CN202512442U - 用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于光伏发电***的太阳方位自动跟踪装置，包括电池板、步进电机、固定支架、定位开关、控制箱、三个CdS光敏电阻。电池板中心轴固定在支架上，电池板的感光面可以绕其垂直中心轴旋转，旋转范围为0°～135°。光敏电阻RL1安装在电池板边缘，用于判断白天或是黑夜，光敏电阻RL2和RL3安装在电池板下方，用于检测太阳偏转角度。三个光敏电阻分别与滑动变阻器、两个5KΩ的电阻共同构成惠斯顿电桥。桥臂的输出信号经差动放大器放大后，送入控制箱中的单片机进行比较。当桥臂输出的电压信号的差值大于0.2V时，单片机控制步进电机向西偏转一定角度，致使电池板正对太阳。本装置跟踪范围大、易于实时控制。

Description

用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于光伏发电***的太阳方位自动跟踪装置，具体是能够根据太阳位置调整太阳能电池板角度的装置，属于太阳能光伏发电领域。 

技术背景

太阳能电池板的发电效率和它相对于太阳的角度有很大关系。当太阳能发电的电池板被太阳光直射时，即电池板的感光面和太阳发出的光线垂直时，其输出功率最大，发电效率最高。当太阳偏移时，太阳能发电的电池板和太阳光线的夹角会小于垂直时的夹角，其发电量就会变小，而且，随着这个夹角越来越小，发电量也越来越小。 

专利“太阳能光伏发电自动跟踪***”(专利号：200910038907.6)解决此问题的技术方案为：利用高灵敏度光探头采集光信号调整电机角度，而且电池板只能在0°～90°范围内转动；与此相类似的，实用新型“光伏发电自动跟踪控制***用的太阳位置检测装置”(专利号：201020529720.4)利用4片光伏电池检测太阳位置。实际上，太阳运行缓慢，光信号变化也很缓慢，采用高灵敏度光探头或者光伏电池作为光传感器，造成不必要的浪费，导致跟踪***成本上升，维护成本上升。 

发明内容

本实用新型的目的是，开发一种用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，以解决现有技术中，太阳能电池板大都采用固定式安装，发电效率低的问题。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：开发一种用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，包括电池板(3)、步进电机(4)、固定支架(6)、定位开关(8)、控制箱(1)、光敏电阻RL1(2)、光敏电阻RL2(7)、光敏电阻RL3(5)，其特征在于：电池板(3)中心轴固定在支架(6)上，电池板(3)的感光面可以绕其垂直中心轴旋转，旋转范围为0°～135°。采用三个型号为GL5516的硫化镉(CdS)光敏电阻作为传感器来检测光强的变化，跟踪太阳的位置。CdS光敏电阻的暗电阻为100KΩ，亮电阻为5～10KΩ。三个光敏电阻中，RL1(2)安装在电池板边缘，用于判断是白天还是黑夜。另外两个光敏电阻RL2和RL3用于测量电池板与太阳位置的偏差，RL1的优先级高于RL2和RL3。三个光敏电阻分别与滑动变阻器、两个5K的电阻共同构成惠斯顿电桥。 

RL1所在桥臂的滑动变阻器的电阻值调至100KΩ，黑夜时桥臂两端的电压差为0V。在步进电机朝向东方的初始位置，装有一个精密定位开关，当单片机检测到桥臂两端的电压差为0V时，如果定位开关是on，说明这是由黑夜变为白天，电池板将会开始自动跟踪太阳；如果定位开关是off，说明这是由白天变为黑夜，步进电机会自动复位到定位开关处。当桥臂两端的电压差不为0V时，如果定位开关是on，说明这时处于黑夜，步进电机不转动；如果定位开关是off，说明这时处于白天，电池板自动跟踪太阳。 

