一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，包括单片机、驱动电路、X轴电动机、Y轴电动机、状态信息显示模块和太阳能电池板装置，所述单片机分别连接状态信息显示模块和驱动电路，驱动电路还分别通过X轴电动机和Y轴电动机连接太阳能电池板装置；所述单片机采用AT89C51；所述单片机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给驱动电路，单片机接收上位机送来的数据，驱动电动机的运行。本发明专利技术具有跟踪精度高、运行可靠、实用性强等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制系统，具体是一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统。
技术介绍
随着20世纪70年代的能源危机，全球环境污染日趋严重，加上各个领域新型技术对低碳、环保、节能的迫切需要，形成了一轮太阳能利用的新高潮。太阳能作为一种新能源，在能源发展中与常规能源相比占有相当突出的优势：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源：地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛及边远地区具有重要的价值；第二，无污染性：人类比以往更强烈的认识到，社会的可持续发展与生态环境保护是相互联系的一个整体部分，环境与发展不能相互脱离。利用太阳能做能源，真正意义上实现低碳、环保、节能，这在环境污染日趋严重的今天显得尤为可贵。第三，经济性：随着太阳能利用技术的发展，太阳能利用的成本已经大大下降。鉴于以上原因，专家们研究预测一致认为：21世纪人类最清洁，最廉价的能源就是太阳能。目前人类利用太阳能有三大
，即光热转换、光电转换和光化学转换，此外，还有储能技术。人类对于再生性能源的需求在石化原料日渐耗尽的今天备受重视，太阳能利用是个滔滔不绝的绝佳能源替代方案，因为每天太阳投射到地球表面的能量大于地球所需的一万倍以上。太阳能电池自动跟踪系统的开发与研究，提高了太阳能电池板的发电效率，达到了低成本、高精度、使用灵活的要求，对大规模使用太阳能发电，合理利用新能源具有重要的意义。太阳能作为一种清洁无污染的能源，发展前景非常广阔，太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题，这就对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前，很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的，没有充分利用太阳能资源，发电效率低下。据实验，在太阳能光发电中，相同条件下，采用自动跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35％，因此在太阳能利用中，进行太阳光实时跟踪是十分必要的。由于太阳能利用受地形、地势、位置、云雨等自然条件的影响很大，传统太阳能电池的成本较高而转化成电能的效率又太低，得不到普及利用。自动跟随太阳光的智能型太阳能系统设计正是为了解决太阳能转换效率低的问题，为了更大程度的利用太阳能。阳光照射的角度不固定，想达到最大的集热效果，太阳能集热板应和太阳光线保持垂直。所以，本设计是一套以单片机为控制核心的太阳能自动追踪机械控制系统，能够随着太阳光照射方向的变化而使太阳能板始终与太阳能光线垂直。具体要求为结构简单、成本低、不但能在晴天时正常追踪太阳，当突然出现阴天时也能自动追踪。本设计的追踪精度较高，可保持最大的太阳能利用率，且具有低成本，免维护等优点，有较好推广应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，包括单片机、驱动电路、X轴电动机、Y轴电动机、状态信息显示模块和太阳能电池板装置，所述单片机分别连接状态信息显示模块和驱动电路，驱动电路还分别通过X轴电动机和Y轴电动机连接太阳能电池板装置。作为本专利技术进一步的方案：所述单片机采用AT89C51。作为本专利技术再进一步的方案：所述单片机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给驱动电路，单片机接收上位机送来的数据，驱动电动机的运行。