專利名稱：：一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置。
背景技術(shù)：
：光伏發(fā)電能為人類提供可持續(xù)能源，并保護(hù)賴以生存的環(huán)境；但其發(fā)電效率低、發(fā)電成本相對(duì)較高，仍然制約其大規(guī)模應(yīng)用。太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)是針對(duì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電需要對(duì)太陽(yáng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，使光伏陣列隨著太陽(yáng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度的太陽(yáng)跟蹤。自動(dòng)太陽(yáng)跟蹤器的穩(wěn)定性和可靠性一直是其沒(méi)有被大規(guī)模應(yīng)用的主要問(wèn)題，太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)是關(guān)鍵之一。由于太陽(yáng)能的不穩(wěn)定性和隨時(shí)間變化而運(yùn)動(dòng)，因此采用一般的方法，要做到精確跟蹤非常困難。太陽(yáng)電池方陣的發(fā)電量與太陽(yáng)光入射角有關(guān)，當(dāng)太陽(yáng)光線與太陽(yáng)電池方陣平面垂直時(shí)發(fā)電量最大。目前太陽(yáng)能光伏發(fā)電，普遍采用固定方陣的低效發(fā)電方式，存在著跟蹤器精度低、適應(yīng)性差等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，旨在控制太陽(yáng)能光伏陣列能夠準(zhǔn)確定位到指定的位置，提高位置精度。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)—種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，包括直流電源、三相逆變器及轉(zhuǎn)子位置傳感器，特點(diǎn)是所述直流電源連接三相逆變器，三相逆變器接入永磁直流伺服電機(jī)，所述永磁直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上配裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器；所述轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號(hào)輸出端分別連接邏輯開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)速反饋器，所述轉(zhuǎn)速反饋器的輸出端接入第一比較器，第一比較器與轉(zhuǎn)速控制器的輸入端相連接，所述轉(zhuǎn)速控制器的輸出端連接第二比較器，所述第二比較器接入電流控制器，所述電流控制器與邏輯開(kāi)關(guān)相連接，所述邏輯開(kāi)關(guān)接入三相逆變器；另外，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)從第一比較器輸入，電流反饋信號(hào)從第二比較器輸入。進(jìn)一步地，上述的一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，其中，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器為編碼器。更進(jìn)一步地，上述的一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，其中，所述三相逆變器采用功率開(kāi)關(guān)電路。本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、位置進(jìn)行閉環(huán)控制，轉(zhuǎn)動(dòng)角度大時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)處于高速狀態(tài)，當(dāng)快接近定位的位置時(shí)自動(dòng)減速，使太陽(yáng)能光伏板能夠準(zhǔn)確定位到指定的位置，達(dá)到高精度的位置控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)高度角與方位角轉(zhuǎn)動(dòng)，按照太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡方式運(yùn)行，跟蹤太陽(yáng)由東向西和太陽(yáng)赤緯角，保證獲得最大太陽(yáng)輻射能量，使太陽(yáng)電池陣列在白天任何時(shí)刻都正對(duì)于太陽(yáng)，從而可提高發(fā)電量約35-40%，降低投資成本約20%?？胺Q是具有新穎性、創(chuàng)造性、實(shí)用性的好技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)顯著，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明圖1:本實(shí)用新型的控制方框圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>具體實(shí)施方式針對(duì)目前太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)存在精度低、耗電大、效率低、適應(yīng)性差等缺陷，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，根據(jù)太陽(yáng)的方位，使太陽(yáng)能光伏板時(shí)刻保持與太陽(yáng)光線垂直，使光伏發(fā)電效率達(dá)到最大化。