一种太阳能追踪装置及控制方法
【专利摘要】一种太阳能追踪装置及控制方法，装置有底座和通过螺栓固定在底座上的电机，电机的输出轴上固定连接支架，支架上支撑的设置有太阳能电池板，太阳能电池板的底边通过滚珠与底座接触连接，还设置有用于控制电机工作的控制器，控制器的信号输入端通过导线连接太阳能电池板的输出电极，控制器的电源输出端通过电源线连接电机的电源输入端，控制器的控制信号输出端通过信号线连接电机的控制信号输入端。方法是根据太阳能电池板的输出功率进行角度调整，控制太阳光永远垂直照射在太阳能电池板上。本发明可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%，且系统简单易于实现，使用方便，性价比高，能有效降低偏远地区，缺电地区及临时用电情况的电力成本。
【专利说明】一种太阳能追踪装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能系统。特别是涉及一种用于光伏离网发电系统的太阳能追踪装置及控制方法。
【背景技术】
[0002]在能源日益紧缺，环境污染日益严重的今天，寻找新能源及清洁能源已成为世界各国科学家工作的重点，其中太阳能的利用是最为清洁合理的。随着技术的成熟及工艺完善，太阳能光伏产业已经可以商业化，其成本越来越低，效率越来越高，已基本满足日常生活应用。
[0003]太阳能电池只有在太阳光垂直照射在太阳能电池板上，才能最大效率的得用太阳能，为了解决这一问题，现已有太阳能追踪装置，用于保证太阳光垂直照射在太阳能电池板上。但是现有的太阳能追踪装置，结构复杂，制作成本高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，便于制作和使用的太阳能追踪装置及控制方法。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种太阳能追踪装置，包括有底座和通过螺栓固定在底座上的电机，所述的电机的输出轴上固定连接支架，所述的支架上支撑的设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板的底边通过滚珠与所述的底座接触连接，还设置有用于控制电机工作的控制器，所述的控制器的信号输入端通过导线连接所述太阳能电池板的输出电极，所述控制器的电源输出端通过电源线连接电机的电源输入端，所述控制器的控制信号输出端通过信号线连接电机的控制信号输入端。
[0006]所述的太阳能电池板的底边设置有开口向下的卡套，所述的滚珠可旋转的嵌入在所述的卡套内。
[0007]所述的支架是通过销钉与所述的电机的输出轴固定连接。
[0008]所述的控制器采用微处理器。
[0009]所述的太阳能电池板的输出电极通过接线盒连接导线。
[0010]所述的电机为步进电机。
[0011]一种用于太阳能追踪装置的控制方法，包括:
[0012]I)控制器对接收到的太阳能电池板输出的当前电能进行检测得到电压和电流值，计算出当前功率值Pa，并存储；
[0013]2) 30分钟后控制器对太阳能电池板输出的电能再次进行检测，得到电压和电流值，计算此时的功率值为Pb;
[0014]3)将步骤I)得到的功率值Pa与步骤2)得到的功率值Pb进行比较，当功率值Pa大于功率值Pb时，返回步骤I )，否则，进入步骤4)；
[0015]4)控制电机向左转一设定的角度后，进行检测得到功率值Pc ；[0016]5)将步骤4)得到的功率值Pc与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤6)，否则，返回步骤I)；
[0017]6)控制电机向右转2倍的步骤4中设定的角度后，进行检测得到功率值Pd ；
[0018]7)将步骤6)得到的功率值Pd与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤8)，否则，返回步骤I)；
[0019]8)将步骤6)得到的功率值Pd、步骤2)得到的功率值Pb及步骤4)得到的功率值Pc进行比较，如果功率值Pd是其中的最大值，返回步骤1)，否则进入步骤9);
[0020]9)将步骤2)得到的功率值Pb、步骤4)得到的功率值Pc及步骤6)得到的功率值Pd进行比较，如果功率值Pb是其中的最大值，控制电机向左转步骤4)中所设定的角度后返回步骤1)，否则，控制电机向左转2倍的步骤4中设定的角度后返回步骤I)。
[0021]步骤4)中所述的设定角度为8°~15°角。
