追蹤太陽高度角和方位角，即能夠在移動(dòng)交通工具方向變動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)雙軸追蹤。隨著車輛的移動(dòng)和太陽方位角、高度角的變化，追蹤系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整太陽能電池板的角度，使得光伏電池板的采光面隨時(shí)正向面對(duì)太陽，光伏電池會(huì)在很大程度上提高采集的日光輻射量。同時(shí)該發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單簡便，不占用車輛載物空間等，其機(jī)械動(dòng)作結(jié)構(gòu)也有別于一般的雙軸追蹤系統(tǒng)，具有性價(jià)比高、控制準(zhǔn)確、功能全面等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的實(shí)時(shí)追蹤方式，是一種新式太陽能追蹤系統(tǒng)，可應(yīng)用于應(yīng)急通信車上、戶外軍事車輛上、航空航天探測車上等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的目的是提出一種具有結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、適用性強(qiáng)，而又能夠在移動(dòng)交通工具行駛與駐車的情況下，實(shí)時(shí)對(duì)太陽能進(jìn)行追蹤的系統(tǒng)。在行車、駐車、建筑物和陰云天氣的情況下，能夠順利切換工作方式，進(jìn)行高效追蹤。
[0007]—種可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、球籠等速萬向節(jié)鋁框、支撐架、太陽能電池板、高度角光電傳感模塊、方位角光電傳感模塊、U型鋁塊、直立式光軸支架、漸開線外花鍵、方位角步進(jìn)電機(jī)、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導(dǎo)軌、高度角步進(jìn)電機(jī)、可移動(dòng)裝置、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)器。
[0008]高度角光電傳感模塊和方位角光電傳感模塊位于太陽能電池板上，太陽能電池板通過直立式光軸支架與可伸縮圓管聯(lián)接，可伸縮圓管與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)通過梅花型聯(lián)軸器與方位角步進(jìn)電機(jī)相連，球籠等速萬向節(jié)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框內(nèi)，方位角步進(jìn)電機(jī)和球籠等速萬向節(jié)鋁框通過支撐架固定在可移動(dòng)裝置上;直線套筒軸承套在可伸縮圓管上，直線套筒軸承與U型鋁塊聯(lián)接，U型鋁塊與直線導(dǎo)軌聯(lián)接，直線導(dǎo)軌和可移動(dòng)裝置相連;單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器相連，驅(qū)動(dòng)器再分別與方位角步進(jìn)電機(jī)和高度角步進(jìn)電機(jī)相連。
[0009]可移動(dòng)裝置在行車進(jìn)行太陽高度角追蹤時(shí)，單片機(jī)通過讀取高度角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A(yù) Vl，單片機(jī)根據(jù)反饋編碼器提供的高度角步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角信號(hào)，計(jì)算高度角偏差A(yù) α，調(diào)整高度角步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過直線導(dǎo)軌的升降控制太陽能電池板的高度角；可移動(dòng)裝置在行車進(jìn)行太陽方位角追蹤時(shí)，單片機(jī)通過讀取方位角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A(yù) V2，單片機(jī)根據(jù)反饋編碼器提供的方位角步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角信號(hào)，計(jì)算方位角偏差A(yù) γ，調(diào)整方位角步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過球籠等速萬向節(jié)控制太陽能電池板的方位角。在駐車時(shí)，則先采用程序式算法追蹤，初步調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，再用光電式追蹤算法進(jìn)行精確追蹤。
[0010]本發(fā)明能夠在可移動(dòng)裝置上實(shí)現(xiàn)太陽能雙軸追蹤，不斷調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，有效提高太陽能利用率。
【附圖說明】
[0011]圖1是可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)在水平方向進(jìn)行方位角追蹤的示意圖。
[0012]圖中:1.球籠等速萬向節(jié)2.梅花型聯(lián)軸器3.球籠等速萬向節(jié)鋁框4.支撐架5.太陽能電池板6.高度角光電傳感模塊7.方位角光電傳感模塊8.U型鋁塊
[0013]圖2是可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)在方位角追蹤基礎(chǔ)上進(jìn)行高度角追蹤的示意圖。
[0014]圖中:9.直立式光軸支架10.漸開線外花鍵11.方位角步進(jìn)電機(jī)12.直線套筒軸承13.可伸縮圓管14.直線導(dǎo)軌15.高度角步進(jìn)電機(jī)16.可移動(dòng)裝置
[0015]圖3是可移動(dòng)裝置上的太陽能追蹤系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4是程序式追蹤算法流程。
[0017]圖5是光電式追蹤算法流程。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0019]本發(fā)明包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、球籠等速萬向節(jié)鋁框、支撐架、太陽能電池板、高度角光電傳感模塊、方位角光電傳感模塊、U型鋁塊、直立式光軸支架、漸開線外花鍵、方位角步進(jìn)電機(jī)、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導(dǎo)軌、高度角步進(jìn)電機(jī)、可移動(dòng)裝置、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)器。
