專利名稱：太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能應用技術領域，涉及一種太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著太陽能應用技術的發(fā)展，近年來太陽能電站也大量增多，人們對太陽能電站 的要求也越來越高，一是要求提高太陽能發(fā)電效率，特別是希望太陽能電池板能夠滿足有 效日照時間內的全程跟蹤；二是能夠具有避風功能，也就是遭遇到大風時，太陽能電池板旋 轉到最小的迎風位置，降低故障發(fā)生率；三是希望提高其遠程監(jiān)控監(jiān)測自動化水平，具備實 時數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制能力?，F(xiàn)有的大部分太陽能電站安裝的太陽能電池板，其朝向是固 定的，不能跟隨太陽照射位置的變化而變化，有限時間內損失了大量的太陽能量，降低了太 陽能電池板的發(fā)電效率；即使采用了太陽自動跟蹤裝置，也是小型化及分散性的，但因沒有 測風避風功能，不能抵擋大風大雪的襲擊， 一旦遭遇大風大雪，損壞嚴重；再就太陽能電站 的監(jiān)測監(jiān)控仍然采用傳統(tǒng)的人工記錄方式，費人耗時，不能及時監(jiān)測到整個系統(tǒng)的實時運 行狀態(tài)，尤其在邊遠地區(qū)，太陽能電站經常處于無人監(jiān)管的狀態(tài)之中。針對以上太陽能電站 使用中存在的問題，迫切需要開發(fā)研制具有太陽能同步跟蹤功能、抗風避風和遠程監(jiān)測監(jiān) 控的太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)。

發(fā)明內容本實用新型的目的在于提供一種具有太陽能同步跟蹤功能、抗風避風的太陽能能 源站同步跟蹤控制系統(tǒng)。 為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是，一種太陽能能源站同步跟蹤控制 系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電機組，太陽能跟蹤控制器、計算機信息處理控制系統(tǒng)、逆變器、太 陽能蓄電池和風向風力計； 太陽能光伏發(fā)電機組包括N個太陽能光伏發(fā)電裝置，各個太陽能光伏發(fā)電裝置相 互連接并網(wǎng)，經逆變器與太陽能蓄電池電連接，每個太陽能光伏發(fā)電裝置均帶有可受控的 方位角傳動電機Ml和可受控的高度角傳動電機M2 ; N個太陽能光伏發(fā)電裝置中至少有一個太陽能光伏發(fā)電裝置帶有電流電壓表、電 池板表面測溫計和電池板表面光強計； 太陽能跟蹤控制器帶有太陽能跟蹤傳感器、方位角傳動電機和高度角傳動電機； 風向風力計帶有環(huán)境溫度計、環(huán)境光強儀和測風計； 計算機信息處理控制系統(tǒng)包括I/O通訊接口卡、A/D數(shù)據(jù)采集卡、工控計算機和總 控制臺； 工控計算機通過A/D數(shù)據(jù)采集卡經轉換電路分別與太陽能跟蹤控制器中的太陽 能跟蹤傳感器電連接，且與逆變器、太陽能蓄電池和風向風力計電連接，還與太陽能光伏發(fā) 電裝置中帶有的電流電壓表、電池板表面測溫計和電池板表面光強計電連接；
4[0011] 工控計算機通過i/o通訊接口卡與太陽能發(fā)電機組內各個太陽能光伏發(fā)電裝置的方
