一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統，包括太陽方位檢測裝置，其分列于遮光板兩側的光敏元件受光導通時輸出低電平，無光截止時輸出高電平；組合邏輯控制電路，包括一個與非門、兩個與門，對輸入的信號進行邏輯處理；電機驅動電路，根據兩個與門的輸出端的信號，對電機進行驅動：當一個與門輸出的為高電平、另一個與門輸出的為低電平時，驅動電機正轉或反轉；當兩個與門輸出的同時為低電平時，不驅動電機工作；以及電機。本發明專利技術的系統及方法，能使光伏陣列板自動隨著陽光的移動而移動，且結構簡單、成本較低、易于推廣應用。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統，包括太陽方位檢測裝置，其分列于遮光板兩側的光敏元件受光導通時輸出低電平，無光截止時輸出高電平；組合邏輯控制電路，包括一個與非門、兩個與門，對輸入的信號進行邏輯處理；電機驅動電路，根據兩個與門的輸出端的信號，對電機進行驅動：當一個與門輸出的為高電平、另一個與門輸出的為低電平時，驅動電機正轉或反轉；當兩個與門輸出的同時為低電平時，不驅動電機工作；以及電機。本專利技術的系統及方法，能使光伏陣列板自動隨著陽光的移動而移動，且結構簡單、成本較低、易于推廣應用。【專利說明】
本專利技術涉及光伏發電的控制領域，特別涉及。
技術介紹
隨著全球經濟一體化的發展和人口的增長，能源的枯竭和環境的惡化已經成為了人類亟待解決的重要問題，太陽能光伏發電已經成為解決世界能源問題不可或缺的重要力量，成為極具商業化發展前景的成熟技術和新興產業，并且有可能成為世界未來重要的替代能源。太陽能光伏發電是通過太陽能電池組件接收太陽輻射能量，并將其轉換為電能的一個過程，太陽能電池組件接收太陽輻射能量的多少直接關系到太陽電池的發電量，而太陽能電池組件與太陽光的照射角度直接影響到太陽能電池組件接收到的太陽輻射能量的多少，當太陽光直射在太陽能電池組件時，太陽能電池組件單位面積的太陽輻射能量就最高，當太陽光斜射在太陽能電池組件時，太陽能電池組件單位面積的太陽輻射能量會相應減弱，傾斜的角度越大就越弱。因此隨著太陽的東升西落，采取固定方位安裝太陽電池組件的方式勢必會影響太陽電池組件接收的太陽能輻射量，從而影響發電量。大量的實踐證明，采取太陽能軌跡跟蹤的方式較固定方式可增發20%?30%的電量，效益明顯。太陽軌跡的檢測與隨動控制系統的復雜性和效率對這種技術的應用至關重要，因此人們需要一種既能檢測太陽軌跡，又能根據太陽軌跡的變化來控制太陽能電池組件轉動的控制系統，同時這種系統最好成本較低、易于廣泛推廣應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供。本專利技術的目的通過以下的技術方案實現:一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統，包括:太陽方位檢測裝置，包括垂直于光伏陣列平面設置的遮光板、分列于遮光板兩側的光敏元件，兩側的光敏元件分別將信號傳輸至組合邏輯控制電路，當光敏元件受光導通時輸出低電平，當光敏兀件無光截止時輸出高電平；所述的光敏兀件為光敏三極管或光敏二極管；組合邏輯控制電路，包括一個與非門、兩個與門，其中與非門的兩個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，與非門的輸出端同時接兩個與門的一個輸入端，兩個與門的另一個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，兩個與門的輸出端與電機驅動電路相連；電機驅動電路，根據兩個與門的輸出端的信號，對電機進行驅動:當一個與門輸出的為高電平、另一個與門輸出的為低電平時，驅動電機正轉或反轉；當兩個與門輸出的同時為低電平時，不驅動電機工作；以及電機，接收電機驅動電路發出的信號，并執行相應動作，帶動光伏陣列板隨陽光的移動而移動。所述的電機驅動電路，包括四個晶體管驅動的繼電器J1、J2、J3、J4，其中J1、J4的輸入端接其中一個與門的輸出端，J2、J3的輸入端接另外一個與門的輸出端，J1、J2、J3、J4的輸出端接電機。當與J1、J4相連的與門輸出高電平、與J2、J3相連的與門輸出低電平時，J1、J4閉合，J2、J3斷開，電機正轉；當與Jl、J4相連的與門輸出低電平、與J2、J3相連的與門輸出高電平時，Jl、J4斷開，J2、J3閉合，電機反轉。所述的光敏元件周圍設置有擋光板，光敏元件的正上方開有小孔。設置遮光板的目的是減弱散射光對檢測結果產生的影響，提高檢測的準確度。所述的兩側的光敏元件垂直于遮光板的距離大小相等，記為L。所述的遮光板的高度記為H，根據光伏陣列平面調整的頻率來設置L、H的大小。L越小、H越大，其中一側的光敏元件由受光到不受光所需要的時間的就越短，控制系統調整光伏陣列平面的頻率就越高；反之，頻率就越低。