一种光伏板跟踪控制方法技术

一种光伏板跟踪控制方法，包括数据采集、控制算法和电机控制，由单片机进行光照、光伏板倾角数据采集，再由单片机读取日期和时间数据，将数据按照跟踪控制算法得出光伏板的理论倾角，再与光伏板实际倾角进行对比，高度角和方位角大于设定值时，对电机进行控制使倾角误差接近于理论值。差接近于理论值。差接近于理论值。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏板跟踪控制方法


[0001]本专利技术涉及到计算机技术、检测技术和控制技术，特别是将计算机技术、控制技术用于光伏板跟踪太阳的控制。

技术介绍

[0002]光伏发电已被广泛开发应用，且每年在迅速增长，已成为国家新能源开发的主要资源之一。但是通常光伏板为固定安装，导致光伏板的能量转化率不够高。目前现有一些光伏板跟踪支架及算法，但是，由于其结构过于复杂制作成本较高，难以被投入实际应用。为了提高太阳光的接收利用率，本专利技术自行设计了一种跟踪机构，并为该机构设计了一种光伏板跟踪控制方法。

技术实现思路

[0003]为提高光伏板的接收利用率，设计了一种光伏板跟踪控制方法，包括数据采集、控制算法和电机控制。
[0004]数据采集有步骤1、2、3：步骤1：由单片机从时钟芯片读取日期和时间信息，即读取年月日和时分秒信息；平年每月天数按表一｛31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，闰年每月天数按表二｛31，29，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，根据表一和表二计算出某年几月几日为该年第几天，用d表示第几天；步骤2：光照采集，通过单片机采集光照传感器所输出的电压U
I
，即用U
I
表示光照强度，用于控制决策所需，当U
I
<U
I0
时，表明光照太暗，或者晚上，U
I0
为预设光照强度；步骤3：光伏板倾角采集，通过单片机采集倾角传感器的值，光伏板南北方向倾角，称为高度角用θ
r
表示，光伏板东西方向倾角，称为方位角用β
r
表示。
[0005]控制算法有以下步骤：步骤4：判断光照是否正常，如果光照正常，即U
I
>U
I0
再进一步判断小时是否更新，即整小时变化，如果小时有更新，则依次执行下面步骤5、6，否则执行跳过步骤5、6；步骤5：如果小时有更新，根据小时计算方位角，否则跳过此步下面的计算；地球自转一周为360
º
，按24小时计算，即每小时地球自转角15
º
，也就是太阳的入射角变化15
º
；忽略季节影响，按每日6时太阳从东边地平线照射到光伏板，每日18时太阳在西边地平线照射到光伏板；设定光伏板朝东的最大倾角为60
º
,记方位角为
‑
60
º
，光伏板朝西的最大倾角为+60
º
，记方位角为+60
º
，由此可得，根据小时h计算方位角的等式为
上式中，β为东西方向方位角，h为时间，以小时为单位，0< h ≤24，h取整数，即每小时计算一次；即早上8点之前，方位角保持
‑
60
º
，8点至16点之间，方位角每小时增大15
º
,16点之后，方位角保持+60
º
，直到24点；步骤6：如果日期有更新，执行步骤6，否则跳过此步骤；根据日期计算高度角的表达式为，其中为北半球某安装点的纬度，t为时间轴，以日为单位，每年春分日为时间轴原点，即春分这一天计t=0；按每年的1月1日为第1天，一般每年3月20日为春分日，即每年的第79天为春分日（闰年第80天为春分日），用d表示每年的第几天，t=d
‑
79，光伏板的高度角可以表示为，上式中，为光伏板安装点纬度，d为每年的第几天，23.26为南北回归线纬度角。
[0006]电机控制有以下步骤：步骤7：通过电机I控制光伏板高度角，当光伏板实际高度角与由日期d计算得出的高度角理论值误差大于2
º
时，控制电机I工作，当>时，控制电机I正转使光伏板高度角减小，反之<时，控制电机I反转使光伏板高度角增大，然后再次采集光伏板高度角并与理论值进行再次比较与控制，使|
‑
|<2
º
；步骤8：通过电机II控制光伏板方位角β
r
，当光伏板实际方位角β
r
与由小时h计算获得的理论方位角β误差大于2
º
时，控制电机II工作进行调整，当β
r
>β时，控制电机II进行正转使光伏板方位角β
r
减小，反之β
r
<β时，控制电机II反转使光伏板方位角β
r
增大，然后再次采集光伏板方位角β
r
并与理论值β进行再次比较与控制，使|β
r
‑
β|<2
º
。
