一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能利用最普遍的形式有兩種，一種是通過光電轉(zhuǎn)換將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，另 一種是通過集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能。采用光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽能的一種方法，但 其發(fā)電效率低、發(fā)電成本相對較高，這仍然是制約其大規(guī)模應(yīng)用的重要因素。在沒有出現(xiàn)高 效的光伏電池材料之前，研制具有實用價值的太陽聚光器及自動跟蹤系統(tǒng)，實現(xiàn)低成本，則 是促進太陽能廣泛應(yīng)用的主要途徑之一。
[0003]目前所使用的太陽能自動跟蹤系統(tǒng)主要有兩種，一種是單軸自動跟蹤系統(tǒng)，能夠 提尚發(fā)電量20%左右；另一種是雙軸自動跟蹤系統(tǒng)，可提尚發(fā)電量35%左右。但是，現(xiàn)有的 太陽能自動跟蹤系統(tǒng)大部分只有對太陽自動跟蹤的功能，在實際使用中存在著以下問題：
[0004] 1)現(xiàn)有的太陽能跟蹤系統(tǒng)主要由蓄電池作為系統(tǒng)的運行電源，多次的充放電降低 了蓄電池的使用壽命。
[0005] 2)現(xiàn)有的太陽能跟蹤系統(tǒng)缺少對蓄電池的保護，無法解決蓄電池的過充、過放問 題。
[0006] 3)現(xiàn)有的太陽能跟蹤系統(tǒng)對太陽進行實時跟蹤，但是太陽的運行速度較慢，光伏 電池板在一定的照射角內(nèi)電能轉(zhuǎn)換效率變化不大，而跟蹤系統(tǒng)的一直運行則造成了一定的 電能損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，它能夠完成對太陽的跟蹤，提 高發(fā)電量，能夠減少蓄電池的充放電次數(shù)，能夠避免蓄電池的過充、過放問題，能夠保證蓄 電池的使用壽命，能夠降低跟蹤系統(tǒng)的電能損耗。
[0008] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] 一種太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)，包括跟蹤機架、光伏電池板、蓄電池、高度角調(diào)整電機、 方位角調(diào)整電機和控制模塊，所述控制模塊包括單片機、跟蹤模塊和充放電模塊，所述跟蹤 模塊包括電機驅(qū)動模塊和光強檢測模塊，所述電機驅(qū)動模塊包括光電隔離模塊、雙全橋驅(qū) 動模塊和外部橋路模塊，所述電機驅(qū)動模塊連接高度角調(diào)整電機、方位角調(diào)整電機和單片 機，所述光強檢測模塊與單片機信號連接，所述光強檢測模塊內(nèi)設(shè)置光敏電阻，所述光敏電 阻固定在光伏電池板上，所述充放電模塊包括開關(guān)模塊和檢測單元模塊，所述開關(guān)模塊包 括充電模塊、電壓檢測模塊和電源電路模塊，所述充電模塊內(nèi)設(shè)置M0SFET，所述充電模塊連 接光伏電池板和蓄電池，所述電壓檢測模塊與單片機信號連接，所述電源電路模塊的一端 同時連接光伏電池板和蓄電池并為太陽能雙軸跟蹤系統(tǒng)的運行提供直流穩(wěn)壓電源，所述電 源電路模塊包括極性保護模塊、濾波電路模塊和穩(wěn)壓電路模塊，所述檢測單元模塊與單片 機信號連接，所述檢測單元模塊包括保護蓄電池壽命的容量和電流檢測模塊、溫度檢測模 塊和保護系統(tǒng)運行的極限位置檢測模塊。
[0010] 所述光強檢測模塊內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)輸出選擇器⑶4501，所述⑶4501與單片機信號連 接，所述CD4501對光強檢測電路進行選擇采集。
[0011] 所述控制模塊上設(shè)置人機接口模塊，所述人機接口模塊與單片機信號連接，所述 人機接口模塊包括手動調(diào)節(jié)按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、設(shè)定查看按鍵模塊、指示燈模塊和 報警模塊。
[0012] 所述方位角調(diào)整電機固定在跟蹤機架上，所述跟蹤機架上設(shè)置方位軸，所述方位 軸與跟蹤機架轉(zhuǎn)動連接，所述方位角調(diào)整電機與方位軸通過齒輪傳動連接，所述方位軸上 設(shè)置支撐座，所述高度角調(diào)整電機固定在支撐座上，所述支撐座上設(shè)置俯仰軸，所述俯仰軸 與支撐座轉(zhuǎn)動連接，所述高度角調(diào)整電機與俯仰軸通過蝸輪蝸桿傳動連接，所述方位軸上 設(shè)置支撐架，所述光伏電池板與支撐架螺紋連接。
[0013] 對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
