一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能发电技术领域，具体的说是一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统。

背景技术：

由于传统能源的日益枯竭和当今社会对电能质量的提高，可再生资源的开发和利用得到了越来越多的重视。太阳能资源有着无污染、储量大的特点，多种形式的太阳能开发已得到了利用，其中光伏发电成为了解决社会能源和环境危机的重要突破方向，代表了未来能源利用的发展趋势。传统的太阳能发电系统由于太阳能电池板的自身结构不能保证每时每刻都能接受到最大日射量，太阳能资源就不能得到有效利用，光伏系统转换率低，白白浪费了大量的能源。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款结构简单，能有效提高太阳能利用率，减少太阳能资源的浪费，提高系统转换率，降低光伏发电成本的一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统，正是发明人所要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统，其结构简单，能有效提高太阳能利用率，减少太阳能资源的浪费，提高系统转换率，降低光伏发电成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统，其包括有太阳自动跟踪系统、太阳能发电系统；

所述太阳自动跟踪系统包括有太阳能电池阵列、二维自动跟踪装置、步进电机驱动电路、光电检测模块、太阳方位检测传感器、光强检测传感器、计算机控制模块，所述计算机控制模块通过步进电机驱动电路与二维自动跟踪装置连接，所述二维自动跟踪装置包括有高度角电机、方位角电机，所述二维自动跟踪装置通过太阳能电池阵列与光电检测模块连接，所述太阳能电池阵列设置在太阳能电池板上，所述高度角电机、方位角电机与太阳能电池板连接控制太阳能电池板的转动方向，所述光电检测模块与太阳方位检测传感器、光强检测传感器连接，所述太阳方位检测传感器、光强检测传感器通过A/D转换器与计算机控制模块连接，所述计算机控制模块分别连接有SRAM存储器、时钟模块，所述计算机控制模块通过GPRS模块与远程监控中心连接；

所述太阳能发电系统包括有充放电控制器、蓄电池、逆变器、DC/DC变换器，所述太阳能电池阵列通过充放电控制器与蓄电池连接，所述充放电控制器分别与逆变器、DC/DC变换器、步进电机连接，所述步进电机包括高度角电机、方位角电机，所述逆变器与交流负载连接，所述交流负载包括有远程监控中心，所述DC/DC变换器与直流负载连接，所述直流负载包括有图像处理单元、GPRS模块。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型统分为太阳自动跟踪系统和光伏电源系统两个子系统，实现了对太阳的自动跟踪，使太阳能电池板基本对准太阳垂直入射的方向，并实现了连续稳定的电能输出，保证用电负载的正常工作，有效地提高了太阳能的利用率和光伏发电系统的效率，增加了全年的发电功率输出，从整体上降低了光伏并网发电的成本，符合构件环保型和节能型社会发展的需求，提高经济效益。

附图说明

图1是本实用新型系统整体结构框图。

图2是本实用新型系统太阳方位检测电路图。

图3是本实用新型系统太阳光强检测电路图。

图4是本实用新型时钟芯片DS1302使用连接图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型系统整体结构框图，该结构一种物联网架构的太阳能光伏自跟踪发电监控系统，包括有太阳自动跟踪系统、太阳能发电系统。太阳自动跟踪系统包括有太阳能电池阵列、二维自动跟踪装置、步进电机驱动电路、光电检测模块、太阳方位检测传感器、光强检测传感器、计算机控制模块，计算机控制模块通过步进电机驱动电路与二维自动跟踪装置连接，二维自动跟踪装置包括有高度角电机、方位角电机，二维自动跟踪装置通过太阳能电池阵列与光电检测模块连接，太阳能电池阵列设置在太阳能电池板上，高度角电机、方位角电机与太阳能电池板连接控制太阳能电池板的转动方向，光电检测模块与太阳方位检测传感器、光强检测传感器连接，太阳方位检测传感器、光强检测传感器通过A/D转换器与计算机控制模块连接，计算机控制模块分别连接有SRAM存储器、时钟模块，计算机控制模块通过GPRS模块与远程监控中心连接。

太阳能发电系统包括有充放电控制器、蓄电池、逆变器、DC/DC变换器，太阳能电池阵列通过充放电控制器与蓄电池连接，充放电控制器分别与逆变器、DC/DC变换器、步进电机连接，步进电机包括高度角电机、方位角电机，逆变器与交流负载连接，交流负载包括有远程监控中心，DC/DC变换器与直流负载连接，直流负载包括有图像处理单元、GPRS模块。

太阳自动跟踪系统将光电跟踪方式和太阳运动轨迹追踪方式相结合，以计算机为控制核心，接收光电检测模块输出的太阳方位信号，并结合太阳运动轨迹跟踪模块计算出的太阳高度角和方位角的理论值，控制二维跟踪装置中两个步进电机的转动，进而实现对太阳的跟踪；太阳能发电系统将太阳能电池板输出的直流电存储并转换后，供给森林防火监控设备和二维跟踪装置中的两个步进电机使用。外部时钟模块用于向计算机提供准确的年、月、日、时、分、秒等时间信息。计算机用于控制A/D转换器进行光电检测信号的采集，并实现对步进电机的运动控制。高度角和方位角电机分别用于带动太阳能电池板进行俯仰运动和水平旋转运动。 充放电控制器主要对蓄电池组进行充放电控制以及直流电能的输出。

参见图2是本实用新型系统太阳方位检测电路图，太阳方位检测电路主要用于检测太阳高度角和方位角的变化，该电路主要由QP50-6型四象限光电探测器和LF444CN型集成运算放大器构成。四象限光电探测器中象限A、B、C、D对应的4个光电二极管的公共阴极与直流电源相连，阳极分别与LF444CN中的4个运算放大器A1、A2、A3、A4的反向输入端相连。探测器中4个光电二极管在光照下产生的光电流IA、IB、IC、ID，分别经前级运放A1、A2、A3、A4进行I/V变换，转换为与太阳光照面积和光照强度成正比的电压信号，这些电压信号又分别通过后级运放A5、A6、A7、A8进行同向电压放大，得到正的电压信号UA、UB、UC、UD。另外，探测器4个象限对应的运放电路是完全对称的，即R1=R2=R3=R4=R5、R6=R8=R10=R12、R7=R9=R11=R13。输出电压信号UA、UB、UC、UD将分别通过LF444CN的4个输出端接到A/D转换器的输入端。计算机通过A/D转换器读取这些电压信号，计算出太阳在方位角和高度角方向的偏移信号，进而控制跟踪机构进行太阳方位跟踪。

参见图3是本实用新型系统太阳光强检测电路图，光强检测传感器将太阳光线的辐射强度信息转化为电压信号的形式输出，主要由SP0606型硅光电池和LF444CN型集成运算放大器组成。在光强检测电路中，硅光电池的正端与前级运放A9的正向输入端相连后接地，负端与前级运放A9的反向输入端相连，硅光电池处于零偏状态。硅光电池在光照条件下产生的光电流IG经反馈电阻R14转换为电压信号，即前级运放A9实现了光电流的I/V变换，后级运放A10主要进行电压的同向放大。

参见图4是本实用新型时钟芯片DS1302使用连接图，选择实时时钟芯片DS1302，引脚X1和X2连接32.768kHz晶振；GND：电源地；CE：复位信号输入引脚，用于对芯片操作；I/O：数据输入、输出引脚；SCLK：串行时钟输入；VCC1，VCC2：主电源与备用电源。DS1302通过SCLK、I/O、CE三根线与单片机进行通信，向单片机提供时间信息。