位角傳動電機M1和高度角傳動電機M2電連接，工控計算機通過1/0通訊接口卡與太陽能跟蹤 控制器中的方位角傳動電機和高度角傳動電機電連接，還與總控制臺3-5的防風保護開關K2、 蓄電池充放電開關K2、系統(tǒng)控制總開關K3、系統(tǒng)復位開關K4和系統(tǒng)參數(shù)設定器C電連接。 所述太陽能跟蹤控制器包括底座、傳感器安裝支架、太陽能跟蹤傳感器、方位角轉 動組件和高度角轉動組件； 所述方位角轉動組件包括方位角轉動支架、方位角轉動立軸、具有自鎖功能的蝸 輪蝸桿傳動副和方位角傳動電機；所述方位角轉動支架底板與軸套固定連接，且軸套與方 位角轉動立軸鍵連接，方位角轉動立軸經軸承與底座轉動連接，且經蝸桿傳動副與固定在 底座上的方位角傳動電機的輸出軸相連接； 所述高度角轉動組件包括高度角轉動橫軸、銷齒導軌、銷齒齒鏈、銷齒齒輪和高度 角傳動電機，高度角轉動橫軸固定在太陽能電池板支架的背陽面上，且兩端與方位角轉動 支架的兩臂頂端軸承連接；銷齒導軌內裝有銷齒齒鏈，銷齒導軌兩端固定在太陽能電池板 支架的上、下兩側；所述銷齒齒輪安裝在方位角轉動支架中部的水平翼板上，且與銷齒齒鏈 滾動連接，銷齒齒輪的輪軸與高度角轉動橫軸平行，且銷齒齒輪的輪軸與固定在水平翼板 上的高度角轉動電機的輸出軸相連接； 所述太陽能跟蹤傳感器固定在傳感器安裝支架的向陽面上。 所述太陽能跟蹤傳感器包括筒體以及設置在筒體內的通道隔板、交叉隔板、橫隔 板和傳感器電路板，所述筒體為上端開口 ，下端帶有底蓋的殼體，在筒體的內腔中置有一橫 隔板，通道隔板和交叉隔板裝在橫隔板上方，橫隔板上方腔體被通道隔板分割成水平通道 和垂直通道，位于筒體中心的水平通道和垂直通道交叉處又被交叉隔板完全隔斷，橫隔板 上方腔體形成右側通道、左側通道、上側通道和下側通道；右光敏電阻RT1固定在右側通道 內的橫隔板上，左光敏電阻RT3固定在左側通道內的橫隔板上，上光敏電阻RT2固定在上側 通道內的橫隔板上，下光敏電阻RT4固定在下側通道內的橫隔板上；傳感器電路板裝在橫 隔板下方，且右光敏電阻RT1、左光敏電阻RT3、上光敏電阻RT2和下光敏電阻RT4均與傳感 器電路板電連接。 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點；一是該太陽能能源站同步跟蹤控制 系統(tǒng)具有太陽能同步跟蹤能力，它通過太陽能跟蹤控制器對太陽進行全程跟蹤，并集中控 制太陽能光伏發(fā)電機組內的每個太陽能光伏發(fā)電裝置的方位角傳動電機M1和高度角傳動 電機M2，使太陽能電池板始終對準太陽，大大提高太陽能能源站的發(fā)電能力。二是該太陽能 能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)計算機進行實時數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制，紀錄太陽能光伏發(fā)電裝置 的發(fā)電能力、發(fā)電量、電流電壓值、蓄電池容量等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控監(jiān)測，提高了太陽能 能源站的自動化管理水平。三是該太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)在檢測太陽方位角和高 度角的同時，還對環(huán)境溫度、風向風力、光照強度等情況進行檢測，當風力與風向不利于太 陽能光伏發(fā)電裝置跟蹤太陽方位時，計算機會發(fā)出指令，使太陽能電池板旋轉到最小迎風 位置，回避大風大雪的襲擊，保證太陽能能源站安全運行。

圖1是本實用新型的太陽能能源站體系分布示意圖；[0019] 圖2是本實用新型的太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸框圖； 圖3是本實用新型的太陽能跟蹤控制器2剖視示意圖； 圖4是本實用新型的太陽能跟蹤傳感器2-2結構的立體示意圖； 圖5是本實用新型的太陽能跟蹤傳感器2-2的俯視示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出的實施例對本實用新型作進一步詳細地說明。[0024] 如圖1所示，一種太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電機組1，太陽能跟蹤控制器2、計算機信息處理控制系統(tǒng)3、逆變器4、太陽能蓄電池5和風向風力計6 ; 太陽能光伏發(fā)電機組1包括N個太陽能光伏發(fā)電裝置l-l、l-2、l-3........l-N，
