專利名稱：太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種實時跟蹤太陽的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前市場現(xiàn)有的太陽能電池組件支架的安裝控制系統(tǒng)較為常見的是固定的無跟蹤系統(tǒng)、單軸跟蹤系統(tǒng)、聚焦式集熱器跟蹤裝置和光電檢測電路單片機控制系統(tǒng)。其中，固定的無跟蹤系統(tǒng)為了更好的獲得采光量，需要將其朝著正南方向放置。除了正午的一段時間外，太陽能電池組件陣列不能改變的高度角，這使其在采光量上處于不利狀態(tài)，甚至在早晨和傍晚時刻出現(xiàn)電池組件表面被自身陰影遮擋的情況。并且固定的無跟蹤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最多也只能手動調(diào)節(jié)太陽能電池組件支架的高度角，而后就固定不動了，不能實現(xiàn)在支架平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。 而單軸跟蹤系統(tǒng)只能實現(xiàn)東西方向的跟蹤，不能自動調(diào)節(jié)太陽能電池組件支架與水平面的傾角以跟蹤太陽高度角，而且單軸跟蹤系統(tǒng)不能實現(xiàn)高精度跟蹤。另外，聚焦式集熱器跟蹤裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高。而光電檢測電路單片機控制系統(tǒng)由于光跟蹤受外界干擾和天氣環(huán)境影響而導(dǎo)致不穩(wěn)定。如果在稍長時間內(nèi)出現(xiàn)烏云遮住太陽的情況，太陽光線往往不能照到光敏傳感器上，導(dǎo)致跟蹤裝置無法對準太陽，甚至引起執(zhí)行機構(gòu)誤動作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中太陽能電池組件支架固定不動使太陽光無法得到充分利用的缺陷，提供一種能實時跟蹤太陽的運動軌跡、隨著太陽高度角和方位角的變化來控制太陽能電池組件支架使得太陽光得以垂直入射至太陽能電池組件以充分利用太陽光線的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)及方法。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，該太陽能電池組件支架包括一立柱以及與該立柱相連的支架本體，其特點在于，該太陽能電池組件支架還包括一用于使該支架本體圍繞該立柱在該支架本體所在的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的回旋機構(gòu)；一用于使該支架本體上下擺動的俯仰機構(gòu)，其中，該回旋機構(gòu)與該立柱和該支架本體均相連，該俯仰機構(gòu)與該支架本體相連，其中，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)包括一控制器，分別與該控制器相連的一方位角計算器、一高度角計算器、一方位角檢測裝置和一高度角檢測裝置，其中，該方位角計算器用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器；該高度角計算器用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器；該方位角檢測裝置用于檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；該高度角檢測裝置用于檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；該控制器用于接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置，以及接收該方位角檢測裝置反饋的該回旋機構(gòu)的實際位置和該高度角檢測裝置反饋的該俯仰機構(gòu)的實際位置，以及比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值和比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值，以及根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置和根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置，其中，該回旋機構(gòu)和該俯仰機構(gòu)分別與該控制器相連，該回旋機構(gòu)與該方位角檢測裝置相連，該俯仰機構(gòu)與該高度角檢測裝置相連。也就是說，本發(fā)明的太陽能電池組件支 架的控制系統(tǒng)根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度、緯度，通過控制器的自動計算，得到太陽在天球坐標系的軌跡，由此得出任意時刻太陽的高度角和方位角，然后控制回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)來驅(qū)動太陽能電池組件支架來追蹤太陽高度角和方位角，使得太陽光線得以始終垂直入射至太陽能電池組件。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，該輸入裝置用于將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，和/或，設(shè)置時間間隔，并判斷是否經(jīng)過了該時間間隔，若是，將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器；若否，繼續(xù)等待直至經(jīng)過了該時間間隔。其中，該輸入裝置可以實時接收用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度并將該用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，該輸入裝置也可以讀取用戶事先存儲于存儲器中的當?shù)氐母鱾€時間、經(jīng)度和緯度，而后再由輸入裝置來選擇某一時間以及經(jīng)緯度的信息將其送入該方位角計算器和該高度角計算器。下面具體介紹太陽高度角和方位角的計算，如下所示①由當?shù)貢r間、經(jīng)度和標準經(jīng)度計算當?shù)卣嫣枙rS0 S0= S+ {F-[B-(JD+JF/60) ]*4} /60+Et/60(其中，S表示當?shù)貢r、F表示當?shù)胤?、B表示授時線、JD表示經(jīng)度、JF表示經(jīng)分、Et表不真太陽時與平太陽時之差_時差)②計算當時太陽時角T = (S0+F0/60-12) X 15。(其中，F(xiàn)0表示太陽分)③計算太陽高度角h 0 sinh0= sin 6 sin +cos 6 cos cos x(其中，6表示赤緯角、$表示當?shù)鼐暥取表示太陽時角、hO表示太陽高度角)④計算太陽方位角A :cosA= (sinh 0 sin -sin 6)/cosh 0 cos在本發(fā)明中將計算太陽方位角和高度角的公式編寫成程序直接調(diào)用計算結(jié)果，例如編寫成FDB子程序，將復(fù)雜的天文計算公式編成子程序，然后由控制系統(tǒng)的主程序直接調(diào)用結(jié)果，提高了主程序的掃描速度。