一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统及其方法，该太阳跟踪系统包括GPS定位模块、可编程逻辑控制器、第一角度传感器、第二角度传感器、第一步进电机驱动器、第二步进电机驱动器、第一光电编码器、第二光电编码器、本地数据备份模块、第一步进电机和第二步进电机。本发明专利技术不仅可以借助GPS获取精准信息，而且可以根据天气情况实现视日轨迹及光电跟踪两种模式的自动切换，并利用闭环控制系统实现跟踪精度的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统及其方法
本专利技术涉及一种太阳自动跟踪系统，尤其是一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统及其方法。
技术介绍
随着社会现代化进程的不断发展，经济的快速推进，人类对化石能源的需求越来越大。然而，大量的开采已使化石能源的储量减少，并且以化石能源为主的能源结构造成了环境污染和温室效应，导致了人类面临资源和环境的双重压力，实现能源的可持续发展是急需解决的主要矛盾之一。可再生能源的开发利用日益受到国际社会的重视，根据联合国开发计划署对新能源的分类，可再生能源包括水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能以及海洋能等。与风能以及生物能等相比，太阳能具有储量无限、存在普遍、利用清洁以及开发经济的优势，太阳能的开发利用成为了新能源的研究热点。我国太阳能资源丰富,全国大部分地区在北讳45°以南，2/3的国土面积全年日照小时在2200小时以上，每平方米太阳能年福射总量为3350-8400MJ，均值是5860MJ，相当于199Kg标准煤；全年陆地表面每年接收到的太阳能福射量约为5X1024J，相当于2.4亿万吨标准煤。由此可以看出合理的利用太阳能资源不仅节省了成本，还能利用清洁的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统，所述太阳跟踪系统包括GPS定位模块(1)、可编程逻辑控制器(2)、第一角度传感器(3)、第二角度传感器(4)、第一步进电机驱动器(5)、第二步进电机驱动器(6)、第一光电编码器(7)、第二光电编码器(8)、第一步进电机(10)和第二步进电机(11)，其特征在于：所述GPS定位模块(1)通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述GPS定位模块(1)快速自动获取当地的日期、时间及观测点经纬度信息，并通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)实现数据交互；所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)经A/D转换后与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述...

【技术特征摘要】
1.一种基于闭环多模式的太阳跟踪系统，所述太阳跟踪系统包括GPS定位模块(1)、可编程逻辑控制器(2)、第一角度传感器(3)、第二角度传感器(4)、第一步进电机驱动器(5)、第二步进电机驱动器(6)、第一光电编码器(7)、第二光电编码器(8)、第一步进电机(10)和第二步进电机(11)，其特征在于：所述GPS定位模块(1)通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述GPS定位模块(1)快速自动获取当地的日期、时间及观测点经纬度信息，并通过串口通讯与所述可编程逻辑控制器(2)实现数据交互；所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)经A/D转换后与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)分别将检测到的太阳高度角和太阳方位角传输给所述可编程逻辑控制器(2)；所述可编程逻辑控制器(2)根据天气情况实现光电跟踪模式和视日轨迹跟踪模式的自动切换，同时根据所述第一光电编码器(7)和所述第二光电编码器(8)分别反馈的信号，利用积分分离的PID算法实现太阳高度角和太阳方位角的闭环跟踪；所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)与所述可编程逻辑控制器(2)相连；所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)分别接收经所述可编程逻辑控制器(2)运算处理后的输出脉冲信号，并进一步对输出脉冲信号进行环形分配及功率放大，来分别控制所述第一步进电机驱动器(5)和所述第二步进电机驱动器(6)的转动，来驱动第一步进电机(10)和第二步进电机(11)沿东西方向和上下方向调整。2.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述光电跟踪模式是所述可编程逻辑控制器(2)通过安装在电池板上方，并随该电池板同步转动的所述第一角度传感器(3)和所述第二角度传感器(4)检测到的太阳高度角和太阳方位角，确定输出脉冲信号，来控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)沿两个方向调整，进而改变该电池板的空间位置。3.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述视日轨迹跟踪模式是所述可编程逻辑控制器(2)利用基于视日轨迹的太阳轨迹，根据当地的日期、时间及观测点经纬度信息计算太阳高度角和太阳方位角，确定输出脉冲信号，来控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)沿两个方向调整。4.根据权利要求1所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于，所述第一光电编码器(7)和所述第二光电编码器(8)分别将所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)的电机轴上的机械几何位移转换成脉冲量，作为反馈信号传输给所述可编程逻辑控制器(2)进行PID控制，并输出脉冲信号控制所述第一步进电机(10)和所述第二步进电机(11)，实现太阳高度角和太阳方位角的闭环跟踪。5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于闭环多模式的太阳跟踪系统，其特征在于：所述太阳跟踪系统还包括本地数据备份模块(9)，所述本地数据备份模块(9)与所述可编程逻辑控制器(2)相连；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冉冉，郑恩兴，吴施鹏，李丽，蒋益锋，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32