[发明专利]太阳能电池板自动定向的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能发电领域，具体的说，涉及一种使太阳能电池板自 动定向的方法及装置。

背景技术

众所周知，当太阳能电池板与太阳的照射方向垂直时，太阳能电池板单位 时间内接收到的能量最多，光电转换效率最高，而因为固有的地球绕日运动规 律和自转规律，严格说来，在一年中的每一个白昼的每一时刻，地球上任一个 地点到太阳的方位角和高度角都是不同的，所以，要确保太阳能电池板的光电 转换效率最高，就要频繁地调整太阳能电池板的姿态，要用人工来完成这一工 作，显然是很困难的，因此，有必要研制一种自动控制装置，使太阳能电池板 的姿态在指定时段能自动地跟踪太阳位置，始终垂直于太阳的直射方向。中国 专利申请号为200810001328.X的技术方案提出了一种“微电脑智能经纬度太阳 能电池板追日系统”，该技术方案的缺陷是：系统必须包括一个GPS模块，成本 较高，增加了系统的复杂性，对于安装在固定地点的太阳能电池板无必要；该 技术方案没有披露所述系统如何获取太阳能电池板安装地点的时间，包括年、 月、日、时、分、秒，而仅有经纬度，而无当地时间，是不足以正确调整太阳 能电池板的姿态的。另外，该技术方案通过“经纬度调整模块”驱动电动机， 电动机驱动传动机构，最终调整太阳能电池板姿态，而无信号反馈通道和姿态 测量装置将太阳能电池板的姿态反馈给控制信号的发起者-系统控制单元，由 于系统控制单元无从得知发出控制信号前后太阳能电池板的真实姿态，也就不 可能采取精确的控制策略使太阳能电池板一步或分步调整到理想姿态，因而这 是一个不精确、不可靠、甚至可以说是不可行的控制方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能电池板自动定向的控制方法，该方法采用 的步骤如下所述。

首先，根据公知的地球自转和地球绕日公转规律，可以确定地球的某一点 (用经纬度表示)在白昼的某一时刻(指当地时间，包括年、月、日、时、分、 秒)太阳的方位角和高度角，换言之，可以确定地球上的某一点太阳的方位角 和高度角与当地的经、纬度和当地时间的固定的函数关系。将这个函数关系编 写在控制软件中，将控制软件存储于控制单元中的微控制器中。

在太阳能电池板的安装调试阶段，由安装调试人员用笔记本电脑或者计算 机(PC机)，将安装地点的经纬度、当地时间(用当地经纬度对格林威治标准时 间校正得到的当地时间)以及其他初使化设置参数从控制单元的数据输入口传 输到微控制器，微控制器将收到的经纬度值保存在自身的非易失存储器(Flash 或EEPROM)中，并用收到的当地时间对实时时钟模块初始化，使实时时钟模块 按当地时间计时。

整个装置调试完成后，其将在白昼时段定时调整太阳能电池板的姿态。其 具体调整步骤包括：

步骤1，微控制器从实时时钟模块读取当前当地时间，判断是否进入姿态调 整时段(如8时到18时)，是则进入步骤2，否则重复步骤1；

步骤2，判断是否到达姿态调整时刻(如每十分钟)，是则进入步骤3，否 则回到步骤1；

步骤3，根据微控制器中保存的当地经纬度和此刻当地时间，计算出太阳的 方位角和高度角，作为目标方位角和目标高度角，同时将方位角调整次数变量 和高度角调整次数变量设置为0，然后进入步骤4；

步骤4，从反馈信号口接收电子罗盘发来的太阳能电池板的当前方位角，然 后进入步骤5；

步骤5，比较当前方位角和目标方位角的差值，判断是否大于一个预设值， 比如3°，是则进入步骤6，否则进入步骤4b；

步骤6，将方位角调整次数变量加1，判断方位角调整次数是否大于预设值， 比如10，是则进入步骤11，否则进入步骤7；

步骤7，根据方位角差值，推算出方位角控制策略，譬如要使方位角电机转 动的角度及方向，然后进入步骤8；

步骤8，根据方位角控制策略，推算出方位角控制信号模式，比如，控制脉 冲信号个数和方向信号的电平(高或低)，然后进入步骤9；

步骤9，由微控制器按照步骤8得出的控制信号模式发出方位角控制信号， 控制信号经信号输出缓冲器发给方位角电机控制器，正常情况下，方位角电机 将在控制器的驱动下转动到指定角度，从而将太阳能电池板的方位角调整到目 标方位角，然后进入步骤10；

步骤10，作适当延时，譬如1分钟，回到步骤4；