從而提高了控制的響應(yīng)速度。編寫成FDB功能塊圖程序，結(jié)構(gòu)緊湊，更直觀性地顯示大大方便了數(shù)據(jù)的查詢，利于在線監(jiān)控和現(xiàn)場調(diào)試。優(yōu)選地，該控制器還用于判斷是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則控制器繼續(xù)工作；若否，則控制器停止工作。用戶可以自行選擇需要啟用該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)的場合，例如在晴好天氣，用戶對控制器輸入啟用指令，控制器開始工作以控制回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)來驅(qū)動太陽能電池組件支架來追蹤太陽高度角和方位角，倘若遇上惡劣天氣，用戶關(guān)閉該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，即太陽能電池組件支架不追蹤太陽高度角和方位角。優(yōu)選地，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。編碼器內(nèi)置于該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)，反饋的位置由該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)的出廠參數(shù)和控制器對反饋通道所累積的脈沖數(shù)計算來得出。
優(yōu)選地，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。即正轉(zhuǎn)累加，反轉(zhuǎn)累減，以便實現(xiàn)智能定位，即不論該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)處于何位置，都可以直接運動到目標位置。此夕卜，由于編碼器通過該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)內(nèi)部滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動其光柵盤的旋轉(zhuǎn)使光通過光柵時讓對側(cè)的光感應(yīng)元件產(chǎn)生導(dǎo)通或斷開的動作，從而產(chǎn)生脈沖。當光柵盤靜止在脈沖上升沿位置，有可能因為機械震蕩使某光敏元件來回導(dǎo)通和斷開產(chǎn)生誤計數(shù)，因此在本發(fā)明中控制器采取AB兩相兩脈沖輸入、四倍頻脈沖高速計數(shù)處理有效地解決了此問題。即控制器對A相的上升沿和下降沿各記一次數(shù)，對B相的上升沿和下降沿也各記一次數(shù)。編碼器反饋的A相和B相相位本身相差90度，A相先于B相為正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時，控制器(例如PLC (數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器)或單片機)的計數(shù)對A相兩脈沖之間必須出現(xiàn)B相兩次計數(shù)才定義為有效脈沖計數(shù)；反轉(zhuǎn)時同理。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，該風速傳感器用于檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，該光通量傳感器用于檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一橫桿，該回旋機構(gòu)還包括一位于該回旋機構(gòu)頂部的主柱套頭；位于該回旋機構(gòu)底部且與該立柱的頂部相連的蝸輪蝸桿，該蝸輪蝸桿與該主柱套頭相連，其中該蝸輪蝸桿驅(qū)動該主柱套頭在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，該支架本體的橫桿穿設(shè)于該主柱套頭中。由此控制蝸輪蝸桿水平回旋動作就能夠追蹤太陽方位角。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一旋轉(zhuǎn)掛臂，該俯仰機構(gòu)還包括一推桿，其中該推桿包括一推桿本體以及一伸縮桿，該伸縮桿具有一套接于該推桿本體中的固定端以及一可伸縮的自由端，該伸縮桿的自由端與該旋轉(zhuǎn)掛臂活動連接。除了推桿以外，俯仰機構(gòu)還可以是一能豎直回旋的豎直蝸輪蝸桿，通過該豎直蝸輪蝸桿在豎直方向上的回旋來驅(qū)動太陽能電池組件的俯仰動作。具體來說，推桿的伸縮或豎直蝸輪蝸桿豎直回旋來驅(qū)動太陽能電池組件俯仰動作以追蹤太陽高度角。本發(fā)明還提供一種太陽能電池組件支架的控制方法，其特點在于，該控制方法采用如上所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，該控制方法包括以下步驟S1、該方位角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器；該高度角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器；S2、該控制器接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置；S3、該方位角檢測裝置檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實 際位置反饋至該控制器；該高度角檢測裝置檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；S4、該控制器比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值以及比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值；S5、該控制器根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置以及根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置。也就是說，本發(fā)明的太陽能電池組件支架的控制方法根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度、緯度，通過控制器的自動計算，得到太陽在天球坐標系的軌跡，由此得出任意時刻太陽的高度角和方位角，然后控制回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)來驅(qū)動太陽能電池組件支架來追蹤太陽高度角和方位角，使得太陽光線得以始終垂直入射至太陽能電池組件。