新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，如圖l所示，主要包含直流電源3、三相逆變器2、永磁直流伺服電機(jī)1、轉(zhuǎn)子位置傳感器4、轉(zhuǎn)速控制器7、電流控制器6與邏輯開(kāi)關(guān)5，直流電源3連接三相逆變器2，三相逆變器2接入永磁直流伺服電機(jī)l，所述永磁直流伺服電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸上配裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器4;轉(zhuǎn)子位置傳感器4的信號(hào)輸出端分別連接邏輯開(kāi)關(guān)5和轉(zhuǎn)速反饋器8，轉(zhuǎn)速反饋器8的輸出端接入第一比較器9，第一比較器9與轉(zhuǎn)速控制器7的輸入端相連接，轉(zhuǎn)速控制器7的輸出端連接第二比較器IO，所述第二比較器10接入電流控制器6，電流控制器6與邏輯開(kāi)關(guān)5相連接，所述邏輯開(kāi)關(guān)5接入三相逆變器2;另外，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)A從第一比較器9輸入，電流反饋信號(hào)B從第二比較器10輸入。其中，轉(zhuǎn)子位置傳感器4為編碼器，三相逆變器2采用功率開(kāi)關(guān)電路。具體應(yīng)用時(shí)，直流電源3通過(guò)三相逆變器2對(duì)永磁直流伺服電機(jī)1進(jìn)行控制，永磁直流伺服電機(jī)1同軸配裝轉(zhuǎn)子位置傳感器4(編碼器)，其反饋信號(hào)分兩路一路通過(guò)邏輯開(kāi)關(guān)5至三相逆變器2(功率開(kāi)關(guān)電路)，將電源功率(控制信號(hào))以一定邏輯關(guān)系分配給電機(jī)定子上各相繞組(線圈)，使電機(jī)產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，邏輯開(kāi)關(guān)5對(duì)轉(zhuǎn)子位置傳感器4輸出的信號(hào)、正反轉(zhuǎn)信號(hào)等進(jìn)行邏輯綜合；而另一路通過(guò)轉(zhuǎn)速反饋器8與轉(zhuǎn)速指令信號(hào)A比較后進(jìn)入轉(zhuǎn)速控制器7，繼而與電流反饋信號(hào)B比較后至電流控制器6，從而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、位置進(jìn)行閉環(huán)控制。該伺服電機(jī)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度大時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)處于高速狀態(tài)，當(dāng)快接近定位的位置時(shí)會(huì)自動(dòng)減速。位置傳感器4(編碼器)采用倍頻技術(shù)，大幅提高位置精度，使太陽(yáng)能光伏板能夠準(zhǔn)確定位到指定的位置，達(dá)到高精度的位置控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)高度角與方位角轉(zhuǎn)動(dòng)，按照太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡方式運(yùn)行，跟蹤太陽(yáng)由東向西和太陽(yáng)赤緯角，解決太陽(yáng)光始終垂直照射到物體表面，保證獲得最大太陽(yáng)輻射能量，保證太陽(yáng)電池陣列在白天任何時(shí)刻都正對(duì)太陽(yáng)，可實(shí)現(xiàn)全天8小時(shí)自動(dòng)對(duì)太陽(yáng)的實(shí)時(shí)追蹤，從而可提高發(fā)電量約35-40%，降低投資成本約20%。另外，本實(shí)用新型技術(shù)方案還根據(jù)不同地點(diǎn)的經(jīng)緯度，依據(jù)地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的變化規(guī)律，利用高精度天文算法自動(dòng)計(jì)算出當(dāng)?shù)氐奶芊轿唤桥c俯仰角，計(jì)算結(jié)果進(jìn)行平均大氣折射處理，使跟蹤精度達(dá)到0.1度，遠(yuǎn)高于通常的0.2-0.35度。各種控制參數(shù)可靈活設(shè)置，根據(jù)不同地方與工作的需要可方便地進(jìn)行設(shè)置；采用最新存儲(chǔ)技術(shù)，在掉電的情況下設(shè)置數(shù)據(jù)仍可保存十年，免除電池失效導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、機(jī)器需要重新校正的煩惱。各種控制參數(shù)可根據(jù)不同地區(qū)與工作的需要靈活設(shè)置，并可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際日出日落時(shí)間自動(dòng)開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)。配套的軟件與GPS配合，可準(zhǔn)確讀出當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間、經(jīng)度、緯度等參數(shù)，并把獲取到的參數(shù)同步到控制器中保存，高精度時(shí)鐘芯片，一年誤差少于4分鐘，全自動(dòng)光伏校正。