用于可移动装置上的太阳能全方位追踪系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型设计了一种用于可移动装置上的太阳能全方位追踪系统，包括球笼等速万向节、梅花型联轴器、太阳能电池板、方位角光电传感模块、高度角光电传感模块、方位角步进电机、高度角步进电机、直线套筒轴承、可伸缩圆管、直线导轨、单片机，太阳能电池板上有方位角光电传感模块和高度角光电传感模块，单片机通过方位角步进电机控制太阳能电池板的方位角，单片机通过高度角步进电机控制太阳能电池板的高度角。该追踪系统可在太阳方位角和高度角两个方向同时实现太阳能追踪，结构轻巧、简便，在追踪精度、性能、能源利用率得到较大的提高，可用于应急通信车、户外车辆、航空航天探测车等移动交通工具上。
【专利说明】
用于可移动装置上的太阳能全方位追踪系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及用于太阳能全方位追踪系统，特别是用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统。属于太阳能光伏发电领域。
【背景技术】
[0002]21世纪，人类面对能源问题显得尤为关切，关注新能源、研究新能源、开发新能源、利用新能源，都是长期以来专家学者及各界人士探索的新兴热点。太阳能作为可再生的绿色能源，人类从古至今就有许多关于太阳能利用的事例，太阳能是万能之源，开发太阳能资源是解决能源问题的重要渠道。然而，直至今日太阳能的电能转换效率一直是制约光伏应用的重要因素之一，导致了其应用成本居高不下。
[0003]为了提高太阳能的转换效率，太阳能追踪系统是关键的入手点。国内外已研究了太阳能追踪装置，其相关技术也相当成熟。太阳能追踪系统主要服务于光伏电网发电，小型微电网发电系统等固定建设区域的定点式应用，其可分为单轴追踪和双轴追踪两种。根据研究，单轴太阳能追踪系统比固定式系统的功率输出可增加25%;双轴太阳能追踪系统比固定式系统的输出功率可增加41 %。
[0004]当前太阳能利用率已成为研究热点，单轴式追踪系统和双轴式追踪系统市场占有率不断增加;在其推广中，物理追踪系统结构造价成本是首要考虑因素之一。用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统，在结构上巧妙的优化，追踪效率、性能、精度也得到很大的提尚。
[0005]用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统能够巧妙的使交通工具行驶过程或是驻车期间实时追踪太阳高度角和方位角，即能够在移动交通工具方向变动的情况下实现双轴追踪。随着车辆的移动和太阳方位角、高度角的变化，追踪系统自动实时调整太阳能电池板的角度，使得光伏电池板的采光面随时正向面对太阳，光伏电池会在很大程度上提高采集的日光辐射量。同时该实用新型结构简单、简便，不占用车辆载物空间等，其机械动作结构也有别于一般的双轴追踪系统，具有性价比高、控制准确、功能全面等优点。本实用新型的实时追踪方式，是一种新式太阳能追踪系统，可应用于应急通信车上、户外军事车辆上、航空航天探测车上等。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的目的是提出一种具有结构简单、性价比高、适用性强，而又能够在移动交通工具行驶与驻车的情况下，实时对太阳能进行追踪的系统。在行车、驻车、建筑物和阴云天气的情况下，能够顺利切换工作方式，进行高效追踪。
[0007]—种用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统，包括球笼等速万向节、梅花型联轴器、球笼等速万向节铝框、支撑架、太阳能电池板、高度角光电传感模块、方位角光电传感模块、U型铝块、直立式光轴支架、渐开线外花键、方位角步进电机、直线套筒轴承、可伸缩圆管、直线导轨、高度角步进电机、可移动装置、单片机、驱动器。
[0008]高度角光电传感模块和方位角光电传感模块位于太阳能电池板上，太阳能电池板通过直立式光轴支架与可伸缩圆管联接，可伸缩圆管与渐开线外花键联接，球笼等速万向节与渐开线外花键联接，球笼等速万向节通过梅花型联轴器与方位角步进电机相连，球笼等速万向节置于球笼等速万向节铝框内，方位角步进电机和球笼等速万向节铝框通过支撑架固定在可移动装置上;直线套筒轴承套在可伸缩圆管上，直线套筒轴承与U型铝块联接，U型铝块与直线导轨联接，直线导轨和可移动装置相连;单片机与驱动器相连，驱动器再分别与方位角步进电机和高度角步进电机相连。
[0009]可移动装置在行车进行太阳高度角追踪时，单片机通过读取高度角光电传感模块感知的光伏电压差A Vl，单片机根据反馈编码器提供的高度角步进电机的转角信号，计算高度角偏差A α，调整高度角步进电机的旋转，通过直线导轨的升降控制太阳能电池板的高度角；可移动装置在行车进行太阳方位角追踪时，单片机通过读取方位角光电传感模块感知的光伏电压差A V2，单片机根据反馈编码器提供的方位角步进电机的转角信号，计算方位角偏差A γ，调整方位角步进电机的旋转，通过球笼等速万向节控制太阳能电池板的方位角。在驻车时，则先采用程序式算法追踪，初步调整太阳能电池板的方位角和高度角，再用光电式追踪算法进行精确追踪。