優(yōu)選地，步驟S1之前還包括以下步驟Stl、將該太陽能電池組件支架置于初始位置，其中該初始位置為該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行的位置。當然，初始位置可以由用戶根據(jù)自身所在的實際地理位置來確定，不局限于支架本體與水平面平行的位置。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，其中，步驟Stl之后步驟S1之前還包括以下步驟SP、該輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器。其中，該輸入裝置可以實時接收用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度并將該用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，該輸入裝置也可以讀取用戶事先存儲于存儲器中的當?shù)氐母鱾€時間、經(jīng)度和緯度，而后再由輸入裝置來選擇某一時間以及經(jīng)緯度的信息將其送入該方位角計算器和該高度角計算器。例如，用戶事先設(shè)定一時間間隔，每當經(jīng)過該時間間隔后，輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，隨后該方位角計算器和該高度角計算器接收到當前時間、經(jīng)度和緯度后根據(jù)當前時間、經(jīng)度和緯度計算當前時間的太陽方位角和太陽高度角以進行后續(xù)流程。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟
該風速傳感器檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟該光通量傳感器檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。優(yōu)選地，步驟S5之后還包括以下步驟 S6、是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則返回步驟S1 ；若否，則控制器停止工作。用戶可以自行選擇需要啟用該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)的場合，例如在晴好天氣，用戶對控制器輸入啟用指令，控制器開始工作以控制回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)來驅(qū)動太陽能電池組件支架來追蹤太陽高度角和方位角，倘若遇上惡劣天氣，用戶關(guān)閉該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，即太陽能電池組件支架不追蹤太陽高度角和方位角。優(yōu)選地，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。優(yōu)選地，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。即正轉(zhuǎn)累加，反轉(zhuǎn)累減，以便實現(xiàn)智能定位，即不論該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)處于何位置，都可以直接運動到目標位置。此夕卜，由于編碼器通過該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)內(nèi)部滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動其光柵盤的旋轉(zhuǎn)使光通過光柵時讓對側(cè)的光感應(yīng)元件產(chǎn)生導(dǎo)通或斷開的動作，從而產(chǎn)生脈沖。當光柵盤靜止在脈沖上升沿位置，有可能因為機械震蕩使某光敏元件來回導(dǎo)通和斷開產(chǎn)生誤計數(shù)，因此在本發(fā)明中控制器采取AB兩相兩脈沖輸入、四倍頻脈沖高速計數(shù)處理有效地解決了此問題。即控制器對A相的上升沿和下降沿各記一次數(shù)，對B相的上升沿和下降沿也各記一次數(shù)。編碼器反饋的A相和B相相位本身相差90度，A相先于B相為正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時，控制器(例如PLC (數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器)或單片機)的計數(shù)對A相兩脈沖之間必須出現(xiàn)B相兩次計數(shù)才定義為有效脈沖計數(shù)；反轉(zhuǎn)時同理。本發(fā)明的積極進步效果在于I、太陽能電池組件支架具有回旋機構(gòu)和俯仰機構(gòu)，由此該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)得以控制該太陽能電池組件支架上設(shè)置的太陽能電池組件，使得該太陽能電池組件能夠跟蹤太陽的運動軌跡，并且該太陽能電池組件所在的平面與水平面的夾角可以任意調(diào)節(jié)，由此可以使得位于任意緯度的太陽能電池組件得以接收垂直入射的太陽光，從而充分利用太陽光的能量，這樣隨著一天內(nèi)太陽位置的變化，本發(fā)明的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)使得太陽能電池組件能夠獲得更多的采光量，提高發(fā)電效率，同時降低太陽能電池組件陣列的占地面積,節(jié)約施工成本。2、在計算太陽方位角和太陽高度角的過程中，本發(fā)明的控制系統(tǒng)和方法將復(fù)雜的天文計算公式編成子程序，然后由控制的主程序直接調(diào)用結(jié)果，提高了主程序的掃描速度，從而提高了控制的響應(yīng)速度。倘若選擇將計算過程編寫成FDB (MAC地址(硬件地址)轉(zhuǎn)發(fā)表)功能塊圖程序，結(jié)構(gòu)緊湊，更直觀性地顯示大大方便了數(shù)據(jù)的查詢，利于在線監(jiān)控和現(xiàn)場調(diào)試。
3、為了節(jié)省驅(qū)動控制系統(tǒng)的能源，每天到達日落時間和太陽光照的強度小于參考值時，該太陽能電池組件支架自動復(fù)位。由于編碼器脈沖反饋的誤差可能出現(xiàn)太陽落山之后驅(qū)動反轉(zhuǎn)停止時，編碼反饋為0脈沖的位置與初始位置實際相差一個或幾個脈沖。為了消除誤差，本發(fā)明的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)在太陽能電池組件返回到初始位置時回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)延時運動到底，并且設(shè)置延時運動時一定時間內(nèi)無脈沖反饋則將脈沖置零，由此消除了編碼器的累積誤差。


