一种太阳能追光方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种太阳能追光方法及系统，所述方法包括以下步骤：（a）通过卫星模块与卫星授时定位系统进行通讯，得到太阳能板所在位置坐标及当前时区时间；（b）将位置坐标信息及当前时区时间传输给微处理器，微处理器读取数据后，通过太阳能高度角和方位角算法，计算得到当前太阳相对于太阳能板的高度角和方位角；（c）微处理器判断高度角是否大于0度：如果不大于，则不发出任何驱动信号；如果大于，则微处理器按周期更新太阳高度角和方位角，并将太阳高度角和方位角信息发送给电机驱动电路，驱动电机使太阳能板对准太阳。本发明精度高，反应快，不受天气等自然因素影响，适合大面积太阳能板的对光，性价比高。
【专利说明】一种太阳能追光方法及系统
【技术领域】
[0001]本 发明涉及电气控制领域，具体涉及太阳能控制【技术领域】的一种太阳能追光方法及系统。
【背景技术】
[0002]中国作为世界上第二大能源消耗国，经济的飞速发展给新能源的开发和利用带来了巨大的潜力和压力。另一方面，中国幅员广阔，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，中国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50xl018KJ，全国各地太阳年辐射总量达335~837KJ/cm2*a。如果人们能充分利用其中的一小部分，那也将是具大的能源资源。2012年底，全球光伏新增装机容量达到31GW，累计装机量达到98.5GW的历史新高。光伏市场的中心也正从欧洲的德国、意大利、法国、西班牙向中国、美国和日本等新兴市场转移。中国光伏发电发展非常迅速，2012年中国光伏装机4.5GW，增速达到66%，累计装机量近8GW，预计2013年新增装机7GW。国家对发展光伏应用决心坚定，并给予优厚的政策鼓励。
[0003]然而，依据2013中国光伏产业发展报告可知，当前风能的实际利用率并不高。传统的太阳能系统主要采用固定式安装或者采用光学传感器追光。采用固定式安装的太阳能板由于无法根据太阳位置的变化调整太阳能板，因而太阳能的利用率较低，导致投入大，产能低，性价比不高。而采用光学传感器追光虽然可行，但由于太阳光的间歇性与天气的多重影响，导致太阳能板也无法实时对准太阳，影响了效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于根据上述问题与矛盾，针对现有技术中太阳能的低利用率和低性价比问题，提供一种太阳能追光方法及系统，其精度高，反应快，不受天气等自然因素影响，适合大面积太阳能板的对光，性价比高。
[0005]本发明采用如下技术方案:
一种太阳能追光方法，包括以下步骤:
(a)通过卫星模块与卫星授时定位系统进行通讯，得到太阳能板所在位置坐标及当前时区时间；
(b)将位置坐标信息及当前时区时间传输给微处理器，微处理器读取数据后，通过太阳能高度角和方位角算法，计算得到当前太阳相对于太阳能板的高度角和方位角；
(c)微处理器判断高度角是否大于O度:如果不大于，则不发出任何驱动信号；如果大于，则微处理器按周期更新太阳高度角和方位角，并将太阳高度角和方位角信息发送给电机驱动电路，驱动电机使太阳能板对准太阳。
[0006]进一步，所述太阳高度角的H的算法的计算公式可以为:
sm H = sm ^sin δ + cos φοο$ δ cos ω
公式中，炉表示观测点地理纬度，S表示太阳的赤纬角，Φ表示太阳时角，三者单位都为度；其中:
(1)P可以根据卫星定位得到；
(2)赤纬角5的计算:
【权利要求】
1.一种太阳能追光方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (a)通过卫星模块与卫星授时定位系统进行通讯，得到太阳能板所在位置坐标及当前时区时间； (b)将位置坐标信息及当前时区时间传输给微处理器，微处理器读取数据后，通过太阳能高度角和方位角算法，计算得到当前太阳相对于太阳能板的高度角和方位角； (C)微处理器判断高度角是否大于O度:如果不大于，则不发出任何驱动信号；如果大于，则微处理器按周期更新太阳高度角和方位角，并将太阳高度角和方位角信息发送给电机驱动电路，驱动电机使太阳能板对准太阳。
