一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，包括DSP控制器，GPS模塊用于采集光伏組件的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器；所述DSP控制器接收經(jīng)緯度數(shù)據(jù)并結(jié)合時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與控制光伏組件轉(zhuǎn)角的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接；所述光強(qiáng)檢測(cè)傳感器包括設(shè)置在光伏組件東邊的東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和設(shè)置在光伏組件西邊的西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器；所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器分別用于采集光伏組件東邊的東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和光伏組件西邊的西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器，所述DSP控制器接收東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將兩者數(shù)據(jù)差控制在閾值內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在21世紀(jì)的今天，在資源日益匱乏，環(huán)境污染日益加重的時(shí)期，綠色能源持續(xù)得到關(guān)注。人們正在尋找一種可以替代不可再生能源的新能源，而太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，并且應(yīng)用也取得一些進(jìn)展。目前太陽(yáng)能收集利用主要問(wèn)題是太陽(yáng)能發(fā)電效率低，其中一個(gè)重要原因是傳統(tǒng)發(fā)電裝置太陽(yáng)能電池板固定，不能使陽(yáng)光直射電池板，從而降低了發(fā)電效率。研究表明，采用跟蹤太陽(yáng)比固定安裝太陽(yáng)能電池板的太陽(yáng)能接受率提高37.7%。目前主流跟蹤裝置有雙軸跟蹤和單軸跟蹤兩種跟蹤方式。單軸跟蹤是只跟蹤東西方向，南北方向固定，實(shí)現(xiàn)東西方向太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)跟蹤。根據(jù)一些理論和試驗(yàn)證明，對(duì)于兩塊完全相同的太陽(yáng)能平板，與太陽(yáng)照射方向始終保持垂直的太陽(yáng)能平板和朝南方向固定的太陽(yáng)能平板，兩種方式最重接受輻射量比值約為3:1。理論分析表明:太陽(yáng)能平板采用跟蹤方式比非跟蹤方式能量接受率高37.7%，同樣采用跟蹤方式，采用雙軸跟蹤的裝置比采用斜單軸跟蹤的接受率高4~6%，而雙軸跟蹤裝置比單軸跟蹤裝置復(fù)雜并且成本高，所以實(shí)際應(yīng)用中都采用單軸跟蹤系統(tǒng)。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，采用太陽(yáng)跟蹤裝置可使太陽(yáng)能的接收效率大大提高，從而很大程度的提高了太陽(yáng)能的利用效率?，F(xiàn)有技術(shù)急需一種能自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能電池板角度，提高太陽(yáng)能的接收效率的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能自動(dòng)調(diào)整太陽(yáng)能電池板角度，提高太陽(yáng)能的接收效率的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供了一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，包括DSP控制器以及與DSP控制器連接的GPS模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;所述GPS模塊用于采集光伏組件的經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器;所述DSP控制器接收經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并結(jié)合時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與控制光伏組件轉(zhuǎn)角的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接；
[0005]所述光強(qiáng)檢測(cè)傳感器包括設(shè)置在光伏組件東邊的東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和設(shè)置在光伏組件西邊的西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器分別用于采集光伏組件東邊的東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和光伏組件西邊的西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器，所述DSP控制器接收東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將兩者數(shù)據(jù)差控制在閾值內(nèi)。通過(guò)使用本申請(qǐng)所述的控制系統(tǒng)可以采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和傳感器跟蹤結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)全天候、各種天氣的實(shí)時(shí)跟蹤;系統(tǒng)工作時(shí)，DSP通過(guò)GPS模塊獲得地理經(jīng)瑋度和時(shí)間，并計(jì)算出跟蹤角度，驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)光電編碼器使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的角度。轉(zhuǎn)動(dòng)到計(jì)算角度后，傳感器會(huì)檢測(cè)此時(shí)兩側(cè)光強(qiáng)是否在閾值內(nèi)，超過(guò)閾值系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行調(diào)整，直到誤差在閾值內(nèi)，這樣實(shí)現(xiàn)了誤差的最小化;本申請(qǐng)采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)為斜單軸，除了機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單之外，斜單軸跟蹤比固定式跟蹤效率提高了30%，跟蹤精度在I度以?xún)?nèi)，可以實(shí)現(xiàn)全天候各種天氣下的跟蹤。
[0006]作為優(yōu)選的，所述DSP控制器與人機(jī)接口模塊連接，所述人機(jī)接口模塊包括鍵盤(pán)和LCD顯示器。鍵盤(pán)是跟蹤控制系統(tǒng)的輸入單元，可以通過(guò)按鍵設(shè)置傳感器跟蹤精度，控制器根據(jù)設(shè)定閾值決定跟蹤的最小誤差角。作為控制系統(tǒng)輸入模塊中的一個(gè)，DSP可以對(duì)鍵盤(pán)采用掃描的方式處理，但是這樣效率低，所以本系統(tǒng)采用外部中斷的方式，節(jié)省了資源，提高了DSP的效率。系統(tǒng)采用的是LCD12864液晶屏，液晶屏采用5V供電，為節(jié)省DSP的I/O 口，液晶屏和處理器之間采用串行通信。只使用了DSP的3個(gè)I/O口，便可以顯示圖像和字符。