[0014] 1、本發(fā)明的系統(tǒng)包括高度角調(diào)整電機、方位角調(diào)整電機和控制模塊，控制模塊中 的跟蹤模塊能夠根據(jù)光照通過驅(qū)動電路控制高度角調(diào)整電機調(diào)整光伏電池板的高度角，控 制方位角調(diào)整電機調(diào)整光伏電池板的方位角，能夠使光照垂直照射在光伏電池板上，能夠 對太陽跟蹤，提尚光伏電池板的發(fā)電量。
[0015] 2、本發(fā)明的充放電模塊包括開關(guān)模塊，所述開關(guān)模塊包括充電模塊、電壓檢測模 塊和電源電路模塊，電壓檢測模塊能夠根據(jù)M0SFET的打開與夾斷檢測光伏電池板的電壓 與蓄電池的電壓并將信號傳遞到單片機，當光伏電池電壓高于蓄電池，且蓄電池不過充時， 充電電路中的M0SFET工作在橫流區(qū)，光伏電池板直接給系統(tǒng)供電；在天黑或陰天時，蓄電 池給系統(tǒng)供電，能夠減少蓄電池的充放電次數(shù)，保證蓄電池的使用壽命。
[0016] 3、本發(fā)明的電源電路模塊包括極性保護模塊、濾波電路模塊和穩(wěn)壓電路模塊，能 夠為本發(fā)明的運行提供穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源，能夠保證本發(fā)明的正常運行。
[0017] 4、本發(fā)明的電機驅(qū)動模塊包括光電隔離模塊、雙全橋驅(qū)動模塊和外部橋路模塊， 所述電機驅(qū)動模塊連接高度角調(diào)整電機、方位角調(diào)整電機和單片機，光電隔離模塊采用 光電耦合器件能夠?qū)纹瑱C的輸出和雙全橋驅(qū)動模塊的輸出進行隔離，能夠防止干擾和噪 聲，性能更穩(wěn)定，并且電機驅(qū)動模塊可以對電機進行調(diào)速，外部橋路模塊是電感負載所必須 的，能夠提尚過流能力。
[0018] 5、本發(fā)明的光強檢測模塊能夠進行光強比較，判斷太陽的位置，能夠?qū)⒐夥姵?板上的光敏電阻采集到的信號傳遞到單片機，由單片機控制電機驅(qū)動模塊來調(diào)整光伏電池 板的角度，能夠根據(jù)太陽位置自動調(diào)整光伏電池板的朝向。
[0019] 6、本發(fā)明的容量和電流檢測模塊，能夠?qū)π铍姵氐娜萘窟M行檢測，能夠防止蓄電 池的過充、過放，能夠與開關(guān)電路配合控制蓄電池的充放電，當蓄電池充滿時，將信號傳遞 到單片機，單片機控制開關(guān)電路停止給蓄電池充電，對電流的檢測是為了檢測光伏電池板 對蓄電池的充電電流和夜晚或陰雨天時蓄電池的放電電流，避免因充放電電流過大或過小 導致的蓄電池壽命降低。
[0020] 7、本發(fā)明的極限位置檢測模塊，能夠?qū)夥姵匕宓臉O限位置進行判斷，能夠?qū)?系統(tǒng)進行復位，能夠限制光伏電池板跟蹤太陽方位角和高度角的幅度，保證本發(fā)明的可靠 運行。
[0021] 8、所述光強檢測模塊內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)輸出選擇器⑶4501，所述⑶4501與單片機信號 連接，所述CD4501對光強檢測電路進行選擇采集。由于單片機中A/D采集通道有限，利用 CD4501能夠減少單片機的使用數(shù)量，結(jié)構(gòu)簡單，并且能夠?qū)鈴姍z測電路上的信號延時采 集，能夠在滿足光伏電池板的發(fā)電量的前提下降低系統(tǒng)的能耗。
[0022] 9、所述控制模塊上設(shè)置人機接口模塊，所述人機接口模塊與單片機信號連接，所 述人機接口模塊包括手動調(diào)節(jié)按鍵模塊、數(shù)碼管顯示模塊、設(shè)定查看按鍵模塊、指示燈模塊 和報警模塊。能夠通過人機接口模塊方便簡潔的查看或設(shè)置本發(fā)明的運行狀態(tài)，手動調(diào)節(jié) 按鍵模塊能夠?qū)μ柲芨櫹到y(tǒng)更加靈活的控制，能夠使系統(tǒng)進入完全手控的模式。數(shù)碼 管顯示模塊和指示燈模塊能夠顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，報警模塊能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時進行 報警，便于維護人員及時發(fā)現(xiàn)并進行維護。
[0023] 10、所述方位角調(diào)整電機固定在跟蹤機架上，所述跟蹤機架上設(shè)置方位軸，所述方 位軸與跟蹤機架轉(zhuǎn)動連接，所述方位角調(diào)整電機與方位軸通過齒輪傳動連接，所述方位軸 上設(shè)置支撐座，所述高度角調(diào)整電機固定在支撐座上，所述支撐座上設(shè)置俯仰軸，所述俯仰 軸與支撐座轉(zhuǎn)動連接，所述高度角調(diào)整電機與俯仰軸通過蝸輪蝸桿傳動連接，所述方位軸 上設(shè)置支撐架，所述光伏電池板與支撐架螺紋連接。能夠為本發(fā)明提供結(jié)構(gòu)支撐，齒輪傳動 和蝸輪蝸桿傳動能夠進行精密傳