一种用于光伏发电的自动追光器制造技术

本发明专利技术涉及电子技术领域，尤其涉及一种用于光伏发电的自动追光器，它包括：用于监测太阳光的入射角度的感光盒、用于驱动光伏板旋转的驱动装置以及用于根据光线的背景强度和角度来控制所述驱动装置的自动控制装置；所述感光盒包括遮光板和追踪电路，所述追踪电路通过比较所述遮光板两侧的光线强度，从而确定光伏板相对太阳光的角度；所述自动控制装置包括：监测光伏板实时姿态的逻辑电路，依据输入电压和环境亮度来控制光伏板的启动的唤醒电路。本发明专利技术在不检测光伏板旋转角度的情况下实现了光伏板自动追踪太阳光的功能，同时具有稳定、能耗低、捕捉太阳入射角度范围大、天气变化适应能力强以及对机械部分依赖小等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种用于光伏发电的自动追光器。
技术介绍
目前，太阳能作为一种清洁能源而广受欢迎，其使用已经相当普遍。自动追光装置 的使用提高了太阳能的利用率、增加了光伏发电的发电量，但现有自动追光装置还存在着 一些局限性。 首先，现有追光装置多采用外接电源的方式为驱动装置供电，以驱动光伏板旋转。 这种方法不得不引入市电或蓄电池等作为电源，增加了施工现场布线难度、提高了成本还 会带来诸多不便。 再者，现有追光装置的控制装置多基于理论模型，将太阳高度角及方位角数据提 前写入单片机、PLC或PC软件中，采用定时或连续逼近方式实现追踪。如果天气不会变化， 每天都是晴天这种控制方法尚可，但现实情况是：天气无时无刻不在变化，任何数学模型都 难以准确描述。因此固定程式控制器并不能用于实际，更不用说没有电子控制器而采用桥 式电源，平衡驱动方案了。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种旋转角度开环控制、依靠姿态反馈实现光 伏板自动追光功能的用于光伏发电的自动追光器。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于光伏发电的自动追光器，其 特征在于，包括感光盒、自动控制装置和驱动装置； 所述感光盒用于检测光伏板与太阳光线的相对位置信息，并将所检测到的所述光 伏板与太阳光线的相对位置信息发送给所述自动控制装置； 所述自动控制装置用于检测光伏板的实时姿态，根据光伏板的实时姿态以及接收 到的光伏板与太阳光线的相对位置信息，向所述驱动装置发送驱动指令； 所述驱动装置根据接收到的所述驱动指令驱动光伏板旋转至所需位置。 本专利技术的有益效果是：充分利用数字电路高性能、低能耗的特点，将模拟信号直接 变换成数字信号而不需要模数转换。整机没有使用其他电源，直接从光伏板上取电，自给自 用。此外，本专利技术并不检测光伏板所处的绝对位置（或绝对旋转角度），而是通过比较所述 遮光板两侧的光线强度，确定光伏板相对太阳光的角度，从而通过驱动装置调整光伏板，使 其始终保持在与太阳光线垂直的位置；本专利技术还通过水银开关检测光伏板的实时姿态，所 述姿态是指光伏板相对地面的位置关系，所述姿态共有四种，即水平、左倾、右倾和垂直。 在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。 进一步，所述感光盒包括遮光板和追踪电路，所述追踪电路通过比较所述遮光板 两侧的光线强度，从而获取光伏板相对太阳光的位置信息。 采用上述进一步方案的有益效果是，阳光直射时，两个光敏电阻处于同样的光强 下，它们的内阻会同步变化，因而中间电位点电压保持不变；太阳从一个方向斜射时，光伏 板与对太阳光呈一定夹角，由于遮光板的作用，两个光敏电阻只有一个被太阳照射，其内阻 变小，而另外一个处在挡光板的阴影之中，其内阻变大。则中间点电位产生偏离；没阳光照 射或阴天时，其原理与阳光直射时相同。后级电路只要基于供电50%电位点对称处理，就可 以得到有效信号。 