專利名稱：跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前，太陽能光伏跟蹤式發(fā)電技術(shù)，包括2種發(fā)電方式一種是主動跟蹤，也就是通過天文算法計算出當(dāng)前時間點(diǎn)和經(jīng)緯坐標(biāo)下的點(diǎn)的太陽的方位角和俯仰角，然后通過機(jī)械裝置調(diào)整太陽能板的角度和方向，讓太陽的射線幾乎完全垂直的射在太陽能板上面，以得到最大的能量輸出；另外一種是被動跟蹤，通過光敏傳感器比較射線強(qiáng)度來找到一個能量獲取最大的點(diǎn)，當(dāng)太陽位置移動改變的時候，光敏傳感器感受到射線強(qiáng)度變化，然后再做出被動調(diào)整。但是，上述發(fā)電方式，當(dāng)天氣發(fā)生變化的時候，太陽光被云遮蓋，部分被遮蓋，或者光線透過云層發(fā)生一定折射的時候，僅僅通過地磁傳感器和天文算法，并沒有調(diào)整到最大能量接收點(diǎn)的實(shí)際效果。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在能量轉(zhuǎn)換效率低與實(shí)用性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對上述問題，提出跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高與實(shí)用性好的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，包括主動跟蹤單元，以及配合設(shè)置在所述主動跟蹤單元表面、且與主動跟蹤單元信號連接的能量接收量評估反饋單元。進(jìn)一步地，所述主動跟蹤單元包括依次信號連接的地磁傳感器、主控制器與機(jī)械調(diào)節(jié)模塊，所述機(jī)械調(diào)節(jié)模塊與能量接收量評估反饋單元信號連接。進(jìn)一步地，所述能量接收量評估反饋單元包括依次信號連接的光敏傳感器與功率計算模塊，所述機(jī)械調(diào)節(jié)模塊與光敏傳感器信號連接，所述功率計算模塊用于通過RS232 串口輸出計算結(jié)果、并將相應(yīng)的計算結(jié)果實(shí)時反饋至主控制器。進(jìn)一步地，以上所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，還包括用于為各用電設(shè)備供電的電源模塊，所述電源模塊分別與主動跟蹤單元及能量接收量評估反饋單元中的用電設(shè)備電連接。進(jìn)一步地，所述光敏傳感器至少包括ROHM公司的型號為BH1603FVC-TR的傳感器。進(jìn)一步地，所述功率計算模塊至少包括Cirrus Logic公司的型號為CSM60的計
算模塊。同時，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是根據(jù)以上所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，包括主控制器結(jié)合地磁傳感器，根據(jù)天文算法計算得到光伏電池板的方位角和俯仰角的理論值，通過機(jī)械調(diào)節(jié)模塊將光伏電池板的當(dāng)前姿態(tài)矯正到理論的方位角和俯仰角位置，同時啟動光敏傳感器；
光敏傳感器實(shí)時采集并存儲當(dāng)前的能量接收量，將相應(yīng)的能量接收量反饋至主控制器，并通過主控制器控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往上緩慢轉(zhuǎn)動；
主控制器實(shí)時判別當(dāng)前能量接收量的大小變化趨勢，并根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置。進(jìn)一步地，所述根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置的操作包括 若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則繼續(xù)所述俯仰角電
機(jī)帶動光伏電池板往上轉(zhuǎn)動的操作；
若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)開始帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動。進(jìn)一步地，所述根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置的操作還包括 在所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的過程中，若當(dāng)前采樣時刻的能
量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則繼續(xù)所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的操作；
在所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的過程中，若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則結(jié)束矯正，以光伏電池板的當(dāng)前位置為最優(yōu)
