一种太阳能发电自动跟踪系统及控制方法与流程

1.本发明涉及太阳能发电跟踪控制领域，尤其涉及一种太阳能发电自动跟踪系统及控制方法。


背景技术：

2.太阳光照射大地，使得陆地有充足的太阳光资源，优点是可以直接开发和使用，采集也非常方便。其中关键一点是对于太阳能资源的综合开发不会严重污染自然环境，它是属于最清洁的能源。从当今全球可以开发的能源来看，太阳能资源所占的比例最高。本专利研究的核心是要提高太阳能的利用率。目前国内外主要采用提高太阳能的接收效率和能量转换率这两种方法来提高太阳能的利用率，第二种方法属于能量转换学科领域的问题，技术难度大，国内目前的研究比较少；第一种方法在国内和国外均取得了显著的科研成果，可以利用国内外现有的先进技术和研究成果，使其大幅度提高。事实证明太阳能自动跟踪发电技术的深入研究和应用能够有效地改善和提高太阳能发电资源的综合利用率。


技术实现要素：

3.本发明专利对上述现有技术中存在的问题，提供了一种太阳能发电跟踪系统及控制方法，目的是为了提高太阳能接收率。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种太阳能发电自动跟踪系统，控制系统与通讯系统、方位编码器、倾角仪、方位电机电路和俯仰电机电路信息联通；所述的通讯系统将控制信息输入至控制系统中；所述的方位编码器与光强检测装置连接，将光强检测装置与太阳的距离信息输入至控制系统中；所述的倾角仪将所得的角度位置信息输入至控制系统中；所述的方位电机电路和俯仰电机电路接收控制系统输出的位置信息，分别控制电极左、右、上、下运动方向。
6.一种太阳能发电自动跟踪控制系统进行太阳追踪的方法，其步骤为：
7.1)系统初始化；
8.2)通过与光强检测装置检测光强检测装置与太阳的距离信息，通过倾角仪检测角度位置信息，并将信息输入至控制系统中；
9.3)通讯系统输入控制信息至控制系统，确定运行方式为手动或自动；如为手动则人为控制系统追踪，如为自动则进入步骤4)；
10.4)控制系统根据步骤2)中输入的信息，计算得出需要调整的角度位置的信息；
11.5)通过步骤4)中得到的需要调整的角度位置的信息调整位电机电路和俯仰电机电路，每次调整局域为0.002弧度区；
12.6)通过检测光强检测装置和倾角仪进行再次检测，并进行判断，如果已经追踪成功，则结束，否则返回步骤3)进行纠偏调节，直至检测追踪到太阳为止。
13.所述的步骤6中，判断方法为：控采用四象限光线定位法判断是否追踪到了太阳。
14.所述的控制系统中采用的计算方法为：
[0015][0016][0017][0018][0019][0020]
式中：α为太阳高度角：太阳的直射光线向量与地平面的夹角；
[0021]
γ为太阳方位角：太阳直射光线向量在地平面的投影与正南、正北的夹角，即与正南方向的夹角为正，与正北方向的夹角为负；
[0022]
δ为太阳赤纬角：地球赤道平面与太阳和地球中心连线的夹角；
[0023]
ω为太阳时角：太阳直射光线向量在赤道平面的投影线与子午面和赤道平面的交界线的夹角；
[0024]
为当地纬度；
[0025]
采用lamm算法的方差与均值计算出太阳赤纬角和太阳时角。
[0026]
本发明创造的有益效果是：通过太阳和月球的跟踪控制算法，通过控制器调节俯仰驱动机构电路和水平驱动机构电路等装置，使装置能够准确的接收到太阳或月亮传出的能量，使装置能够高效的输出电能。
附图说明
[0027]
图1是本发明的结构框图。
具体实施方式
[0028]
下面将结合本发明创造实施例中的附图，对本发明创造实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
[0029]
一种太阳能发电自动跟踪系统，控制系统与通讯系统、方位编码器、倾角仪、方位电机电路和俯仰电机电路信息联通；所述的通讯系统将控制信息输入至控制系统中；所述的方位编码器与光强检测装置连接，将光强检测装置与太阳的距离信息输入至控制系统中；所述的倾角仪将所得的角度位置信息输入至控制系统中；所述的方位电机电路和俯仰电机电路接收控制系统输出的位置信息，分别控制电极左、右、上、下运动方向。
[0030]
一种太阳能发电自动跟踪控制系统进行太阳追踪的方法，其步骤为：
[0031]
1)系统初始化。
[0032]
2)通过与光强检测装置检测光强检测装置与太阳的距离信息，通过倾角仪检测角
度位置信息，并将信息输入至控制系统中。
[0033]
3)通讯系统输入控制信息至控制系统，确定运行方式为手动或自动；如为手动则人为控制系统追踪，如为自动则进入步骤4)；
[0034]
所述的控制系统中采用的计算方法为：
[0035][0036][0037][0038][0039][0040]
式中：α为太阳高度角：太阳的直射光线向量与地平面的夹角；
[0041]
γ为太阳方位角：太阳直射光线向量在地平面的投影与正南、正北的夹角，即与正南方向的夹角为正，与正北方向的夹角为负；
[0042]
δ为太阳赤纬角：地球赤道平面与太阳和地球中心连线的夹角；
[0043]
ω为太阳时角：太阳直射光线向量在赤道平面的投影线与子午面和赤道平面的交界线的夹角；
[0044]
为当地纬度；
[0045]
采用lamm算法的方差与均值计算出太阳赤纬角和太阳时角。
[0046]
4)控制系统根据步骤2)中输入的信息，计算得出需要调整的角度位置的信息。
[0047]
5)通过步骤4)中得到的需要调整的角度位置的信息调整位电机电路和俯仰电机电路，每次调整局域为0.002弧度区。
[0048]
6)通过检测光强检测装置和倾角仪进行再次检测，并进行判断，如果已经追踪成功，则结束，否则返回步骤3)进行纠偏调节，直至检测追踪到太阳为止。判断方法为：采用四象限光线定位法判断是否追踪到了太阳。
[0049]
本发明中所记载的系统及控制方法也可以应用在追踪月亮上。
[0050]
本发明通过上述系统及方法，提高太阳能的利用率，太阳能光热发电跟踪控制系统的关键技术在于使太阳光线始终垂直照射在聚光器上，就必须使得跟踪装置与太阳的运动轨迹保持一致。与固定式装置相比，跟踪装置的太阳能接收率可以提高37.7％，因此选择跟踪装置。