RL2和RL3安装在太阳电池下方，RL2在东，RL3在西。当电池板正对太阳时，RL2和RL3被电池板全部遮盖；这时RL2和RL3对应的桥臂输出的电压差信号的差值小于0.2V，步进电机不运行；当太阳向西方偏转一定角度时，RL3就会从电池板下露出，直接曝露在太阳下。RL3的阻值变小，对应桥臂输出的电压值将增大，这时两桥臂输出的电压信号将大于0.2V，经过单片机比较后，单片机发出控制指令使步进电机向西旋转一定的角度，直到电池板正对太阳为止。 

本实用新型的有益效果是，每日清晨起，电池板由东向西跟随太阳旋转，旋转范围为0°～135°，日 落后电池板自动复位到东方起始位置。因此，能够提高光伏发电***的发电效率，具有精度高、跟踪范围大、易于实时控制、成本低等特点，有较好的推广应用价值。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是由光敏电阻RL1构成的惠斯顿电桥。 

图3是光敏电阻RL2和RL3跟踪太阳位置的装置简图，图3(a)表示RL2和RL3全部被电池板遮盖，图3(b)表示只有RL2被电池板遮盖。 

图中1.控制箱，2.光敏电阻RL1，3.电池板，4.步进电机，5.光敏电阻RL3，6.固定支架，7.光敏电阻RL2，8.定位开关。 

具体实施方式

在图1中，电池板(3)的中心轴固定在支架(6)上，电池板(3)由步进电机(4)驱使可以绕中心轴东西方向转动。RL1(2)安装在太阳电池西侧边缘，在电池板(3)下方的地面上安置一个南北方向的短杆，RL2(7)安置在短杆东侧，RL3(5)安置在短杆西侧。RL1(2)、RL2(7)、RL3(5)分别构成惠斯顿电桥，将电压信号送入控制箱(1)，控制箱(1)由单片机构成控制电路。控制箱(1)的输出信号控制步进电机(4)，在步进电机(4)朝向东方的初始位置，装有一个精密定位开关(8)。步进电机(4)处于东方初始位置时，定位开关(8)显示为on，步进电机(4)离开东方初始位置时，定位开关(8)显示为off。 

在图2中，光敏电阻RL1与100KΩ滑动变阻器R1、两个5KΩ的电阻R2和R3共同构成惠斯顿电桥。运算放大器741与电阻R4、R5、R6构成差动放大器，作为电压前置放大器，将桥臂的输出信号放大，送入控制箱(1)中的单片机进行比较。 

在图3(a)中，电池板正对太阳，RL2和RL3全部被电池板遮盖，处于电池板的阴影下，光强较弱；在图3(b)中，太阳向西偏移，RL3从电池板下露出，直接曝露在太阳下，光强很强。而RL2仍然被电池板遮盖，光强很弱。 

Claims (6)

1.用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，包括电池板(3)、步进电机(4)、固定支架(6)、定位开关(8)、控制箱(1)、光敏电阻RL1(2)、光敏电阻RL2(7)、光敏电阻RL3(5)，其特征在于：电池板(3)中心轴固定在支架(6)上，电池板(3)的感光面可以绕其垂直中心轴旋转，旋转范围为0°～135°。

2.根据权利要求1所述的用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，其特征在于：采用三个型号为GL5516的硫化镉(CdS)光敏电阻作为传感器。

3.根据权利要求1所述的用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，其特征在于：光敏电阻RL1(2)安装在电池板边缘，用于判断是白天还是黑夜。

4.根据权利要求1所述的用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，其特征在于：光敏电阻RL2(7)和RL3(5)安装在太阳电池下方，当电池板正对太阳时，RL2(7)和RL3(5)被电池板全部遮盖，当太阳向西方偏转一定角度时，RL3(5)就会从电池板下露出。

5.根据权利要求1所述的用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，其特征在于：三个光敏电阻RL1(2)、RL2(7)、RL3(5)分别与滑动变阻器、两个5KΩ的电阻共同构成惠斯顿电桥。

6.根据权利要求1所述的用于光伏发电的太阳方位自动跟踪装置，其特征在于：步进电机(4)朝向东方的初始位置，装有一个精密定位开关(1)。 

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