2.根据权利要求1所述的太阳能追光方法，其特征在于，步骤(b)中， 所述太阳高度角的H的算法的计算公式具体为:sin At - sm ^?sin δ + cos ^?cos δcos Φ 公式中，炉表示观测点地理纬度，J表示太阳的赤纬角』表示太阳时角，三者单位都为度； 其中: (1)“可以根据卫星定位得到； (2)赤纬角5的计算:
5=0.3723+23.2567sm5+0.1149sm2^f0.1712sm35
+0.758cos <9+0.3656cos25+0.02U lcos3^
其中，Θ= 1-JTiN- M0)/ 365.2422 ,
N0=79.6764+0.2422(Tear-1985)-n?T((Year-1985)/4)
Year表示年份，由卫星授时得到；NT表示取整；N表示积日，即一年中的第多少天; (3)太阳时角》的计算:
Φ = (?μ€ — 12)本15 τ麵=Tm +Tk , Tmw表示真太阳时间，单位为小时；
Txe = Tmsm + (120-Zongitude) /15 了滅似为时区时间，由卫星授时得到，Longitude为观测点经度，单位为度，由北斗定位得;
TΔ= 0.0028+1.9857sm^f9.9059sm25
+7.0924cos5 + 0.6882cos25。
3.根据权利要求2所述的太阳能追光方法，其特征在于，步骤(b)中， 所述太阳方位角A的计算公式为:
cos A = (sin H sm φ- sm δ) / cos H cos φ 公式中各参数含义同权利要求2中所述，太阳方位角的单位为度。
4.根据权利要求1所述的太阳能追光方法，其特征在于，一个卫星模块被至少一个太阳能板使用，每个太阳能板均具有自己的微处理器。
5.根据权利要求1所述的太阳能追光方法，其特征在于，所述方法还包含步骤:对卫星模块进行周期性地数据更新。
6.根据权利要求5所述的太阳能追光方法，其特征在于，对卫星模块进行周期性地数据更新包含周期性的地理坐标更新和系统校时。
7.根据权利要求1所述的太阳能追光方法，其特征在于，所述卫星模块为北斗模块，所述时区时间为北京时间时，所述方法包含以下步骤: 步骤S1、使北斗模块与北斗卫星通讯，得到太阳能板所在位置的地理坐标和当前北京时间，并将位置坐标信息及当前北京时间传输给微处理器； 步骤S2、微处理器将得到的太阳能板地理位置和时间信息，通过太阳高度角方位角算法，计算得到当前太阳相对于太阳能板的高度角和方位角； 步骤S3、微处理器判断高度角是否大于O度，如果不大于，则不发出任何驱动信号；如果大于，则进入步骤S4; 步骤S4、判断太阳高度角是否大于预定范围，如果是，则转入步骤S5，否则，转入步骤S6 ； 步骤S5、当太阳高度角大于O度但小于预定范围时，让太阳能板提前作好迎接阳光的准备； 步骤S6、当太阳高度角大于预定范围时，让太阳能板对光，否则不产生动作； 步骤S7、微处理器发出驱动信号； 步骤S8、控制器根据来自微处理器的驱动信号驱动步进电机调整太阳板对准太阳。
8.—种利用权利要求1-7中任一项方法的太阳能追光系统,包含支架、底座和由支架与底座支撑起的太阳能板，其特征在于，所述太阳能板安装在相互垂直设置的垂直步进电机和水平步进电机构成的框架上，所述垂直步进电机用于利用控制器控制太阳能板沿第一方向180度旋转，所述水平步进电机用于利用控制器控制太阳能板沿与所述第一方向垂直的方向180度旋转，所述控制器利用了权利要求1-7中其中一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的太阳能追光系统，其特征在于，所述控制器包含卫星模块和多个微处理器，每个微处理器对应一个太阳能板，至少一个太阳能板共用一个卫星模块。
【文档编号】G05D3/12GK103592958SQ201310582757
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】戴志军, 苏强强, 叶明星, 徐余法, 王致杰 申请人:上海电机学院