技术特征：
1.一种太阳能发电自动跟踪系统，其特征在于，控制系统与通讯系统、方位编码器、倾角仪、方位电机电路和俯仰电机电路信息联通；所述的通讯系统将控制信息输入至控制系统中；所述的方位编码器与光强检测装置连接，将光强检测装置与太阳的距离信息输入至控制系统中；所述的倾角仪将所得的角度位置信息输入至控制系统中；所述的方位电机电路和俯仰电机电路接收控制系统输出的位置信息，分别控制电极左、右、上、下运动方向。2.利用权利要求1中所述的一种太阳能发电自动跟踪控制系统进行太阳追踪的方法，其特征在于，其步骤为：1)系统初始化；2)通过与光强检测装置检测光强检测装置与太阳的距离信息，通过倾角仪检测角度位置信息，并将信息输入至控制系统中；3)通讯系统输入控制信息至控制系统，确定运行方式为手动或自动；如为手动则人为控制系统追踪，如为自动则进入步骤4)；4)控制系统根据步骤2)中输入的信息，计算得出需要调整的角度位置的信息；5)通过步骤4)中得到的需要调整的角度位置的信息调整位电机电路和俯仰电机电路，每次调整局域为0.002弧度区；6)通过检测光强检测装置和倾角仪进行再次检测，并进行判断，如果已经追踪成功，则结束，否则返回步骤3)进行纠偏调节，直至检测追踪到太阳为止。3.根据权利要求2所述的一种太阳能发电自动跟踪控制系统，其特征在于，所述的步骤6中，判断方法为：采用四象限光线定位法判断是否追踪到了太阳。4.根据权利要求2所述的一种太阳能发电自动跟踪控制系统，其特征在于，所述的控制系统中采用的计算方法为：系统中采用的计算方法为：系统中采用的计算方法为：系统中采用的计算方法为：系统中采用的计算方法为：式中：α为太阳高度角：太阳的直射光线向量与地平面的夹角；γ为太阳方位角：太阳直射光线向量在地平面的投影与正南、正北的夹角，即与正南方向的夹角为正，与正北方向的夹角为负；δ为太阳赤纬角：地球赤道平面与太阳和地球中心连线的夹角；ω为太阳时角：太阳直射光线向量在赤道平面的投影线与子午面和赤道平面的交界线的夹角；为当地纬度；
采用lamm算法的方差与均值计算出太阳赤纬角和太阳时角。

技术总结
一种太阳能发电自动跟踪系统及控制方法，控制系统与通讯系统、方位编码器、倾角仪、方位电机电路和俯仰电机电路信息联通；所述的通讯系统将控制信息输入至控制系统中；所述的方位编码器与光强检测装置连接，将信息输入至控制系统中；所述的倾角仪将信息输入至控制系统中；所述的方位电机电路和俯仰电机电路接收控制系统输出的信息，分别控制电极左、右、上、下运动方向。本发明通过上述系统，每次追踪0.002弧度区，逐步进行调整和纠偏，使装置能够准确的接收到太阳或月亮传出的能量，使装置能够高效的输出电能。效的输出电能。效的输出电能。


技术研发人员：程远 张涛 付钰惠
受保护的技术使用者：辽宁东科电力有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/3/27