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术具有跟踪精度高、运行可靠、实用性强等特点。附图说明图1为自动跟随太阳光的光伏板控制系统的电路原理框图；图2为自动跟随太阳光的光伏板控制系统中太阳高度角和方位角的关系示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～2，本专利技术实施例中，一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，包括单片机、驱动电路、X轴电动机、Y轴电动机、状态信息显示模块和太阳能电池板装置，所述单片机分别连接状态信息显示模块和驱动电路，驱动电路还分别通过X轴电动机和Y轴电动机连接太阳能电池板装置；所述单片机采用AT89C51；所述单片机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给驱动电路，单片机接收上位机送来的数据，驱动电动机的运行。本专利技术的工作原理是：本设计系统研究的是为地平坐标系的双轴自动跟踪系统，因此采用双坐标电动机控制，双坐标电动机控制就是在X轴方向控制1台电动机，在Y轴方向控制1台电动机。这2台电动机同时驱动同一个对象，使太阳能电池板在一个平面上以任意曲线运动。机械部分主要是顶部太阳能电池板、电机控制装置和底座。顶部太阳能电池板的中部固定一个控制机构，与控制机构相接触的是一个电动机(Y轴电机)。该电机可以使顶部太阳能电池板在竖直方向上360度转动。另一个电动机(X轴电机)可以使转轴在水平方向上360度转动，从而带动太阳能板在水平方向上360度转动。因此，通过控制这两个电机的转动，就可以控顶部太阳能电池板在三维面上任意转动。控制部分主要由AT89C51单片机系统构成。这样我们通过单片机来控制两电机的转动，就可以实现顶部太阳能电池板跟随太阳一起转动，从而提高太阳能电池板的太阳能转换效率。机械结构的工作原理为X、Y轴2个电动机分别对高度角和方位角2个方向进行控制。跟踪器的方位轴垂直地平面，控制水平方向；另一根与方位轴垂直称为俯仰轴，控制垂直方向。工作时，太阳跟随器根据太阳运动的位置通过方位轴转动改变方位角来改变水平方向，从而使太阳光线与接受平台垂直，以达到跟踪的目的。太阳每天东升西落，任意时刻太阳的位置可以用视位置精确表示。视日运动轨迹跟踪就是利用控制单元根据相应的公式和参数计算出白天时太阳的实时位置，然后发出指令给电动机去驱动太阳跟踪装置，以达到对太阳实时跟踪的目的。太阳视位置用太阳高度角和太阳方位角两个角度作为坐标表示。太阳高度角指太阳中心直射到当地的光线与当地水平线的夹角。太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，可近似地看作是竖立在地面上的直线在阳光下的阴影与正南方的夹角。系统采用水平方位电动机和俯仰方向电动机来追踪太阳的方位角和高度角，从而可以实时追踪太阳的装置。为了提高太阳能电池板对光能的采集效率，需要尽可能的保持太阳光垂直照射到太阳能电池板上。从高度角和方位角两个物理量是可以描述太阳的这种位置变化的，太阳能电池板对高度角和方位角的跟踪就能保证阳光垂直照射电池板，但是在一般情况下还需要光电传感器反馈来对跟踪的误差进行修正，以提高自动跟踪的精度。单片机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给跟踪系统驱动器，单片机接收上位机送来的数据，驱动电动机的运行。系统具有实现复位、水平方位的调整、俯仰方向的调整的功能。太阳在天球上的位置可由太阳高度角αs和太阳方位角γs来确定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，包括单片机、驱动电路、X轴电动机、Y轴电动机、状态信息显示模块和太阳能电池板装置，其特征在于，所述单片机分别连接状态信息显示模块和驱动电路，驱动电路还分别通过X轴电动机和Y轴电动机连接太阳能电池板装置。

【技术特征摘要】
1.一种自动跟随太阳光的光伏板控制系统，包括单片机、驱动电路、X轴电动机、Y轴电动机、状态信息显示模块和太阳能电池板装置，其特征在于，所述单片机分别连接状态信息显示模块和驱动电路，驱动电路还分别通过X轴电动机和Y轴电动机连接太阳能电池板装置。2.根据权利要求1所述的自动跟随太阳光的光伏板控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢辉，聂祥飞，赖于树，季海婷，
申请(专利权)人：重庆三峡学院，
类型：发明
国别省市：重庆;50