圖I為本發(fā)明的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的一實施例的太陽能電池組件支架的控制方法的流程圖。圖3為本發(fā)明的另一實施例的太陽能電池組件支架的控制方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。參考圖1，太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其中該控制系統(tǒng)的控制對象為太陽能電池組件支架，該太陽能電池組件支架包括一立柱以及與該立柱相連的支架本體，以及一用于使該支架本體圍繞該立柱在該支架本體所在的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的回旋機構(gòu)2 ;—用于使該支架本體上下擺動的俯仰機構(gòu)3，其中，該回旋機構(gòu)與該立柱和該支架本體均相連，該俯仰機構(gòu)與該支架本體相連，其中，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)包括一控制器1，分別與該控制器I相連的一方位角計算器4、一高度角計算器5、一方位角檢測裝置6和一高度角檢測裝置7，其中，該方位角計算器4用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器I ;該高度角計算器5用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器I ;該方位角檢測裝置6用于檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器I ;該高度角檢測裝置7用于檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器I ;該控制器I用于接收來自該方位角計算器4的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器5的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)2的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)3的理想位置，以及接收該方位角檢測裝置6反饋的該回旋機構(gòu)2的實際位置和該高度角檢測裝置7反饋的該俯仰機構(gòu)3的實際位置，以及比較該回旋機構(gòu)2的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)2的回旋差值和比較該俯仰機構(gòu)3的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)3的俯仰差值，以及根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)2移動至理想位置和根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)3移動至理想位置，其中，該回旋機構(gòu)2和該俯仰機構(gòu)3分別與該控制器相連1，該回旋機構(gòu)2與該方位角檢測裝置6相連，該俯仰機構(gòu)3與該高度角檢測裝置7相連。
具體來說，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置8，該輸入裝置8用于將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器4和該高度角計算器5，和/或，設(shè)置時間間隔，并判斷是否經(jīng)過了該時間間隔，若是，將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器；若否，繼續(xù)等待直至經(jīng)過了該時間間隔。其中，該輸入裝置可以實時接收用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度并將該用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，該輸入裝置也可以讀取用戶事先存儲于存儲器中的當?shù)氐母鱾€時間、經(jīng)度和緯度，而后再由輸入裝置來選擇某一時間以及經(jīng)緯度的信息將其送入該方位角計算器和該高度角計算器。進一步地，該控制器還用于判斷是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則控制器繼續(xù)工作；若否，則控制器停止工作。為了避免大風天氣對太陽能電池組件支架可能造成的損壞，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，該風速傳感器用于檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。 在遇上陰雨天氣等光照不足的天氣條件下，為了節(jié)省驅(qū)動該太陽能電池組件支架跟蹤太陽運動軌跡的能源，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，使得只有在光照程度大于一定閾值的情況下該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)才開始工作，即該光通量傳感器用于檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。其中，具體來說，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。為了避免機械振蕩產(chǎn)生的誤計數(shù)，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。參考圖2，本發(fā)明所述的太陽能電池組件支架的控制方法，采用如上所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，該控制方法包括以下步驟S1、該方位角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器；該高度角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器；S2、該控制器接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置；S3、該方位角檢測裝置檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；該高度角檢測裝置檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；S4、該控制器比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值以及比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值；S5、該控制器根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置以及根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置。進一步地，步驟S1之前還包括以下步驟
