一种太阳能双轴跟踪系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能技术领域，具体是一种太阳能双轴跟踪系统。
【背景技术】
[0002] 太阳能利用最普遍的形式有两种，一种是通过光电转换将太阳能转化成电能，另 一种是通过集热器将太阳能转换为热能。采用光伏发电系统是利用太阳能的一种方法，但 其发电效率低、发电成本相对较高，这仍然是制约其大规模应用的重要因素。在没有出现高 效的光伏电池材料之前，研制具有实用价值的太阳聚光器及自动跟踪系统，实现低成本，则 是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。
[0003]目前所使用的太阳能自动跟踪系统主要有两种，一种是单轴自动跟踪系统，能够 提尚发电量20%左右；另一种是双轴自动跟踪系统，可提尚发电量35%左右。但是，现有的 太阳能自动跟踪系统大部分只有对太阳自动跟踪的功能，在实际使用中存在着以下问题：
[0004] 1)现有的太阳能跟踪系统主要由蓄电池作为系统的运行电源，多次的充放电降低 了蓄电池的使用寿命。
[0005] 2)现有的太阳能跟踪系统缺少对蓄电池的保护，无法解决蓄电池的过充、过放问 题。
[0006] 3)现有的太阳能跟踪系统对太阳进行实时跟踪，但是太阳的运行速度较慢，光伏 电池板在一定的照射角内电能转换效率变化不大，而跟踪系统的一直运行则造成了一定的 电能损耗。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种太阳能双轴跟踪系统，它能够完成对太阳的跟踪，提 高发电量，能够减少蓄电池的充放电次数，能够避免蓄电池的过充、过放问题，能够保证蓄 电池的使用寿命，能够降低跟踪系统的电能损耗。
[0008] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0009] 一种太阳能双轴跟踪系统，包括跟踪机架、光伏电池板、蓄电池、高度角调整电机、 方位角调整电机和控制模块，所述控制模块包括单片机、跟踪模块和充放电模块，所述跟踪 模块包括电机驱动模块和光强检测模块，所述电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱 动模块和外部桥路模块，所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片 机，所述光强检测模块与单片机信号连接，所述光强检测模块内设置光敏电阻，所述光敏电 阻固定在光伏电池板上，所述充放电模块包括开关模块和检测单元模块，所述开关模块包 括充电模块、电压检测模块和电源电路模块，所述充电模块内设置M0SFET，所述充电模块连 接光伏电池板和蓄电池，所述电压检测模块与单片机信号连接，所述电源电路模块的一端 同时连接光伏电池板和蓄电池并为太阳能双轴跟踪系统的运行提供直流稳压电源，所述电 源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，所述检测单元模块与单片 机信号连接，所述检测单元模块包括保护蓄电池寿命的容量和电流检测模块、温度检测模 块和保护系统运行的极限位置检测模块。
[0010] 所述光强检测模块内设置数据输出选择器⑶4501，所述⑶4501与单片机信号连 接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。
[0011] 所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所述 人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块和 报警模块。
[0012] 所述方位角调整电机固定在跟踪机架上，所述跟踪机架上设置方位轴，所述方位 轴与跟踪机架转动连接，所述方位角调整电机与方位轴通过齿轮传动连接，所述方位轴上 设置支撑座，所述高度角调整电机固定在支撑座上，所述支撑座上设置俯仰轴，所述俯仰轴 与支撑座转动连接，所述高度角调整电机与俯仰轴通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴上 设置支撑架，所述光伏电池板与支撑架螺纹连接。
