专利名称：利用光感差的光伏跟踪装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能跟踪装置，具体是一种利用光感差的光伏跟踪装置。二背景技术：
太阳能作为一种清洁无污染、取之不尽、用之不竭的可再生能源，已经在世界各国 被广泛利用。太阳能的利用分为光热和光电两种方式，其中光电用途更加广泛。将太阳能 转化为电能需要吸收太阳光照的电池板以及部分配套的电力设备，如电流转化设备和电路 控制元件等。对电池板的利用，比较常见的技术是选用固定支架，按照当地地理位置条件计 算得到一定角度后安装。但由于太阳光照具有方向性、分散性及不稳定性等特点，这种安装 方式存在光电转换效率低等缺点。三
实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种设计科学，准确率高 的利用光感差的光伏跟踪装置。其技术方案是本实用新型包括包括光感部分和主体部分，光感部分结构包括 安装在光感部分的最顶层的透光孔，安装于透光孔的一旁，并不被透光孔干扰，始终接受完 全光照的，测量光照方位角的第1光照度传感器，安装于透光孔的一侧边缘部分垂直下方 的，不能始终完全接受光照，测量光照方位角的第2光照度传感器，安装于透光孔中间部分 垂直下方的，可始终完全接受光照，测量光照高度角的第3光照度传感器，安装于透光孔另 一侧边缘部分垂直下方的，不能始终完全接受光照，测量光照高度角的第4光照度传感器， 其中第1角度传感器用于测量东西方向倾斜度(经度)，第2角度传感器用于测量南北方 向倾斜度(纬度)；主体部分包括接收第1、第2、第3、第4光照度传感器探测到的光照度 值的输入部，对比从输入部传来的光照度值后，并生成由角度传感器测得的太阳纬度及经 度，输出纬度及经度跟踪信号的信号处理部，回应信号处理部的经度跟踪信号，驱动跟踪装 置的光感部分按东西方向转动的第1发动机的经度跟踪驱动部，回应信号处理部的纬度跟 踪信号，驱动跟踪装置的光感部分按南北方向转动的第2发动机的纬度跟踪驱动部，传送 从信号处理部输出的太阳纬度及经度数据的发送部，存储信号处理部的历史纬度、经度数 据的存储部。光感部分能够在东西方向-90°至+90°的角度范围内旋转，主体部分能够在南 北方向-45°至+45°的角度范围内旋转。本实用新型的效果是能够更加精确的跟踪光照，提高光吸收转换效率，这样可以 最大限度的减少角度调节装置的由于加速和减速造成的磨损，降低角度调节器的故障发生 率，延长该角度调节器的寿命，进而降低成本。
图1是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置的大致示意图；[0008]图2是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置中光感部分和主体部分在各自方 向上旋转角度的示意图；图3是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置中光感部分某一工作瞬间的侧面 不意；图4是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置某一工作瞬间的正面俯视图；图5是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置中光感部分某一工作瞬间的正面 俯视；图6是春分时，本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置中光感部分跟踪太阳纬度 的工作示意图；图7是秋分时，本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置中光感部分跟踪太阳纬度 的工作示意图；图8是本实用新型利用光感差的光伏跟踪装置主体模块大致方块图。五具体实施方式
参照附图1，本跟踪装置包括光感部分110、主体部分120及控制光感部分东西转 向的第1旋转轴141和控制南北转向的第2旋转轴142和跟踪装置的支撑柱130。主体部 分120的一侧上端通过第1旋转轴141连接光感部分110，并由支撑部130来支撑。光感部分上面安装了测量太阳方位角和高度角的光照传感器，包括随太阳转动能 一直完全接受光照和有时不能完全接受光照的光照传感器。当其中的光照传感器不能完全 接受光照时，它输出的光照值会比完全接受光照的传感器输出的值小。主体部分包括接受从光感部分传来光照度值的输入部710、信号处理部720、经度 跟踪驱动部730、纬度跟踪驱动部740、向电池板角度调节部输送信号的发送部750、存储光 感部分历史数据的存储部760和第1发动机(光感部分)、第2发动机(主体部分)。