一種太陽能追蹤裝置及控制方法
【專利摘要】一種太陽能追蹤裝置及控制方法，裝置有底座和通過螺栓固定在底座上的電機，電機的輸出軸上固定連接支架，支架上支撐的設置有太陽能電池板，太陽能電池板的底邊通過滾珠與底座接觸連接，還設置有用于控制電機工作的控制器，控制器的信號輸入端通過導線連接太陽能電池板的輸出電極，控制器的電源輸出端通過電源線連接電機的電源輸入端，控制器的控制信號輸出端通過信號線連接電機的控制信號輸入端。方法是根據太陽能電池板的輸出功率進行角度調整，控制太陽光永遠垂直照射在太陽能電池板上。本發明可提高太陽能發電率比固定位置太陽能電池多約20%，且系統簡單易于實現，使用方便，性價比高，能有效降低偏遠地區，缺電地區及臨時用電情況的電力成本。
【專利說明】一種太陽能追蹤裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能系統。特別是涉及一種用于光伏離網發電系統的太陽能追蹤裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002]在能源日益緊缺，環境污染日益嚴重的今天，尋找新能源及清潔能源已成為世界各國科學家工作的重點，其中太陽能的利用是最為清潔合理的。隨著技術的成熟及工藝完善，太陽能光伏產業已經可以商業化，其成本越來越低，效率越來越高，已基本滿足日常生活應用。
[0003]太陽能電池只有在太陽光垂直照射在太陽能電池板上，才能最大效率的得用太陽能，為了解決這一問題，現已有太陽能追蹤裝置，用于保證太陽光垂直照射在太陽能電池板上。但是現有的太陽能追蹤裝置，結構復雜，制作成本高。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，提供一種結構簡單，便于制作和使用的太陽能追蹤裝置及控制方法。
[0005]本發明所采用的技術方案是:一種太陽能追蹤裝置，包括有底座和通過螺栓固定在底座上的電機，所述的電機的輸出軸上固定連接支架，所述的支架上支撐的設置有太陽能電池板，所述太陽能電池板的底邊通過滾珠與所述的底座接觸連接，還設置有用于控制電機工作的控制器，所述的控制器的信號輸入端通過導線連接所述太陽能電池板的輸出電極，所述控制器的電源輸出端通過電源線連接電機的電源輸入端，所述控制器的控制信號輸出端通過信號線連接電機的控制信號輸入端。
[0006]所述的太陽能電池板的底邊設置有開口向下的卡套，所述的滾珠可旋轉的嵌入在所述的卡套內。
[0007]所述的支架是通過銷釘與所述的電機的輸出軸固定連接。
[0008]所述的控制器采用微處理器。
[0009]所述的太陽能電池板的輸出電極通過接線盒連接導線。
[0010]所述的電機為步進電機。
[0011]一種用于太陽能追蹤裝置的控制方法，包括:
[0012]I)控制器對接收到的太陽能電池板輸出的當前電能進行檢測得到電壓和電流值，計算出當前功率值Pa，并存儲；
[0013]2) 30分鐘后控制器對太陽能電池板輸出的電能再次進行檢測，得到電壓和電流值，計算此時的功率值為Pb;
[0014]3)將步驟I)得到的功率值Pa與步驟2)得到的功率值Pb進行比較，當功率值Pa大于功率值Pb時，返回步驟I )，否則，進入步驟4)；
[0015]4)控制電機向左轉一設定的角度后，進行檢測得到功率值Pc ；[0016]5)將步驟4)得到的功率值Pc與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟6)，否則，返回步驟I)；
[0017]6)控制電機向右轉2倍的步驟4中設定的角度后，進行檢測得到功率值Pd ；
[0018]7)將步驟6)得到的功率值Pd與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟8)，否則，返回步驟I)；
[0019]8)將步驟6)得到的功率值Pd、步驟2)得到的功率值Pb及步驟4)得到的功率值Pc進行比較，如果功率值Pd是其中的最大值，返回步驟1)，否則進入步驟9);
[0020]9)將步驟2)得到的功率值Pb、步驟4)得到的功率值Pc及步驟6)得到的功率值Pd進行比較，如果功率值Pb是其中的最大值，控制電機向左轉步驟4)中所設定的角度后返回步驟1)，否則，控制電機向左轉2倍的步驟4中設定的角度后返回步驟I)。
[0021]步驟4)中所述的設定角度為8°~15°角。
