用于可移動裝置上的太陽能全方位追蹤系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型設計了一種用于可移動裝置上的太陽能全方位追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、太陽能電池板、方位角光電傳感模塊、高度角光電傳感模塊、方位角步進電機、高度角步進電機、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導軌、單片機，太陽能電池板上有方位角光電傳感模塊和高度角光電傳感模塊，單片機通過方位角步進電機控制太陽能電池板的方位角，單片機通過高度角步進電機控制太陽能電池板的高度角。該追蹤系統(tǒng)可在太陽方位角和高度角兩個方向同時實現(xiàn)太陽能追蹤，結構輕巧、簡便，在追蹤精度、性能、能源利用率得到較大的提高，可用于應急通信車、戶外車輛、航空航天探測車等移動交通工具上。
【專利說明】
用于可移動裝置上的太陽能全方位追蹤系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及用于太陽能全方位追蹤系統(tǒng)，特別是用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)。屬于太陽能光伏發(fā)電領域。
【背景技術】
[0002]21世紀，人類面對能源問題顯得尤為關切，關注新能源、研究新能源、開發(fā)新能源、利用新能源，都是長期以來專家學者及各界人士探索的新興熱點。太陽能作為可再生的綠色能源，人類從古至今就有許多關于太陽能利用的事例，太陽能是萬能之源，開發(fā)太陽能資源是解決能源問題的重要渠道。然而，直至今日太陽能的電能轉換效率一直是制約光伏應用的重要因素之一，導致了其應用成本居高不下。
[0003]為了提高太陽能的轉換效率，太陽能追蹤系統(tǒng)是關鍵的入手點。國內(nèi)外已研究了太陽能追蹤裝置，其相關技術也相當成熟。太陽能追蹤系統(tǒng)主要服務于光伏電網(wǎng)發(fā)電，小型微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等固定建設區(qū)域的定點式應用，其可分為單軸追蹤和雙軸追蹤兩種。根據(jù)研究，單軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)的功率輸出可增加25%;雙軸太陽能追蹤系統(tǒng)比固定式系統(tǒng)的輸出功率可增加41 %。
[0004]當前太陽能利用率已成為研究熱點，單軸式追蹤系統(tǒng)和雙軸式追蹤系統(tǒng)市場占有率不斷增加;在其推廣中，物理追蹤系統(tǒng)結構造價成本是首要考慮因素之一。用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)，在結構上巧妙的優(yōu)化，追蹤效率、性能、精度也得到很大的提尚。
[0005]用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)能夠巧妙的使交通工具行駛過程或是駐車期間實時追蹤太陽高度角和方位角，即能夠在移動交通工具方向變動的情況下實現(xiàn)雙軸追蹤。隨著車輛的移動和太陽方位角、高度角的變化，追蹤系統(tǒng)自動實時調(diào)整太陽能電池板的角度，使得光伏電池板的采光面隨時正向面對太陽，光伏電池會在很大程度上提高采集的日光輻射量。同時該實用新型結構簡單、簡便，不占用車輛載物空間等，其機械動作結構也有別于一般的雙軸追蹤系統(tǒng)，具有性價比高、控制準確、功能全面等優(yōu)點。本實用新型的實時追蹤方式，是一種新式太陽能追蹤系統(tǒng)，可應用于應急通信車上、戶外軍事車輛上、航空航天探測車上等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的目的是提出一種具有結構簡單、性價比高、適用性強，而又能夠在移動交通工具行駛與駐車的情況下，實時對太陽能進行追蹤的系統(tǒng)。在行車、駐車、建筑物和陰云天氣的情況下，能夠順利切換工作方式，進行高效追蹤。
[0007]—種用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、球籠等速萬向節(jié)鋁框、支撐架、太陽能電池板、高度角光電傳感模塊、方位角光電傳感模塊、U型鋁塊、直立式光軸支架、漸開線外花鍵、方位角步進電機、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導軌、高度角步進電機、可移動裝置、單片機、驅(qū)動器。
[0008]高度角光電傳感模塊和方位角光電傳感模塊位于太陽能電池板上，太陽能電池板通過直立式光軸支架與可伸縮圓管聯(lián)接，可伸縮圓管與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)通過梅花型聯(lián)軸器與方位角步進電機相連，球籠等速萬向節(jié)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框內(nèi)，方位角步進電機和球籠等速萬向節(jié)鋁框通過支撐架固定在可移動裝置上;直線套筒軸承套在可伸縮圓管上，直線套筒軸承與U型鋁塊聯(lián)接，U型鋁塊與直線導軌聯(lián)接，直線導軌和可移動裝置相連;單片機與驅(qū)動器相連，驅(qū)動器再分別與方位角步進電機和高度角步進電機相連。
[0009]可移動裝置在行車進行太陽高度角追蹤時，單片機通過讀取高度角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A Vl，單片機根據(jù)反饋編碼器提供的高度角步進電機的轉角信號，計算高度角偏差A α，調(diào)整高度角步進電機的旋轉，通過直線導軌的升降控制太陽能電池板的高度角；可移動裝置在行車進行太陽方位角追蹤時，單片機通過讀取方位角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A V2，單片機根據(jù)反饋編碼器提供的方位角步進電機的轉角信號，計算方位角偏差A γ，調(diào)整方位角步進電機的旋轉，通過球籠等速萬向節(jié)控制太陽能電池板的方位角。在駐車時，則先采用程序式算法追蹤，初步調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，再用光電式追蹤算法進行精確追蹤。
