專利名稱：基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的巡日傳感控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種光伏電站巡日跟蹤系統(tǒng)傳感控制裝置，具體涉及ー種基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的太陽能自動(dòng)跟蹤傳感控制裝置無外乎兩種ー種是使用一只光敏傳感器與施密特觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，構(gòu)成光控施密特觸發(fā)器或光控單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)；另ー種是使用兩只光敏傳感器與兩只比較器分別構(gòu)成兩個(gè)光控比較器來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。由于一年四季、早晩和中午環(huán)境光和陽光的強(qiáng)弱變化范圍都很大，由于受光敏電阻靈敏度和壽命的影響，上述兩種控制器很難使大陽能接收裝置四季全天候跟蹤太陽，影響 了光伏電站的效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的普通太陽能光伏跟蹤系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能光伏陣列自動(dòng)巡日的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法的光伏電站巡日跟蹤系統(tǒng)光敏傳感控制裝置。本發(fā)明的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置主要由太陽方向采集器和控制器組成，其中太陽方向采集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板、遮擋板和透明材質(zhì)罩殼，遮擋板將兩組太陽能光伏電池板隔成垂直交叉的四塊，透明材質(zhì)罩殼完整罩住太陽能光伏電池板和遮擋板。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽能光伏板的方位移動(dòng)分為水平方向控制和豎直方向控制。根據(jù)光線方向?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)移跟蹤的思路是在太陽能光伏陣列的上方放置一個(gè)太陽方向采集器，太陽方向采集器包括兩組交叉的小型太陽能電池板并封上透明材質(zhì)罩蓋，交叉的小型光電池板接收到的光能隨太陽照射角度改變而改變，當(dāng)太陽光照射角度隨時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電池采集及送出的電壓大小會(huì)變化?？刂破鞑蓸铀钠⌒凸怆姵匕遢敵龅碾妷?，以確定太陽的移動(dòng)方向，當(dāng)太陽的移動(dòng)角度大于一定值時(shí)(即水平或豎直上的兩片電池之電壓大于一定比值時(shí))，控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)光伏板水平方向或/和豎直方向的角度改變，電機(jī)以順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)來控制光伏板朝向的各角度變化。對(duì)比四片交叉排布的太陽能光伏電池板的電壓來判斷太陽方向，通過控制器來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)太陽能光伏陣列的自動(dòng)巡日；當(dāng)該系統(tǒng)裝置與太陽光線存在角度吋，遮擋板會(huì)造成陰影，使得兩側(cè)光伏電池板輸出電壓比值増大從而增加靈敏度；通過控制器內(nèi)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的每日電動(dòng)機(jī)的開關(guān)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)速度自我學(xué)習(xí)，大大減
小偏離性故障誤差。


附圖I是本發(fā)明的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2-4是本發(fā)明的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置水平方向自動(dòng)跟蹤的原理具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置主要由太陽方向采集器和控制器組成，如附圖I所示，其中太陽方向采集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板I、透明材質(zhì)罩殼2、遮擋板3。
水平方向自動(dòng)跟蹤和與豎直方向自動(dòng)跟蹤原理相同，以水平方向?yàn)槔?，如附圖2-4所示，該裝置由左右光電池、控制器和電機(jī)三部分組成，四片光電池安裝在太陽能光伏上呈一定夾角，與其同步運(yùn)行，當(dāng)光源方向正對(duì)巡日裝置吋，由控制器設(shè)定太陽方向采集器左右光電池輸出的電壓差值(V1 V2)為初始值，此時(shí)控制器內(nèi)的控制電路未導(dǎo)通，裝置處于停止?fàn)顟B(tài)。太陽光源方向一旦發(fā)生改變，則左右光電池輸出電壓產(chǎn)生差值(Vi V2),經(jīng)過控制器內(nèi)電路比較放大以后輸出相應(yīng)信號(hào)當(dāng)右邊光強(qiáng)大于左邊時(shí)，即V1 :V2>初試值時(shí)，控制器內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路I導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左邊光強(qiáng)大于右邊時(shí)，右光電池接收到更強(qiáng)的光，V1 V2<初試值時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路2導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)。當(dāng)左右光電池?zé)o電壓差即光源在水平方向已垂直入射光伏板時(shí)，控制器內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路I和驅(qū)動(dòng)電路2都不導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)水平方向達(dá)到最佳入射角。水平方向的上下光電池接受光源產(chǎn)生電壓差，經(jīng)比較放大后分別驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)光伏板水平方向的傾斜角度，當(dāng)水平方向達(dá)到最佳入射角吋，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)太陽方向采集器水平方向正對(duì)太陽光時(shí)，遮光板與太陽光光線重合呈O度，無陰影產(chǎn)生；當(dāng)水平方向與太陽光光線存在角度時(shí)，太陽光將通過遮光板產(chǎn)生陰影，相應(yīng)地使陰影側(cè)的光伏板輸出電壓變小，無陰影側(cè)的光伏板輸出電壓不變，從而變相增大兩側(cè)光伏電池板輸出電壓比值，即增加靈敏度。