本專利技術的另一目的通過以下技術方案實現:一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制方法，包含以下順序的步驟:I)分列于遮光板兩側的光敏元件根據受光、不受光，分別輸出低電平、高電平信號給組合邏輯電路，所述的光敏元件為光敏三極管或光敏二極管；2)組合邏輯電路對輸入的信號進行處理:當兩個輸入信號均為高電平時，將信號屏蔽；當兩個輸入信號均為低電平時，兩個輸出信號均為低電平；當兩個輸入信號一個為低電平、一個為高電平時，輸出信號一個為低電平、一個為高電平；3)電機驅動電路接收組合邏輯電路輸出的信號，并發出信號讓電機執行相應的動作:當電機驅動電路的兩個輸入信號均為低電平時，不驅動電機工作；當電機驅動電路的兩個輸入信號一個為低電平、一個為高電平時，驅動電機正轉或反轉，帶動光伏陣列板隨陽光的移動而移動。 所述的組合邏輯控制電路，包括一個與非門、兩個與門，其中與非門的兩個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，與非門的輸出端同時接兩個與門的一個輸入端，兩個與門的另一個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，兩個與門的輸出端與電機驅動電路相連。所述的電機驅動電路，包括四個晶體管驅動的繼電器J1、J2、J3、J4，其中J1、J4的輸入端接其中一個與門的輸出端，J2、J3的輸入端接另外一個與門的輸出端，J1、J2、J3、J4的輸出端接電機。本專利技術與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:1、本專利技術采用了簡易的太陽軌跡檢測跟蹤裝置，不使用任何可編程控制器，完全由組合邏輯電路實現，極大的降低成本，適于戶外的長期運行工作。2、結構簡單、成本較低:本專利技術的光敏元件為光敏二極管或光敏三極管，滿足受光導通，輸出低電平，不受光截止，輸出高電平；而對于受光截止、不受光導通的光敏元件，也可以通過設計相應的組合邏輯電路、電機驅動電路來驅動電機的正轉或反轉，來滿足需求，但此時組合邏輯電路、電機驅動電路設計的復雜程度要增加很多，實現過程較復雜，不利于成本的降低。在目前情況下，本專利技術的技術方案最精簡，實施起來最方便，且能很好地控制光伏陣列板隨陽光的移動而移動。3、為了降低隨動控制機構的能耗，本專利技術的跟蹤控制系統采取了直接、有效的轉動策略，即電機的轉動只出現在跟蹤過程中，跟蹤過程以外的轉動被禁止。4、本專利技術采用分段轉動方位的策略，即一天中只進行有限個數方位的調節，調節的精度和角度由太陽軌跡檢測裝置的結構尺寸決定。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術所述的一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統的電路圖；圖2為圖1所述系統的太陽方位檢測裝置的結構圖。【具體實施方式】下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。如圖1、2，一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統，包括:太陽方位檢測裝置，如圖2，包括垂直于光伏陣列平面設置的遮光板1，分列于遮光板I兩側的光敏元件2、3，兩側的光敏元件2、3分別將信號傳輸至組合邏輯控制電路，當光敏兀件2、3受光導通時輸出低電平，當光敏兀件2、3無光截止時輸出高電平；所述的光敏元件2、3為光敏三極管，光敏元件周圍設置有擋光板4，光敏元件2、3的正上方開有小孔5，兩側的光敏元件2、3垂直于遮光板I的距離大小相等，記為L ;所述的遮光板I的高度記為H，根據光伏陣列平面調整的頻率來設置L、H的大小；太本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光伏發電太陽軌跡跟蹤控制系統，其特征在于：包括太陽方位檢測裝置，包括垂直于光伏陣列平面設置的遮光板、分列于遮光板兩側的光敏元件，兩側的光敏元件分別將信號傳輸至組合邏輯控制電路，當光敏元件受光導通時輸出低電平，當光敏元件無光截止時輸出高電平；所述的光敏元件為光敏三極管或光敏二極管；組合邏輯控制電路，包括一個與非門、兩個與門，其中與非門的兩個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，與非門的輸出端同時接兩個與門的一個輸入端，兩個與門的另一個輸入端分別接遮光板兩側的光敏元件，兩個與門的輸出端與電機驅動電路相連；電機驅動電路，根據兩個與門的輸出端的信號，對電機進行驅動：當一個與門輸出的為高電平、另一個與門輸出的為低電平時，驅動電機正轉或反轉；當兩個與門輸出的同時為低電平時，不驅動電機工作；以及電機，接收電機驅動電路發出的信號，并執行相應動作，帶動光伏陣列板隨陽光的移動而移動。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊金明，王京，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44