一种小型太阳能发电控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种小型太阳能发电控制系统，包括底座，所述底座上面固定有水平电机，底座上面安装有主轴，主轴通过水平电机相对于底座转动，主轴上面固定安装有转动支架，俯仰电机固定安装在转动支架一侧，转动支架顶部安装有光伏电池，光伏电池通过俯仰电机相对于转动支架转动；光伏电池上表面设有感光单元。本发明专利技术通过水平和竖直的两组光敏电阻分别追踪太阳的方位角和高度角，调整水平电机和俯仰电机使光伏电池始终面向太阳光线最强的方向，同时白天由光伏电池为系统供电并为蓄电池充电，而晚上和阴天由蓄电池放电供电并带动LED负载，有效提高了光伏电池的转换效率，延长了光伏电池的使用寿命。

A small solar power generation control system

【技术实现步骤摘要】
一种小型太阳能发电控制系统
本专利技术涉及太阳能发电控制
，特别涉及一种小型太阳能发电控制系统。
技术介绍
能源是促进经济发展和社会进步的原动力，从工业革命以来，人类所使用的主要能源为石化能源。然而其蕴藏量有限，大量的使用会造成全球环境生态和气候产生很大的变化。而太阳能是一种取之不尽用之不竭并且无污染的清洁能源，随着人类对能源的使用从常规能源向可再生能源转移，太阳能则成为人类理想的替代能源。而现阶段太阳能发电装置一经安装其光伏电池的位置即固定，由于太阳照射角度一直在变化，导致目前的太阳能发电效率普遍都不高，而光伏电池是整个太阳能发电系统的核心，所以如何提高光伏电池的转换效率是值得研究的。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题，本专利技术提供了一种小型太阳能发电控制系统，使用太阳追踪技术，使得光伏电池始终面向太阳光线最强的方向，同时根据环境光强控制光伏电池对蓄电池进行充电，有效的提高了光伏电池的转换效率。(二)技术方案一种小型太阳能发电控制系统，包括底座，所述底座上面固定有水平电机，所述底座上面安装有主轴，所述主轴通过所述水平电机相对于所述底座转动，所述主轴上面固定安装有转动支架，所述俯仰电机固定安装在所述转动支架一侧，所述转动支架顶部安装有光伏电池，所述光伏电池通过所述俯仰电机相对于所述转动支架转动；所述光伏电池上表面设有感光单元，所述感光单元包括第一～第四光线传感器和第一～第四电阻，所述第一～第四光线传感器均匀分布在所述光伏电池上表面的东、南、西、北四个位置，所述第一和第三光线传感器构成水平感光部，检测太阳由东往西运动的偏转角即方位角，所述第二和第四光线传感器构成竖直感光部，检测太阳的视高度即高度角；所述底座内部设有控制电路板，所述控制电路板分别与所述水平电机、所述俯仰电机、所述光伏电池和所述感光单元电性连接；所述控制电路板包括控制单元、驱动单元、DC-DC变换单元、充放电控制单元和蓄电池；所述感光单元输出电平变化值，送入所述控制单元的A/D口进行模数转换，所述控制单元输出PWM脉冲信号，与所述驱动单元的输入端相连接；所述驱动单元包括第一和第二光电耦合器、电机驱动器、水平电机和俯仰电机，其中所述第一和第二光电耦合器选用TLP521-4，所述电机驱动器选用八路NPN达林顿管驱动器ULN2803，所述水平电机为57BYG007，所述俯仰电机为GSP-24RW-046，所述驱动单元接收所述控制单元的驱动信号，分别控制所述水平电机和所述俯仰电机正反转，从而实现所述光伏电池正反转；所述DC-DC变换单元包括第一～第三二极管、第一电感、第一和第二电容、第五和第六电阻，其中所述第二电容为电解电容，所述DC-DC变换单元的输入端连接所述光伏电池，将所述光伏电池的输出电压变换为所述蓄电池的充电电压；所述充放电控制单元包括稳压器、第三和第四光电耦合器、第一和第二继电器、第四和第五二极管、第二电感、第三～第五电容和第七～第九电阻，其中所述稳压器选用三端稳压器7805，所述第三和第四光电耦合器为TLP521-2，所述第三和第四电容为电解电容，所述充放电控制电路接收所述控制单元的控制信号，通过所述第一和第二继电器的开关切换，控制所述蓄电池充放电。