[实用新型]实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能发电系统，尤其涉及一种实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置。

背景技术

随着近来光伏发电技术的飞速发展，新能源在能源领域中的地位越来越引起人们的广泛重视了，但发电成本仍然是制约其快速发展的主要原因，怎样使额定功率的太阳电池组件，通过有效地利用太阳光，发出更多的电力，变得越来越重要。

我们知道，太阳光分为直射光和散射光，散射光是各向同性的，即无论组件面朝向哪个方向，组件接受到的散射光通量都相同。而直射光则是各向异性的，即组件面朝向不同，接收到的直射光通量也不同。在直射光占主要成分的区域，保持组件面时刻处于光线直照或接近直照角度，就可以使得组件面获得最大光通量，从而在相同光照时间和光照条件下发出更多的电力。

我国西部广大地区，是日照资源丰富地区，也是直射光占主要光照成分的区域。发展跟踪发电技术，具有巨大的经济效益和长远的战略意义。

跟踪太阳的方法可概括为两种方式：光电跟踪和根据视日运动轨迹跟踪。光电跟踪是由光电传感器件根据入射光线的强弱变化产生反馈信号到计算机，计算机运行程序调整采光板的角度实现对太阳的跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高，结构设计较为方便；缺点是受天气的影响很大，如果在稍长时间段里出现乌云遮住太阳的情况，会导致跟踪装置无法跟踪太阳，甚至引起执行机构的误动作。

现有的根据视日运动轨迹跟踪技术，都是采取传感器定位跟踪系统结构件位置。不仅跟踪精度低，而且由于太阳电池发电系统应用环境在室外，传感器使用环境极其苛刻，损坏和失效的几率极大。对于一些无人值守的光伏发电系统，不仅不能提高单位瓦数太阳电池组件发电能力，反而会因为传感器损坏无法跟踪而使得方阵偏离最佳倾角，降低额定发电能力。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置，其具有小型化，安装简便，适用范围广，制造和安装成本低的特点，利用本实用新型可以全天候实现光伏发电组件对太阳光的角度跟踪，相对现有技术省却了复杂的光学传感器、位置传感器；解决了室外苛刻环境严重影响跟踪系统可靠性的技术难题；可以大幅度提高太阳电池光伏系统的效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置予以实现的技术方案是，包括主支撑架和太阳能电池板组件，还包括一实时差分全球定位装置、方位角转动机构和主控制器；所述实时差分全球定位装置包括移动站、基准站和时钟系统；所述方位角转动机构设置在所述主支撑架上，所述方位角转动机构包括两台方位角执行电机及固定在主支撑架顶部的固定轴芯，所述固定轴芯的两端均设有转动轴承，所述方位角执行步进电机的输出端连接有齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的输出端带动所述转动轴承；两个所述转动轴承上连接有一主支撑结构，所述太阳能电池板组件安装在所述主支撑结构上；所述主控制器通过控制连线分别与方位角执行步进电机和实时差分全球定位装置连接；所述移动站设在所述主支撑结构上且距离所述转动轴承最远点的位置上，所述基准站设在所述固定轴芯上。

由于太阳光的入射角度在纬度方向(俯仰角)变化范围为47度角范围内，而在经度方向变化范围则达到180度，变化范围很大。因此本实用新型采取的机械跟踪方式为单轴方位角方向跟踪。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)系统安装更简单便捷。传统跟踪系统安装，需要安装多个传感器，要逐个进行准确定位。而且每个传感器都要引信号传输线，相当繁琐。而本实用新型以全球定位技术为平台，模块化安装，简洁方便。

(2)光伏发电系统更安全可靠。全球定位定位系统，是一个世界范围内共享技术平台，安全可靠，故障率很低。我们以此技术为依托，实现光伏系统跟踪，就可以克服原来设计体系过于复杂，缺乏科学合理设计的弊端，达到跟踪的高可靠。

(3)故障早发现，降低故障损失。原来传感器控制的视日运动轨迹跟踪系统，一旦出现跟踪故障，只能靠人为观察发现。本实用新型实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置，可以通过全球定位系统通信平台随时确认当前角度状态，实现真正的实时监控。第一时间发现问题，尽早解决问题。

附图说明

图1是太阳电池组件及背面支撑结构俯视图；

图2是实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置；

图3是实时差分全球定位单轴跟踪光伏发电装置的电器控制原理框图；

图4是驱动器接口电路图；

图5是步进电机一路驱动电路图，

图6是采用光电耦合器与电压比较器电路组成的微机步进电机限位电路图；