[发明专利]三相限太阳光线跟踪传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，尤其是涉及一种三相限太阳光线跟踪传感装置。

背景技术

现今的电力行业中发电技术多是以煤炭为主，但由于能源危机、环境污染等问题日益凸显，新能源开发已是发展所需，太阳光作为一种环保、可再生的公共资源，有着无可比拟的优势并受到广大开发者的青睐。当今太阳能发电技术已比较成熟，但由于制作成本、光电转换效率和材料等问题发展较慢。

目前，太阳能光伏发电已广泛应用到各行业中，但由于光电转换效率低和制作成本高的问题，很大程度上阻碍了它的应用，一般的多晶硅太阳能板转换效率约为12％～14％，如果应用到用户手中也只有10％左右。为了解决这些问题，一是靠电池板的材料研制，另一方面是保证电池板的工作状态，使之处于输出功率保持最大。采用太阳跟踪方式即保持太阳能电池板始终受到最大光照可以显著提高光伏发电效率，现有的跟踪法主要有两种：一是太阳轨迹跟踪法；二是传感器检测跟踪法。

对于太阳轨迹跟踪法中由于多变的自然现象会使计算与实际有差距，在跟踪过程中不能消除累计误差，电池板姿态旋转主要是通过控制电机的转动带动，在角度定位中也会有很大的误差，使系统的精度降低。在阴雨天时跟踪则为纯粹的系统能源耗费。

传感器检测跟踪法中传感器的信号采集对外界环境的要求较高，在阴雨天或外界光源中容易错误判断。传感器选型的不同也会影响测量精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种设计简单、成本低廉、运行稳定、追踪精度高，并且能够很好体现实用性、经济性和可推广性的三相限太阳光线跟踪传感装置。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

三相限太阳光线跟踪传感装置，包括控制装置，控制装置与时钟模块、光电传感器、云台、上位机和姿态测量传感装置实现连接，云台上设置有电池板，电池板电连接控制装置，所述控制装置通过RS-485串行接口向上位机发送数据帧，所述数据帧中包含太阳方位角，经度、纬度、时间信息。

作为一种改进，所述控制装置为MK60DN512ZVLQ1O单片机。

作为一种改进，所述光电传感器为光电检测模块，包括光电三极管，运算放大器和串联电阻；光电三极管受到光照时会输出与光强度成正比的光电流，经运算放大器信号放大后串联电阻获得电压输出信号。

作为一种改进，所述姿态测量传感装置包括三轴数字罗盘、三轴加速度计和三轴陀螺仪。

采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、在太阳能电池板跟踪时结合两种方法的优点，初始由太阳轨迹算法做粗略定位后再由光电传感器采集的信号做精确调整，本发明中的光电传感器选用高精度光电三极管，电路设计用运放进行信号放大，电路对称性强，使整个传感器装置的精度大大提升，而且设计了更加简便有效的装置。

二、对电池板的姿态测量，通过三轴数字罗盘、三轴加速度计、三轴陀螺仪组成的九轴姿态调整传感装置测量到电池板的旋转姿态，作为反馈信号给控制装置，对于九轴调整传感装置测量值采用卡尔曼滤波算法使获得的结果更加精确，再与计算的太阳角度比较使电池板准确到达指定位置，避免定位误差。

三、在跟踪过程中判断光电传感器的测量值，通过比对三个传感器的测量参数调整电池板的位置，相比较电池板自身参数灵敏度更高，并且在低于0.5伏时不采取跟踪，降低系统本身能耗。

四、在电池板旋转到准确位置后可直接获取位置数据，方便数据分析。

五、上位机中应用Labview软件，利用Labview软件上位机可方便得进行系统控制、数据获取和数据处理。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构框图；

图2为本发明一种实施例中光电传感器的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1和图2共同所示，三相限太阳光线跟踪传感装置，包括控制装置，控制装置与时钟模块、光电传感器、云台、上位机和姿态测量传感装置实现连接，云台上设置有电池板，电池板电连接控制装置，控制装置通过RS-485串行接口向上位机发送数据帧，数据帧中包含太阳方位角，经度、纬度、时间信息。光电传感器为光电检测模块，包括光电三极管，运算放大器和串联电阻；光电三极管受到光照时会输出与光强度成正比的光电流，经运算放大器信号放大后串联电阻获得电压输出信号。姿态测量传感装置包括三轴数字罗盘、三轴加速度计和三轴陀螺仪。

在本实施例中，所述控制装置为MK60DN512ZVLQ1O单片机。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。