进一步的，所述第一～第四光线传感器均选用GM5516型光敏电阻。进一步的，所述控制单元选用单片机MSP430F148。进一步的，所述光伏电池规格选用工作电压10～14V，工作电流1A。进一步的，所述蓄电池规格选用12V-7AH。(三)有益效果本专利技术提供了一种小型太阳能发电控制系统，通过水平和竖直的两组光敏电阻分别追踪太阳的方位角和高度角，调整水平电机和俯仰电机使光伏电池始终面向太阳光线最强的方向，同时白天由光伏电池为系统供电并为蓄电池充电，而晚上和阴天由蓄电池放电供电并带动LED负载，有效提高了光伏电池的转换效率，延长了光伏电池的使用寿命，其结构简单，体积小巧，安装方便，价格低廉，系统功耗低，追踪精度高，稳定性和可靠性好，可扩展性强，使用灵活，适用于光伏交通警示灯、小型光伏电站等太阳能发电系统中。附图说明图1为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的结构示意图。图2为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的功能框图。图3为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的感光单元电路原理图。图4为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的驱动单元电路原理图。图5为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的DC-DC转换单元电路原理图。图6为本专利技术所涉及的一种小型太阳能发电控制系统的充放电控制单元电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术所涉及的实施例做进一步详细说明。结合图1和图2，一种小型太阳能发电控制系统，包括底座1，底座1上面固定有水平电机2，底座1上面安装有主轴3，主轴3通过水平电机2相对于底座1转动，主轴3上面固定安装有转动支架4，俯仰电机5固定安装在转动支架4一侧，转动支架4顶部安装有光伏电池6，光伏电池6通过俯仰电机5相对于转动支架4转动；光伏电池6上表面设有感光单元，感光单元包括光线传感器Re、光线传感器Rs、光线传感器Rw、光线传感器Rn和电阻R1～R4，光线传感器Re、Rs、Rw和Rn均匀分布在光伏电池6上表面的东、南、西、北四个位置，光线传感器Re和Rw构成水平感光部，检测太阳由东往西运动的偏转角即方位角，光线传感器Rs和Rn构成竖直感光部，检测太阳的视高度即高度角；底座1内部设有控制电路板，控制电路板分别与水平电机2、俯仰电机5、光伏电池6和感光单元电性连接；控制电路板包括控制单元、驱动单元、DC-DC变换单元、充放电控制单元和蓄电池。如图3所示，感光单元包括光线传感器Re、光线传感器Rs、光线传感器Rw、光线传感器Rn和电阻R1～R4，光线传感器Re、Rs、Rw和Rn均选用GM5516型光敏电阻。GM5516型光敏电阻的亮电阻：5～10KΩ，暗电阻：200KΩ以上。光敏电阻Re和Rw构成水平感光部，电阻R1和R2阻值相同，当太阳光线处于方位角直射时，光敏电阻Re和Rw的阻值相同，光敏电阻Rw和电阻R1之间的电平与光敏电阻Re和电阻R2之间的电平相等，若阳光不处于方位角直射时，两处的电平会出现正差或负差变化，该电平的变化值送入控制单元的A/D口进行处理。同理，光敏电阻Rs和Rn构成竖直感光部，将反映太阳光线是否处于高度角直射位置的电平变化值送入控制单元的A/D口。感光单元输出电平变化值，送入控制单元的A/D口进行模数转换，控制单元输出PWM脉冲信号，与驱动单元的输入端相连接。控制单元选用单片机MSP430F148，其工作电压为3.3V，是一款带10位A/D转换的单片机芯片，具有超强抗干扰的特性，并且具有超低的功耗，正常工作时电流仅为4～7mA，空闲时电流＜1mA。它的工作周期仅为一个时钟周期，可以大大降低使用的外部晶振的频率，从而降低电磁干扰。MSP430F148具有引脚少、体积小、价格低、使用方便等特点，可降低开发成本，缩短开发周期。