本发明专利技术提供太阳同步跟踪器,包括嵌入式微处理单元、GPS单元、角度检测单元、通讯单元、显示单元、按键控制单元和执行驱动单元，嵌入式微处理单元与GPS单元相连，GPS单元通过角度检测单元与通讯单元相连，通讯单元通过显示单元依次与按键控制单元和执行驱动单元相连。本发明专利技术的太阳同步跟踪器采用GPS经纬度数据，利用太阳同步跟踪算法计算理论太阳角度位置，通过消耗软件资源，节省了跟踪装置的硬件成本，且该跟踪方法不受天气变化等的影响；另外，在进行角度调节时，本跟踪器引入PID算法实现对跟踪角度的精确控制，控制精度高、稳定性好，提高了跟踪装置的跟踪效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能同步跟踪
，更具体地说涉及一种太阳同步跟踪器。
技术介绍
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。植物通过光合作用释放氧气、吸收二氧化碳，并把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代演变形成的一次能源。地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/m2。地球赤道周长为40,076千米，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于有102,000TW的能量。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。目前，公知的太阳能发电系统，安装后，太阳能电池板只能向一个方向，当太阳偏移到与太阳能电池板正对时，才能达到最佳效果，早晨和下午采光率低，从而导致发电量低。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，提供了一种太阳同步跟踪器。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现。太阳同步跟踪器,包括嵌入式微处理单元、GPS单元、角度检测单元、通讯单元、显示单元、按键控制单元和执行驱动单元，所述嵌入式微处理单元与所述GPS单元相连，所述GPS单元通过所述角度检测单元与所述通讯单元相连，所述通讯单元通过所述显示单元依次与所述按键控制单元和所述执行驱动单元相连，其跟踪算法处理过程包括如下步骤：步骤1，微处理器单元与GPS单元通讯，通过“AT”指令获取当地经度数据和纬度数据。步骤2，获取当前时间，并计算当前时间的积日N和参数N’，然后根据公式θ＝2π(N-N’)/365.2422计算日角。步骤3，正确计算出日角后，由公式E＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ-0.1712sin3θ-0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ计算太阳赤纬角。步骤4，根据公式t＝(S0-12)x15计算太阳时角，其中，S0为真太阳时。步骤5，在上述4个过程正确计算后，根据h＝arcsin(sinE*sinψ+cosE*cosψ*cost)和A＝arcos[(sinh*sinψ-sinE)/(cosh*cosψ)]分别计算太阳高度角和方位角，其中ψ为当地纬度数值。最后由β＝arctan(sinA/tanh)得到跟踪装置的理论偏移角度。所述处理方法得到当前太阳理论角度位置，利用单轴角度传感器，并通过4～20mA信号和AD采集获取跟踪装置的当前实际角度位置。微处理单元通过位置式PID算法对权利要求2中的跟踪装置当前角度进行调节，控制精度不大于0.05°。驱动跟踪装置的跟踪角度范围为-120°～120°，其中，地面法线为0°。正常模式太阳同步跟踪器控制的跟踪速度为0～2.5°/min，安全模式时太阳同步跟踪器控制的跟踪速度不小于28°/min。本专利技术的有益效果为：本专利技术的太阳同步跟踪器采用GPS经纬度数据，利用太阳同步跟踪算法计算理论太阳角度位置，通过消耗软件资源，节省了跟踪装置的硬件成本，且该跟踪方法不受天气变化等的影响；另外，在进行角度调节时，本跟踪器引入PID算法实现对跟踪角度的精确控制，控制精度高、稳定性好，提高了跟踪装置的跟踪效果。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。太阳同步跟踪器,包括嵌入式微处理单元、GPS单元、角度检测单元、通讯单元、显示单元、按键控制单元和执行驱动单元，嵌入式微处理单元与GPS单元相连，GPS单元通过角度检测单元与通讯单元相连，通讯单元通过显示单元依次与按键控制单元和执行驱动单元相连，其跟踪算法处理过程包括如下步骤：步骤1，微处理器单元与GPS单元通讯，通过“AT”指令获取当地经度数据和纬度数据。