一种太阳能双轴跟踪系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种太阳能双轴跟踪系统，包括双轴支架、光伏电池、高度角电机、方位角电机、控制器、高度角传感器和方位角传感器。光伏电池设于双轴支架上，高度角电机与所述方位角电机分别在高度方向上和水平方向上旋转驱动光伏电池。控制器分别与高度角电机和方位角电机相连，控制器中设有环境信息输入装置，高度角传感器和方位角传感器分别与控制器相连。本发明的技术方案通过获得太阳光线入射能量的最强点，不断调节太阳能晶片基板的角度，使得太阳能晶片基板始终垂直于太阳光线的入射方向，从而最大限度的利用的太阳能，达到最优化的能效控制。
【专利说明】—种太阳能双轴跟踪系统
【技术领域】
[0001]本发明属于能源利用领域，涉及一种太阳能装置的控制系统，尤其涉及一种太阳能双轴跟Ife系统。
【背景技术】
[0002]太阳能具有普遍，无害，巨大，长久等优势。无论是陆上或海上，无论山区或岛屿，太阳能都处处皆有。其不需要开采也不需要运输，可直接使用；而且太阳能在发电过程中没有污染，因此它是最清洁的能源之一，这一点从解决环境污染的问题来看是非常有意义的；辐射至地球表面的太阳能量年均值相当于130万亿吨标煤，其总量可以说是当前世上可以利用的最大能源；根据目前太阳中核能产生的速率，可以估算出氢的贮量能够维持数百亿年，而地球的寿命约为数十亿年，从这个意义上讲，太阳的能量可谓是永无止尽的。因此，光伏发电技术的研究具有很大的必要性。同时，光伏技术也具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
[0003]光伏发电系统低效率高成本的特性是制约其迅速发展的主要因素之一。要改善这一问题有很多方法，而设法增加太阳能电池板所受到的光照强度和光照时间，最大限度的利用太阳能，从而提高系统的发电效率是其中最有效的方法之一。目前，现有的光伏发电系统大多还是采用固定安装的方式，即光伏电板与地面成一个固定的角度，在东西方向上也只有一个位置不能变动。而每天太阳东升西落，太阳的位置实际上每时每刻都是在变化的，因此太阳光线与电池板表面的夹角也总是在变化。这种变化导致太阳光线无法每时每刻都垂直于电池板表面，那么电池板所受到的光照强度就会大打折扣。由于太阳光线同太阳能晶片之间的入射角不是90度，大量的太阳能都被反射回太空，这使得被用来发电的太阳能极少:由于太阳能光线不是垂直照射，使得太阳能利用率小于15%。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明通过获得太阳光线入射能量的最强点，不断调节太阳能晶片基板的角度，使得太阳能晶片基板始终垂直于太阳光线的入射方向，从而最大限度的利用的太阳能，达到最优化的能效控制。
[0005]为达到上述目的，具体技术方案如下:
[0006]一种太阳能双轴跟踪系统，包括双轴支架、光伏电池、高度角电机、方位角电机、控制器、高度角传感器和方位角传感器，所述光伏电池设于所述双轴支架上，所述高度角电机与所述方位角电机分别与所述光伏电池相连，所述高度角电机与所述方位角电机分别在高度方向上和水平方向上旋转驱动所述光伏电池，所述控制器分别与所述高度角电机和方位角电机相连，所述控制器中设有输入光伏电池所处环境信息的环境信息输入装置，所述获得光伏电池高度角和方位角的高度角传感器和方位角传感器分别与所述控制器相连。
[0007]优选的，所述高度角传感器和方位角传感器分别与所述光伏电池相连，所述光伏电池分别通过所述高度角传感器和方位角传感器与所述控制器相连。[0008]优选的，还包括风速传感器，所述风速传感器与所述控制器相连。
[0009]优选的，所述风速传感器包括三风杯结构。
[0010]优选的，所述风速传感器的量程范围是O?70m/s，启动风速为0.2?0.5m/s，准确度为 ± (0.3+0.03V)m/s。
[0011]优选的，所述高度角传感器包括霍尔元件，所述高度角传感器的输出为20?30V脉冲信号。
[0012]优选的，所述方位角传感器包括正交编码器，所述方位角传感器的输出为2?IOV脉冲信号。
[0013]优选的，所述控制器包括相连的上位机和可编程逻辑控制器。
[0014]优选的，所述可编程逻辑控制器通过换向接触器分别与所述高度角电机和方位角电机相连。
[0015]优选的，所述环境信息输入装置包括地理位置输入装置和时间信息输入装置。
[0016]相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有:
[0017]通过获得太阳光线入射能量的最强点，不断调节太阳能晶片基板的角度，使得太阳能晶片基板始终垂直于太阳光线的入射方向，从而最大限度的利用的太阳能，达到最优化的能效控制，把太阳能的利用率在现有的基础上提高15%?45% ；
[0018]能够应用于不同的地理位置，同的时间和不同的位置约束，能够较好地适应各种环境，结构合理、轻便、安全、可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0020]图1是本发明的实施例的结构示意图；
[0021]图2是本发明的实施例的控制器的PLC结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。