Stl、將該太陽能電池組件支架置于初始位置，其中該初始位置為該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行的位置。當然，初始位置可以由用戶根據(jù)自身所在的實際地理位置來確定，不局限于支架本體與水平面平行的位置。優(yōu)選地，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，其中，步驟Stl之后步驟S1之前還包括以下步驟SP、該輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器。其中，該輸入裝置可以實時接收用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度并將該用戶手動輸入的當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，該輸入裝置也可以讀取用戶事先存儲于存儲器中的當?shù)氐母鱾€時間、經(jīng)度和緯度，而后再由輸入裝置來選擇某一時間以及經(jīng)緯度的信息將其送入該方位角計算器和該高度角 計算器。例如，用戶事先設(shè)定一時間間隔，每當經(jīng)過該時間間隔后，輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，隨后該方位角計算器和該高度角計算器接收到當前時間、經(jīng)度和緯度后根據(jù)當前時間、經(jīng)度和緯度計算當前時間的太陽方位角和太陽高度角以進行后續(xù)流程。具體來說，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟該風速傳感器檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。由此可以避免大風天氣該太陽能電池組件支架受損的情況。具體來說，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟該光通量傳感器檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。這樣以避免了在陰雨天氣等陽光不充足的情況下開啟太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)從而浪費能源的情況。 其中，步驟S5之后還包括以下步驟S6、是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則返回步驟S1 ；若否，則控制器停止工作。用戶可以自行選擇需要啟用該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)的場合，例如在晴好天氣，用戶對控制器輸入啟用指令，控制器開始工作以控制回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)來驅(qū)動太陽能電池組件支架來追蹤太陽高度角和方位角，倘若遇上惡劣天氣，用戶關(guān)閉該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，即太陽能電池組件支架不追蹤太陽高度角和方位角。其中，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。優(yōu)選地，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。即正轉(zhuǎn)累加，反轉(zhuǎn)累減，以便實現(xiàn)智能定位，即不論該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)處于何位置，都可以直接運動到目標位置。此夕卜，由于編碼器通過該回旋機構(gòu)和/或該俯仰機構(gòu)內(nèi)部滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動其光柵盤的旋轉(zhuǎn)使光通過光柵時讓對側(cè)的光感應(yīng)元件產(chǎn)生導(dǎo)通或斷開的動作，從而產(chǎn)生脈沖。當光柵盤靜止在脈沖上升沿位置，有可能因為機械震蕩使某光敏元件來回導(dǎo)通和斷開產(chǎn)生誤計數(shù)，因此在本發(fā)明中控制器采取AB兩相兩脈沖輸入、四倍頻脈沖高速計數(shù)處理有效地解決了此問題。即控制器對A相的上升沿和下降沿各記一次數(shù)，對B相的上升沿和下降沿也各記一次數(shù)。編碼器反饋的A相和B相相位本身相差90度，A相先于B相為正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時，控制器(例如PLC (數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)的可編程邏輯控制器)或單片機)的計數(shù)對A相兩脈沖之間必須出現(xiàn)B相兩次計數(shù)才定義為有效脈沖計數(shù)；反轉(zhuǎn)時同理。下面列舉兩種結(jié)構(gòu)的太陽能電池組件支架，并結(jié)合該太陽能電池組件支架的具體結(jié)構(gòu)詳細說明本發(fā)明的控制系統(tǒng)和控制方法。結(jié)構(gòu)I :該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一橫桿，該回旋機構(gòu)還包括一位于該回旋機構(gòu)頂部的主柱套頭；位于該回旋機構(gòu)底部且與該立柱的頂部相連的蝸輪蝸桿，該蝸輪蝸桿與該主柱套頭相連，其中該蝸輪蝸桿驅(qū)動該主柱套頭在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，該支架本體的橫桿穿設(shè)于該主柱套頭中。同時，該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一旋轉(zhuǎn)掛臂，該俯仰機構(gòu)還包括一推桿，其中該推桿包括一推桿本體以及一伸縮桿，該伸縮桿具有一套接于該推桿本體中的固定端以及一可伸縮的自由端，該伸縮桿的自由端與該旋轉(zhuǎn)掛臂活動連接。在結(jié)構(gòu)I所述的情況中，通過蝸輪蝸桿的驅(qū)動使得太陽能電池組件支架的支架本體得以跟蹤太陽方位角，通過推桿的伸縮桿的伸縮，可以太陽能電池組件支架的支架本體與水平面的傾角，從而使得太陽能電池組件支架的支架本體得以跟蹤太陽高度角。結(jié)構(gòu)2 :該回旋機構(gòu)為一水平蝸輪蝸桿，該俯仰機構(gòu)為一豎直蝸輪蝸桿，其中通過該水平蝸輪蝸桿的驅(qū)動使得太陽能電池組件支架的支架本體得以跟蹤太陽方位角，通過該豎直蝸輪蝸桿的驅(qū)動使得太陽能電池組件支架的支架本體與水平面的傾角改變從而得以跟蹤太陽高度角。下面以結(jié)構(gòu)I和內(nèi)置于蝸輪蝸桿、伸縮桿中的編碼器以及輸入裝置每個預(yù)設(shè)時間讀取當?shù)氐漠斍皶r間為例，介紹本發(fā)明的的控制系統(tǒng)和控制方法。步驟100，將該太陽能電池組件支架置于初始位置，其中該初始位置為該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行的位置。另外，對于方位角的位置判斷，用戶可以根據(jù)自身所處的位置自行設(shè)定，例如在本實施例中，初始位置是這樣定義的針對俯仰動作定位支架本體與水平面平行的位置為0度；針對水平回旋動作定位北半球則東偏北30度為0度，俯視為順時針跟蹤，南半球則東偏南30度為0度，俯視為逆時針跟蹤太陽軌跡。上述定位的電氣執(zhí)行機構(gòu)可以采用限位傳感器，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可采用其他定位裝置實現(xiàn)初始位置的確定。步驟101，用戶輸入當?shù)氐慕?jīng)度、緯度并設(shè)置時間間隔以及風速閾值和光通量閾 值。步驟102，光通量傳感器判斷光通量是否大于等于光通量閾值？若否，進入步驟103 ;若是，進入步驟104。步驟103，不啟用太陽能電池組件支架的實時跟蹤功能并繼續(xù)檢測光通量，并返回步驟102。步驟104，風速傳感器判斷風速是否大于等于風速閾值？若是，進入步驟105 ;若否，進入步驟106。