[0022]本發明的一種太陽能追蹤裝置及控制方法，可提高太陽能發電率比固定位置太陽能電池多約20%，且系統簡單易于實現，使用方便，性價比高，能有效降低偏遠地區，缺電地區及臨時用電情況的電力成本，具有較高的實用價值和社會價值。本發明將大幅促進可再生能源的利用，為實現光伏發電平價上網和能源結構的重大變革奠定了堅實的基礎。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明的整體結構示意圖；
[0024]圖2是本發明方 法的流程圖。
[0025]圖中
[0026]1:太陽能電池板2:接線盒
[0027]3:支架4:銷釘
[0028]5:滾珠6:電機
[0029]7:控制器8:底座
[0030]9:螺栓10:輸出軸
[0031]11:導線12:卡套
【具體實施方式】
[0032]下面結合實施例和附圖對本發明的一種太陽能追蹤裝置及控制方法做出詳細說明。
[0033]如圖1所示，本發明的一種太陽能追蹤裝置，包括有底座8和通過螺栓9固定在底座8上的電機6，所述的電機6為步進電機。所述的電機6的輸出軸10上固定連接支架3，所述的支架3為直角三角形的支架，其中一個直角邊通過銷釘4與所述的電機6的輸出軸10固定連接。所述的支架3的斜邊上支撐的設置有太陽能電池板1，所述的太陽能電池板I是采用高效率的多晶硅太陽能電池板。所述太陽能電池板I的底邊通過滾珠5與所述的底座8接觸連接，具體是在所述的太陽能電池板I的底邊設置有開口向下的多半圓形的卡套12，且所述的卡套12的直徑略大于滾珠5的直徑，所述卡套12的開口直徑略小于滾珠5的直徑。所述的滾珠5可旋轉的嵌入在所述的卡套12內，在電機6驅動太陽能電池板I旋轉時，所述的滾珠5支撐太陽能電池板I在所述的底座8上移動。[0034]還設置有用于控制電機6工作的控制器7，所述的控制器7采用微處理器。所述微處理器的型號可以采用德州儀器超低功耗單片機MSP430F425或臺灣合泰雙積分型單片機HT46R72D-1A或Atmel公司低功耗、高性能單片機AT89S52的微處理器。所述的控制器7的信號輸入端通過導線11連接所述太陽能電池板I的輸出電極，所述的太陽能電池板I的輸出電極通過設置在其背面的接線盒2連接導線11。所述控制器7的電源輸出端通過電源線連接電機6的電源輸入端，所述控制器7的控制信號輸出端通過信號線連接電機6的控制信號輸入端。
[0035]本實施例采用內置高精度模數轉換器的超低功耗單片機MSP430F425做微處理器，使用與蓄電池充放電曲線配套的軟件管理整套系統，有效提高太陽能利用率及蓄電池的使用壽命。
[0036]本發明的用于太陽能追蹤裝置的控制方法，包括:
[0037]I)控制器對接收到的太陽能電池板輸出的當前電能進行檢測得到電壓和電流值，計算出當前功率值Pa，并存儲；
[0038]2) 30分鐘后控制器對太陽能電池板輸出的電能再次進行檢測，得到電壓和電流值，計算此時的功率值為Pb;
[0039]3)將步驟I)得到的功率值Pa與步驟2)得到的功率值Pb進行比較，當功率值Pa大于功率值Pb時，返回步驟I )，否則，進入步驟4)；
[0040]4)控制電機向左轉一設定的角度后，進行檢測得到功率值Pc，這里所述的設定角度為8。?15°角，本實施例選10°角；
[0041]5)將步驟4)得到的功率值Pc與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟6)，否則，返回步驟I)；
[0042]6)控制電機向右轉2倍的步驟4中設定的角度即16°?30°角，本實施例選20°角，然后進行檢測得到功率值Pd ；
[0043]7)將步驟6)得到的功率值Pd與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟8)，否則，返回步驟I)；
[0044]8)將步驟6)得到的功率值Pd、步驟2)得到的功率值Pb及步驟4)得到的功率值Pc三者進行比較，如果功率值Pd是三者中的最大值，返回步驟1)，否則進入步驟9);
[0045]9)將步驟2)得到的功率值Pb、步驟4)得到的功率值Pc及步驟6)得到的功率值Pd三者進行比較，如果功率值Pb是三者中的最大值，控制電機向左轉步驟4)中所設定的角度，S卩8°?15°角，本實施例選10°角，然后返回步驟1)，否則，控制電機向左轉2倍的步驟4中設定的角度，S卩16°?30°角，本實施例選20°角，然后返回步驟I)。
[0046]本發明的一種太陽能追蹤裝置及控制方法的工作過程如下:
