一种高效太阳能自动追踪方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高效太阳能自动追踪方法及装置。所述方法：首先判断外界天气情况，若为晴天，则采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪，若为阴天或光照不足，则采用太阳角追踪模式，即根据实时时间，计算出太阳高度角和方位角，并根据计算到的太阳高度角和方位角实现太阳能自动追踪。本发明方法将光电检测追踪方法和太阳角追踪方法相结合，它能够使太阳能电池板随着太阳高度角和方位角的变化而变化，使其始终保持与太阳光线垂直，从而提高太阳能电池的效率；本方法结合装置不仅提高太阳能追踪装置的灵敏度，同时不容易受到天气和其他光源的干扰，具有较高的稳定度，误差较小。
【专利说明】一种高效太阳能自动追踪方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏应用领域，具体是一种综合太阳角追踪和光电检测追踪相结合的高效太阳能自动追踪方法，特别是一种高效太阳能自动追踪方法及装置。
【背景技术】
[0002]太阳无时无刻不在向宇宙释放能量，虽然其中只有极微小的部分到达地球。即便如此，每分钟地球表面接受到的太阳辐射能量仍高达SOXlOi2千瓦，相当于60亿吨标准煤。由于太阳辐射的供给可以说是源源不断的，所以太阳能相对而言可以说是取之不尽，用之不竭。利用太阳能发电，不会造成环境污染，利用清洁能源替代传统的化石能源是维持可持续发展道路的最佳选择。太阳能的开发和利用受到越来越多国家的重视，我国的光伏设备制造业已逐渐形成规模，为光伏产业的发展提供了强大的支撑。然而，目前对太阳能的利用还十分有限，性价比较高的多晶硅电池的平均出厂效率在16%左右。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种最大程度的将太阳能转化为电能，提高太阳能的利用率的高效太阳能自动追踪方法及装置。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种高效太阳能自动追踪方法，包括如下步骤，
步骤SOl:判断外界天气情况，若为晴天，则进入步骤S02，若为阴天或光照不足，则转入步骤S03 ；
步骤S02:采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪；
步骤S03:采用太阳角追踪模式，即根据实时时间，计算出太阳高度角和方位角，并根据计算到的太阳高度角和方位角实现太阳能自动追踪。
[0005]在本发明实施例中，所述光电检测追踪模式具体如下，
步骤S21:提供一光电太阳能方位检测电路，该光电太阳能方位检测电路与单片机控制模块和太阳能光伏阵列，所述光电太阳能方位检测电路包括5个光敏二极管，以该些光敏二极管其中的第一光敏二极管为中心，呈十字排布在一圆盘上表面，所述圆盘放置于一顶部具有透光孔的中空圆柱罩内，每个光敏二极管与其相邻的光敏二极管均保持一定的间隙；
步骤S22:判断第一光敏二极管是否受到光照，若是，保持所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间重新执行步骤S22 ;若否，直接进入步骤S23 ；
步骤S23:分别判断位于第一光敏二极管四个方向上的第二至第五二极管是否受到光照，若是，调整所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间重新执行步骤S22 ;若否，直接重新执行步骤S22。
[0006]在本发明实施例中，所述太阳角追踪模式具体如下，步骤S31:读取实时时间及当期位置经纬度，并根据该实时时间及经纬度计算太阳高度角和方位角；
步骤S32:根据太阳高度角和方位角以及太阳能光伏阵列的长度，计算出太阳能光伏阵列在该时刻太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度；
步骤S33:延时预定时间后，计算预定时间后时刻的太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度；
步骤S34:根据预定时间前后两个时刻的偏移高度差，计算出太阳能光伏阵列需调整角度，以保证太阳能光伏阵列与太阳光照的角度垂直。
[0007]在本发明实施例中，所述太阳高度角和方位角的计算方法如下:
设一年365天对应区间为[0，π]，取日角:
【权利要求】
1.一种高效太阳能自动追踪方法，其特征在于:包括如下步骤， 步骤SOl:判断外界天气情况，若为晴天，则进入步骤S02，若为阴天或光照不足，则转入步骤S03 ； 步骤S02:采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪； 步骤S03:采用太阳角追踪模式，即根据实时时间，计算出太阳高度角和方位角，并根据计算到的太阳高度角和方位角实现太阳能自动追踪。