步驟105，不啟用太陽能電池組件支架的實時跟蹤功能并將支架本體置于與水平面平行的位置，以避免該太陽能電池組件支架在大風天氣下受到損壞，并且繼續(xù)檢測風速，并且返回步驟104。步驟106，開啟控制系統(tǒng)啟用太陽能電池組件支架的實時跟蹤功能。步驟107，輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器。步驟108，該方位角計算器和該高度角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角和太陽高度角并將當前時刻的太陽方位角和太陽高度角送入控制器。步驟109，該控制器接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該 高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置。步驟110，該方位角檢測裝置檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；該高度角檢測裝置檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器。步驟111，該控制器比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值以及比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值。步驟112，該控制器根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置以及根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置。例如，當某一時刻太陽高度角為60度，對于機構(gòu)I而言，則通過推桿的伸長使太陽能電池組件支架的支架本體傾俯30度，以使太陽能電池組件所在平面垂直于入射的太陽光線；對于機構(gòu)2而言，則通過豎直蝸輪蝸桿的旋轉(zhuǎn)使太陽能電池組件傾俯30度。又或者，對于機構(gòu)2而言，當某一時刻太陽方位角為-90度(方位角正南為0度，偏東為負，偏西為正)，于北半球，水平蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)使太陽能電池組件的朝向從初始位置順時針旋轉(zhuǎn)30度；于南半球，水平蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)使太陽能電池組件的朝向從初始位置逆時針旋轉(zhuǎn)30度。步驟113，控制器判斷是否繼續(xù)啟用太陽能電池組件支架的實時跟蹤功能？若是，進入步驟114 ;若否，進入步驟115。步驟114，判斷是否經(jīng)過了預(yù)設(shè)時間間隔？若是，返回步驟102 ;若否，等待并繼續(xù)判斷是否經(jīng)過了預(yù)設(shè)時間間隔。步驟115，結(jié)束流程。上述步驟101 105在實際中的具體實現(xiàn)是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，并非本發(fā)明的發(fā)明點所在。更進一步地說，高度角的跟蹤對于機構(gòu)1，先由某時刻的太陽高度角計算出太陽能電池組件從水平位置開始運動應(yīng)該傾俯的角度，再將該所應(yīng)傾俯的角度換算成推桿的伸縮桿應(yīng)當伸縮的長度(例如通過余弦定理CosC= (a2+b2_c2)/2ab將應(yīng)該俯仰的角度換算為推桿應(yīng)該伸長的行程)，然后與編碼器反饋的位置進行比較，小于則正轉(zhuǎn)，大于則反轉(zhuǎn)，實行閉環(huán)控制。編碼器內(nèi)置于推桿內(nèi)部，反饋的位置由推桿的出廠參數(shù)和控制器對反饋通道所累積的脈沖數(shù)計算來得出。例如，出廠參數(shù)為600mm對應(yīng)120000個脈沖，若控制器此刻累積脈沖為60000個，則推桿的伸縮桿伸長了 300mm。此處脈沖累積采取AB相正反計數(shù)，即正轉(zhuǎn)累加，反轉(zhuǎn)累減，以便實現(xiàn)智能定位，即不論推桿處于何位置，都可以直接運動到目標位置。否則在推桿伸長過程中需要反轉(zhuǎn)一定距離時就只能先回到初始位置再重新計數(shù)。這對惡劣天氣瞬間大風時系統(tǒng)保護使太陽能電池組件放平動作旋即又恢復(fù)的過程中的節(jié)能具有重要意義。另外也使系統(tǒng)跟蹤的穩(wěn)定性得到提聞，為實現(xiàn)聞精度的跟蹤提供了可能性。高度角的跟蹤對于機構(gòu)2，同上理，控制器先由太陽高度角計算出太陽能電池組件從水平位置開始運動應(yīng)該傾俯的角度，再與豎直蝸輪蝸桿內(nèi)置編碼器反饋的實際角度位置進行比較來控制豎直蝸輪蝸桿的正反轉(zhuǎn)。此處編碼器反饋的位置亦由該豎直蝸輪蝸桿的出廠參數(shù)和控制器對反饋通道所累積的脈沖數(shù)計算來得出。例如，出廠參數(shù)為360度對應(yīng)120000個脈沖，若控制器此刻累 積脈沖為60000個，則說明該豎直蝸輪蝸桿從初始位置旋轉(zhuǎn)了 180度。此處脈沖累積亦采取AB相正反計數(shù)。方位角的跟蹤同上理，控制器將由方位角計算出的應(yīng)該水平回旋的角度與編碼反饋的實際角度位置進行比較來控制蝸輪蝸桿的正反轉(zhuǎn)。內(nèi)置編碼反饋的位置計算同機構(gòu)2的高度角跟蹤。脈沖累積亦采取AB相正反計數(shù)。整個跟蹤系統(tǒng)的定位位置計算，是以當?shù)氐母窳滞螘r間和當?shù)氐慕?jīng)緯度為輸入?yún)?shù)來計算得出的。即以一定的計算精度(例如一秒鐘)自動計算一次跟蹤位置，亦相當于每隔一秒鐘控制器執(zhí)行一次跟蹤判斷，同時控制器設(shè)置0. 5的精度(實際的機械精度)控制驅(qū)動機構(gòu)執(zhí)行跟蹤動作。由此，就解決了跟蹤連續(xù)性的問題。相比由繪圖軟件計算每步的步長來控制，不僅大大提高了控制的精度，而且簡化了編程，提高了掃描速度。除此之外，還要注意累積誤差的消除，例如在每天太陽到達日落時間和光照強度小于參考值時，太陽能電池組件支架會自動復(fù)位。由于編碼器脈沖反饋的誤差可能出現(xiàn)太陽落山之后驅(qū)動反轉(zhuǎn)停止時，編碼反饋為0脈沖的位置與初始位置實際相差一個或幾個脈沖。所以當太陽能電池組件返回到初始位置時需要讓推桿或豎直蝸輪蝸桿和水平蝸輪蝸桿延時反轉(zhuǎn)到底，并且設(shè)置反轉(zhuǎn)時一定時間內(nèi)無脈沖反饋則將脈沖置零，以消除累積誤差，進行初始復(fù)位。