控制器內(nèi)帶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制程序的芯片記錄一定時(shí)間電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間及參數(shù)調(diào)節(jié)指令并加以學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制程序由輸入層、隱含層和輸出層組成，每ー層包含有若干個(gè)神經(jīng)元，第k層中第j個(gè)神經(jīng)元具有下列輸入輸出關(guān)系yj (k) =f j (k) ( Σ Wij (k-l)yi (k-l)-Rj (k))其中j=l, 2，-,Nk ；k=l, 2，...，M式中Wij (k-1)為第(k-1)層中第i個(gè)神經(jīng)元到第k層第j個(gè)神經(jīng)元的連接強(qiáng)度；Rj (k)為對(duì)應(yīng)神經(jīng)元的閥值；fj(k)為神經(jīng)元的傳遞函數(shù)；Nk為第k層神經(jīng)元的數(shù)目；M表示總層數(shù)?？刂葡到y(tǒng)中，用ー個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制電機(jī)的開啟時(shí)間，輸入層輸入幾月、幾日、星期幾、幾時(shí)，輸出層輸出每個(gè)電機(jī)的開啟時(shí)間；用另ー個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，輸入層輸入幾月、幾日、星期幾和平均速度，輸出層輸出每個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。用動(dòng)態(tài)的前4天數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)樣本讓人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，從而計(jì)算出當(dāng)天每個(gè)電機(jī)的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間、速度。當(dāng)控制器發(fā)現(xiàn)當(dāng)天每個(gè)電機(jī)的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間、速度的變化范圍超過前幾日的變化范圍并超出規(guī)定范圍數(shù)值后，控制器識(shí)別出該跟蹤系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生故障，將自動(dòng)切斷太陽方向采集器的信號(hào)控制，改用神經(jīng)元控制器根據(jù)過去幾天的學(xué)習(xí)的速度及角度變化范圍來控制。該裝置既可以根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定每天每個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間變化值，也可以根據(jù)管理中心需要自由設(shè)定每天每個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間。該巡日跟蹤系統(tǒng)采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法自我學(xué)習(xí)每日運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間、速度變化或是差異，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)角度差異超過過去一段時(shí)間的平均變化范圍時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)回到正常范圍或由控制器做出相應(yīng)的故障警示。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法將有效果的避免當(dāng)小型光伏板發(fā)生失誤時(shí)發(fā)電系統(tǒng)的大誤差偏離太陽光源。 上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡是采用等同替換或等效變換的方式獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法的光伏電站巡日傳感控制裝置，主要由太陽方向采集器和控制器組成，其特征在于所述的太陽方向采集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板(I)、透明材質(zhì)罩殼(2)和遮擋板(3)，遮擋板(3)將兩組太陽能光伏電池板(I)隔成垂直交叉的四塊，透明材質(zhì)罩殼(2)完整罩住太陽能光伏電池板(I)和遮擋板(3)，通過對(duì)比四片交叉排布的太陽能光伏電池板的電壓比值來判斷太陽光線方向并由控制器來控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，遮擋板在太陽方向采集器與太陽光存在角度時(shí)造成陰影，控制器采用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法芯片實(shí)現(xiàn)每日電動(dòng)機(jī)的開關(guān)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的自我學(xué)習(xí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特征在于所述的太陽能光伏電池板由水平方向自動(dòng)跟蹤裝置和豎直方向自動(dòng)跟蹤裝置組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特征在于所述的水平方向自動(dòng)跟蹤裝置由左右光伏電池、控制器和電機(jī)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置，其特征在于所述的豎直方向自動(dòng)跟蹤裝置由上下光伏電池、控制器和電機(jī)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于太陽能電池板和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的光伏電站巡日傳感控制裝置，主要由太陽方向采集器和控制器組成，太陽方向采集器包括兩組相互交叉的太陽能光伏電池板、遮擋板和透明材質(zhì)罩殼，遮擋板將兩組太陽能光伏電池板隔成垂直交叉的四塊，透明材質(zhì)罩殼完整罩住太陽能光伏電池板和遮擋板，對(duì)比四片太陽能光伏電池的電壓來判斷太陽方向，當(dāng)太陽方向采集器與太陽光存在角度，遮擋板造成陰影，兩側(cè)光伏電池板輸出電壓比值增大從而增加靈敏度，控制器控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)太陽能光伏陣列的自動(dòng)巡日，控制器內(nèi)的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法芯片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的每日電動(dòng)機(jī)的開關(guān)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)速度自我學(xué)習(xí)，大大減小偏離性故障誤差。
文檔編號(hào)G05D3/12GK102841610SQ20121022808
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者徐忠, 鄧平, 楊忠, 趙江華 申請(qǐng)人:國(guó)電光伏(江蘇)有限公司