[发明专利]一种光伏发电太阳轨迹跟踪控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电的控制领域，特别涉及一种光伏发电太阳轨迹跟踪控制系统及方法。

背景技术

随着全球经济一体化的发展和人口的增长，能源的枯竭和环境的恶化已经成为了人类亟待解决的重要问题，太阳能光伏发电已经成为解决世界能源问题不可或缺的重要力量，成为极具商业化发展前景的成熟技术和新兴产业，并且有可能成为世界未来重要的替代能源。

太阳能光伏发电是通过太阳能电池组件接收太阳辐射能量，并将其转换为电能的一个过程，太阳能电池组件接收太阳辐射能量的多少直接关系到太阳电池的发电量，而太阳能电池组件与太阳光的照射角度直接影响到太阳能电池组件接收到的太阳辐射能量的多少，当太阳光直射在太阳能电池组件时，太阳能电池组件单位面积的太阳辐射能量就最高，当太阳光斜射在太阳能电池组件时，太阳能电池组件单位面积的太阳辐射能量会相应减弱，倾斜的角度越大就越弱。

因此随着太阳的东升西落，采取固定方位安装太阳电池组件的方式势必会影响太阳电池组件接收的太阳能辐射量，从而影响发电量。大量的实践证明，采取太阳能轨迹跟踪的方式较固定方式可增发20%～30%的电量，效益明显。太阳轨迹的检测与随动控制系统的复杂性和效率对这种技术的应用至关重要，因此人们需要一种既能检测太阳轨迹，又能根据太阳轨迹的变化来控制太阳能电池组件转动的控制系统，同时这种系统最好成本较低、易于广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光伏发电太阳轨迹跟踪控制系统及方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种光伏发电太阳轨迹跟踪控制系统，包括：

太阳方位检测装置，包括垂直于光伏阵列平面设置的遮光板、分列于遮光板两侧的光敏元件，两侧的光敏元件分别将信号传输至组合逻辑控制电路，当光敏元件受光导通时输出低电平，当光敏元件无光截止时输出高电平；所述的光敏元件为光敏三极管或光敏二极管；

组合逻辑控制电路，包括一个与非门、两个与门，其中与非门的两个输入端分别接遮光板两侧的光敏元件，与非门的输出端同时接两个与门的一个输入端，两个与门的另一个输入端分别接遮光板两侧的光敏元件，两个与门的输出端与电机驱动电路相连；

电机驱动电路，根据两个与门的输出端的信号，对电机进行驱动：当一个与门输出的为高电平、另一个与门输出的为低电平时，驱动电机正转或反转；当两个与门输出的同时为低电平时，不驱动电机工作；

以及电机，接收电机驱动电路发出的信号，并执行相应动作，带动光伏阵列板随阳光的移动而移动。

所述的电机驱动电路，包括四个晶体管驱动的继电器J1、J2、J3、J4，其中J1、J4的输入端接其中一个与门的输出端，J2、J3的输入端接另外一个与门的输出端，J1、J2、J3、J4的输出端接电机。当与J1、J4相连的与门输出高电平、与J2、J3相连的与门输出低电平时，J1、J4闭合，J2、J3断开，电机正转；当与J1、J4相连的与门输出低电平、与J2、J3相连的与门输出高电平时，J1、J4断开，J2、J3闭合，电机反转。

所述的光敏元件周围设置有挡光板，光敏元件的正上方开有小孔。设置遮光板的目的是减弱散射光对检测结果产生的影响，提高检测的准确度。

所述的两侧的光敏元件垂直于遮光板的距离大小相等，记为L。

所述的遮光板的高度记为H，根据光伏阵列平面调整的频率来设置L、H的大小。L越小、H越大，其中一侧的光敏元件由受光到不受光所需要的时间的就越短，控制系统调整光伏阵列平面的频率就越高；反之，频率就越低。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：

一种光伏发电太阳轨迹跟踪控制方法，包含以下顺序的步骤：

1）分列于遮光板两侧的光敏元件根据受光、不受光，分别输出低电平、高电平信号给组合逻辑电路，所述的光敏元件为光敏三极管或光敏二极管；

2）组合逻辑电路对输入的信号进行处理：当两个输入信号均为高电平时，将信号屏蔽；当两个输入信号均为低电平时，两个输出信号均为低电平；当两个输入信号一个为低电平、一个为高电平时，输出信号一个为低电平、一个为高电平；

3）电机驱动电路接收组合逻辑电路输出的信号，并发出信号让电机执行相应的动作：当电机驱动电路的两个输入信号均为低电平时，不驱动电机工作；当电机驱动电路的两个输入信号一个为低电平、一个为高电平时，驱动电机正转或反转，带动光伏阵列板随阳光的移动而移动。