如图4所示，驱动单元包括光电耦合器U1和U2、电机驱动器U3、水平电机M1和俯仰电机M2，其中光电耦合器U1和U2选用TLP521-4，电机驱动器U3选用八路NPN达林顿管驱动器ULN2803，水平电机M1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型太阳能发电控制系统，其特征在于：包括底座，所述底座上面固定有水平电机，所述底座上面安装有主轴，所述主轴通过所述水平电机相对于所述底座转动，所述主轴上面固定安装有转动支架，所述俯仰电机固定安装在所述转动支架一侧，所述转动支架顶部安装有光伏电池，所述光伏电池通过所述俯仰电机相对于所述转动支架转动；所述光伏电池上表面设有感光单元，所述感光单元包括第一～第四光线传感器和第一～第四电阻，所述第一～第四光线传感器均匀分布在所述光伏电池上表面的东、南、西、北四个位置，所述第一和第三光线传感器构成水平感光部，检测太阳由东往西运动的偏转角即方位角，所述第二和第四光线传感器构成竖直感光部，检测太阳的视高度即高度角；所述底座内部设有控制电路板，所述控制电路板分别与所述水平电机、所述俯仰电机、所述光伏电池和所述感光单元电性连接；所述控制电路板包括控制单元、驱动单元、DC‑DC变换单元、充放电控制单元和蓄电池；所述感光单元输出电平变化值，送入所述控制单元的A/D口进行模数转换，所述控制单元输出PWM脉冲信号，与所述驱动单元的输入端相连接；所述驱动单元包括第一和第二光电耦合器、电机驱动器、水平电机和俯仰电机，其中所述第一和第二光电耦合器选用TLP521‑4，所述电机驱动器选用八路NPN达林顿管驱动器ULN2803，所述水平电机为57BYG007，所述俯仰电机为GSP‑24RW‑046，所述驱动单元接收所述控制单元的驱动信号，分别控制所述水平电机和所述俯仰电机正反转，从而实现所述光伏电池正反转；所述DC‑DC变换单元包括第一～第三二极管、第一电感、第一和第二电容、第五和第六电阻，其中所述第二电容为电解电容，所述DC‑DC变换单元的输入端连接所述光伏电池，将所述光伏电池的输出电压变换为所述蓄电池的充电电压；所述充放电控制单元包括稳压器、第三和第四光电耦合器、第一和第二继电器、第四和第五二极管、第二电感、第三～第五电容和第七～第九电阻，其中所述稳压器选用三端稳压器7805，所述第三和第四光电耦合器为TLP521‑2，所述第三和第四电容为电解电容，所述充放电控制电路接收所述控制单元的控制信号，通过所述第一和第二继电器的开关切换，控制所述蓄电池充放电。...

【技术特征摘要】
1.一种小型太阳能发电控制系统，其特征在于：包括底座，所述底座上面固定有水平电机，所述底座上面安装有主轴，所述主轴通过所述水平电机相对于所述底座转动，所述主轴上面固定安装有转动支架，所述俯仰电机固定安装在所述转动支架一侧，所述转动支架顶部安装有光伏电池，所述光伏电池通过所述俯仰电机相对于所述转动支架转动；所述光伏电池上表面设有感光单元，所述感光单元包括第一～第四光线传感器和第一～第四电阻，所述第一～第四光线传感器均匀分布在所述光伏电池上表面的东、南、西、北四个位置，所述第一和第三光线传感器构成水平感光部，检测太阳由东往西运动的偏转角即方位角，所述第二和第四光线传感器构成竖直感光部，检测太阳的视高度即高度角；所述底座内部设有控制电路板，所述控制电路板分别与所述水平电机、所述俯仰电机、所述光伏电池和所述感光单元电性连接；所述控制电路板包括控制单元、驱动单元、DC-DC变换单元、充放电控制单元和蓄电池；所述感光单元输出电平变化值，送入所述控制单元的A/D口进行模数转换，所述控制单元输出PWM脉冲信号，与所述驱动单元的输入端相连接；所述驱动单元包括第一和第二光电耦合器、电机驱动器、水平电机和俯仰电机，其中所述第一和第二光电耦合器选用TLP521-4，所述电机驱动器选用八路NPN达林顿管驱动器ULN2803，所述水平电机为57BYG007，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈连江，
申请(专利权)人：湖州振硕自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33