各個太陽能光伏發(fā)電裝置l-l、l-2、l-3........l-N相互連接并網(wǎng)經逆變器4與太陽能蓄
電池5電連接。 如圖2所示，N個太陽能光伏發(fā)電裝置l-l、l-2、l-3........l-N均帶有可受控的
方位角傳動電機M1和可受控的高度角傳動電機M2 ;且其中至少有一個太陽能光伏發(fā)電裝置l-N帶有電流電壓表l-N-l、電池板表面測溫計l-N-2和電池板表面光強計l-N-3 ;[0027] 太陽能跟蹤控制器2帶有太陽能跟蹤傳感器2-2、方位角傳動電機2-3-6和高度角傳動電機2-4-4 ; 風向風力計6帶有環(huán)境溫度計6-l、環(huán)境光強儀6-2和測風計6_3 ; 計算機信息處理控制系統(tǒng)3包括I/O通訊接口卡3-2、 A/D數(shù)據(jù)采集卡3_3、工控
計算機3-l和總控制臺3-5; 工控計算機3-1通過A/D數(shù)據(jù)采集卡3-3經轉換電路3_4分別與太陽能跟蹤控制器2中的太陽能跟蹤傳感器2-2電連接，且與逆變器4、太陽能蓄電池5和風向風力計6電連接，還與太陽能光伏發(fā)電裝置l-N中帶有的電流電壓表l-N-l、電池板表面測溫計l-N-2和電池板表面光強計l-N-3電連接； 工控計算機3-l通過I/0通訊接口卡3-2與太陽能發(fā)電機組l內各個太陽能光伏
發(fā)電裝置1-1 、 1-2、 1-3........l-N的方位角傳動電機Ml和高度角傳動電機M2電連接，工
控計算機3-1通過I/O通訊接口卡3-2與太陽能跟蹤控制器2中的方位角傳動電機2-3-6和高度角傳動電機2-4-4電連接，還與總控制臺3-5的防風保護開關K2、蓄電池充放電開關K2、系統(tǒng)控制總開關K3、系統(tǒng)復位開關K4和系統(tǒng)參數(shù)設定器C電連接。[0032] 如圖3所示，太陽能跟蹤控制器2包括底座2-5、傳感器安裝支架2_1、太陽能跟蹤傳感器2-2、方位角轉動組件2-3和高度角轉動組件2-4 ; 所述方位角轉動組件2-3包括方位角轉動支架2-3-l、方位角轉動立軸2_3_4、具有自鎖功能的蝸輪蝸桿傳動副2-3-5和方位角傳動電機2-3-6 ;所述方位角轉動支架2-3-1底板與軸套2-3-2固定連接，且軸套2-3-2與方位角轉動立軸2-3-4鍵連接，方位角轉動立軸2-3-4經軸承與底座2-5轉動連接，且經蝸桿傳動副2-3-5與固定在底座2_5上的方位角傳動電機2-3-6的輸出軸相連接； 所述高度角轉動組件2-4包括高度角轉動橫軸2-4-l、銷齒導軌2_4_3、銷齒齒鏈2-4-5、銷齒齒輪2-4-2和高度角傳動電機2-4-4，高度角轉動橫軸2_4_1固定在太陽能電池板支架2-l的背陽面上，且兩端與方位角轉動支架2-3-1的兩臂頂端軸承連接；銷齒導軌2-4-3內裝有銷齒齒鏈4-2-5，銷齒導軌2-4-3兩端固定在太陽能電池板支架2_1的上、下兩側；所述銷齒齒輪2-4-2安裝在方位角轉動支架2-3-1中部的水平翼板上，且與銷齒齒鏈4-2-5滾動連接，銷齒齒輪2-4-2的輪軸與高度角轉動橫軸2-4-1平行，且銷齒齒輪2_4_2的輪軸與固定在水平翼板上的高度角轉動電機2-4-4的輸出軸相連接；[0035] 太陽能跟蹤傳感器2-2固定在傳感器安裝支架2-1的向陽面上。