[0010]本实用新型能够在可移动装置上实现太阳能双轴追踪，不断调整太阳能电池板的方位角和高度角，有效提高太阳能利用率。
【附图说明】
[0011]图1是用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统在水平方向进行方位角追踪的不意图。
[0012]图中:1.球笼等速万向节2.梅花型联轴器3.球笼等速万向节铝框4.支撑架5.太阳能电池板6.高度角光电传感模块7.方位角光电传感模块8.U型铝块
[0013]图2是用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统在方位角追踪基础上进行尚度角追踪的不意图。
[0014]图中:9.直立式光轴支架10.渐开线外花键11.方位角步进电机12.直线套筒轴承13.可伸缩圆管14.直线导轨15.高度角步进电机16.可移动装置
[0015]图3是用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统控制结构图。
[0016]图4是程序式追踪算法流程。
[0017]图5是光电式追踪算法流程。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图实例对本实用新型作进一步的说明。
[0019]本实用新型包括球笼等速万向节、梅花型联轴器、球笼等速万向节铝框、支撑架、太阳能电池板、高度角光电传感模块、方位角光电传感模块、U型铝块、直立式光轴支架、渐开线外花键、方位角步进电机、直线套筒轴承、可伸缩圆管、直线导轨、高度角步进电机、可移动装置、单片机、驱动器。
[0020]高度角光电传感模块和方位角光电传感模块位于太阳能电池板上，太阳能电池板通过直立式光轴支架与可伸缩圆管联接，可伸缩圆管与渐开线外花键联接，球笼等速万向节与渐开线外花键联接，球笼等速万向节通过梅花型联轴器与方位角步进电机相连，球笼等速万向节置于球笼等速万向节铝框内，方位角步进电机和球笼等速万向节铝框通过支撑架固定在可移动装置上;直线套筒轴承套在可伸缩圆管上，直线套筒轴承与U型铝块联接，U型铝块与直线导轨联接，直线导轨和可移动装置相连;单片机与驱动器相连，驱动器再分别与方位角步进电机和高度角步进电机相连。
[0021]可移动装置在行驶时，控制系统采用光电式进行追踪，可移动装置进行太阳高度角追踪时，单片机通过读取高度角光电传感模块感知的光伏电压差△ Vl，单片机根据反馈编码器提供的高度角步进电机的转角信号，计算高度角偏差A α，调整高度角步进电机的旋转，通过直线导轨的升降控制太阳能电池板的高度角；可移动装置在行车进行太阳方位角追踪时，单片机通过读取方位角光电传感模块感知的光伏电压差A V2，单片机根据反馈编码器提供的方位角步进电机的转角信号，计算方位角偏差A γ，调整方位角步进电机的旋转，通过球笼等速万向节控制太阳能电池板的方位角。在驻车时，则先采用程序式算法追踪，初步调整太阳能电池板的方位角和高度角，再用光电式追踪算法进行精确追踪。进入雨天或是夜晚，太阳能追踪系统复位至初始状态，单片机系统处于休眠状态。
[0022]用于可移动装置上的全方位移动式太阳能追踪系统能够使交通工具行驶过程或是驻车期间实时追踪太阳高度角和方位角，能够在移动交通工具运动情况下实现太阳能双轴追踪，随着车辆的移动和太阳方位角、高度角的变化，追踪系统自动实时调整太阳能电池板的方位角和高度角，使得光伏电池板的采光面随时正向面对太阳，在很大程度上提高采集的日光辐射量。
【主权项】
1.一种用于可移动装置上的太阳能全方位追踪系统，包括球笼等速万向节(I)、梅花型联轴器(2)、球笼等速万向节铝框(3)、支撑架(4)、太阳能电池板(5)、高度角光电传感模块(6)、方位角光电传感模块(7)、U型铝块(8)、直立式光轴支架(9)、渐开线外花键(10)、方位角步进电机(U)、直线套筒轴承(12)、可伸缩圆管(13)、直线导轨(14)、高度角步进电机(15)、可移动装置(16)、单片机(17)、驱动器(18);其特征在于，所述的高度角光电传感模块(6)和方位角光电传感模块(7)位于太阳能电池板(5)上，太阳能电池板(5)通过直立式光轴支架(9)与可伸缩圆管(13)联接，可伸缩圆管(13)与渐开线外花键(10)联接，球笼等速万向节(I)与渐开线外花键(10)联接，球笼等速万向节(I)通过梅花型联轴器(2)与方位角步进电机(11)相连，球笼等速万向节(I)置于球笼等速万向节铝框(3)内，方位角步进电机(11)和球笼等速万向节铝框(3)通过支撑架(4)固定在可移动装置(16)上;直线套筒轴承(12)套在可伸缩圆管(13)上，直线套筒轴承(12)与U型铝块(8)联接，U型铝块(8)与直线导轨(14)联接，直线导轨(14)和可移动装置(16)相连；单片机(17)与驱动器(18)相连，驱动器(18)再分别与方位角步进电机(11)和高度角步进电机(15)相连。
【文档编号】G05D3/12GK205427633SQ201620201826
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】章天翔, 王伟海, 李孝禄, 黄建锋, 王鑫
【申请人】中国计量学院