[发明专利]一种二自由度太阳能跟踪装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能跟踪装置，特别是一种在水平、俯仰两个自由度上及时、正确地对准太阳的随动装置。

背景技术

在新能源中，光伏发电是最具可持续发展理想特征的可再生能源技术，受到全世界的普遍重视。如今我国在太阳能光伏发电技术上已趋于成熟，并且得到推广应用。对于高效采集太阳能进而提高太阳能的利用率成为光伏发电的一项关键技术。香港大学建筑系的KPcheung和scMHui教授研究了太阳光照角度与太阳能接收率的关系，理论分析表明：太阳的跟踪与非跟踪，能量的接收率相差37.7％，因此采用太阳能伺服跟踪装置能够充分提高太阳能利用率。该装置可使太阳能电池板与太阳光始终垂直，随着太阳的运动而运动，从而达到自动跟踪的目的。

现阶段所使用的自动跟踪太阳的方法有多种，有一种是使用时钟电路控制或单独使用脉冲发生电路控制方法，基本原理为等分地球公转、自转一周的时间，拟分角度并通过伺服机构实现间隔调整。另一种是基于单片机结合相关电路的控制方法，基本原理为用控制程序实现驱动电机运动。还有一种是基于GPS和GIS的控制方法，控制方法复杂但是能够达到很高的控制精度。还有一些单独使用光敏器件的方法。以上这些方法能够有效地利用太阳能资源且对提高太阳能利用率提出了较好的解决方案，但是，这些太阳能跟踪装置有的结构复杂成本很高，有的虽然成本较低但系统适应性差，不能同时实现高控制精度与低廉的价格成本。

申请号为201020569659.6、名称为一种跟踪控制系统的专利文件中提供了一种低成本、高精度的太阳跟踪系统，组成包括光电传感器、控制器、限位开关和直流电机。但是该技术方案通过遮光板两侧的传感器差值电流取出作为检测电路，在有云等情况导致太阳光较弱的情况下，检测电路产生的信号与晴天太阳光情况相比可能产生偏差从而影响到结果的精确性。申请号为201010260613.0、名称为太阳自动跟踪方法及装置的专利文件中提供了一种利用指针在盘面的影子造成安置在相反方向的光电池的电压差来检测其与太阳光的偏差的方法，但是该技术方案同样没有考虑到在不同光强下电压检测器检测到的偏差值不同而影响到结果的精确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制精度高，结构简单，价格成本低廉，适应性广的二自由度太阳能跟踪装置。

本发明的目的是这样实现的：

安装有太阳能电池板的太阳能电池板安置槽固定在俯仰转轴上，俯仰转轴由支架支撑，支架固定在水平转轴上，带动俯仰转轴转动的俯仰电机，安装在支架上，水平转轴安装在平台上，带动水平转轴转动的水平电机安装在平台上，在太阳能电池板安置槽的一条边上固定有阳光方向检测装置安装槽，阳光方向检测装置包括安装有控制电路的控制盒，控制盒下部固定有安装销，控制盒上部安装有四片大小、面积完全相同的光电池和两个不透光挡板，两个不透光挡板相互垂直安装，四片光电池两两对称布置于两个不透光挡板两侧，阳光方向检测装置通过安装销安装在阳光方向检测装置安装槽中，光电池的信号输入控制电路，控制电路控制俯仰电机与水平电机。

本发明还可以包括：

1、两个不透光挡板之间相隔一定的间距。

2、两个不透光挡板呈十字交叉。

3、在不透光挡板和光电池外设置防护罩。

本发明提供了一种能自动根据太阳光方向来调整太阳能电池板朝向,使太阳能电池板与太阳光垂直进而有效地提高太阳能的利用率。该装置在白天工作，夜晚停止，能克服由不同天气情况时不同太阳光强度导致控制精度的干扰，并且能克服闪电光对其的干扰。该装置整体结构简单实用，价格成本低廉，同时实现高控制精度，而且不必人工干预，适应性广，特别适合无人值守的情况，有较好的推广应用价值。

本发明包括可以在水平、俯仰方向转动的用来安放太阳能电池板的整体结构装置，一个阳光方向检测装置，一种控制电路以驱动步进电机动作，通过对阳光信号的检测、放大、比较、判断，给电机一个转动或不转的信号，电机驱动太阳能电池板动作，使其与太阳光垂直。其中控制电路主要由信号放大器，信号比较器，判断电路以及驱动电路组成。阳光方向检测装置主要采用光电池，无需额外接电源，得出太阳能电池板法线与太阳光分别在俯仰方向、水平方向的偏差信号，然后分别经过控制电路产生驱动信号以驱动步进电机，使整体结构装置在俯仰方向、水平方向转动，直至该太阳能电池板的法线准确地指向太阳。