太陽能發電自動跟蹤系統技術方案書-資料下載頁

2026-05-06 00:41本頁面

　　

【正文】位置控制的軟件框圖(1)、基于能量的單自由度跟蹤控制系統研制。根據用戶所在地的緯度數據，設定并固定電池板的俯仰角；根據能量傳感器檢測信息，計算能量最大時的方位角，通過控制水平方位電機的轉動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。(2)、基于能量的雙自由度太陽能電池板跟蹤控制系統研制。根據能量傳感器檢測信息，計算能量最大時的方位角、俯仰角，通過控制水平方位電機的轉動、太陽能電池板頂桿的移動，使得太陽能電池板保持與能量最大的矢量方向垂直。圖1基于能量最優控制的系統結構圖(3)、基于能量的太陽能電池板控制系統的軟件流程圖，通過對能量控制步驟的簡要敘述，下面給出基于這種控制的軟件框圖。圖1基于能量控制的軟件框圖通過風力傳感器實時檢測風力大小，并對電池板的抗風模型進行分析，編寫最優控制算法，使得系統可以對11級以上的臺風進行自動的“規避”，減弱風暴對電池板方陣的損害，保護發電方陣免遭破壞。數據采集模塊及電機拖動模塊實現數據采集模塊主要分成3個部分，分別是光強及入射角采集、風力采集、以及GPS和方位角采集模塊。光強采集采用的是光強傳感器、A/D轉換、單片機微控單元，其中光強傳及入射角傳感器是由我們自主研發，4方位實時采集天空中太陽光線的照射強度，并由光電轉換器件進行信號的轉換，再將電信號進行比較，形成差模信號，最后通過A/D轉換送入單片機微控單元，完成對其俯仰位置的調整。圖1光強及入射角傳感器模塊圖風力傳感器模塊包括風力采集、A/D轉換、單片機微控單元，原理與實現步驟于上述方法類似。圖1風力傳感器模塊圖最后的數據采集模塊是GPS和方位角采集模塊，根據天文學的理論，處于不同緯度與經度的地區，其每天的日出時刻是不一樣的，所以在本系統中的GPS模塊作用就是克服處于不同緯度所帶來的系統誤差，同時對于不同季節，太陽運行軌跡也是不相同的，所以按照以往的“經驗值”進行計算太陽方位的做法誤差非常大，遇到陰雨天的情況下，往往失去跟蹤目標，反而浪費了電能。所以在本系統中，通過GPS定位出所在地的經緯度、以及時間變量，通過一系列的算法，得出所在地每天的日出時間，日出方位，最后根據這些數據，使得電池板每天自動的轉向起始位置，而后加入光電跟蹤模塊，實現最優化控制，在操作方面實現了“傻瓜式”的跟蹤。同時通過方位角的測量，單片機微控單元讀入此刻電池板的地理偏向，并儲存起來，作為電機控制電池板轉向的初始值。因此本電池板控制系統能夠大范圍、跨緯度的得到應用，克服了以往電池板控制系統在地域上應用的局限性，并在電池板控制系統安裝就位后，無人調整，自動跟蹤上的智能性。圖1GPS/方位磁傳感器電機拖動模塊部分主要包括2個伺服電機，實現了方位角、俯仰角的2個自由度的跟蹤，同時由于系統中的電池板面積較大，因此不能使用一般的器件進行直接的驅動，本系統選用了大功率可控整流器件——(SCR)晶閘管驅動伺服電機，并且控制伺服電機帶動執行機構從一個位置精確運動到另外一個位置，伺服電機的位置控制需要兩個參數，第一個參數是伺服電機控制的執行機構當前的位置參數，我們稱為絕對位置。絕對位置是有極限的，其極限是執行機構運動的范圍，超越了這個極限就應報警。第二個參數是從當前位置移動到目標位置的角度，我們可以用軟件解算的方式將這個角度折算成伺服電機的轉換角度。當執行機構到達目標位置時，即執行機構當前位置與目標位置差正好減到一個域值時停轉。因此，用角度差等于一個域值可以判斷電池板朝向是否移動到目標的位置。運行過程中電機通過內部自帶的光電編碼管對其位置進行負反饋控制，對電池板位置進行不斷的調整，直到達到要求為至，從而精度得到大幅度的提高。圖1電機拖動模塊圖成本核算表成本核算表序號系統模塊模塊功能參考價格1PC104與全溫電源板主控制CPU模塊及電源模塊2GPS/磁方位傳感器確定所在地區地理參數、方位角3光強及入射角傳感器測定光線強度及入射角4風力及風向傳感器測定實時風力大小5電機控制模塊控制電機轉動6蓄電池儲存電源合計綜合以上基于跟蹤的電池板控制系統于未跟蹤的電池板控制系統，以及系統的成本核算等的評估，顯然基于自動跟蹤電池板控制系統收集太陽能時間長，太陽能利用率高，應用前景廣，整個系統投入成本后，能夠很快收回，并取得盈利。

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