一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)及方法
【專利說明】一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)及方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽追蹤技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高太陽追蹤精度和穩(wěn)定性的系統(tǒng)及方法，特別涉及一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)及方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]隨著化石能源價格的不斷上漲和供應(yīng)的日趨緊張，全球?qū)π履茉吹男枨笕遮呍鲩L。隨著環(huán)境問題日益突出，綠色發(fā)展理念逐漸深入人心，全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向和導(dǎo)航標(biāo)已然轉(zhuǎn)向低碳經(jīng)濟(jì)，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)受到世界各國的重視。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發(fā)達(dá)國家正在把太陽能的開發(fā)利用作為能源革命主要內(nèi)容長期規(guī)劃，光伏產(chǎn)業(yè)正日益成為國際上繼IT、微電子產(chǎn)業(yè)之后又一爆炸式發(fā)展的行業(yè)。
[0005]II1-V族聚光多結(jié)太陽能電池是繼晶硅、薄膜太陽能電池之后的新一代產(chǎn)品，其高光電轉(zhuǎn)化效率是以前所有光伏產(chǎn)品無法企及的。通過會聚方式提高聚光電池單位面積的能流密度，從而在有效時間里接受更多太陽光照以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率。正是由于它高光電轉(zhuǎn)化效率的特點(diǎn)決定了其光伏發(fā)電系統(tǒng)對太陽光入射方向的高要求。聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)必須通過實(shí)時跟蹤太陽方位來滿足會聚之后的太陽光斑垂直入射到太陽能電池表面。如何高效并精確實(shí)現(xiàn)聚光光伏系統(tǒng)對日跟蹤要求、最大限度的提高太陽能的利用率，仍為需解決的問題之一。解決這一問題應(yīng)從兩個方面入手，一是提高太陽能裝置的轉(zhuǎn)換率，二是提高太陽能的接收效率；但是目前仍然沒有大的技術(shù)突破。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明在視日追蹤和光電追蹤相結(jié)合的基礎(chǔ)上，增加容差和定時控制，提出了一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)及方法。
[0008]一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)，其特征在于:包括電源模塊、光伏電池板驅(qū)動電機(jī)、光斑采集板、光電傳感器、定時器和中央控制器；所述的光斑采集板為一塊中心設(shè)置有圓孔的平板，所述的光電傳感器、光斑采集板安裝在光伏電池板上，與光伏電池板共面設(shè)置；所述的中央控制器分別與所述的電源模塊、光伏電池板驅(qū)動電機(jī)、光電傳感器、定時器連接，通過接收所述的光電傳感器采集的透過所述的光斑采集板中心圓孔后的光斑信息、根據(jù)定時器設(shè)定的時間，控制所述的光伏電池板驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動光伏電池板和光斑采集板實(shí)時正對太陽。
[0009]本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是:一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟1:初始化所述的系統(tǒng)，使光伏電池板和光斑采集板正對太陽，并設(shè)定定時器的初始定時時間和容差值；
步驟2:在初始定時時間內(nèi)，所述的光電傳感器采集透過所述的光斑采集板中心圓孔后的光斑移動信息；
步驟3:當(dāng)初始定時時間到，所述的中央控制器控制所述的光伏電池驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動光伏電池板和光斑采集板沿太陽移動的方向移動，并通過電機(jī)反饋對電機(jī)運(yùn)行時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的圈數(shù)進(jìn)行累加計(jì)量；
步驟4:所述的中央控制器通過電機(jī)反饋計(jì)量，將數(shù)據(jù)換算成光伏電池板和光斑采集板偏移角度值；
步驟5:將計(jì)算的偏移角度值與容差值進(jìn)行比較；
如果小于容差值，則電機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)動，并回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟3 ;
如果等于或大于容差值，則電機(jī)停止運(yùn)行；
步驟6:電機(jī)停止運(yùn)行后，并開始定時器新的定時操作。
[0010]作為優(yōu)選，步驟3中所述的通過電機(jī)反饋對電機(jī)運(yùn)行時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的圈數(shù)進(jìn)行累加計(jì)量，其具體實(shí)現(xiàn)過程是根據(jù)電機(jī)的減速比H，以及系統(tǒng)的支架結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換成太陽入射光線與圓孔所在平面的法線形成的夾角α，則電機(jī)轉(zhuǎn)子累計(jì)轉(zhuǎn)的圈數(shù)η = α*Η/360圈。
[0011]作為優(yōu)選，步驟4中所述的新的定時操作，其新的定時時長先通過計(jì)算算出太陽光斑從容差值a運(yùn)動到-a所用的時間，根據(jù)太陽24小時運(yùn)轉(zhuǎn)360°計(jì)算，則新的定時時長t = a*4/360 *24h 秒。
[0012]本發(fā)明通過高精度光電傳感器跟蹤，可以讓光斑投影到中心位置，再使光斑偏離中心位置一個容差值為3°并停止在此處。在經(jīng)過一定時間定時后，即太陽運(yùn)動引起光斑大概移動到相對于a°位置的_2a°位置時開始下一次光電跟蹤。這樣可提高跟蹤精度，使光斑始終處在一段合適的位置。通過定時控制也避免干擾光線引起的電機(jī)頻繁運(yùn)動，提高穩(wěn)定性。
[0013]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
(1)在該跟蹤方法中，進(jìn)行光電跟蹤的時間比較短，減少了光電跟蹤時外部光線環(huán)境引起的電機(jī)來回運(yùn)動，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
(2)引入容差，使在跟蹤過程中光斑在以中心位置為對稱點(diǎn)的范圍內(nèi)運(yùn)動，保證光斑處在合適的位置，這樣提高了整個跟蹤的精度；
(3)在光電跟蹤和視日跟蹤的基礎(chǔ)上，通過容差和定時控制的方法，使精度更高、更加穩(wěn)定。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1:本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)工作原理圖；
圖2:本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖；
圖3:本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)發(fā)電功率與光照強(qiáng)度對比圖。
[0016]
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0018]在聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)中，精確且穩(wěn)定的跟蹤太陽可使接收器的效率大大提高，進(jìn)而提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能利用率。一般的太陽追蹤方法有視日追蹤、光電追蹤以及視日追蹤和光電追蹤相結(jié)合。本發(fā)明在視日追蹤和光電追蹤相結(jié)合的基礎(chǔ)上，增加容差和定時控制，提出了一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)及方法，大大提高了追蹤精度和穩(wěn)定性。
[0019]本發(fā)明提供一種由容差和定時相結(jié)合的高效混合追日控制系統(tǒng)，包括電源模塊、光伏電池板驅(qū)動電機(jī)、光斑米集板、光電傳感器、定時器和中央控制器；光斑米集板為一塊中心設(shè)置有圓孔的平板，光電傳感器、光斑采集板安裝在光伏電池板上，與光伏電池板共面設(shè)置；中央控制器分別與電源模塊、光伏電池板驅(qū)動電機(jī)、光電傳感器、定時器連接，通過接收光電傳感器采集的透過光斑采集板中心圓孔后的光斑信息、根據(jù)定時器設(shè)定的時間，控制光伏電池板驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動光伏電池板和光斑采集板實(shí)時正對太陽。
[0020]請見圖1，為本實(shí)施例的系統(tǒng)工作原理圖，圖中11箭頭指向表示方向向西，為太陽的運(yùn)動方向；15、16和17表示太陽光線經(jīng)過圓孔投影形成的光斑，16表示太陽光線垂直于