另外，還需注意編碼誤反饋的處理。編碼器通過渦輪或推桿內(nèi)部滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)帶動其光柵盤的旋轉(zhuǎn)使光通過光柵時讓對側(cè)的光感應(yīng)元件產(chǎn)生導(dǎo)通或斷開的動作，從而產(chǎn)生脈沖。當光柵盤靜止在脈沖上升沿位置，有可能因為機械震蕩使某光敏元件來回導(dǎo)通和斷開產(chǎn)生誤計數(shù)?？刂破鞑扇B兩相兩脈沖輸入，四倍頻脈沖高速計數(shù)處理有效地解決了此問題。即控制器對A相的上升沿和下降沿各記一次數(shù)，對B相的上升沿和下降沿也各記一次數(shù)。編碼器反饋的A相和B相相位本身相差90度，A相先于B相為正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)時，PLC或單片機控制器的計數(shù)對A相兩脈沖之間必須出現(xiàn)B相兩次計數(shù)才定義為有效脈沖計數(shù)；反轉(zhuǎn)時同理。另外,在本發(fā)明中，零延時的定位控制，由于對高速運轉(zhuǎn)的電機要實行精確定位，即使是毫秒級的控制誤差也很大。如果不對程序進行處理，從內(nèi)部控制到刷新輸出至少要經(jīng)過一個程序掃描周期的延時。本程序采用中斷處理，即在達到條件時中斷程序掃描直接刷新輸出。具體控制方式如下先設(shè)置控制器捕捉脈沖反饋的通道，當編碼器反饋的脈沖數(shù)等于定位所需脈沖數(shù)時，主程序暫停掃描先執(zhí)行中斷程序，立即切斷控制推桿和/或蝸輪蝸桿的電機電源。否則主程序從檢測條件滿足到執(zhí)行動作需要推遲到下一個程序掃描周期。另外，本發(fā)明中還加入了光感保護、風感保護和過溫保護的單元。對電池組件而言，必須達到一定的光通量才能有效的發(fā)電。所以本發(fā)明設(shè)計一光通量傳感器，程序設(shè)定一個光通量閾值，當照度大于此閾值時，控制系統(tǒng)才能啟動跟蹤控制。這樣就節(jié)省了驅(qū)動太陽能電池組件支架的回旋機構(gòu)和/或俯仰機構(gòu)的電力，特別是在早上、黃昏和雷雨天氣。 對于風感保護而言，根據(jù)大氣運動規(guī)律，風向基本在水平面。為了減小風阻，本發(fā)明設(shè)置了一風速傳感器，程序設(shè)定風載閾值，當風速大于此閾值時，無論白天或黑夜系統(tǒng)快速將太陽能電池組件支架的支架本體放平。當風力小于保護風載一定時間后，系統(tǒng)按照最短行程智能定位到追蹤位置。對于過溫保護而言，電氣控制箱內(nèi)部設(shè)計一個溫度控制器和風扇。設(shè)定一個保護溫度以保證電氣器件穩(wěn)定工作。對于用戶而言，要做的是預(yù)先將軟件程序下載至控制器，例如通過RS232串口數(shù)據(jù)線將軟件程序下載到PLC或單片機。使用時，只需在用戶的輸入界面(例如文本輸入器)中輸入當?shù)氐臅r間、經(jīng)度和緯度，按確認之后，系統(tǒng)啟動自動跟蹤控制。上午，當太陽高度角大于零且光通量大于閾值，系統(tǒng)根據(jù)天文計算的高度角和方位角自動調(diào)整太陽能電池組件姿態(tài)，使其朝東。然后，按0.5度的精度間歇跟蹤，直至太陽高度角小于零且光通量小于閾值，系統(tǒng)自動返回初始位置，并進行復(fù)位，消除累積誤差。在下雨天，光通量傳感器測得陽光強度沒有超過參考值時，電池組件還是處于固定狀態(tài)，不跟蹤太陽；當雨停止時，光通量傳感器監(jiān)測到的陽光強度超過參考值時，電池組件開始跟蹤太陽，執(zhí)行機構(gòu)響應(yīng)PLC或單片機控制，自動快速定位到跟蹤位置。整個過程，包括夜晚，當風速達于參考值時，俯仰驅(qū)動迅速定位太陽能電池組件到水平位置。當風速保持小于參考值十分鐘后，太陽能電池組件自動定位到跟蹤位置或初始位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是具有精度高、操作方便、運行穩(wěn)定、低功耗等特點，提高了太陽能發(fā)電設(shè)備的利用率，大幅度降低了太陽能發(fā)電的成本。本發(fā)明該控制器是集光、機、電于一體的多功能智能控制器，系統(tǒng)經(jīng)過長時間的實驗?zāi)M運行，具有操作方便、運行穩(wěn)定等特點，提高了太陽能發(fā)電設(shè)備的利用率，大幅度降低了太陽能發(fā)電的成本。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，該太陽能電池組件支架包括一立柱以及與該立柱相連的支架本體，其特征在于，該太陽能電池組件支架還包括一用于使該支架本體圍繞該立柱在該支架本體所在的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動的回旋機構(gòu)；一用于使該支架本體上下擺動的俯仰機構(gòu)，其中，該回旋機構(gòu)與該立柱和該支架本體均相連，該俯仰機構(gòu)與該支架本體相連，其中，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)包括一控制器，分別與該控制器相連的一方位角計算器、一高度角計算器、一方位角檢測裝置和一高度角檢測裝置，其中， 該方位角計算器用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器； 該高度角計算器用于根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器； 該方位角檢測裝置用于檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器； 該高度角檢測裝置用于檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器； 該控制器用于接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置，以及接收該方位角檢測裝置反饋的該回旋機構(gòu)的實際位置和該高度角檢測裝置反饋的該俯仰機構(gòu)的實際位置，以及比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值和比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值，以及根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置和根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置， 其中，該回旋機構(gòu)和該俯仰機構(gòu)分別與該控制器相連，該回旋機構(gòu)與該方位角檢測裝置相連，該俯仰機構(gòu)與該高度角檢測裝置相連。
2.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，該輸入裝置用于將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器，和/或， 設(shè)置時間間隔，并判斷是否經(jīng)過了該時間間隔，若是，將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器；若否，繼續(xù)等待直至經(jīng)過了該時間間隔。