[0007]本专利技术的有益特征是控制稳定可靠，控制机构自身能耗小，抗干扰能力强。
附图说明
[0008]图1为主程序流程图，图2为控制算法流程图，图3为电机控制流程图，图4为单片机控制系统硬件方框图，图5为跟踪支架正视图，图6为跟踪支架侧视图；图4中，21为光照传感器、22为倾角传感器、23为单片机、24为显示器、25为电机I控制、26为电机II控制、27为时钟芯片、按键28；图5和图6中，101为底座、102为立柱、103为下臂、104为上臂、105为电机I、106为电机I锥齿轮、107为下臂从动锥齿轮、108为电机II、109为电机II锥齿轮、110为上臂从动锥齿轮、111为光伏板固定框、112为倾角传感器。
具体实施方式
[0009]如图4所示，为本专利技术的硬件支持系统，包括光照传感器21、倾角传感器22、单片机23、显示器24、电机I 控制25、电机II控制 26、时钟芯片27、按键28；由单片机采集光照传感器、倾角传感器数据，读取实时时钟芯片的年月日和时分秒时间信息，将采集的所有信息融合到控制算法实现对电机I和电机II的控制，进而实现对光伏板的高度角控制和方位角控制；时间信息和高度角、方位角数据由显示器进行循环显示。
[0010]数据采集步骤和控制算法如下：步骤1：由单片机从实时时钟芯片读取日期和时间信息，即读取年月日和时分秒信息；平年每月天数按表一｛31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，闰年每月天数按表二｛31，29，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，根据表一和表二计算出某年几月几日为该年第几天，用d表示；步骤2：光照采集，通过单片机采集光照传感器所输出的电压U
I
，即用U
I
表示光照强度，用于控制决策所需，当U
I
<U
I0
时，表明光照太暗，或者晚上，U
I0
为预设光照强度；步骤3：光伏板倾角采集，通过单片机采集二维倾角传感器的值，光伏板南北方向倾角，称为高度角用表示，光伏板东西方向倾角，称为方位角用β
r
表示；控制算法包括步骤4、5、6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏板跟踪控制方法，其特征在于，包括数据采集、控制算法和电机控制，数据采集有以下步骤：步骤1：由单片机从时钟芯片读取日期和时间信息，即读取年月日和时分秒信息；平年每月天数按表一｛31，28，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，闰年每月天数按表二｛31，29，31，30，31，30，31，31，30，31，30，31｝计算，根据表一和表二计算出某年几月几日为该年第几天，用d表示第几天；步骤2：光照采集，通过单片机采集光照传感器所输出的电压U
I
，即用U
I
表示光照强度，用于控制决策所需，当U
I
<U
I0
时，表明光照太暗，或者晚上，U
I0
为预设光照强度；步骤3：光伏板倾角采集，通过单片机采集倾角传感器的值，光伏板南北方向倾角，称为高度角用表示，光伏板东西方向倾角，称为方位角用β
r
表示；控制算法有以下步骤：步骤4：判断光照是否正常，如果光照正常，即U
I
>U
I0
再进一步判断小时是否更新，即整小时变化，如果小时有更新，则依次执行下面步骤5、6，否则执行跳过步骤5、6；步骤5：如果小时有更新，根据小时计算方位角，否则跳过此步后面的计算；地球自转一周为360
º
，按24小时计算，即每小时地球自转角15
º
，也就是太阳的入射角变化15
º
；忽略季节影响，按每日6时太阳从东边地平线照射到光伏板，每日18时太阳在西边地平线照射到光伏板；设定光伏板朝东的最大倾角为60
º
,记方位角为
‑
60
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，光伏板朝西的最大倾角为+60
º
，记方位角为+60
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，由此可得，根据小时h计算方位角的等式为上式中，β为东西方向方位角，h为时间，以小时为单位，0&lt...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文昭，刘志壮，王林惠，程文志，杨钰，蒋华，
申请(专利权)人：湖南科技学院，
类型：发明
国别省市：