[实用新型]一种太阳能板控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，尤其是一种太阳能板控制装置。

背景技术

在目前利用太阳能进行光伏发电、太阳能热水等系统中，太阳能板的安装方向一般是根据当地的日照情况进行固定安装，因此绝大部分时间太阳光线与太阳能板的向光面并不完全垂直，太阳能的利用和转换率较低。为提高太阳能板的吸收转换效率，一些方法和技术被用于自动跟踪太阳的方向，使太阳光线尽可能垂直射向太阳能板，这些技术大致可分为两类。一类是利用光敏电阻、光敏二极管、光线传感器等，配合相应的信号处理电路感知光线的方向，然后根据光线的大致方向利用电机调整太阳能板的方向。例如在中国专利号200820193525.1所公布的一种储热式自动跟踪太阳能灶，又如中国专利号200810146540.5公布的太阳能板定位系统及其测控方法，就是采用了这类自动跟踪技术。但这类方法存在如下问题：感知的太阳方向精度不高，跟踪不够准确，夜间太阳能板必须归位等。

另一类是记录当地太阳运行轨迹，然后根据记录的信息按太阳的轨迹自动进行太阳能板的调整。例如中国专利号200910100808.6公布的主动式太阳能跟踪方法及装置和200910086319.X公布的基于地球太阳运行轨迹的齿形带传动群同步跟踪太阳光自动跟踪装置，都是利用时间信号和太阳的运行轨迹进行跟踪，这类方法存在的问题有：一是各地的太阳照射角度不同，因此不同地区必须记录不同的太阳运行轨迹信息并按不同的信息进行运行，工作量大；二是记录的信息多，运算比较复杂；三是阴雨天时太阳光线并没有明显的指向性，但电机系统仍然耗电进行工作。

为了解决上述问题，申请人设计了一种可以使得跟踪准确、可靠性高的太阳能板跟踪控制方法，该方法中先建立一坐标系，再采用摄像设备对天空进行摄像，并根据摄得的图像计算得出天空中太阳的坐标位置，再根据该坐标位置计算并控制太阳能板转动使其正对太阳。本发明为申请人自主设计且和本实用新型同日申请了发明专利对其进行保护。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可以方便地实施上述太阳能板跟踪控制方法的太阳能板控制装置。基于本装置得到的太阳能板跟踪控制方法，可使得太阳能板跟踪准确、可靠性高。

为了解决上述技术问题，本实用新型中采用了如下的技术方案：

一种太阳能板控制装置，其特点在于，包括一个设置于太阳能板底面中心处并用于支撑太阳能板的球铰，两个分别设置于太阳能板西侧和南侧且与太阳能板可转动连接的辅助支撑杆，两个分别设置于太阳能板东侧和北侧的竖向齿条；所述两个竖向齿条分别通过与其啮合的两齿轮与两个电机连接，并使得两个电机可以通过齿轮驱动齿条竖向移动并带动太阳能板沿南北方向和东西方向转动，所述两个电机与一计算机相连；还包括一个成像设备，所述成像设备与所述计算机连接，所述成像设备是设置于太阳能板上，且具有一与太阳能板垂直的镜头。

本装置使用时，可以采用如下步骤的太阳能板跟踪控制方法，实现太阳能板的自动跟踪。a、采用所述计算机并建立以太阳能板当前所在实际平面为坐标平面，以太阳板所在位置为原点，以太阳能板东西方向为X轴，以其南北方向为Y轴的坐标系，其中设定东和北为正，西和南为负；b、采用所述固定设置于太阳能板上的成像设备对天空进行摄像；c、采用所述计算机对成像设备摄得的图像进行分析，得出图像中最亮点在所述坐标系中的坐标位置；具体地说，本步骤中，所采用的具体算法和上述成像设备与太阳能板相邻设置的情况下的步骤方法中相同；d、再根据图像中最亮点所在坐标位置，采用计算机计算并控制所述两个电机通过齿轮和齿条带动太阳能板转动至正对天空中最亮点的位置。具体地说，最亮点坐标（x, y）和太阳能板转动角度之间的对应关系可以通过以下方法原理获得并预设进计算机中。所述图像中最亮点的坐标位置，可以视为天空中最亮点在a步骤所述坐标平面中的投影位置，故根据该坐标可以用勾股定理计算出太阳投影位置至太阳能板原点位置的距离。再根据太阳和地球距离以及算出的投影位置至原点距离，采用勾股定理可以算出太阳和太阳能板之间连线与坐标平面之间夹角大小，进而可以计算出带动太阳能板转动至正对天空中最亮点时，太阳板需要转动的角度大小。上述步骤也可以视为本实用新型太阳能板控制装置的使用方法。由于每次成像时由于太阳能板角度不同，故得到的最亮点坐标所基于的坐标系的坐标平面是不同的。在计算最亮点坐标和太阳能板需要转动角度之间的对应关系时要基于太阳能板当前角度的坐标平面进行计算。

值得指出的是，在上述各步骤中涉及的具体算法，均属于计算机领域技术人员公知的现有算法，本领域技术人员无需付出创造性劳动即可实施。