一種太陽(yáng)能追光方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種太陽(yáng)能追光方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：（a）通過(guò)衛(wèi)星模塊與衛(wèi)星授時(shí)定位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，得到太陽(yáng)能板所在位置坐標(biāo)及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間；（b）將位置坐標(biāo)信息及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間傳輸給微處理器，微處理器讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)太陽(yáng)能高度角和方位角算法，計(jì)算得到當(dāng)前太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)能板的高度角和方位角；（c）微處理器判斷高度角是否大于0度：如果不大于，則不發(fā)出任何驅(qū)動(dòng)信號(hào)；如果大于，則微處理器按周期更新太陽(yáng)高度角和方位角，并將太陽(yáng)高度角和方位角信息發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。本發(fā)明精度高，反應(yīng)快，不受天氣等自然因素影響，適合大面積太陽(yáng)能板的對(duì)光，性?xún)r(jià)比高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種太陽(yáng)能追光方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本 發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域，具體涉及太陽(yáng)能控制【技術(shù)領(lǐng)域】的一種太陽(yáng)能追光方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中國(guó)作為世界上第二大能源消耗國(guó)，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展給新能源的開(kāi)發(fā)和利用帶來(lái)了巨大的潛力和壓力。另一方面，中國(guó)幅員廣闊，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。據(jù)估算，中國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)輻射能約為50xl018KJ，全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335~837KJ/cm2*a。如果人們能充分利用其中的一小部分，那也將是具大的能源資源。2012年底，全球光伏新增裝機(jī)容量達(dá)到31GW，累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到98.5GW的歷史新高。光伏市場(chǎng)的中心也正從歐洲的德國(guó)、意大利、法國(guó)、西班牙向中國(guó)、美國(guó)和日本等新興市場(chǎng)轉(zhuǎn)移。中國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展非常迅速，2012年中國(guó)光伏裝機(jī)4.5GW，增速達(dá)到66%，累計(jì)裝機(jī)量近8GW，預(yù)計(jì)2013年新增裝機(jī)7GW。國(guó)家對(duì)發(fā)展光伏應(yīng)用決心堅(jiān)定，并給予優(yōu)厚的政策鼓勵(lì)。
[0003]然而，依據(jù)2013中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告可知，當(dāng)前風(fēng)能的實(shí)際利用率并不高。傳統(tǒng)的太陽(yáng)能系統(tǒng)主要采用固定式安裝或者采用光學(xué)傳感器追光。采用固定式安裝的太陽(yáng)能板由于無(wú)法根據(jù)太陽(yáng)位置的變化調(diào)整太陽(yáng)能板，因而太陽(yáng)能的利用率較低，導(dǎo)致投入大，產(chǎn)能低，性?xún)r(jià)比不高。而采用光學(xué)傳感器追光雖然可行，但由于太陽(yáng)光的間歇性與天氣的多重影響，導(dǎo)致太陽(yáng)能板也無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，影響了效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于根據(jù)上述問(wèn)題與矛盾，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中太陽(yáng)能的低利用率和低性?xún)r(jià)比問(wèn)題，提供一種太陽(yáng)能追光方法及系統(tǒng)，其精度高，反應(yīng)快，不受天氣等自然因素影響，適合大面積太陽(yáng)能板的對(duì)光，性?xún)r(jià)比高。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種太陽(yáng)能追光方法，包括以下步驟:
(a)通過(guò)衛(wèi)星模塊與衛(wèi)星授時(shí)定位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，得到太陽(yáng)能板所在位置坐標(biāo)及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間；
(b)將位置坐標(biāo)信息及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間傳輸給微處理器，微處理器讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)太陽(yáng)能高度角和方位角算法，計(jì)算得到當(dāng)前太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)能板的高度角和方位角；
(c)微處理器判斷高度角是否大于O度:如果不大于，則不發(fā)出任何驅(qū)動(dòng)信號(hào)；如果大于，則微處理器按周期更新太陽(yáng)高度角和方位角，并將太陽(yáng)高度角和方位角信息發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
[0006]進(jìn)一步，所述太陽(yáng)高度角的H的算法的計(jì)算公式可以為:
sm H = sm ^sin δ + cos φοο$ δ cos ω
公式中，爐表示觀測(cè)點(diǎn)地理緯度，S表示太陽(yáng)的赤緯角，Φ表示太陽(yáng)時(shí)角，三者單位都為度；其中:
(1)P可以根據(jù)衛(wèi)星定位得到；
