[发明专利]太阳能自动跟踪系统的跟踪方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及太阳能技术领域，具体涉及一种自动跟踪太阳方位的太阳能自动跟踪系统的跟踪方法。

背景技术

随着太阳能的应用和发展，不论是光伏还是光热，发电效率都备受关注。对于某一个既定的太阳能发电系统，自动跟踪控制技术是提高其发电效率的首要手段。若不对太阳光进行跟踪，则大多数时间如早上七点到十点，下午三点到五点，太阳光均为斜射。这样受光面积小，效率低下。对于光伏电池板而言，其发电能力与它所接受的光强成正比，当光强一定时，太阳光垂直照射到电池板上则效率最高。对碟式聚光光热发电系统而言，利用旋转抛物面反射镜，将入射太阳光聚焦在焦点上，从而使得放置在焦点处的太阳能接收器聚集更多的热能，所加热工质产生的温度越高，发电的效率也就越高。据相关统计数据，在太阳能发电中，相同条件下，自动跟踪式太阳能发电设备要比固定朝向式太阳能发电设备的发电量提高35%，而成本下降25%。因此在太阳能的聚能利用中，对太阳的指向进行跟踪时很有必要的，而跟踪装置的精度将显著地影响聚能器采集利用太阳能的效率。

目前常用的跟踪方式为光电跟踪和视日跟踪。光电跟踪是利用光信号强度的变化转换成电信号大小的变化，将这种变化作为输入来控制跟踪装置从而达到跟踪太阳的目的。光电跟踪时通过光传感元件，如光敏电阻、硅光电管等接受太阳光。由于太阳运动，会造成太阳光入射角度的变化，这样通过多个相同类型的光传感器放置到不同的方位，就会使传感器之间产生偏差信号，此信号经过微处理器送入传动装置，从而驱动转动平台，就可以使得太阳光垂直照射，达到最大功率跟踪。视日跟踪，是由人们长期观察太阳运行规律，从而得到理论计算的太阳运行轨迹，再通过编程来驱动电机跟踪计算得到的太阳坐标位置。两种跟踪方案各有优缺点：光电跟踪，为被动式，实时效应较好，但受天气影响较大，尤其在多云或阴天时，不能较好得达到跟踪目标；视日跟踪，为主动式，此跟踪方式会因为太阳坐标模型不够精确，而产生积累误差，跟踪的精度也会随时间的增加而降低。现常采用光电跟踪与程序跟踪相结合的方式来进行跟踪。当光照强度较好时，光电传感器对光比较敏感，选用光电跟踪模式；当天气不好或光照强度较弱时，选用视日跟踪模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服目前光电传感器在天气状况不好的情况下无法进行跟踪的缺点以及视日跟踪中所建立模型有偏差容易造成积累误差的现状。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能自动跟踪系统的跟踪方法,其特征在于，太阳能自动跟踪系统包括太阳能自动跟踪装置,所述太阳能自动跟踪装置包括传感器模块、微处理器模块和步进驱动模块,传感器模块和步进驱动模块分别与微处理器模块相通信，所述传感器模块包括光电传感器和位置传感器,所述位置传感器放置于一个不透明的顶部正中心开有小孔的长方体盒子内，并且位置传感器的中心放置于盒子内的小孔的正下方；4个光电传感器分别设置于盒子外部四个底边的中心位置；

包括以下步骤：

1)首先利用光电传感器进行跟踪，再用位置传感器PSD采集太阳的方位信息而获得的坐标(X，Y)进行精确跟踪；

2)在位置传感器进行跟踪过程中，位置传感器（11）测定二维平面里的位置坐标,二维位置传感器具有两对相互垂直的输出电极，一对确定X轴方向的位置坐标，另一对确定Y轴方向的位置坐标；

3)当太阳光照通过原圆孔照射到位置传感器上时，得到位置传感器的四个输出电极的电流信号值X1，X2，Y1，Y2；

4)电流信号经过I/V转换变为电压信号，经过模拟加减运算电路和二象限模拟除法器得到太阳的位置坐标（X，Y）；

5）得到的电压位置信号经过模数转换后送到微处理器模块并保存到与处理器连接的存储器模块中，由微处理器计算后输出对应的脉冲给步进驱动器，再由步进驱动器驱动步进电机，步进电机带动转台转动，使碟面或者光伏板正对太阳；

6)当传感器检测不到太阳光时，从存储器模块中调用当前时间对应的步进电机跟踪的历史数据到控制器中，再由控制器输出脉冲控制步进电机进行跟踪

前述的太阳能自动跟踪系统的跟踪方法,其特征在于，当风速检测仪检测的风速过高时，系统进入待机模式，从而实现自我保护以及省电功能。风速监测仪最好单独用支架放置在与碟面的同一高度。