[0036] 如圖4和圖5所示，所述太陽能跟蹤傳感器2-2包括筒體2_2_1以及設置在筒體2-2-1內的通道隔板2-2-3、交叉隔板2-2-4、橫隔板2_2_2和傳感器電路板2_2_5，所述筒體2-2-1為上端開口，下端帶有底蓋的殼體，在筒體2-2-1的內腔中置有一橫隔板2-2-2，通道隔板2-2-3和交叉隔板2-2-4裝在橫隔板2-2-2上方，橫隔板2_2_2上方腔體被通道隔板2-2-3分割成水平通道和垂直通道，位于筒體2-2-1中心的水平通道和垂直通道交叉處又被交叉隔板2-2-4完全隔斷，橫隔板2-2-2上方腔體形成右側通道2-2-6、左側通道2-2-8、上側通道2-2-7和下側通道2-2-9 ;右光敏電阻RT1固定在右側通道2_2_6內的橫隔板2-2-2上，左光敏電阻RT3固定在左側通道2-2-8內的橫隔板2_2_2上，上光敏電阻RT2固定在上側通道2-2-7內的橫隔板2-2-2上，下光敏電阻RT4固定在下側通道2_2_9內的橫隔板2-2-2上；傳感器電路板2-2-5裝在橫隔板2-2-2下方，且右光敏電阻RT1、左光敏電阻RT3、上光敏電阻RT2和下光敏電阻RT4均與傳感器電路板2_2_5電連接。
權利要求一種太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于包括太陽能光伏發(fā)電機組(1)，太陽能跟蹤控制器(2)、計算機信息處理控制系統(tǒng)(3)、逆變器(4)、太陽能蓄電池(5)和風向風力計(6)；太陽能光伏發(fā)電機組(1)包括N個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)，各個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)相互連接并網(wǎng)經逆變器(4)與太陽能蓄電池(5)電連接，每個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)均帶有可受控的方位角傳動電機(M1)和可受控的高度角傳動電機(M2)；N個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)中至少有一個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-N)帶有電流電壓表(1-N-1)、電池板表面測溫計(1-N-2)和電池板表面光強計(1-N-3)；太陽能跟蹤控制器(2)帶有太陽能跟蹤傳感器(2-2)、方位角傳動電機(2-3-6)和高度角傳動電機(2-4-4)；風向風力計(6)帶有環(huán)境溫度計(6-1)、環(huán)境光強儀(6-2)和測風計(6-3)；計算機信息處理控制系統(tǒng)(3)包括I/O通訊接口卡(3-2)、A/D數(shù)據(jù)采集卡(3-3)、工控計算機(3-1)和總控制臺(3-5)；工控計算機(3-1)通過A/D數(shù)據(jù)采集卡(3-3)經轉換電路(3-4)分別與太陽能跟蹤控制器(2)中的太陽能跟蹤傳感器(2-2)電連接，且與逆變器(4)、太陽能蓄電池(5)和風向風力計(6)電連接，還與太陽能光伏發(fā)電裝置(1-N)中帶有的電流電壓表(1-N-1)、電池板表面測溫計(1-N-2)和電池板表面光強計(1-N-3)電連接；工控計算機(3-1)通過I/O通訊接口卡(3-2)與太陽能發(fā)電機組(1)內各個太陽能光伏發(fā)電裝置(1-1、1-2、1-3、......、1-N)的方位角傳動電機(M1)和高度角傳動電機(M2)電連接，工控計算機(3-1)通過I/O通訊接口卡(3-2)與太陽能跟蹤控制器(2)中的方位角傳動電機(2-3-6)和高度角傳動電機(2-4-4)電連接，還與總控制臺(3-5)的防風保護開關K2、蓄電池充放電開關K2、系統(tǒng)控制總開關K3、系統(tǒng)復位開關K4和系統(tǒng)參數(shù)設定器C電連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于太陽能跟蹤 控制器(2)包括底座(2-5)、傳感器安裝支架(2-l)、太陽能跟蹤傳感器(2-2)、方位角轉動 組件(2-3)和高度角轉動組件(2-4);所述方位角轉動組件(2-3)包括方位角轉動支架(2-3-1)、方位角轉動立軸(2-3-4)、 具有自鎖功能的蝸輪蝸桿傳動副(2-3-5)和方位角傳動電機(2-3-6);所述方位角轉動支 