[发明专利]一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统及其方法

权利要求书

1.一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统，所述太阳跟踪系统包括GPS定位模块(1)、可编程逻辑控制器(2)、第一角度传感器(3)、第二角度传感器(4)、第一步进电机驱动器(5)、第二步进电机驱动器(6)、第一光电编码器(7)、第二光电编码器(8)、第一步进电机(10)和第二步进电机(11)，其特征在于：所述GPS定位模块(1)通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述GPS定位模块(1)快速自动获取当地的日期、时间及观测点经纬度信息，并通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)实现数据交互；

所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)经A/D转换后与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)分别将检测到的太阳高度角和太阳方位角传输给所述可编程逻辑控制器(2)；

所述可编程逻辑控制器(2)根据天气情况实现光电跟踪模式和视日轨迹跟踪模式的自动切换，同时根据所述第一光电编码器(7)和所述第二光电编码器(8)分别反馈的信号，利用积分分离的PID算法实现太阳高度角和太阳方位角的闭环跟踪；

所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)分别接收经所述可编程逻辑控制器(2)运算处理后的输出脉冲信号，并进一步对输出脉冲信号进行环形分配及功率放大，来分别控制所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)的转动，来驱动第一步进电机(10)和第二步进电机(11)沿东西方向和上下方向调整。

2.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述光电跟踪模式是所述可编程逻辑控制器(2)通过安装在电池板上方，并随该电池板同步转动的所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)检测到的太阳高度角和太阳方位角，确定输出脉冲信号，来控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)沿两个方向调整，进而改变该电池板的空间位置。

3.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述视日轨迹跟踪模式是所述可编程逻辑控制器(2)利用基于视日轨迹的太阳轨迹，根据当地的日期、时间及观测点经纬度信息计算太阳高度角和太阳方位角，确定输出脉冲信号，来控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)沿两个方向调整。

4.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述第一光电编码器(7)和所述第二光电编码器(8)分别将所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)的电机轴上的机械几何位移转换成脉冲量，作为反馈信号传输给所述可编程逻辑控制器(2)进行PID控制，并输出脉冲信号控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)，实现太阳高度角和太阳方位角的闭环跟踪。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于：所述太阳跟踪系统还包括本地数据备份模块(9)，所述本地数据备份模块(9)与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述本地数据备份模块(9)将所述GPS定位模块(1)获取的信息定时进行本地数据保存。