[发明专利]一种基于微型计算机的通用型太阳实时自动跟踪控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统，尤其涉及一种应用于太阳能行业的基于微型计算机的通用型智能实时太阳自动跟踪控制系统。

背景技术

近几年来，太阳能等新能源发展迅速，然而作为集清洁能源、新能源、低碳低能耗于一身的太阳能利用率却比较低，目前应用较广的光伏发电中的硅晶光能转化效率最高仅为40％左右，过低的光能转化效率造成发电成本过高，是制约太阳能发电发展的主要原因之一。众所周知，当太阳光线垂直照射太阳能利用系统采光部分时光能利用率最高。如果太阳能利用系统的采光部分能自动对太阳运动轨迹保持二维实时跟踪，就能保证太阳光线始终基本垂直的照射太阳能利用系统的采光部分，使单位面积接收阳光的密度始终处于最大状态，这样便可实现太阳能利用系统始终处于最佳光能利用状态。模型数据显示，采用本控制系统的太阳能利用系统可较传统的太阳能利用系统的采光部分的光能利用率提高40％左右，即使一维方向上的左右或上下单轴跟踪也可提高光能利用率20％左右，所以这种基于微型计算机的通用型实时太阳自动跟踪控制系统的出现对太阳能应用领域有着广泛而深远的影响。

目前诸多太阳自动跟踪器大都存在系统过于复杂，可靠性和稳定性差，运行维护成本过高、环境适应能力不佳、自动化程度也不高等方面的问题而应用受限。例如在驱动方面，目前市面上应用的太阳跟踪器大都要求为步进电机或伺服电机，对驱动电机要求过高。因此受自动化程度、跟踪精度、成本和稳定性等的限制，没有达到如工业控制器一样的通用性和实用性，在太阳能应用领域并没有大面积的推广应用。

发明内容

本发明特公开一种通用型极强的能依据光线强弱智能实现开关机的工业级实时太阳自动跟踪控制系统，它可以实现一维单轴自动跟踪或二维双轴全方位自动跟踪，其驱动模块可分别独立控制不同功率不同类型电机或其它执行驱动器件，可实现对不同规模不同类型太阳能利用系统的智能实时全方位自动跟踪控制。

一种基于微型计算机的通用型实时太阳自动跟踪控制系统。该控制系统主要由传感器和控制器两部分组成，其中控制器主要包括：信号输入端口、放大比较模块、光电隔离电路、微型计算机、驱动模块、输出端口、指示灯模块、按键模块、电源输入端口和电源模块等组成；传感器由五个光线强度信号采集组件组成，其中四个分别为高度角和方位角二个维度的四个方向上的方位传感器，另一个为环境光线强度采集传感器。光强方位传感器可依据光线入射角度产生二个维度四个方向上关于光线强度的模拟信号和一个环境光线强度模拟信号。

其工作原理如下：经光强方位传感器模块中环境光线强度采集传感器采集到的光线强度转化为模拟信号，该信号通过控制器中放大比较模块与预设的可调基准参数比较，判断其参数是否达到基准参数，若达到基准数据并持续到规定的时间，即意味着光线强度持续稳定达到太阳能利用系统的要求。当光线强度达到太阳能利用系统的要求时，放大比较模块便对微型计算机的产生一个唤醒信号，微型计算机得到唤醒信号后使控制器进入工作模式；当光线强度模拟信号低于该设定基准参数并持续到规定的时间时，系统便进入休眠省电模式。通过调整基准参数的高低来调节该控制器系统对光线强度的灵敏度，可以实现在不同光线强度下对系统产生唤醒信号，进而实现不同光线强度下该系统可根据环境的光线强度进入或退出工作模式。另外，通过对光线强度持续稳定达到系统规定的时间要求，不仅可以排除夜间灯光、阴雨天闪光闪电等的外界干扰因素而产生的误导信号，并可以实现在光线强度满足太阳能利用系统的采光部分工作条件时控制器系统能及时开启工作，而在夜间和阴雨天光线强度不足，太阳能利用系统的采光部分不能正常工作时主动进入休眠模式，以保持最低功耗，从而实现通过光线强度智能开关机的过程。