[0022]本发明的一种太阳能追踪装置及控制方法，可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%，且系统简单易于实现，使用方便，性价比高，能有效降低偏远地区，缺电地区及临时用电情况的电力成本，具有较高的实用价值和社会价值。本发明将大幅促进可再生能源的利用，为实现光伏发电平价上网和能源结构的重大变革奠定了坚实的基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的整体结构示意图；
[0024]图2是本发明方 法的流程图。
[0025]图中
[0026]1:太阳能电池板2:接线盒
[0027]3:支架4:销钉
[0028]5:滚珠6:电机
[0029]7:控制器8:底座
[0030]9:螺栓10:输出轴
[0031]11:导线12:卡套
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例和附图对本发明的一种太阳能追踪装置及控制方法做出详细说明。
[0033]如图1所示，本发明的一种太阳能追踪装置，包括有底座8和通过螺栓9固定在底座8上的电机6，所述的电机6为步进电机。所述的电机6的输出轴10上固定连接支架3，所述的支架3为直角三角形的支架，其中一个直角边通过销钉4与所述的电机6的输出轴10固定连接。所述的支架3的斜边上支撑的设置有太阳能电池板1，所述的太阳能电池板I是采用高效率的多晶硅太阳能电池板。所述太阳能电池板I的底边通过滚珠5与所述的底座8接触连接，具体是在所述的太阳能电池板I的底边设置有开口向下的多半圆形的卡套12，且所述的卡套12的直径略大于滚珠5的直径，所述卡套12的开口直径略小于滚珠5的直径。所述的滚珠5可旋转的嵌入在所述的卡套12内，在电机6驱动太阳能电池板I旋转时，所述的滚珠5支撑太阳能电池板I在所述的底座8上移动。[0034]还设置有用于控制电机6工作的控制器7，所述的控制器7采用微处理器。所述微处理器的型号可以采用德州仪器超低功耗单片机MSP430F425或台湾合泰双积分型单片机HT46R72D-1A或Atmel公司低功耗、高性能单片机AT89S52的微处理器。所述的控制器7的信号输入端通过导线11连接所述太阳能电池板I的输出电极，所述的太阳能电池板I的输出电极通过设置在其背面的接线盒2连接导线11。所述控制器7的电源输出端通过电源线连接电机6的电源输入端，所述控制器7的控制信号输出端通过信号线连接电机6的控制信号输入端。
[0035]本实施例采用内置高精度模数转换器的超低功耗单片机MSP430F425做微处理器，使用与蓄电池充放电曲线配套的软件管理整套系统，有效提高太阳能利用率及蓄电池的使用寿命。
[0036]本发明的用于太阳能追踪装置的控制方法，包括:
[0037]I)控制器对接收到的太阳能电池板输出的当前电能进行检测得到电压和电流值，计算出当前功率值Pa，并存储；
[0038]2) 30分钟后控制器对太阳能电池板输出的电能再次进行检测，得到电压和电流值，计算此时的功率值为Pb;
[0039]3)将步骤I)得到的功率值Pa与步骤2)得到的功率值Pb进行比较，当功率值Pa大于功率值Pb时，返回步骤I )，否则，进入步骤4)；
[0040]4)控制电机向左转一设定的角度后，进行检测得到功率值Pc，这里所述的设定角度为8。?15°角，本实施例选10°角；
[0041]5)将步骤4)得到的功率值Pc与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤6)，否则，返回步骤I)；
[0042]6)控制电机向右转2倍的步骤4中设定的角度即16°?30°角，本实施例选20°角，然后进行检测得到功率值Pd ；
[0043]7)将步骤6)得到的功率值Pd与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤8)，否则，返回步骤I)；
[0044]8)将步骤6)得到的功率值Pd、步骤2)得到的功率值Pb及步骤4)得到的功率值Pc三者进行比较，如果功率值Pd是三者中的最大值，返回步骤1)，否则进入步骤9);
[0045]9)将步骤2)得到的功率值Pb、步骤4)得到的功率值Pc及步骤6)得到的功率值Pd三者进行比较，如果功率值Pb是三者中的最大值，控制电机向左转步骤4)中所设定的角度，S卩8°?15°角，本实施例选10°角，然后返回步骤1)，否则，控制电机向左转2倍的步骤4中设定的角度，S卩16°?30°角，本实施例选20°角，然后返回步骤I)。
[0046]本发明的一种太阳能追踪装置及控制方法的工作过程如下:
