一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统，通过高精度光电传感器跟踪，可以让光斑投影到中心位置，再使光斑偏离中心位置一个容差值为a°并停止在此处。在经过一定时间定时后，光斑大概移动到相对a°位置的-2a°位置时开始下一次光电跟踪。这样可以在提高跟踪精度的同时，降低跟踪成本，使光斑始终处在一段合适的位置。通过定时控制也避免干扰光线引起的电机频繁运动，提高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统及方法
本专利技术属于光伏发电系统中太阳追踪
，涉及一种提高太阳追踪精度和稳定性的系统及方法，特别涉及一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统及方法。
技术介绍
随着化石能源价格的不断上涨和供应的日趋紧张，全球对新能源的需求日趋增长。随着环境问题日益突出，绿色发展理念逐渐深入人心，全球经济的发展方向和导航标已然转向低碳经济，太阳能光伏产业受到世界各国的重视。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源，发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划，光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一爆炸式发展的行业。III-V族聚光多结太阳能电池是继晶硅、薄膜太阳能电池之后的新一代产品，其高光电转化效率是以前所有光伏产品无法企及的。通过会聚方式提高聚光电池单位面积的能流密度，从而在有效时间里接受更多太阳光照以实现高转化效率。正是由于它高光电转化效率的特点决定了其光伏发电系统对太阳光入射方向的高要求。聚光光伏发电系统必须通过实时跟踪太阳方位来满足会聚之后的太阳光斑垂直入射到太阳能电池表面。如何高效并精确实现聚光光伏系统对日跟踪要求、最大限度的提高太阳能的利用率，仍为需解决的问题之一。解决这一问题应从两个方面入手，一是提高太阳能装置的转换率，二是提高太阳能的接收效率；但是目前仍然没有大的技术突破。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术在视日追踪和光电追踪相结合的基础上，增加容差和定时控制，提出了一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统及方法。一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统，其特征在于：包括电源模块、光伏电池板驱动电机、光斑采集板、光电传感器、定时器和中央控制器；所述的光斑采集板为一块中心设置有圆孔的平板，所述的光电传感器、光斑采集板安装在光伏电池板上，与光伏电池板共面设置；所述的中央控制器分别与所述的电源模块、光伏电池板驱动电机、光电传感器、定时器连接，通过接收所述的光电传感器采集的透过所述的光斑采集板中心圆孔后的光斑信息、根据定时器设定的时间，控制所述的光伏电池板驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板实时正对太阳。本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化所述的系统，使光伏电池板和光斑采集板正对太阳，并设定定时器的初始定时时间和容差值；步骤2：在初始定时时间内，所述的光电传感器采集透过所述的光斑采集板中心圆孔后的光斑移动信息；步骤3：当初始定时时间到，所述的中央控制器控制所述的光伏电池驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板沿太阳移动的方向移动，并通过电机反馈对电机运行时转子转动的圈数进行累加计量；步骤4：所述的中央控制器通过电机反馈计量，将数据换算成光伏电池板和光斑采集板偏移角度值；步骤5：将计算的偏移角度值与容差值进行比较；如果小于容差值，则电机系统继续运动，并回转执行所述的步骤3；如果等于或大于容差值，则电机停止运行；步骤6：电机停止运行后，并开始定时器新的定时操作。作为优选，步骤3中所述的通过电机反馈对电机运行时转子转动的圈数进行累加计量，其具体实现过程是根据电机的减速比H，以及系统的支架结构，转换成太阳入射光线与圆孔所在平面的法线形成的夹角α，则电机转子累计转的圈数n=α*H/360圈。作为优选，步骤4中所述的新的定时操作，其新的定时时长先通过计算算出太阳光斑从容差值a运动到-a所用的时间，根据太阳24小时运转360°计算，则新的定时时长t=a*4/360*24h秒。本专利技术通过高精度光电传感器跟踪，可以让光斑投影到中心位置，再使光斑偏离中心位置一个容差值为a°并停止在此处。在经过一定时间定时后，即太阳运动引起光斑大概移动到相对于a°位置的-2a°位置时开始下一次光电跟踪。这样可提高跟踪精度，使光斑始终处在一段合适的位置。通过定时控制也避免干扰光线引起的电机频繁运动，提高稳定性。本专利技术具有下列优点和积极效果：（1）在该跟踪方法中，进行光电跟踪的时间比较短，减少了光电跟踪时外部光线环境引起的电机来回运动，提高了系统的稳定性；（2）引入容差，使在跟踪过程中光斑在以中心位置为对称点的范围内运动，保证光斑处在合适的位置，这样提高了整个跟踪的精度；（3）在光电跟踪和视日跟踪的基础上，通过容差和定时控制的方法，使精度更高、更加稳定。