點(diǎn)ο本發(fā)明各實(shí)施例的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，由于該系統(tǒng)包括主動跟蹤單元，以及配合設(shè)置在主動跟蹤單元表面、且與主動跟蹤單元信號連接的能量接收量評估反饋單元；可以在天文算法主動跟蹤的主動跟蹤單元的基礎(chǔ)上，結(jié)合能量接收量評估反饋單元，最大化輔助優(yōu)化在各種不同天氣狀況下光伏電池板的能量接收能力；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能量轉(zhuǎn)換效率低與實(shí)用性差的缺陷，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高與實(shí)用性好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的工作原理示意圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)中調(diào)節(jié)過程的信號波形示意圖3為根據(jù)本發(fā)明跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法的流程示意圖。結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-主動跟蹤單元；11-主控制器；12-機(jī)械調(diào)節(jié)模塊；2-能量接收量評估反饋單元； 21-光敏傳感器；22-功率計算模塊。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。系統(tǒng)實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)。如圖1和圖 2所示，本實(shí)施例包括主動跟蹤單元1，配合設(shè)置在所述主動跟蹤單元1表面、且與主動跟蹤單元1信號連接的能量接收量評估反饋單元2，以及用于為各用電設(shè)備供電的電源模塊，電源模塊分別與主動跟蹤單元1及能量接收量評估反饋單元2中的用電設(shè)備電連接。在上述實(shí)施例中，主動跟蹤單元1包括依次信號連接的地磁傳感器、主控制器11 與機(jī)械調(diào)節(jié)模塊12，機(jī)械調(diào)節(jié)模塊12與能量接收量評估反饋單元2信號連接。能量接收量評估反饋單元2包括依次信號連接的光敏傳感器21與功率計算模塊22，機(jī)械調(diào)節(jié)模塊12 與光敏傳感器21信號連接，功率計算模塊22用于通過RS232串口輸出計算結(jié)果、并將相應(yīng)的計算結(jié)果實(shí)時反饋至主控制器11。在上述實(shí)施例中，光敏傳感器21至少包括ROHM公司的型號為BH1603FVC-TR的傳感器，功率計算模塊22至少包括Cirrus Logic公司的型號為CSM60的計算模塊。另外，在上述實(shí)施例中，主控制器11可以是型號為Atmel AT91SAM9G20的微處理器，地磁傳感器可以是Holleywell公司的型號為HMC5843的傳感器，光伏電池板的俯仰角電機(jī)可以是型號為SEW RX57 class的電機(jī)。上述實(shí)施例的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，為了解決天文算法主動太陽能發(fā)電跟蹤在不同天氣狀態(tài)下的最大能量點(diǎn)的自動調(diào)整問題，在原有的天文算法主動跟蹤的系統(tǒng)(即主動跟蹤單元1)中加入光敏傳感器21和自動校正優(yōu)化算法(即功率計算模塊22)，然后得到在任意的天氣狀況下都可以調(diào)整到最大能量接收的狀態(tài)。具體實(shí)施時，可以在原有的主動跟蹤太陽能發(fā)電系統(tǒng)表面加入光敏傳感器21能量接收評估電子模塊。跟蹤開始后，天文算法計算出當(dāng)前太陽的方位角和俯仰角，然后通過機(jī)械系統(tǒng)(即機(jī)械調(diào)節(jié)模塊12)將光伏電池板調(diào)整到相應(yīng)的方位角和俯仰角位置，然后啟動光敏傳感器21，開始評估目前的太陽射線在光敏傳感器21里面產(chǎn)生的實(shí)時的能量大小，然后整個光伏電池板啟動一個微抖動過程，控制俯仰角電機(jī)先開始讓光伏電池板向上緩慢轉(zhuǎn)動；同時計算出整個轉(zhuǎn)動過程中實(shí)時的在光敏傳感器21里面產(chǎn)生的能量的大小，如果產(chǎn)生實(shí)時能量越來越大，則繼續(xù)往上轉(zhuǎn)動，一直到實(shí)時接收能量不再增大為止。如果能量越來越小，則往反方向轉(zhuǎn)動，則實(shí)時接收能量開始逐漸增大，一直轉(zhuǎn)動到能量不再增加為止。系統(tǒng)實(shí)施例
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。 如圖3所示，本實(shí)施例包括
步驟100 啟動電源模塊，主控制器結(jié)合地磁傳感器，根據(jù)天文算法計算得到光伏電池板的方位角和俯仰角的理論值，通過機(jī)械調(diào)節(jié)模塊將光伏電池板的當(dāng)前姿態(tài)矯正到理論的方位角和俯仰角位置，同時啟動光敏傳感器，執(zhí)行步驟101 ；步驟101 光敏傳感器實(shí)時采集并存儲當(dāng)前的能量接收量，將相應(yīng)的能量接收量反饋至主控制器，執(zhí)行步驟102;
步驟102 主控制器控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往上緩慢轉(zhuǎn)動，執(zhí)行步驟103 ；
步驟103 主控制器實(shí)時判別當(dāng)前能量接收量的大小變化趨勢，若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則返回步驟102，繼續(xù)所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往上轉(zhuǎn)動的操作；
若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則執(zhí)行步驟104 步驟104 主控制器控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)開始帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動，執(zhí)行步驟105;
步驟105 在俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的過程中，主控制器實(shí)時判別當(dāng)前能量接收量的大小變化趨勢
若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則返回步驟104，繼續(xù)俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的操作；