3.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該控制器還用于判斷是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則控制器繼續(xù)工作；若否，則控制器停止工作。
4.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。
6.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，該風速傳感器用于檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。
7.如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，該光通量傳感器用于檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一橫桿，該回旋機構(gòu)還包括 一位于該回旋機構(gòu)頂部的主柱套頭； 位于該回旋機構(gòu)底部且與該立柱的頂部相連的蝸輪蝸桿，該蝸輪蝸桿與該主柱套頭相 連， 其中該蝸輪蝸桿驅(qū)動該主柱套頭在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，該支架本體的橫桿穿設(shè)于該主柱套頭中。
9.如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，其特征在于，該太陽能電池組件支架的支架本體還包括一旋轉(zhuǎn)掛臂，該俯仰機構(gòu)還包括一推桿，其中該推桿包括一推桿本體以及一伸縮桿，該伸縮桿具有一套接于該推桿本體中的固定端以及一可伸縮的自由端，該伸縮桿的自由端與該旋轉(zhuǎn)掛臂活動連接。
10.一種太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，該控制方法采用如權(quán)利要求I所述的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，該控制方法包括以下步驟 51、該方位角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽方位角并將當前時刻的太陽方位角送入控制器；該高度角計算器根據(jù)當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度計算當前時刻的太陽高度角并將當前時刻的太陽高度角送入控制器； 52、該控制器接收來自該方位角計算器的當前時刻的太陽方位角和來自該高度角計算器的當前時刻的太陽高度角，并根據(jù)當前時刻的太陽方位角計算該回旋機構(gòu)的理想位置以及根據(jù)當前時刻的太陽高度角計算該俯仰機構(gòu)的理想位置； 53、該方位角檢測裝置檢測當前時刻該回旋機構(gòu)的實際位置并將該回旋機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器；該高度角檢測裝置檢測當前時刻該俯仰機構(gòu)的實際位置并將該俯仰機構(gòu)的實際位置反饋至該控制器； 54、該控制器比較該回旋機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該回旋機構(gòu)的回旋差值以及比較該俯仰機構(gòu)的理想位置與實際位置的差值以獲得該俯仰機構(gòu)的俯仰差值； 55、該控制器根據(jù)該回旋差值生成回旋控制信號以控制該回旋機構(gòu)移動至理想位置以及根據(jù)該俯仰差值生成俯仰控制信號以控制該俯仰機構(gòu)移動至理想位置。
11.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，步驟S1之前還包括以下步驟 S。、將該太陽能電池組件支架置于初始位置，其中該初始位置為該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行的位置。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一輸入裝置，其中，步驟Stl之后步驟S1之前還包括以下步驟Sp、該輸入裝置將當?shù)氐漠斍皶r間、經(jīng)度和緯度送入該方位角計算器和該高度角計算器。
13.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的風速傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟 該風速傳感器檢測風速是否大于等于閾值，若是，則控制器控制該俯仰機構(gòu)動作以使該太陽能電池組件支架的支架本體與水平面平行；若否，則該風速傳感器繼續(xù)檢測風速。
14.如權(quán)利要求10所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，該太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)還包括一與該控制器相連的光通量傳感器，其中，步驟S1之前還包括以下步驟 該光通量傳感器檢測光通量是否大于等于閾值，若是，該光通量傳感器繼續(xù)檢測光通量；若否，則控制器停止工作。
15.如權(quán)利要求10-14中任意一項所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，步驟S5之后還包括以下步驟 S6、是否接收到繼續(xù)控制該太陽能電池組件支架的控制指令，若是，則返回步驟S1 ;若否，則控制器停止工作。
16.如權(quán)利要求10-14中任意一項所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，該方位角檢測裝置和/或該高度角檢測裝置為編碼器，該編碼器通過累計的脈沖計數(shù)反饋該回旋機構(gòu)的實際位置和/或該俯仰機構(gòu)的實際位置。
17.如權(quán)利要求16所述的太陽能電池組件支架的控制方法，其特征在于，累計的脈沖計數(shù)為AB相正反計數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)，包括一控制器，分別與該控制器相連的一方位角計算器、一高度角計算器、一方位角檢測裝置和一高度角檢測裝置。本發(fā)明還公開了一種太陽能電池組件支架的控制方法。本發(fā)明的太陽能電池組件支架的控制系統(tǒng)能夠控制該太陽能電池組件支架上設(shè)置的太陽能電池組件，使得該太陽能電池組件能夠跟蹤太陽的運動軌跡，并且該太陽能電池組件所在的平面與水平面的夾角可以任意調(diào)節(jié)，由此可以使得位于任意緯度的太陽能電池組件得以接收垂直入射的太陽光，從而充分利用太陽光的能量。
文檔編號H02N6/00GK102778894SQ201110121118
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者武守斌 申請人:上海馭領(lǐng)機電科技有限公司