跟踪装置的光感部分110是通过第1旋转轴(141以东西方向旋转，而主体部分 120则通过第2旋转轴142以南北方向旋转。整个装置通过支撑130固定在地面。参照附图2，跟踪装置的光感部分110以第1旋转轴为基准按东西方向旋转，主体 部分120则以第2旋转轴142为基准按南北方向旋转。第1旋转轴141和第2旋转轴142 类似χ轴和y轴一样垂直交叉即通过第1旋转轴141光感部分110按东西方向转动，主体 部分120不会转动；而主体部分120通过第2旋转轴142转动时，光感部分110就会一同在 南北方向转动。其中，假设太阳可以位于南半球上的任意位置，光感部分110和主体部分120的旋 转角度范围可分别达到最大-90° +90°。参照附图3，整个光感部分110包括透光孔310、第1光照传感器321、第2光照传 感器322、第3光照传感器323和第4光照传感器324 ；以及两个角度传感器331、332。其中，透光孔310安装在光感部分的最顶层，为狭长的长方形。第1光照传感器321 安装在透光孔310—侧、光感部分的最前端，并不受任何部件遮掩，在跟踪光照过程中永远 能完全接受关照；在透光孔310中间部分的垂直下方安置光照传感器323，在跟踪光照的纬 度过程中，传感器323也能始终完全接受光照。第2光照度传感器322及第4光照度传感器3M分别安装在透光孔310的一侧及 另一侧边缘部分的垂直下方。其中，第2光照度传感器322跟踪太阳经度，而第4光照度传感器3 跟踪太阳纬度。当光照通过透光孔310完全照射到第2、第3、第4等光照度传感器 时，传感器会显示相对较高的光照度值。随着太阳的位置变化，当光照不能通过透光孔310 完全照射到第2和第4光照传感器时，第2和第4光照传感器则输出相对较低的光照度值。如图3所示，第2光照度传感器322、第3光照度传感器323及第4光照度传感器 可以安装在同一平面同一直线上。且整个光感部分可以在东西180°转动。参照附图4，跟踪装置的光感部分在东西方向180°角度内转动，同时跟随主体部 分进行南北方向一定角度的转动。参照附图5，跟踪装置的光感部分在第一旋转轴141连接处、东西方向180°角度 范围内转动。当光感部分110按照东西和南北方向以一定角度转动，直至其上面一直接受光 照、测量太阳方位角的光照传感器321和同样测量方位角有时不能完全接受光照的光照传 感器322输出相同的光照度值；同样，一直接受光照、测量太阳高度角的光照传感器323和 同样测量方位角有时不能完全接受光照的光照传感器3M输出相同的光照度值。此时，通 过光感部分的两个角度传感器331、332计算出光感部分110在南北和东西两个方向转过 的角度，生成最终的光照倾斜度数据(经度和纬度)，通过信号的传输和主体部分的控制装 置，就可以准确的跟踪光照。这里指的相同的光照度值，不是指数值上的完全相等，而是根 据用户设定的某个范围。设定不同，范围值也不同。参照附图6，光照可以通过透光孔310完全照射在第3光照传感器323上，但是却 因为遮挡原因不能照射在第4光照传感器3M上面，这样第3、4光照传感器在输出的光照 度值上存在差异，光照传感器323输出的光照度值大于光照传感器3M输出的。参照附图7，这是在图6所述的工作状态下，跟踪装置的光感部分110按南北方向 转动37°以后的工作状态。此时的现象可以由示意图看出不仅光照可以通过透光孔310 完全照射到第3光照传感器323上，而且也可以完全照射到第4光照传感器324上。结果 是第3、第4光照传感器输出的光照度值基本一致，完成了对光照纬度的跟踪。同样的道理也适用于跟踪装置对太阳经度的跟踪。当光照不能通过透光孔完全照 射到负责跟踪光照经度的第2传感器322上时，第2传感器输出的光照度值就跟始终可以 完全接受光照的第1传感器输出的值存在差异。通过光感部分东西方向的转动，直至光照 通过透光孔310可完全照射到第2光照传感器上，那么第1光照传感器321和第2光照传 感器322输出的光照度值就基本一致，完成对光照经度方向的跟踪。参照附图8，主体部分包括输入部710、信号处理部720、经度跟踪驱动部730、纬度 跟踪驱动部740、发送部750。跟踪装置的光感部分110将从第1光照度传感器至第4光照度传感器探测到的光 照度值输入输入部710。信号处理部720对从输入部710输出的第1光照度传感器及第2 光照度传感器的光照度值进行对比后输出经度跟踪信号，同时对第3光照度传感器及第4 光照度传感器的光照度值进行对比后输出纬度跟踪信号。