进一步，所述追踪电路包括：输入电路、缓冲电路和对称比较电路； 所述输入电路包括对称地设置在所述遮光板两侧的两个阻值相等的光敏电阻U1、 U2和两个阻值相等的电阻R8、R9,所述两个光敏电阻U1、U2与两个电阻R9、R8顺次连接成 回路，所述光敏电阻U1与U2的公共端a连接至第二放大器U2B的同相输入端，所述电阻R8 与R9的公共端b连接至第一放大器U2A的同相输入端，所述光敏电阻U1与电阻R8的公共 端和所述光敏电阻U2和电阻R9的公共端分别连接至电源两端； 所述缓冲电路包括第一放大器U2A和第二放大器U2B，所述第一放大器U2A的同相 输入端连接至公共端b，所述第二放大器U2B的同相输入端连接至公共端a，所述第一放大 器U2A和第二放大器U2B的输出端均连接至各自的反相输入端，所述第一放大器U2A的输 出端连接至电阻R5,所述第二放大器U2B的输出端连接至电阻R4 ; 所述对称比较电路包括第一比较器U1A和第二比较器U1B，所述第一比较器U1A的 反相输入端连接至所述第一放大器U2A的输出端，第一比较器U1A的同相输入端连接至电 阻R4,所述第二比较器U1B的反相输入端连接至第二放大器U2B的输出端，第二比较器U1B 的同相输入端连接至电阻R5。 采用上述进一步方案的有益效果是，本专利技术应用门比较器，判断光伏板是否正对 太阳光。输入电路用于采集两光敏电阻公共端a点的电压，以及两电阻公共端b点的电压， 并将a、b两点电压信号输入缓冲电路。由于两电阻阻值相等，b点电压恒为1/2V。。。 由于反馈电阻的加入会引起输入信号的波动，为此添加运算放大器用作电压缓 冲，同时确保输入端阻抗与光敏电阻阻抗相匹配。 对称比较电路的设置可以通过比较器反映出两光敏电阻的阻值大小情况，并将这 一信号通过比较器输出的高低电平转化为数字信号，便于后级电路获取驱动指令。 进一步，所述对称比较电路还包括电阻R6和电阻R7,所述电阻R6连接在第二比较 器U1B的同相输入端和输出端之间，电阻R7连接在第一比较器U1A的同相输入端和输出端 之间。 在比较器的同相端引入反馈电阻，增加迟滞功能，改变了输出传递函数又能使信 号输出满足数字电路要求，更适应本应用。 进一步，所述自动控制装置包括：采集电源电压和环境亮度的唤醒电路7和监测 光伏板实时姿态的逻辑电路。 采用上述进一步方案的有益效果是，唤醒电路用于采集电源电压和环境亮度，而 逻辑电路用于检测光伏板的实时姿态，所述姿态是指光伏板相对地面的位置关系。 进一步，所述自动控制装置（2)还包括多个设置在控制电路板内的水银开关（8)， 所述控制电路板安装在光伏板上，所述多个水银开关（8)连接至所述逻辑电路（6)，各个水 银开关（8)相互配合检测光伏板的实时姿态，并将所述实时姿态发送给所述逻辑电路（6)， 所述逻辑电路（6)根据所述光伏板的实时姿态控制所述驱动装置（3)的启停，所述姿态是 指光伏板相对地面的位置关系。 采用上述进一步方案的有益效果是，电路板安装在光伏板的下方，随光伏板一起 转动，时刻都保持与光伏板相同的姿势，这样就可以将光伏板姿态检测转化成电路板姿态 自检。电路中通过三个水银开关检测出：水平、左倾、右倾，垂直四个状态，配合其它电路完 成收板，光板位置错误修正等动作。 进一步，所述唤醒电路采集电源电压和环境亮度，所述环境亮度是指光伏板背光 侧的亮度，当电源电压和环境亮度达到阈值时，所述唤醒电路执行上电操作；电源电压或背 景亮度低于阈值时，唤醒电路向逻辑电路发送电源错误信号。 采用上述进一步方案的有益效果是：只有当"环境亮度"，"供电电压"两个条件同 时满足才开始上电动作，任何一个超前将会被屏蔽，借此实现对上电时机的较准把握；两个 条件任何一个不满足都会触发"电源错误"状态，借此实现对收板时机的快速响应。当由于 天气原因，上午太阳光线强度较弱时，唤醒电路检测到环境亮度未达到所设阈值，追光器便 不会启动，但由于光伏板收板姿态为与地面水平，所以当太阳强度足够且满足唤醒电路检 测的光线强度阈值时，追光器可以直接启动并追踪至合适位置进行光伏发电；当天气有晴 天突然转为阴天或雨天时，唤醒电路检测到环境亮度未达到所设阈值时，会发送信息至逻 辑电路，使逻辑电路发出收板指令。因此，唤醒电路对环境亮度的监测，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光伏发电的自动追光器，其特征在于，包括感光盒(1)、自动控制装置(2)和驱动装置(3)；所述感光盒(1)用于检测光伏板与太阳光线的相对位置信息，并将所检测到的所述光伏板与太阳光线的相对位置信息发送给所述自动控制装置(2)；所述自动控制装置(2)用于检测光伏板的实时姿态，根据光伏板的实时姿态以及接收到的光伏板与太阳光线的相对位置信息，向所述驱动装置(3)发送驱动指令；所述驱动装置(3)根据接收到的所述驱动指令驱动光伏板旋转至所需位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，张明端，张彦华，秦岭，
申请(专利权)人：张涛，
类型：发明
国别省市：河南;41