[0047]太阳能电池板收集太阳能并转化为电能通过接线盒输入给控制器，控制器对太阳能电池送来的电能进行功率检测，测量其电压和电流，并进行计算，计算结果存储备用。30分钟后，控制器再次对太阳能电池送来的电能进行功率检测，并将计算结果和上次存储的结果进行对比，如果后一次功率比前一次大，则太阳能电池角度不做调整，电机不转；反之，太阳能电池将进行角度调整，控制器输送转动信号给电机，将电机向左转动10°角，并对太阳能电池送来的电能再次进行功率检测，且与已存储的结果进行对比，如果这次功率比前一次大，则太阳能电池角度不再做调整，电机不转；反之，太阳能电池向右转动20°角，并继续对太阳能电池送来的电能进行检测，计算结果继续和已存储备用的结果比较，直至功率值比存储的功率值大时，电机停转，并将此时的功率值计入控制器的存储器备用。
[0048]太阳能追踪系统为定时检测，间隔一定时间(这个时间可在控制器设定)对太阳能电池板进行电能的功率检测，如果比前一次大，则角度不动；反之，则对太阳能电池转动一定角度进行对比，直至功率更大位置。
[0049]同时，控制器内有时间功能，当夜晚时，系统停止自动定时检测，白天时则继续定时检测，这样可以减小系统功耗。
[0050]应用整套系统可提高太阳能发电率比固定位置太阳能电池多约20%，且系统简单易于实现，具有非常大的实用价值。
【权利要求】
1.一种太阳能追踪装置，包括有底座(8)和通过螺栓(9)固定在底座(8)上的电机(6)，其特征在于，所述的电机(6 )的输出轴(10 )上固定连接支架(3 )，所述的支架(3 )上支撑的设置有太阳能电池板(I)，所述太阳能电池板(I)的底边通过滚珠(5 )与所述的底座(8 )接触连接，还设置有用于控制电机(6)工作的控制器(7)，所述的控制器(7)的信号输入端通过导线(11)连接所述太阳能电池板(I)的输出电极，所述控制器(7 )的电源输出端通过电源线连接电机(6)的电源输入端，所述控制器(7)的控制信号输出端通过信号线连接电机(6)的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能追踪装置，其特征在于，所述的太阳能电池板(I)的底边设置有开口向下的卡套(12)，所述的滚珠(5)可旋转的嵌入在所述的卡套(12)内。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能追踪装置，其特征在于，所述的支架(3)是通过销钉(4)与所述的电机(6)的输出轴(10)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能追踪装置，其特征在于，所述的控制器(7)采用微处理器。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能追踪装置，其特征在于，所述的太阳能电池板(I)的输出电极通过接线盒(2)连接导线(11)。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能追踪装置，其特征在于，所述的电机(6)为步进电机。
7.一种用于权利要求1至6所述的一种太阳能追踪装置的控制方法，其特征在于，包括: 1)控制器对接收到的太阳能电池板输出的当前电能进行检测得到电压和电流值，计算出当前功率值Pa，并存储； 2)30分钟后控制器对太阳能电池板输出的电能再次进行检测，得到电压和电流值，计算此时的功率值为Pb ； 3)将步骤I)得到的功率值Pa与步骤2)得到的功率值Pb进行比较，当功率值Pa大于功率值Pb时，返回步骤I )，否则，进入步骤4)； 4)控制电机向左转一设定的角度后，进行检测得到功率值Pc； 5)将步骤4)得到的功率值Pc与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤6)，否则，返回步骤I)； 6)控制电机向右转2倍的步骤4中设定的角度后，进行检测得到功率值Pd； 7)将步骤6)得到的功率值Pd与步骤I)得到的功率值Pa进行比较，当功率值Pa大于功率值Pc时进入步骤8)，否则，返回步骤I)； 8)将步骤6)得到的功率值Pd、步骤2)得到的功率值Pb及步骤4)得到的功率值Pc进行比较，如果功率值Pd是其中的最大值，返回步骤1)，否则进入步骤9)； 9)将步骤2)得到的功率值Pb、步骤4)得到的功率值Pc及步骤6)得到的功率值Pd进行比较，如果功率值Pb是其中的最大值，控制电机向左转步骤4)中所设定的角度后返回步骤1)，否则，控制电机向左转2倍的步骤4中设定的角度后返回步骤I)。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，步骤4)中所述的设定角度为8°?15。角。
【文档编号】G05D3/12GK103616900SQ201310664565
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】杜鹃, 赵永佳, 贾伟锋 申请人:天津源明盛科技有限公司