[0007]作為優(yōu)選的，所述DSP控制器與系統(tǒng)保護(hù)模塊連接，所述系統(tǒng)保護(hù)模塊包括復(fù)位電路和行程開(kāi)關(guān)。這樣的設(shè)計(jì)便于對(duì)系統(tǒng)保護(hù)和控制。
[0008]作為優(yōu)選的，所述減速電機(jī)上還連接有用于檢測(cè)減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置的光電編碼器。系統(tǒng)中的光電編碼器與減速電機(jī)相連，檢測(cè)到電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置?？刂破髟谝暼者\(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤過(guò)程中，追蹤角度是通過(guò)光電編碼器實(shí)現(xiàn)，編碼器采用高精度400線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)360度會(huì)有1600個(gè)計(jì)數(shù)脈沖被DSP捕獲?？刂破鲗⒕幋a器的計(jì)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)換為角度，使系統(tǒng)跟蹤到計(jì)算的角度。
[0009]作為優(yōu)選的，所述GPS模塊設(shè)置在光伏組件的太陽(yáng)能電池板上，所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器分別設(shè)置在太陽(yáng)能電池板的東西兩邊，太陽(yáng)能電池板通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接。這樣的結(jié)構(gòu)可以實(shí)行DSP控制減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光伏板的角度調(diào)節(jié)，東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器的位置設(shè)置利于實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池板上東西反向上不同光照強(qiáng)度的檢測(cè)，利于實(shí)現(xiàn)DSP控制減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行對(duì)閾值內(nèi)的誤差調(diào)節(jié)。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于:通過(guò)使用本申請(qǐng)所述的控制系統(tǒng)可以采用視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤和傳感器跟蹤結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)全天候、各種天氣的實(shí)時(shí)跟蹤;系統(tǒng)工作時(shí)，DSP通過(guò)GPS模塊獲得地理經(jīng)瑋度和時(shí)間，并計(jì)算出跟蹤角度，驅(qū)動(dòng)直流減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)光電編碼器使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的角度。轉(zhuǎn)動(dòng)到計(jì)算角度后，傳感器會(huì)檢測(cè)此時(shí)兩側(cè)光強(qiáng)是否在閾值內(nèi)，超過(guò)閾值系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行調(diào)整，直到誤差在閾值內(nèi)，這樣實(shí)現(xiàn)了誤差的最小化;本申請(qǐng)采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)為斜單軸，除了機(jī)械機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單之外，斜單軸跟蹤比固定式跟蹤效率提高了30%，跟蹤精度在I度以?xún)?nèi)，可以實(shí)現(xiàn)全天候各種天氣下的跟蹤。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型一日角度調(diào)節(jié)狀態(tài)示意圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型電子元器件連接框圖。
[0015]圖中:1、DSP控制器;2、GPS模塊;3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊;4、東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;5、西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;6、人機(jī)接口模塊;7、鍵盤(pán);8、IXD顯示器;9、系統(tǒng)保護(hù)模塊；10、復(fù)位電路；11、行程開(kāi)關(guān);12、光電編碼器;13、減速電機(jī);14、太陽(yáng)能電池板;15、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；16、機(jī)架。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0017]如圖1-圖4所示，一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，包括DSP控制器I以及與DSP控制器I連接的GPS模塊2、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3和光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;所述GPS模塊2用于采集光伏組件的經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器I;所述DSP控制器I接收經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并結(jié)合時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3與控制光伏組件轉(zhuǎn)角的減速電機(jī)13驅(qū)動(dòng)連接；其中整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3只使用了 DSP的一路增強(qiáng)型HVM輸出，既可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速也可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。而且在追蹤時(shí)不需調(diào)速，所以只需控制其輸出狀態(tài)即可，這使得控制更加簡(jiǎn)單。
[0018]所述光強(qiáng)檢測(cè)傳感器包括設(shè)置在光伏組件東邊的東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器4和設(shè)置在光伏組件西邊的西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器5;所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器4和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器5分別用于采集光伏組件東邊的東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和光伏組件西邊的西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器I，所述DSP控制器I接收東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3控制減速電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)將兩者數(shù)據(jù)差控制在閾值內(nèi)。東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器4和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器5并置。