[0013] 对比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0014] 1、本发明的系统包括高度角调整电机、方位角调整电机和控制模块，控制模块中 的跟踪模块能够根据光照通过驱动电路控制高度角调整电机调整光伏电池板的高度角，控 制方位角调整电机调整光伏电池板的方位角，能够使光照垂直照射在光伏电池板上，能够 对太阳跟踪，提尚光伏电池板的发电量。
[0015] 2、本发明的充放电模块包括开关模块，所述开关模块包括充电模块、电压检测模 块和电源电路模块，电压检测模块能够根据M0SFET的打开与夹断检测光伏电池板的电压 与蓄电池的电压并将信号传递到单片机，当光伏电池电压高于蓄电池，且蓄电池不过充时， 充电电路中的M0SFET工作在横流区，光伏电池板直接给系统供电；在天黑或阴天时，蓄电 池给系统供电，能够减少蓄电池的充放电次数，保证蓄电池的使用寿命。
[0016] 3、本发明的电源电路模块包括极性保护模块、滤波电路模块和稳压电路模块，能 够为本发明的运行提供稳定的直流稳压电源，能够保证本发明的正常运行。
[0017] 4、本发明的电机驱动模块包括光电隔离模块、双全桥驱动模块和外部桥路模块， 所述电机驱动模块连接高度角调整电机、方位角调整电机和单片机，光电隔离模块采用 光电耦合器件能够对单片机的输出和双全桥驱动模块的输出进行隔离，能够防止干扰和噪 声，性能更稳定，并且电机驱动模块可以对电机进行调速，外部桥路模块是电感负载所必须 的，能够提尚过流能力。
[0018] 5、本发明的光强检测模块能够进行光强比较，判断太阳的位置，能够将光伏电池 板上的光敏电阻采集到的信号传递到单片机，由单片机控制电机驱动模块来调整光伏电池 板的角度，能够根据太阳位置自动调整光伏电池板的朝向。
[0019] 6、本发明的容量和电流检测模块，能够对蓄电池的容量进行检测，能够防止蓄电 池的过充、过放，能够与开关电路配合控制蓄电池的充放电，当蓄电池充满时，将信号传递 到单片机，单片机控制开关电路停止给蓄电池充电，对电流的检测是为了检测光伏电池板 对蓄电池的充电电流和夜晚或阴雨天时蓄电池的放电电流，避免因充放电电流过大或过小 导致的蓄电池寿命降低。
[0020] 7、本发明的极限位置检测模块，能够对光伏电池板的极限位置进行判断，能够对 系统进行复位，能够限制光伏电池板跟踪太阳方位角和高度角的幅度，保证本发明的可靠 运行。
[0021] 8、所述光强检测模块内设置数据输出选择器⑶4501，所述⑶4501与单片机信号 连接，所述CD4501对光强检测电路进行选择采集。由于单片机中A/D采集通道有限，利用 CD4501能够减少单片机的使用数量，结构简单，并且能够对光强检测电路上的信号延时采 集，能够在满足光伏电池板的发电量的前提下降低系统的能耗。
[0022] 9、所述控制模块上设置人机接口模块，所述人机接口模块与单片机信号连接，所 述人机接口模块包括手动调节按键模块、数码管显示模块、设定查看按键模块、指示灯模块 和报警模块。能够通过人机接口模块方便简洁的查看或设置本发明的运行状态，手动调节 按键模块能够对太阳能跟踪系统更加灵活的控制，能够使系统进入完全手控的模式。数码 管显示模块和指示灯模块能够显示系统的运行状态，报警模块能够在系统出现故障时进行 报警，便于维护人员及时发现并进行维护。
[0023] 10、所述方位角调整电机固定在跟踪机架上，所述跟踪机架上设置方位轴，所述方 位轴与跟踪机架转动连接，所述方位角调整电机与方位轴通过齿轮传动连接，所述方位轴 上设置支撑座，所述高度角调整电机固定在支撑座上，所述支撑座上设置俯仰轴，所述俯仰 轴与支撑座转动连接，所述高度角调整电机与俯仰轴通过蜗轮蜗杆传动连接，所述方位轴 上设置支撑架，所述光伏电池板与支撑架螺纹连接。能够为本发明提供结构支撑，齿轮传动 和蜗轮蜗杆传动能够进行精密传