[0010]本實用新型能夠在可移動裝置上實現(xiàn)太陽能雙軸追蹤，不斷調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，有效提高太陽能利用率。
【附圖說明】
[0011]圖1是用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)在水平方向進行方位角追蹤的不意圖。
[0012]圖中:1.球籠等速萬向節(jié)2.梅花型聯(lián)軸器3.球籠等速萬向節(jié)鋁框4.支撐架5.太陽能電池板6.高度角光電傳感模塊7.方位角光電傳感模塊8.U型鋁塊
[0013]圖2是用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)在方位角追蹤基礎上進行尚度角追蹤的不意圖。
[0014]圖中:9.直立式光軸支架10.漸開線外花鍵11.方位角步進電機12.直線套筒軸承13.可伸縮圓管14.直線導軌15.高度角步進電機16.可移動裝置
[0015]圖3是用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)控制結構圖。
[0016]圖4是程序式追蹤算法流程。
[0017]圖5是光電式追蹤算法流程。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖實例對本實用新型作進一步的說明。
[0019]本實用新型包括球籠等速萬向節(jié)、梅花型聯(lián)軸器、球籠等速萬向節(jié)鋁框、支撐架、太陽能電池板、高度角光電傳感模塊、方位角光電傳感模塊、U型鋁塊、直立式光軸支架、漸開線外花鍵、方位角步進電機、直線套筒軸承、可伸縮圓管、直線導軌、高度角步進電機、可移動裝置、單片機、驅(qū)動器。
[0020]高度角光電傳感模塊和方位角光電傳感模塊位于太陽能電池板上，太陽能電池板通過直立式光軸支架與可伸縮圓管聯(lián)接，可伸縮圓管與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)與漸開線外花鍵聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)通過梅花型聯(lián)軸器與方位角步進電機相連，球籠等速萬向節(jié)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框內(nèi)，方位角步進電機和球籠等速萬向節(jié)鋁框通過支撐架固定在可移動裝置上;直線套筒軸承套在可伸縮圓管上，直線套筒軸承與U型鋁塊聯(lián)接，U型鋁塊與直線導軌聯(lián)接，直線導軌和可移動裝置相連;單片機與驅(qū)動器相連，驅(qū)動器再分別與方位角步進電機和高度角步進電機相連。
[0021]可移動裝置在行駛時，控制系統(tǒng)采用光電式進行追蹤，可移動裝置進行太陽高度角追蹤時，單片機通過讀取高度角光電傳感模塊感知的光伏電壓差△ Vl，單片機根據(jù)反饋編碼器提供的高度角步進電機的轉角信號，計算高度角偏差A α，調(diào)整高度角步進電機的旋轉，通過直線導軌的升降控制太陽能電池板的高度角；可移動裝置在行車進行太陽方位角追蹤時，單片機通過讀取方位角光電傳感模塊感知的光伏電壓差A V2，單片機根據(jù)反饋編碼器提供的方位角步進電機的轉角信號，計算方位角偏差A γ，調(diào)整方位角步進電機的旋轉，通過球籠等速萬向節(jié)控制太陽能電池板的方位角。在駐車時，則先采用程序式算法追蹤，初步調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，再用光電式追蹤算法進行精確追蹤。進入雨天或是夜晚，太陽能追蹤系統(tǒng)復位至初始狀態(tài)，單片機系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)。
[0022]用于可移動裝置上的全方位移動式太陽能追蹤系統(tǒng)能夠使交通工具行駛過程或是駐車期間實時追蹤太陽高度角和方位角，能夠在移動交通工具運動情況下實現(xiàn)太陽能雙軸追蹤，隨著車輛的移動和太陽方位角、高度角的變化，追蹤系統(tǒng)自動實時調(diào)整太陽能電池板的方位角和高度角，使得光伏電池板的采光面隨時正向面對太陽，在很大程度上提高采集的日光輻射量。
【主權項】
1.一種用于可移動裝置上的太陽能全方位追蹤系統(tǒng)，包括球籠等速萬向節(jié)(I)、梅花型聯(lián)軸器(2)、球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)、支撐架(4)、太陽能電池板(5)、高度角光電傳感模塊(6)、方位角光電傳感模塊(7)、U型鋁塊(8)、直立式光軸支架(9)、漸開線外花鍵(10)、方位角步進電機(U)、直線套筒軸承(12)、可伸縮圓管(13)、直線導軌(14)、高度角步進電機(15)、可移動裝置(16)、單片機(17)、驅(qū)動器(18);其特征在于，所述的高度角光電傳感模塊(6)和方位角光電傳感模塊(7)位于太陽能電池板(5)上，太陽能電池板(5)通過直立式光軸支架(9)與可伸縮圓管(13)聯(lián)接，可伸縮圓管(13)與漸開線外花鍵(10)聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)(I)與漸開線外花鍵(10)聯(lián)接，球籠等速萬向節(jié)(I)通過梅花型聯(lián)軸器(2)與方位角步進電機(11)相連，球籠等速萬向節(jié)(I)置于球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)內(nèi)，方位角步進電機(11)和球籠等速萬向節(jié)鋁框(3)通過支撐架(4)固定在可移動裝置(16)上;直線套筒軸承(12)套在可伸縮圓管(13)上，直線套筒軸承(12)與U型鋁塊(8)聯(lián)接，U型鋁塊(8)與直線導軌(14)聯(lián)接，直線導軌(14)和可移動裝置(16)相連；單片機(17)與驅(qū)動器(18)相連，驅(qū)動器(18)再分別與方位角步進電機(11)和高度角步進電機(15)相連。
【文檔編號】G05D3/12GK205427633SQ201620201826
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】章天翔, 王偉海, 李孝祿, 黃建鋒, 王鑫
【申請人】中國計量學院