架(2-3-1)底板與軸套(2-3-2)固定連接，且軸套(2-3-2)與方位角轉動立軸(2_3_4)鍵 連接，方位角轉動立軸(2-3-4)經軸承與底座(2-5)轉動連接，且經蝸桿傳動副(2-3-5)與 固定在底座(2-5)上的方位角傳動電機(2-3-6)的輸出軸相連接；所述高度角轉動組件(2-4)包括高度角轉動橫軸(2-4-1)、銷齒導軌(2-4-3)、銷齒齒 鏈(2-4-5)、銷齒齒輪(2-4-2)和高度角傳動電機(2-4-4)，高度角轉動橫軸(2_4_1)固定 在太陽能電池板支架(2-1)的背陽面上，且兩端與方位角轉動支架(2-3-1)的兩臂頂端軸 承連接；銷齒導軌(2-4-3)內裝有銷齒齒鏈(4-2-5)，銷齒導軌(2_4_3)兩端固定在太陽能 電池板支架(2-1)的上、下兩側；所述銷齒齒輪(2-4-2)安裝在方位角轉動支架(2-3-1)中 部的水平翼板上，且與銷齒齒鏈(4-2-5)滾動連接，銷齒齒輪(2-4-2)的輪軸與高度角轉動橫軸(2-4-1)平行，且銷齒齒輪(2-4-2)的輪軸與固定在水平翼板上的高度角轉動電機 (2-4-4)的輸出軸相連接；所述太陽能跟蹤傳感器(2-2)固定在傳感器安裝支架(2-1)的向陽面上。
3.根據(jù)權利要求2所述的太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能 跟蹤傳感器(2-2)包括筒體(2-2-1)以及設置在筒體(2-2-1)內的通道隔板(2-2-3)、交 叉隔板(2-2-4)、橫隔板(2-2-2)和傳感器電路板(2-2-5)，所述筒體(2_2_1)為上端開口， 下端帶有底蓋的殼體，在筒體(2-2-1)的內腔中置有一橫隔板(2-2-2)，通道隔板(2-2-3) 和交叉隔板(2-2-4)裝在橫隔板(2-2-2)上方，橫隔板(2-2-2)上方腔體被通道隔板 (2-2-3)分割成水平通道和垂直通道，位于筒體(2-2-1)中心的水平通道和垂直通道交叉 處又被交叉隔板(2-2-4)完全隔斷，橫隔板(2-2-2)上方腔體形成右側通道(2-2-6)、左側 通道(2-2-8)、上側通道(2-2-7)和下側通道(2-2-9);右光敏電阻(RT1)固定在右側通道 (2-2-6)內的橫隔板(2-2-2)上，左光敏電阻(RT3)固定在左側通道(2_2_8)內的橫隔板 (2-2-2)上，上光敏電阻(RT2)固定在上側通道(2-2-7)內的橫隔板(2_2_2)上，下光敏電 阻(RT4)固定在下側通道(2-2-9)內的橫隔板(2-2-2)上；傳感器電路板(2_2_5)裝在橫 隔板(2-2-2)下方，且右光敏電阻(RT1)、左光敏電阻(RT3)、上光敏電阻(RT2)和下光敏電 阻(RT4)均與傳感器電路板(2-2-5)電連接。
專利摘要一種太陽能能源站同步跟蹤控制系統(tǒng)，包括太陽能光伏發(fā)電機組，太陽能跟蹤控制器、計算機信息處理控制系統(tǒng)、逆變器、太陽能蓄電池和風向風力計。太陽能光伏發(fā)電機組內的各太陽能光伏發(fā)電裝置均帶有可受控的方位角傳動電機和高度角傳動電機；太陽能跟蹤控制器帶有太陽能跟蹤傳感器，計算機信息處理控制系統(tǒng)包括I/O通訊接口卡、A/D數(shù)據(jù)采集卡和工控計算機。工控計算機從太陽能跟蹤控制器、逆變器、太陽能蓄電池和風向風力計中采集到各項數(shù)據(jù)，經分析比對，對太陽能光伏發(fā)電機組內的每個太陽能光伏發(fā)電裝置進行實時控制，使其對太陽進行全程跟蹤；該系統(tǒng)還可根據(jù)環(huán)境溫度、光強和風力風速發(fā)出指令，回避大風大雪的襲擊和保證能源站安全運行。
文檔編號G05D3/12GK201497914SQ20092023475
公開日2010年6月2日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權日2009年8月11日
發(fā)明者呂全亞, 高華平 申請人:常州佳訊光電產業(yè)發(fā)展有限公司