[0024]以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。
[0025]如图1所示的本发明的实施例的一种太阳能双轴跟踪系统，包括双轴支架1、光伏电池2、高度角电机3、方位角电机4、控制器5、高度角传感器6和方位角传感器7。
[0026]光伏电池2设于双轴支架I上。高度角电机3与方位角电机4分别在高度方向上和水平方向上旋转驱动光伏电池2。控制器5分别与高度角电机3和方位角电机4相连。控制器5中设有环境信息输入装置,高度角传感器6和方位角传感器7分别与控制器5相连。[0027]本发明的实施例通过环境信息，优选包括地理位置和时间信息实时获得环境信息，根据不同的地理位置、实时获取的时间信息以及实际安装环境的其他约束通过控制器5计算出跟踪系统的设定值；而高度角传感器6和方位角传感器7实时获取并反馈给控制器5跟踪系统的实际输出，控制器5根据设定值以及当前的实际输出计算出控制量，并控制光伏电池2的跟踪设定的轨迹。
[0028]本发明通过环境信息输入装置获得的太阳光线入射能量的最强点，不断调节太阳能晶片基板的角度，使得太阳能晶片基板始终垂直于太阳光线的入射方向，从而最大限度的利用的太阳能，达到最优化的能效控制。
[0029]优选的，还包括风速传感器8，风速传感器8与控制器5相连。
[0030]如图1中所示，在本发明的实施例中，优选风速传感器8包括三风杯结构，量程范围是O?70m/s，启动风速为0.2?0.5m/s，优选为0.3m/s，准确度为土(0.3+0.03V)m/s。优选高度角传感器6包括霍尔元件，输出为20?30V脉冲信号。方位角传感器7包括正交编码器，输出为2?IOV脉冲信号。优选控制器5包括相连的上位机9和可编程逻辑控制器10。
[0031]如图2中所示，在本发明的实施例中，可编程逻辑控制器(PLC) 10通过换向接触器分别与高度角电机和方位角电机相连。PLC的I/O 口分别对应感应器的输入和电机控制信息的输出。输入端包括风速传感器、高度角传感器、方位角传感器以及四个手动开关的输入。在输入端需要区分PLC和传感器的类型(PNP型还是NPN型)。根据元件的类型，本实施例优选共阳极的接法。如选用共阴极会使得电信号幅值降低，影响采样精度。其中，PLC上的四个手动开关输入，可以使得PLC实现手动模式和自动模式的自动切换。此外，控制器还包括漏电保护附件和短路保护附件。
[0032]以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，包括双轴支架、光伏电池、高度角电机、方位角电机、控制器、高度角传感器和方位角传感器，所述光伏电池设于所述双轴支架上，所述高度角电机与所述方位角电机分别与所述光伏电池相连，所述高度角电机与所述方位角电机分别在高度方向上和水平方向上旋转驱动所述光伏电池，所述控制器分别与所述高度角电机和方位角电机相连，所述控制器中设有输入光伏电池所处环境信息的环境信息输入装置，所述获得光伏电池高度角和方位角的高度角传感器和方位角传感器分别与所述控制器相连。
2.如权利要求1所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述高度角传感器和方位角传感器分别与所述光伏电池相连，所述光伏电池分别通过所述高度角传感器和方位角传感器与所述控制器相连。
3.如权利要求2所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，还包括风速传感器，所述风速传感器与所述控制器相连。
4.如权利要求3所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述风速传感器包括三风杯结构。
5.如权利要求4所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述风速传感器的量程范围是O?70m/s，启动风速为0.2?0.5m/s，准确度为土(0.3+0.03V) m/s。
6.如权利要求4所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述高度角传感器包括霍尔元件，所述高度角传感器的输出为20?30V脉冲信号。
7.如权利要求6所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述方位角传感器包括正交编码器，所述方位角传感器的输出为2?IOV脉冲信号。
8.如权利要求7所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述控制器包括相连的上位机和可编程逻辑控制器。
9.如权利要求8所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器通过换向接触器分别与所述高度角电机和方位角电机相连。
10.如权利要求9所述的太阳能双轴跟踪系统，其特征在于，所述环境信息输入装置包括地理位置输入装置和时间信息输入装置。
【文档编号】G05D3/12GK103543756SQ201310529995
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】齐亮, 程松, 王浩林, 王魏, 王旭, 张思文 申请人:上海电气集团股份有限公司