[0047]太陽能電池板收集太陽能并轉化為電能通過接線盒輸入給控制器，控制器對太陽能電池送來的電能進行功率檢測，測量其電壓和電流，并進行計算，計算結果存儲備用。30分鐘后，控制器再次對太陽能電池送來的電能進行功率檢測，并將計算結果和上次存儲的結果進行對比，如果后一次功率比前一次大，則太陽能電池角度不做調整，電機不轉；反之，太陽能電池將進行角度調整，控制器輸送轉動信號給電機，將電機向左轉動10°角，并對太陽能電池送來的電能再次進行功率檢測，且與已存儲的結果進行對比，如果這次功率比前一次大，則太陽能電池角度不再做調整，電機不轉；反之，太陽能電池向右轉動20°角，并繼續對太陽能電池送來的電能進行檢測，計算結果繼續和已存儲備用的結果比較，直至功率值比存儲的功率值大時，電機停轉，并將此時的功率值計入控制器的存儲器備用。
[0048]太陽能追蹤系統為定時檢測，間隔一定時間(這個時間可在控制器設定)對太陽能電池板進行電能的功率檢測，如果比前一次大，則角度不動；反之，則對太陽能電池轉動一定角度進行對比，直至功率更大位置。
[0049]同時，控制器內有時間功能，當夜晚時，系統停止自動定時檢測，白天時則繼續定時檢測，這樣可以減小系統功耗。
[0050]應用整套系統可提高太陽能發電率比固定位置太陽能電池多約20%，且系統簡單易于實現，具有非常大的實用價值。
【權利要求】
1.一種太陽能追蹤裝置，包括有底座(8)和通過螺栓(9)固定在底座(8)上的電機(6)，其特征在于，所述的電機(6 )的輸出軸(10 )上固定連接支架(3 )，所述的支架(3 )上支撐的設置有太陽能電池板(I)，所述太陽能電池板(I)的底邊通過滾珠(5 )與所述的底座(8 )接觸連接，還設置有用于控制電機(6)工作的控制器(7)，所述的控制器(7)的信號輸入端通過導線(11)連接所述太陽能電池板(I)的輸出電極，所述控制器(7 )的電源輸出端通過電源線連接電機(6)的電源輸入端，所述控制器(7)的控制信號輸出端通過信號線連接電機(6)的控制信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能追蹤裝置，其特征在于，所述的太陽能電池板(I)的底邊設置有開口向下的卡套(12)，所述的滾珠(5)可旋轉的嵌入在所述的卡套(12)內。
3.根據權利要求1所述的一種太陽能追蹤裝置，其特征在于，所述的支架(3)是通過銷釘(4)與所述的電機(6)的輸出軸(10)固定連接。
4.根據權利要求1所述的一種太陽能追蹤裝置，其特征在于，所述的控制器(7)采用微處理器。
5.根據權利要求1所述的一種太陽能追蹤裝置，其特征在于，所述的太陽能電池板(I)的輸出電極通過接線盒(2)連接導線(11)。
6.根據權利要求1所述的一種太陽能追蹤裝置，其特征在于，所述的電機(6)為步進電機。
7.一種用于權利要求1至6所述的一種太陽能追蹤裝置的控制方法，其特征在于，包括: 1)控制器對接收到的太陽能電池板輸出的當前電能進行檢測得到電壓和電流值，計算出當前功率值Pa，并存儲； 2)30分鐘后控制器對太陽能電池板輸出的電能再次進行檢測，得到電壓和電流值，計算此時的功率值為Pb ； 3)將步驟I)得到的功率值Pa與步驟2)得到的功率值Pb進行比較，當功率值Pa大于功率值Pb時，返回步驟I )，否則，進入步驟4)； 4)控制電機向左轉一設定的角度后，進行檢測得到功率值Pc； 5)將步驟4)得到的功率值Pc與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟6)，否則，返回步驟I)； 6)控制電機向右轉2倍的步驟4中設定的角度后，進行檢測得到功率值Pd； 7)將步驟6)得到的功率值Pd與步驟I)得到的功率值Pa進行比較，當功率值Pa大于功率值Pc時進入步驟8)，否則，返回步驟I)； 8)將步驟6)得到的功率值Pd、步驟2)得到的功率值Pb及步驟4)得到的功率值Pc進行比較，如果功率值Pd是其中的最大值，返回步驟1)，否則進入步驟9)； 9)將步驟2)得到的功率值Pb、步驟4)得到的功率值Pc及步驟6)得到的功率值Pd進行比較，如果功率值Pb是其中的最大值，控制電機向左轉步驟4)中所設定的角度后返回步驟1)，否則，控制電機向左轉2倍的步驟4中設定的角度后返回步驟I)。
8.根據權利要求7所述的控制方法，其特征在于，步驟4)中所述的設定角度為8°?15。角。
【文檔編號】G05D3/12GK103616900SQ201310664565
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】杜鵑, 趙永佳, 賈偉鋒 申請人:天津源明盛科技有限公司