(2)赤緯角5的計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (a)通過(guò)衛(wèi)星模塊與衛(wèi)星授時(shí)定位系統(tǒng)進(jìn)行通訊，得到太陽(yáng)能板所在位置坐標(biāo)及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間； (b)將位置坐標(biāo)信息及當(dāng)前時(shí)區(qū)時(shí)間傳輸給微處理器，微處理器讀取數(shù)據(jù)后，通過(guò)太陽(yáng)能高度角和方位角算法，計(jì)算得到當(dāng)前太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)能板的高度角和方位角； (C)微處理器判斷高度角是否大于O度:如果不大于，則不發(fā)出任何驅(qū)動(dòng)信號(hào)；如果大于，則微處理器按周期更新太陽(yáng)高度角和方位角，并將太陽(yáng)高度角和方位角信息發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電機(jī)使太陽(yáng)能板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，步驟(b)中， 所述太陽(yáng)高度角的H的算法的計(jì)算公式具體為:sin At - sm ^?sin δ + cos ^?cos δcos Φ 公式中，爐表示觀測(cè)點(diǎn)地理緯度，J表示太陽(yáng)的赤緯角』表示太陽(yáng)時(shí)角，三者單位都為度； 其中: (1)“可以根據(jù)衛(wèi)星定位得到； (2)赤緯角5的計(jì)算:
5=0.3723+23.2567sm5+0.1149sm2^f0.1712sm35
+0.758cos <9+0.3656cos25+0.02U lcos3^
其中，Θ= 1-JTiN- M0)/ 365.2422 ,
N0=79.6764+0.2422(Tear-1985)-n?T((Year-1985)/4)
Year表示年份，由衛(wèi)星授時(shí)得到；NT表示取整；N表示積日，即一年中的第多少天; (3)太陽(yáng)時(shí)角》的計(jì)算:
Φ = (?μ€ — 12)本15 τ麵=Tm +Tk , Tmw表示真太陽(yáng)時(shí)間，單位為小時(shí)；
Txe = Tmsm + (120-Zongitude) /15 了滅似為時(shí)區(qū)時(shí)間，由衛(wèi)星授時(shí)得到，Longitude為觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)度，單位為度，由北斗定位得;
TΔ= 0.0028+1.9857sm^f9.9059sm25
+7.0924cos5 + 0.6882cos25。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，步驟(b)中， 所述太陽(yáng)方位角A的計(jì)算公式為:
cos A = (sin H sm φ- sm δ) / cos H cos φ 公式中各參數(shù)含義同權(quán)利要求2中所述，太陽(yáng)方位角的單位為度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，一個(gè)衛(wèi)星模塊被至少一個(gè)太陽(yáng)能板使用，每個(gè)太陽(yáng)能板均具有自己的微處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，所述方法還包含步驟:對(duì)衛(wèi)星模塊進(jìn)行周期性地?cái)?shù)據(jù)更新。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，對(duì)衛(wèi)星模塊進(jìn)行周期性地?cái)?shù)據(jù)更新包含周期性的地理坐標(biāo)更新和系統(tǒng)校時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能追光方法，其特征在于，所述衛(wèi)星模塊為北斗模塊，所述時(shí)區(qū)時(shí)間為北京時(shí)間時(shí)，所述方法包含以下步驟: 步驟S1、使北斗模塊與北斗衛(wèi)星通訊，得到太陽(yáng)能板所在位置的地理坐標(biāo)和當(dāng)前北京時(shí)間，并將位置坐標(biāo)信息及當(dāng)前北京時(shí)間傳輸給微處理器； 步驟S2、微處理器將得到的太陽(yáng)能板地理位置和時(shí)間信息，通過(guò)太陽(yáng)高度角方位角算法，計(jì)算得到當(dāng)前太陽(yáng)相對(duì)于太陽(yáng)能板的高度角和方位角； 步驟S3、微處理器判斷高度角是否大于O度，如果不大于，則不發(fā)出任何驅(qū)動(dòng)信號(hào)；如果大于，則進(jìn)入步驟S4; 步驟S4、判斷太陽(yáng)高度角是否大于預(yù)定范圍，如果是，則轉(zhuǎn)入步驟S5，否則，轉(zhuǎn)入步驟S6 ； 步驟S5、當(dāng)太陽(yáng)高度角大于O度但小于預(yù)定范圍時(shí)，讓太陽(yáng)能板提前作好迎接陽(yáng)光的準(zhǔn)備； 步驟S6、當(dāng)太陽(yáng)高度角大于預(yù)定范圍時(shí)，讓太陽(yáng)能板對(duì)光，否則不產(chǎn)生動(dòng)作； 步驟S7、微處理器發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 步驟S8、控制器根據(jù)來(lái)自微處理器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)調(diào)整太陽(yáng)板對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。
8.—種利用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)方法的太陽(yáng)能追光系統(tǒng),包含支架、底座和由支架與底座支撐起的太陽(yáng)能板，其特征在于，所述太陽(yáng)能板安裝在相互垂直設(shè)置的垂直步進(jìn)電機(jī)和水平步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的框架上，所述垂直步進(jìn)電機(jī)用于利用控制器控制太陽(yáng)能板沿第一方向180度旋轉(zhuǎn)，所述水平步進(jìn)電機(jī)用于利用控制器控制太陽(yáng)能板沿與所述第一方向垂直的方向180度旋轉(zhuǎn)，所述控制器利用了權(quán)利要求1-7中其中一項(xiàng)所述的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能追光系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包含衛(wèi)星模塊和多個(gè)微處理器，每個(gè)微處理器對(duì)應(yīng)一個(gè)太陽(yáng)能板，至少一個(gè)太陽(yáng)能板共用一個(gè)衛(wèi)星模塊。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103592958SQ201310582757
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】戴志軍, 蘇強(qiáng)強(qiáng), 葉明星, 徐余法, 王致杰 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院