若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則執(zhí)行步驟106 ； 步驟106 結(jié)束本次矯正，以光伏電池板的當(dāng)前位置為最優(yōu)點(diǎn)。上述步驟100-步驟106顯示的實(shí)施例，是在主動跟蹤的技術(shù)前提下，通過光敏傳感器對主動跟蹤的效果進(jìn)行改良和優(yōu)化。因?yàn)椋挥刑煳乃惴ǖ闹鲃痈櫡绞骄哂懈櫦皶r調(diào)整及時無滯后性的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)天氣發(fā)生變化的時候，太陽光被云遮蓋，部分被遮蓋， 或者光線透過云層發(fā)生一定折射的時候，僅僅通過地磁傳感器和天文算法(即主動跟蹤單元)并沒有調(diào)整到最大能量接受點(diǎn)的實(shí)際效果；所以，在上述實(shí)施例中需要加入光敏傳感器輔助系統(tǒng)(即能量接收量評估反饋單元)。綜上所述，本發(fā)明上述實(shí)施例的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，可以克服單一的天文算法主動跟蹤模式下，無法對當(dāng)?shù)靥鞖庾兓瘜?dǎo)致的太陽光射線的角度的變化而相應(yīng)做出變化的問題，讓系統(tǒng)具有自主自動化識別尋找當(dāng)前最大能量接收點(diǎn)的功能，從而進(jìn)一步增加太陽能轉(zhuǎn)化電能的效率。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于，包括主動跟蹤單元，以及配合設(shè)置在所述主動跟蹤單元表面、且與主動跟蹤單元信號連接的能量接收量評估反饋單兀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于， 所述主動跟蹤單元包括依次信號連接的地磁傳感器、主控制器與機(jī)械調(diào)節(jié)模塊，所述機(jī)械調(diào)節(jié)模塊與能量接收量評估反饋單元信號連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于， 所述能量接收量評估反饋單元包括依次信號連接的光敏傳感器與功率計算模塊，所述機(jī)械調(diào)節(jié)模塊與光敏傳感器信號連接，所述功率計算模塊用于通過RS232串口輸出計算結(jié)果、 并將相應(yīng)的計算結(jié)果實(shí)時反饋至主控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于為各用電設(shè)備供電的電源模塊，所述電源模塊分別與主動跟蹤單元及能量接收量評估反饋單元中的用電設(shè)備電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于，所述光敏傳感器至少包括ROHM公司的型號為BH1603FVC-TR的傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)，其特征在于，所述功率計算模塊至少包括Cirrus Logic公司的型號為CSM60的計算模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括主控制器結(jié)合地磁傳感器，根據(jù)天文算法計算得到光伏電池板的方位角和俯仰角的理論值，通過機(jī)械調(diào)節(jié)模塊將光伏電池板的當(dāng)前姿態(tài)矯正到理論的方位角和俯仰角位置，同時啟動光敏傳感器；光敏傳感器實(shí)時采集并存儲當(dāng)前的能量接收量，將相應(yīng)的能量接收量反饋至主控制器，并通過主控制器控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往上緩慢轉(zhuǎn)動；主控制器實(shí)時判別當(dāng)前能量接收量的大小變化趨勢，并根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置的操作包括若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則繼續(xù)所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往上轉(zhuǎn)動的操作；若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則控制光伏電池板的俯仰角電機(jī)開始帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)相應(yīng)的判別結(jié)果實(shí)時調(diào)整光伏電池板的位置的操作還包括在所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的過程中，若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量大，則繼續(xù)所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的操作；在所述俯仰角電機(jī)帶動光伏電池板往相反的方向轉(zhuǎn)動的過程中，若當(dāng)前采樣時刻的能量接收量比上一采樣時刻的能量接收量小，則結(jié)束矯正，以光伏電池板的當(dāng)前位置為最優(yōu)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)包括主動跟蹤單元，以及配合設(shè)置在所述主動跟蹤單元表面、且與主動跟蹤單元信號連接的能量接收量評估反饋單元。本發(fā)明所述跟蹤式太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的自動校正系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中能量轉(zhuǎn)換效率低與實(shí)用性差等缺陷，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率高與實(shí)用性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05D3/12GK102566600SQ201210031559
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者宋啟明, 李睿 申請人:無錫泰克塞斯新能源科技有限公司