[0020]高度角光電傳感模塊和方位角光電傳感模塊位于太陽能電池板上，太陽能電池板通過直立式光軸支架與可伸縮圓管聯(lián)接，可伸縮圓管與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)通過梅花型聯(lián)軸器與方位角步進(jìn)電機(jī)相連，球籠等速萬向節(jié)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框內(nèi)，方位角步進(jìn)電機(jī)和球籠等速萬向節(jié)鋁框通過支撐架固定在可移動(dòng)裝置上;直線套筒軸承套在可伸縮圓管上，直線套筒軸承與U型鋁塊聯(lián)接，U型鋁塊與直線導(dǎo)軌聯(lián)接，直線導(dǎo)軌和可移動(dòng)裝置相連;單片機(jī)與驅(qū)動(dòng)器相連，驅(qū)動(dòng)器再分別與方位角步進(jìn)電機(jī)和高度角步進(jìn)電機(jī)相連。
[0021]可移動(dòng)裝置在行駛時(shí)，控制系統(tǒng)采用光電式進(jìn)行追蹤，可移動(dòng)裝置進(jìn)行太陽高度角追蹤時(shí)，單片機(jī)通過讀取高度角光電傳感模塊感知的光伏電壓差△ Vl，單片機(jī)根據(jù)反饋編碼器提供的高度角步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角信號(hào)，計(jì)算高度角偏差A(yù) α，調(diào)整高度角步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過直線導(dǎo)軌的升降控制太陽能電池板的高度角；可移動(dòng)裝置在行車進(jìn)行太陽方位角追蹤時(shí)，單片機(jī)通過讀取方位角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A(yù) V2，單片機(jī)根據(jù)反饋編碼器提供的方位角步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角信號(hào)，計(jì)算方位角偏差A(yù) γ，調(diào)整方位角步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，通過球籠等速萬向節(jié)控制太陽能電池板的方位角。在駐車時(shí)，則先采用程序式算法追蹤，初步調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，再用光電式追蹤算法進(jìn)行精確追蹤。進(jìn)入雨天或是夜晚，太陽能追蹤系統(tǒng)復(fù)位至初始狀態(tài)，單片機(jī)系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。
[0022]可移動(dòng)裝置上的太陽能追蹤系統(tǒng)能夠使交通工具行駛過程或是駐車期間實(shí)時(shí)追蹤太陽高度角和方位角，能夠在移動(dòng)交通工具運(yùn)動(dòng)情況下實(shí)現(xiàn)太陽能雙軸追蹤，隨著車輛的移動(dòng)和太陽方位角、高度角的變化，追蹤系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，使得光伏電池板的采光面隨時(shí)正向面對(duì)太陽，在很大程度上提高采集的日光輻射量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)(I)、梅花型聯(lián)軸器(2)、球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)、支撐架(4)、太陽能電池板(5)、高度角光電傳感模塊(6)、方位角光電傳感模塊(7)、U型鋁塊(8)、直立式光軸支架(9)、漸開線外花鍵(10)、方位角步進(jìn)電機(jī)(11)、直線套筒軸承(12)、可伸縮圓管(13)、直線導(dǎo)軌(14)、高度角步進(jìn)電機(jī)(15)、可移動(dòng)裝置(16)、單片機(jī)(17)、驅(qū)動(dòng)器(18);其特征在于，所述的高度角光電傳感模塊(6)和方位角光電傳感模塊(7)位于太陽能電池板(5)上，太陽能電池板(5)通過直立式光軸支架(9)與可伸縮圓管(13)聯(lián)接，可伸縮圓管(13)與漸開線外花鍵(10)聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)(I)與漸開線外花鍵(10)聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)(I)通過梅花型聯(lián)軸器(2)與方位角步進(jìn)電機(jī)(11)相連，球籠等速萬向節(jié)(I)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)內(nèi)，方位角步進(jìn)電機(jī)(11)和球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)通過支撐架(4)固定在可移動(dòng)裝置(16)上;直線套筒軸承(12)套在可伸縮圓管(13)上，直線套筒軸承(12)與U型鋁塊(8)聯(lián)接，U型鋁塊(8)與直線導(dǎo)軌(14)聯(lián)接，直線導(dǎo)軌(14)和可移動(dòng)裝置(16)相連；單片機(jī)(17)與驅(qū)動(dòng)器(18)相連，驅(qū)動(dòng)器(18)再分別與方位角步進(jìn)電機(jī)(11)和高度角步進(jìn)電機(jī)(15)相連。
【專利摘要】本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可移動(dòng)裝置上的太陽能雙軸追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、太陽能電池板、方位角光電傳感模塊、高度角光電傳感模塊、方位角步進(jìn)電機(jī)、高度角步進(jìn)電機(jī)、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導(dǎo)軌、單片機(jī)，太陽能電池板上有方位角光電傳感模塊和高度角光電傳感模塊，單片機(jī)通過方位角步進(jìn)電機(jī)控制太陽能電池板的方位角，單片機(jī)通過高度角步進(jìn)電機(jī)控制太陽能電池板的高度角。該追蹤系統(tǒng)可在太陽方位角和高度角兩個(gè)方向同時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽能追蹤，結(jié)構(gòu)輕巧、簡便，在追蹤精度、性能、能源利用率得到較大的提高，可用于應(yīng)急通信車、戶外車輛、航空航天探測車等移動(dòng)交通工具上。
【IPC分類】G05D3/12, H02S10/40, H02S20/32
【公開號(hào)】CN105607656
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610149377
【發(fā)明人】李孝祿, 黃建鋒, 王鑫, 章天翔, 王偉海
【申請(qǐng)人】中國計(jì)量學(xué)院
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年3月14日