步骤2，获取当前时间，并计算当前时间的积日N和参数N’，然后根据公式θ＝2π(N-N’)/365.2422计算日角。步骤3，正确计算出日角后，由公式E＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ-0.1712sin3θ-0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ计算太阳赤纬角。步骤4，根据公式t＝(S0-12)x15计算太阳时角，其中，S0为真太阳时。步骤5，在上述4个过程正确计算后，根据h＝arcsin(sinE*sinψ+cosE*cosψ*cost)和A＝arcos[(sinh*sinψ-sinE)/(cosh*cosψ)]分别计算太阳高度角和方位角，其中ψ为当地纬度数值。最后由β＝arctan(sinA/tanh)得到跟踪装置的理论偏移角度。所述处理方法得到当前太阳理论角度位置，利用单轴角度传感器，并通过4～20mA信号和AD采集获取跟踪装置的当前实际角度位置。微处理单元通过位置式PID算法对权利要求2中的跟踪装置当前角度进行调节，控制精度不大于0.05°。驱动跟踪装置的跟踪角度范围为-120°～120°，其中，地面法线为0°。正常模式太阳同步跟踪器控制的跟踪速度为0～2.5°/min，安全模式时太阳同步跟踪器控制的跟踪速度不小于28°/min。本专利技术的有益效果为：本专利技术的太阳同步跟踪器采用GPS经纬度数据，利用太阳同步跟踪算法计算理论太阳角度位置，通过消耗软件资源，节省了跟踪装置的硬件成本，且该跟踪方法不受天气变化等的影响；另外，在进行角度调节时，本跟踪器引入PID算法实现对跟踪角度的精确控制，控制精度高、稳定性好，提高了跟踪装置的跟踪效果。以上对本专利技术做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本专利技术的核心的情况下，
任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
太阳同步跟踪器,其特征在于：包括嵌入式微处理单元、GPS单元、角度检测单元、通讯单元、显示单元、按键控制单元和执行驱动单元，所述嵌入式微处理单元与所述GPS单元相连，所述GPS单元通过所述角度检测单元与所述通讯单元相连，所述通讯单元通过所述显示单元依次与所述按键控制单元和所述执行驱动单元相连，其跟踪算法处理过程包括如下步骤：步骤1，微处理器单元与GPS单元通讯，通过“AT”指令获取当地经度数据和纬度数据；步骤2，获取当前时间，并计算当前时间的积日N和参数N’，然后根据公式θ＝2π(N‑N’)/365.2422计算日角；步骤3，正确计算出日角后，由公式E＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ‑0.1712sin3θ‑0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ计算太阳赤纬角；步骤4，根据公式t＝(S0‑12)x15计算太阳时角，其中，S0为真太阳时；步骤5，在上述4个过程正确计算后，根据h＝arcsin(sinE*sinψ+cosE*cosψ*cost)和A＝arcos[(sinh*sinψ‑sinE)/(cosh*cosψ)]分别计算太阳高度角和方位角，其中ψ为当地纬度数值。最后由β＝arctan(sinA/tanh)得到跟踪装置的理论偏移角度。...
【技术特征摘要】
1.太阳同步跟踪器,其特征在于：包括嵌入式微处理单元、GPS单元、角度检测单元、通讯单元、显示单元、按键控制单元和执行驱动单元，所述嵌入式微处理单元与所述GPS单元相连，所述GPS单元通过所述角度检测单元与所述通讯单元相连，所述通讯单元通过所述显示单元依次与所述按键控制单元和所述执行驱动单元相连，其跟踪算法处理过程包括如下步骤：步骤1，微处理器单元与GPS单元通讯，通过“AT”指令获取当地经度数据和纬度数据；步骤2，获取当前时间，并计算当前时间的积日N和参数N’，然后根据公式θ＝2π(N-N’)/365.2422计算日角；步骤3，正确计算出日角后，由公式E＝0.3723+23.2567sinθ+0.1149sin2θ-0.1712sin3θ-0.758cosθ+0.3656cos2θ+0.0201cos3θ计算太阳赤纬角；步骤4，根据公式t＝(S0-12)x15计算太阳时角，其中，S0为真太阳时；步骤5，在上述4个过程正确计算后，根据h＝arcsin(si...
【专利技术属性】
技术研发人员：官景栋，
申请(专利权)人：天津滨海光热发电投资有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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