附图说明图1：本专利技术实施例的系统工作原理图；图2：本专利技术实施例的方法流程图；图3：本专利技术实施例的系统发电功率与光照强度对比图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在聚光光伏发电系统中，精确且稳定的跟踪太阳可使接收器的效率大大提高，进而提高光伏发电系统的太阳能利用率。一般的太阳追踪方法有视日追踪、光电追踪以及视日追踪和光电追踪相结合。本专利技术在视日追踪和光电追踪相结合的基础上，增加容差和定时控制，提出了一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统及方法，大大提高了追踪精度和稳定性。本专利技术提供一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统，包括电源模块、光伏电池板驱动电机、光斑采集板、光电传感器、定时器和中央控制器；光斑采集板为一块中心设置有圆孔的平板，光电传感器、光斑采集板安装在光伏电池板上，与光伏电池板共面设置；中央控制器分别与电源模块、光伏电池板驱动电机、光电传感器、定时器连接，通过接收光电传感器采集的透过光斑采集板中心圆孔后的光斑信息、根据定时器设定的时间，控制光伏电池板驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板实时正对太阳。请见图1，为本实施例的系统工作原理图，图中11箭头指向表示方向向西，为太阳的运动方向；15、16和17表示太阳光线经过圆孔投影形成的光斑，16表示太阳光线垂直于圆孔平面射入形成，15和17表示太阳光线与圆孔平面有一定的入射角，15表示光线从偏西方向射入（太阳超前），17表示光线从偏东方向射入（太阳滞后），圆孔随系统一起运动；12表示在太阳向西运动的时候，经投影形成的圆形光斑的运动方向，该方向由西向东。13和14表示通过电机控制使系统追踪太阳的过程中形成的光斑运动方向，13过程由光控控制，14过程由定时器定时控制。a°和-a°分别表示光斑偏移中心位置时入射光线与圆孔法线形成的夹角，a的具体大小由系统对精度的要求和传感器能达到的精度综合得出。请见图2，本专利技术提供的一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制方法，包括以下步骤：步骤1：初始化系统，使光伏电池板和光斑采集板正对太阳，并设定定时器的初始定时时间和容差值；步骤2：在初始定时时间内，光电传感器采集透过光斑采集板中心圆孔后的光斑移动信息；步骤3：当初始定时时间到，中央控制器控制光伏电池板驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板沿太阳移动的方向移动，并通过电机反馈对电机运行时转子转动的圈数进行累加计量；其中通过电机反馈计量测得电机转子圈数，是根据电机的减速比，以及系统的支架结构，转换成太阳入射光线与圆孔所在平面的法线形成的夹角。例如电机的减速比是14400:1，追踪系统转动0.2°，则电机转子累计转的圈数n=0.2*14400/360=本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统，其特征在于：包括电源模块、光伏电池板驱动电机、光斑采集板、光电传感器、定时器和中央控制器；所述的光斑采集板为一块中心设置有圆孔的平板，所述的光电传感器、光斑采集板安装在光伏电池板上，与光伏电池板共面设置；所述的中央控制器分别与所述的电源模块、光伏电池板驱动电机、光电传感器、定时器连接，通过接收所述的光电传感器采集的透过所述的光斑采集板中心圆孔后的光斑信息、根据定时器设定的时间，控制所述的光伏电池板驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板实时正对太阳。

【技术特征摘要】
1.一种利用由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统进行追日的方法，所述由容差和定时相结合的高效混合追日控制系统，包括电源模块、光伏电池板驱动电机、光斑采集板、光电传感器、定时器和中央控制器；所述的光斑采集板为一块中心设置有圆孔的平板，所述的光电传感器、光斑采集板安装在光伏电池板上，与光伏电池板共面设置；所述的中央控制器分别与所述的电源模块、光伏电池板驱动电机、光电传感器、定时器连接，通过接收所述的光电传感器采集的透过所述的光斑采集板中心圆孔后的光斑信息、根据定时器设定的时间，控制所述的光伏电池板驱动电机驱动光伏电池板和光斑采集板实时正对太阳；其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化所述的系统，使光伏电池板和光斑采集板正对太阳，并设定定时器的初始定时时间和容差值；步骤2：在初始定时时间内，所述的光电传感器采集透过所述的光斑采集板中心圆孔后的光斑移动信息；步骤3：当初始定时时间到，所述的中央控制器控制所述的光伏电池驱动电机驱动光伏电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕辉，郑优，甄菲菲，汪锦芳，盛飞，黄楚云，官成钢，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42