2.根据权利要求1所述的一种高效太阳能自动追踪方法，其特征在于:所述光电检测追踪模式具体如下， 步骤S21:提供一光电太阳能方位检测电路，该光电太阳能方位检测电路与单片机控制模块和太阳能光伏阵列，所述光电太阳能方位检测电路包括5个光敏二极管，以该些光敏二极管其中的第二光敏二极管为中心，呈十字型排布在一圆盘上表面，所述圆盘放置于一顶部具有透光孔的中空圆柱罩内，每个光敏二极管与其相邻的光敏二极管均保持一定的间隙； 步骤S22:判断第二光敏二极管是否受到光照，若是，保持所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间 重新执行步骤S22 ;若否，直接进入步骤S23 ； 步骤S23:分别判断位于第二光敏二极管水平垂直的四个方向上的第三至第六二极管是否受到光照，若是，调整所述太阳能光伏阵列朝向，并延时预定时间重新执行步骤S22;若否，直接重新执行步骤S22。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效太阳能自动追踪方法，其特征在于:所述太阳角追踪模式具体如下， 步骤S31:读取实时时间及当期位置经纬度，并根据该实时时间及经纬度计算太阳高度角和方位角； 步骤S32:根据太阳高度角和方位角以及太阳能光伏阵列的长度，计算出太阳能光伏阵列在该时刻太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度； 步骤S33:延时预定时间后，计算预定时间后时刻的太阳高度角水平方向的偏移高度和太阳方位角水平方向的偏移高度； 步骤S34:根据预定时间前后两个时刻的偏移高度差，计算出太阳能光伏阵列需调整角度，以保证太阳能光伏阵列与太阳光照的角度垂直。
4.根据权利要求3所述的一种高效太阳能自动追踪方法，其特征在于:所述太阳高度角和方位角的计算方法如下: 设一年365天对应区间为[0，π]，取日角I =A取为年的日期序列，I月
il>iiI日/力1，12月31日?为365，则赤尾弧度古为:
δ = 0,00689— 0.39951 cos θ0 +0.07208 sin θ0 ? 0.0068 cos 2θα + 0.0009sin
-0,00269 cos 3?.+0,00151sm 3? 太阳实角力:Of =真太阳吋(小吋)xl5-180,式中φ单位为度，15表示每小时相当于15°时角；
5.一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:包括连接至单片机控制模块的用于判断天气情况的光电检测追踪模块；所述单片机控制模块还连接有太阳角追踪模块；若为晴天，则启用所述光电检测追踪模块，采用光电检测追踪模式，实现太阳能自动追踪；若为阴天或光照不足，则启用所述太阳角追踪模块，采用太阳角追踪模式，实现太阳能自动追踪；所述单片机控制模块还经一电机模块连接至太阳能光伏阵列，该太阳能光伏阵列还连接至光电检测追踪模块；所述光电检测追踪模块包括阴晴天检测电路和光电太阳能方位检测电路。
6.根据权利要求5所述的一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:所述阴晴天检测电路包括第一光敏二极管、第一运放及第一至第四电阻；所述第一光敏二极管负端接至电源正极，所述第一光敏二极管正端接至所述第一运放的同相输入端，所述第一光敏二极管的正端还经第一电阻连接至地；所述第一运放的反相输入端经第二电阻、第三电阻连接至地，所述第一运放的反相输入端还经第四电阻连接至电源正极；所述第一运放的输出端连接至单片机，该第一运放的VCC端与电源正极连接,该第一运放的VEE端与地连接。
7.根据权利要求5或6所述的一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:所述光电太阳能方位检测电路包括5个光敏二极管，该些光敏二极管以第二光敏二极管为中心，呈十字型分布在一圆盘上表面，每个光敏二极管与其相邻的光敏二极管均保持一定的间隙；所述圆盘放置于一顶部具有透光孔的中空圆柱罩内。
8.根据权利要求7所述的一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:所述光电太阳能方位检测电路还包括第二至第五运放及第五至第九电阻；所述第二至第六光敏二极管的负端均连接至电源正极，所述第二至第六光敏二极管的正端还别经第五至第九电阻连接至地；所述第二光敏二极管的正端连接至第二运放的同相输入端；所述第三光敏二极管的正端连接至第二运放的反相输入端；所述第四光敏二极管的正端连接至第三运放的反相输入端；所述第五光敏二极管的正端连接至第四运放的反相输入端；所述第六光敏二极管的正端连接至第五运放的反相输入端；所述第二运放的同相输入端与第三运放的同相输入端、第四运放的同相输入端和第五运放的同相输入端连接。
9.根据权利要求5或8所述的一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:所述单片机控制模块包括单片机及四组电机驱动电路；所述第一电机驱动电路包括一二极管、第一至第二三极管、一继电器及第十至第十二电阻；所述单片机的一引脚经第十电阻连接至电源正极，该引脚还经第十一电阻连接至第一三极管基极；所述第一三极管的集电极与第十二电阻的一端、第二三极管的基极连接，所述第十二电阻的另一端连接至电源正极，所述第二三极管的集电极经二极管连接至电源正极，所述第二三极管的集电极还经继电器连接至电源正极，所述第一至第二三极管的发射极均连接至地；所述第二至第四电机驱动电路均与第一电机驱动电路相同。
10. 根据权利要求9所述的一种高效太阳能自动追踪装置，其特征在于:所述的电机模块为直流电机。
【文档编号】G05D3/12GK103926937SQ201410146286
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】刘凤杰 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院