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型采用485通信方式，在不連接中繼器的情況下通信距離可達(dá)500米；在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型上再加裝一個(gè)485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊可實(shí)現(xiàn)最通用的TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)通信?？刂破髅姘逶O(shè)計(jì)有四塊LED(Light-EmittingDiode)顯示屏，在沒(méi)有電腦的情況下也可進(jìn)行常用參數(shù)的設(shè)置與讀取機(jī)器的運(yùn)行參數(shù)；LED顯示屏10分鐘內(nèi)沒(méi)有任何動(dòng)作即自動(dòng)關(guān)閉；更直觀的軟件操作界面，3D實(shí)時(shí)模擬光伏板的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，電機(jī)電流、光伏板電流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示等；具有各種保護(hù)機(jī)制，如大風(fēng)保護(hù)、電機(jī)過(guò)載保護(hù)、電機(jī)堵死保護(hù)等。綜上所述，本實(shí)用新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光的自動(dòng)精確跟蹤，大大提高太陽(yáng)能設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率。易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，打破了制約太陽(yáng)能利用的局面，為一實(shí)用的新設(shè)計(jì)，應(yīng)用前景非?？春谩Ｐ枰斫獾降氖巧鲜稣f(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，在本實(shí)用新型構(gòu)思范圍內(nèi)，所進(jìn)行的添加、變換、替換等，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，包括直流電源(3)、三相逆變器(2)及轉(zhuǎn)子位置傳感器(4)，其特征在于所述直流電源(3)連接三相逆變器(2)，三相逆變器(2)接入永磁直流伺服電機(jī)(1)，所述永磁直流伺服電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)軸上配裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器(4)；所述轉(zhuǎn)子位置傳感器(4)的信號(hào)輸出端分別連接邏輯開(kāi)關(guān)(5)和轉(zhuǎn)速反饋器(8)，所述轉(zhuǎn)速反饋器(8)的輸出端接入第一比較器(9)，第一比較器(9)與轉(zhuǎn)速控制器(7)的輸入端相連接，所述轉(zhuǎn)速控制器(7)的輸出端連接第二比較器(10)，所述第二比較器(10)接入電流控制器(6)，所述電流控制器(6)與邏輯開(kāi)關(guān)(5)相連接，所述邏輯開(kāi)關(guān)(5)接入三相逆變器(2)；另外，轉(zhuǎn)速指令信號(hào)(A)從第一比較器(9)輸入，電流反饋信號(hào)(B)從第二比較器(10)輸入。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)子位置傳感器(4)為編碼器。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高精度太陽(yáng)雙軸自動(dòng)跟蹤控制裝置，直流電源連接三相逆變器，三相逆變器接入永磁直流伺服電機(jī)，永磁直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上配裝有轉(zhuǎn)子位置傳感器；轉(zhuǎn)子位置傳感器的信號(hào)輸出端分別連接邏輯開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)速反饋器，轉(zhuǎn)速反饋器的輸出端接入第一比較器，第一比較器與轉(zhuǎn)速控制器的輸入端相連接，轉(zhuǎn)速控制器的輸出端連接第二比較器，第二比較器接入電流控制器，電流控制器與邏輯開(kāi)關(guān)相連接，邏輯開(kāi)關(guān)接入三相逆變器；轉(zhuǎn)速指令信號(hào)從第一比較器輸入，電流反饋信號(hào)從第二比較器輸入。該方案對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、位置進(jìn)行閉環(huán)控制，位置傳感器采用倍頻技術(shù)大幅提高位置精度，還實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)光的自動(dòng)精確跟蹤，提高太陽(yáng)能設(shè)備對(duì)太陽(yáng)能的利用率。文檔編號(hào)G05D3/12GK201438680SQ20092004554公開(kāi)日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年5月21日優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日發(fā)明者林德芳,胡崗,胡溢文,陳強(qiáng)申請(qǐng)人:蘇州工業(yè)園區(qū)美能新能源有限公司;蘇州工業(yè)園區(qū)和鑫電器有限公司