[0019]所述DSP控制器I與人機(jī)接口模塊6連接，所述人機(jī)接口模塊6包括鍵盤(pán)7和IXD顯示器8 ο
[0020]所述DSP控制器I與系統(tǒng)保護(hù)模塊9連接，所述系統(tǒng)保護(hù)模塊9包括復(fù)位電路10和行程開(kāi)關(guān)11。
[0021 ]所述減速電機(jī)13上還連接有用于檢測(cè)減速電機(jī)13的轉(zhuǎn)速和位置的光電編碼器12。
[0022]所述GPS模塊2設(shè)置在光伏組件的太陽(yáng)能電池板14上，所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器4和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器5分別設(shè)置在太陽(yáng)能電池板14的東西兩邊，太陽(yáng)能電池板14通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15與機(jī)架16轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15與減速電機(jī)13驅(qū)動(dòng)連接。
[0023]實(shí)施例1
[0024]在使用時(shí)，GPS模塊2采集光伏組件的經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器I;所述DSP控制器I接收經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并結(jié)合當(dāng)時(shí)的時(shí)間信息，計(jì)算出光伏組件中的太陽(yáng)能電池板14需要保持的角度，然后發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊3與控制光伏組件轉(zhuǎn)角的減速電機(jī)13驅(qū)動(dòng)連接，并驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)至合理的角度位置;光電編碼器12與減速電機(jī)13相連，檢測(cè)到電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置?？刂破髟谝暼者\(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤過(guò)程中，追蹤角度是通過(guò)光電編碼器12實(shí)現(xiàn)，編碼器采用高精度400線(xiàn)，轉(zhuǎn)動(dòng)360度會(huì)有1600個(gè)計(jì)數(shù)脈沖被DSP捕獲。控制器將編碼器的計(jì)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)換為角度，使系統(tǒng)跟蹤到計(jì)算的角度；
[0025]實(shí)施例2
[0026]作為對(duì)實(shí)施例1的一種優(yōu)化，東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器4和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器5分別采集光伏組件東邊的東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和光伏組件西邊的西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器I，所述DSP控制器I接收東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，將兩者進(jìn)行比對(duì)形成數(shù)據(jù)差，將數(shù)據(jù)差與閾值比對(duì)，如果超出了閾值，DSP控制器I使用實(shí)施例1中的控制方法對(duì)光伏組件轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得直到誤差在閾值內(nèi)，這樣實(shí)現(xiàn)了誤差的最小化。
[0027]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:包括DSP控制器以及與DSP控制器連接的GPS模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;所述GPS模塊用于采集光伏組件的經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器;所述DSP控制器接收經(jīng)瑋度數(shù)據(jù)并結(jié)合時(shí)間數(shù)據(jù)發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與控制光伏組件轉(zhuǎn)角的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接； 所述光強(qiáng)檢測(cè)傳感器包括設(shè)置在光伏組件東邊的東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和設(shè)置在光伏組件西邊的西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器;所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器分別用于采集光伏組件東邊的東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和光伏組件西邊的西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸于DSP控制器，所述DSP控制器接收東光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)和西光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并發(fā)送指令于電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制減速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將兩者數(shù)據(jù)差控制在閾值內(nèi)。2.如權(quán)利要求1所述的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP控制器與人機(jī)接口模塊連接，所述人機(jī)接口模塊包括鍵盤(pán)和LCD顯示器。3.如權(quán)利要求2所述的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述DSP控制器與系統(tǒng)保護(hù)模塊連接，所述系統(tǒng)保護(hù)模塊包括復(fù)位電路和行程開(kāi)關(guān)。4.如權(quán)利要求3所述的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述減速電機(jī)上還連接有用于檢測(cè)減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速和位置的光電編碼器。5.如權(quán)利要求4所述的智能太陽(yáng)能跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS模塊設(shè)置在光伏組件的太陽(yáng)能電池板上，所述東光強(qiáng)檢測(cè)傳感器和西光強(qiáng)檢測(cè)傳感器分別設(shè)置在太陽(yáng)能電池板的東西兩邊，太陽(yáng)能電池板通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)連接。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK205540297SQ201620209477
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】胡震, 沈劍峰
【申請(qǐng)人】江蘇振江新能源裝備股份有限公司