经度跟踪驱动部730回应信号处理部720的经度跟踪信号，驱动控制跟踪装置光 感部分110按东西方向旋转的第1发动机。随着第1发动机的驱动，跟踪装置的光感部分 110按东西方向转动，直到第1光照度传感器及第2光照度传感器输出相同的光照度值。纬度跟踪驱动部740回应信号处理部720的纬度跟踪信号，驱动控制主体部分120按南北方向旋转的第2发动机。随着第2发动机的转动，主体部分120按南北方向转动，直 到第3光照度传感器及第4光照度传感器输出相同的光照度值。此时，测量东西方向旋转角度的第1角度传感器331及测量南北方向旋转角度的 第2角度传感器332测量生成跟踪装置转动后的倾斜度数据(纬度和经度)。并比较该数 值是否在设定的太阳位置测量范围内。如果生成的倾斜度数据在太阳位置的测量范围内， 就会将该数值传送到发送部750。发送部750以有线或无线的方式向电池板角度调节部701 传送，电池板角度调节部701利用该倾斜数值(经度纬度)调整电池板位置。同时，如图3所示，跟踪装置的光感部分110包括测量东西方向旋转角度的第1角 度传感器331及测量南北方向旋转角度的第2角度传感器332。并且，第2角度传感器332 测得的南北方向的数据，不仅仅指光感部分110的位置，而且也代表了主体部分120的位 置，因为整个跟踪装置的南北方向是由第二旋转轴142转动得到。主体部分120还可包括另行存储太阳纬度、经度数据的存储部760。存储在存储部760里的太阳纬度及经度数据可按照日期及时间进行存储。阴天或 雨雪天，跟踪装置的光感部分110不能正常工作时，会利用存储在存储部760里的数据中前 一天的数据或一段时间内集光率最高的那一天的数据来调节跟踪装置的光感部分110及 主体部分120角度，从而避免错误操作。气象条件良好时，利用光感差的光伏跟踪装置会用4个光照度传感器跟踪太阳， 而气象状况恶劣时，为了防止误操作，则采用根据程序跟踪太阳的方式。综上所述，本发明是利用光感差的小规模的光伏跟踪装置单独跟踪太阳位置并生 成相应的倾斜度数据，大规模的电池板角度调节装置通过接受此数据进行驱动，用一次的 驱动即可完成对太阳的跟踪。这样可降低能耗，还能提高电池板角度调节装置的寿命。
权利要求1.利用光感差的光伏跟踪装置，包括光感部分和主体部分，其特征在于光感部分结 构包括安装在光感部分的最顶层的透光孔，安装于透光孔的一旁，并不被透光孔干扰，始 终接受完全光照的，测量光照方位角的第1光照度传感器，安装于透光孔的一侧边缘部分 垂直下方的，不能始终完全接受光照，测量光照方位角的第2光照度传感器，安装于透光孔 中间部分垂直下方的，可始终完全接受光照，测量光照高度角的第3光照度传感器，安装于 透光孔另一侧边缘部分垂直下方的，不能始终完全接受光照，测量光照高度角的第4光照 度传感器，其中第1角度传感器用于测量东西方向倾斜度，第2角度传感器用于测量南北方 向倾斜度；主体部分包括接收第1、第2、第3、第4光照度传感器探测到的光照度值的输入 部，对比从输入部传来的光照度值后，并生成由角度传感器测得的太阳纬度及经度，输出纬 度及经度跟踪信号的信号处理部，回应信号处理部的经度跟踪信号，驱动跟踪装置的光感 部分按东西方向转动的第1发动机的经度跟踪驱动部，回应信号处理部的纬度跟踪信号， 驱动跟踪装置的光感部分按南北方向转动的第2发动机的纬度跟踪驱动部，传送从信号处 理部输出的太阳纬度及经度数据的发送部，存储信号处理部的历史纬度、经度数据的存储 部。
2.根据权利要求1所述的利用光感差的光伏跟踪装置，其特征在于光感部分能够在 东西方向-90°至+90°的角度范围内旋转，主体部分能够在南北方向-45°至+45°的角 度范围内旋转。
专利摘要本实用新型涉及一种太阳能跟踪装置，具体是一种利用光感差的光伏跟踪装置。其技术方案是本实用新型包括光感部分和主体部分，光感部分结构包括透光孔、第1光照度传感器、第2光照度传感器、第3光照度传感器和第4光照度传感器；主体部分包括输入部、信号处理部、第1发动机的经度跟踪驱动部、第2发动机的纬度跟踪驱动部、发送部和存储部。本实用新型的效果是能够更加精确的跟踪光照，提高光吸收转换效率，这样可以最大限度的减少角度调节装置的由于加速和减速造成的磨损，降低角度调节器的故障发生率，延长该角度调节器的寿命，进而降低成本。
文档编号H02N6/00GK201837895SQ20102025909
公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月11日 优先权日2010年7月11日
发明者盖剑刚 申请人:东营光伏太阳能有限公司