太阳跟踪分立正交光感检测装置及信号处理方法与流程

本发明涉及追光或追日传感技术领域，特别涉及一种太阳跟踪分立正交光感检测装置及信号处理方法。

背景技术：
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光伏发电系统采用跟踪技术，可以使发电量显著提高。采用光感检测装置实时检测太阳位置，再根据实际太阳位置的高度角和方位角对光伏跟踪支架进行自动调节，是目前常用的跟踪控制方法之一。中国专利“太阳能跟踪位置传感器(CN200910117269.7)”、“适用于太阳能自动跟踪系统的追光传感器(CN201010553981.4)”、“一种用于自动跟踪太阳能的传感器(CN201420358261.6)”“太阳能传感器和包含太阳能传感器的太阳能自动跟踪系统(CN201520861266.5)”给出的太阳跟踪光感检测方案，有两个共同的缺点：1，将太阳高度角和方位角检测器件都集成在了同一个检测装置中，由于存在0.5度的太阳视角，因此这类检测装置很难区分0.5度的误差是由于方位角还是高度角造成的，因此这种一体化集成结构很难把检测精度做到0.5度以内；2，由于结构空间限制和检测电路灵敏度限制，现有技术无法把检测范围广但精度低的广角光感检测装置与检测范围小但精度高的窄带光感检测装置集成在一起，无法同时满足定位快、精度高的两个关键要求。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种太阳跟踪分立正交光感检测装置，将检测精度提高到0.3度的同时能够快速定位，并且提供相应的信号处理方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种太阳跟踪分立正交光感检测装置，包括：两个独立的测光模块，所述的两个测光模块安装在同一个底座上，底座的安装位置使两个测光模块的入射光带方向互相垂直，电路板通过信号通道分别与两个测光模块相连。

上述的测光模块，包括：两个广角光电传感器、对称安装在测光支架的外部斜面上；两个窄带光电传感器，对称安装在测光支架的内部。

上述的测光模块中的测光支架，其顶部有一个矩形的导光窗口，在导光窗口与两个窄带光电传感器之间，设置遮光条。

上述的导光窗口的宽度小于窄带光电传感器，导光窗口上沿到窄带光电传感器上表面的高度大于窄带光电传感器的宽度。

上述的测光支架的外部斜面，其高度低于测光支架中央部位的导光窗口，导光窗口所在的平台，在阳光斜射时对安装在外部斜面上的两个广角光电传感器形成局部遮挡。

上述的光电转换信号处理电路，包括一个方位角信号处理模块和一个高度角信号处理模块，每个信号处理模块分别连接对应的测光模块的两个广角光电传感器和两个窄带光电传感器。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种太阳跟踪分立正交光感检测信号处理方法，具体包括以下步骤：

(1)光电转换信号处理电路首先对方位角测光模块的两个广角光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(2)当两路输入值之差大于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节；当两路输入值之差小于或等于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路开始对方位角测光模块的两个窄带光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(3)当两路输入值之差大于预设的精确跟踪阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节，否则停止本轮检测、等待下一轮检测循环；

(4)在等待的同时，光电转换信号处理电路开始对高度角测光模块的两个广角光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(5)当两路输入值之差大于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节；当两路输入值之差小于或等于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路开始对高度角测光模块的两个窄带光电传感器的输入型号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(6)当两路输入值之差大于预设的精确跟踪阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节，否则停止本轮检测、等待下一轮检测循环；

(7)直到接收到停止命令，否则一直循环执行。

本发明的有益效果为：实现了太阳跟踪方位角与高度角的独立测光与信号处理，避免了相互干扰，消除了0.5度太阳视角所造成的误差，提高了检测精度；实现了太阳位置快速粗略定位与精确定位相结合，既满足了快速响应的需求、又满足了高精度测光的需求。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1是本发明的结构示意图。

其中，1方位角测光模块，2底座，3光电转换信号处理电路板，4高度角测光模块。

图2是本发明的测光模块剖视图。

其中，1.1(4.1)广角光电传感器1，1.2(4.2)广角光电传感器2，1.3(4.3)窄带光电传感器1，1.4(4.4)窄带光电传感器2，1.5(4.5)测光支架，1.6(4.6)遮光条，1.6.1(4.6.1)导光窗口1，1.6.2(4.6.2)导光窗口2。

图3是本发明的电路连线图。

图4是本发明的信号处理方法流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本实施例的一种太阳跟踪分立正交光感检测装置，包括：

两个独立的测光模块(1；4)，所述的两个测光模块(1；4)安装在同一个底座2上，底座2的安装位置使两个测光模块(1；4)的入射光带方向互相垂直，光电转换信号处理电路板3位于底座2上。

如图2所示，本实施例的测光模块，包括：广角光电传感器1.1(4.1)和广角光电传感器1.2(4.2)，对称安装在测光支架1.5(4.5)的外部斜面上；窄带光电传感器1.3(4.3)和窄带光电传感器1.4(4.4)，对称安装在测光支架1.5(4.5)的内部。

上述的测光支架1.5(4.5)，其顶部有两个矩形的导光窗口1.6.1(4.6.1)和导光窗口1.6.2(4.6.2)，在所述的导光窗口与两个窄带光电传感器之间，设置遮光条1.6(4.6)。

上述的导光窗口1.6.1(4.6.1)和导光窗口1.6.2(4.6.2)的宽度小于窄带光电传感器1.3(4.3)和窄带光电传感器1.4(4.4)的宽度，导光窗口上沿到窄带光电传感器1.3(4.3)和窄带光电传感器1.4(4.4)上表面的高度大于窄带光电传感器的宽度。

上述的测光支架1.5(4.5)的外部斜面，其高度低于测光支架1.5(4.5)中央凸起部位的导光窗口所在的平台，在阳光斜射时对安装在外部斜面上的广角光电传感器1.1(4.1)或广角光电传感器1.2(4.2)形成局部遮挡。

如图3所示，本实施例的光电转换信号处理电路3，包括一个方位角信号处理模块和一个高度角信号处理模块，每个信号处理模块分别连接对应的测光模块的两个广角光电传感器和两个窄带光电传感器。

如图4所示，本实施例的一种太阳跟踪分立正交光感检测信号处理方法，方包括以下步骤：

(1)光电转换信号处理电路首先对方位角测光模块的两个广角光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(2)当两路输入值之差大于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节；当两路输入值之差小于或等于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路开始对方位角测光模块的两个窄带光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(3)当两路输入值之差大于预设的精确跟踪阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节，否则停止本轮检测、等待下一轮检测循环；

(4)在等待的同时，光电转换信号处理电路开始对高度角测光模块的两个广角光电传感器的输入信号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(5)当两路输入值之差大于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节；当两路输入值之差小于或等于预设的快速定位阈值时，光电转换信号处理电路开始对高度角测光模块的两个窄带光电传感器的输入型号进行检测，并对两路输入值进行比较；

(6)当两路输入值之差大于预设的精确跟踪阈值时，光电转换信号处理电路通知光伏跟踪系统进行相应的姿态调节，否则停止本轮检测、等待下一轮检测循环；

(7)直到接收到停止命令，否则一直循环执行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。