一种新型的太阳光伏发电跟踪系统技术方案

太阳能作为一种可以永续使用的绿色可再生能源，有着巨大的开发应用潜力。但由于光伏电池的输出特性与外界环境因素的变化有很大关系，目前大规模量产的光伏电池光电转换效率仍然不高且价格昂贵。光伏发电自动跟踪装置是提高太阳能利用率，降低光伏发电成本的有效途径。研究精确的太阳跟踪装置，可使光伏电池板接收到更多的太阳辐射能量，增加发电量。

【技术实现步骤摘要】
一种新型的太阳光伏发电跟踪系统
本专利属于电气、机械设备制造领域，具体涉及一种新型的太阳光伏发电跟踪系统。
技术介绍
我国目前已开始普及使用无跟踪装置的户用太阳能光伏系统。但由于太阳能电池价格昂贵，无跟踪装置的光伏系统发电效率较低，普遍推广应用受到影响。相对于无跟踪装置的光伏系统，双轴自动跟踪系统虽然能提高发电效率，但其造价高，结构复杂，维护困难，也难以推广使用。针对这一实际情况需采用合理的方法进行改善，此方法必须满足低成本，高可靠性，高性价比。单轴自动跟踪系统和双轴自动跟踪系统相比结构更简单且费用最低。
技术实现思路
提供了一种单轴太阳能自动跟踪系统，采用单片机AT89S8252作为控制芯片，整套自动跟踪装置具有体积小、功耗低、成本低、抗干扰能力强等特点。单轴太阳方位角跟踪系统主要包括硬件系统和软件系统。硬件系统由实时时钟、单片机、驱动电路、步进电机，机械装置组成。软件系统主要包括：单片机主程序、定时计数器中断服务程序、电机驱动程序。机械装置由电机驱动，可以使电池板水平方向角为0°～180°，由单片机系统配合外围的电路元件实现对太阳能电池板的控制。垂直方向角变化不大，可以手动进行调整。单片机通过驱动电机使太阳能电池板朝着与太阳垂直的方向转动。太阳跟踪系统的支撑结构常见的有框架式、轴架式和旋转台式三种。前两种形式是将光伏阵列安装在可进行太阳时角跟踪的轴向移动固定框架或轴架上。其特点是结构简单、价格便宜、安装方便。考虑到高性价比采用轴架式。自动跟踪电路主要包括单片机控制单元和电机驱动电路，如图1所示。每隔一段时间，单片机的输出引脚发生电平变化，此信号经过放大电路使电机发生转动，带动太阳能电池板转过一定角度，实现了方向角的跟踪。到了夜间，电池板通过电机反转自动回到初始位置。俯仰角在短时期内变化不大可根据当地的地理位置等环境条件定期人为进行调整。硬件原理图及工作原理系统的硬件原理图如图2所示。工作原理：通过将实时时钟芯片的时间按顺序送入单片机并与设定值作比较后确定系统工作，即每天早上6点到晚上6点使跟踪系统工作。单片机通过电机驱动电路控制电机转动。当到了晚上6点后，自动跟踪系统停止工作，单片机控制电机转回初始位置，即使太阳能电池板到达初始位置。单片机AT89S8252作为主控制芯片，主要起按设定时间自动给出控制信号以接通电机驱动电路而使电机按需要转动。在硬件连接上，分别以P0.0-P0.3口输出接电机驱动电路J4-J7，驱动电路的J0-J3分别接电机的A-D，每7.2分钟单片机P0口按设定程序控制电机顺时针转动1.8°，实现对太阳的跟踪。实时时钟本系统利用时钟芯片DS1302读取和写入实时数据，用与定时控制系统工作的启动。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM指示决定，采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线：(1)RES复位，(2)I/O数据线，(3)SCLK(串行时钟)时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。RST接在P1.0上，高电平时，选中该芯片，可对其进行操作。串行数据线I/O与串行时钟线SCLK分别接在RXD和上，所有单片机地址、命令及数据均通过这两条线传输。DS1302采用双电源系统供电，VCC1在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式下VCC2连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。DS1302由两者中的较大者供电。当VCC1大于VCC2+0.2V时，VCC1给DS1302供电。当VCC1小于VCC2时，DS1302由VCC2供电。下面将主要的性能指标作一综合：●实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力还有闰年调整的能力●318位暂存数据存储RAM●串行I/O口方式使得管脚数量最少●宽范围工作电压2.0～5.5V●工作电流电压2.0V时，小于300mA●读/写时钟或RAM数据时有两种传送方式单字节传送和多字节传送字符组方式●8脚DIP封装或可选的8脚SOIC封装根据表面装配●简单3线接口●与TTL兼容Vcc＝5V●可选工业级温度范围-40+85管脚配置如图3X1X2——32.768KHz晶振管脚GND——地RST——复位脚I/O——数据输入/输出引脚SCLK——串行时钟Vcc1，Vcc2——电源供电管脚单片机控制单元关于AT89S8252的管脚介绍：1.89S8252有4个8位并行输入输出I/O接口：P0口、P1口、P2口、P3口(共32线)，用于并行输入或输出数据。①.P0口：P0.0-P0.7统称为P0口，当不接外部存储器与不扩展I/O接口时，P0口为地址数据分时复用口，它分时提供8位地址总线和8位双向数据总线。②.P1口：P1.0-P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O接口使用。对EPROM编程和进行程序验证时，P1口接收输入的低8位地址。③.P2口：P2.0-P2.7统称为P2口，一般作为准双向I/O接口。当接有外部存储器或扩展I/O接口且寻址范围超过256个字节时，P2口用于高8位地址总线送出高8位地址，对EPROM编程和进行程序验证时，P2口接收输入的高8位地址。④.P3口：P3.0-P3.7统称为P3口，它为双功能口，可以作为一般的准双向I/O接口，也可以将每1位用于第2功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第1功能的输入输出或第2功能。P3口的第2功能见下表1。表1P3口的第2功能表所以单片机89S52的P0口作为与电机驱动电路的接口用。2.控制信号或与其它电源复用引脚RST/VPD，ALE/和/VPP等4种形式。①.RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。②.ALE/(30脚)：当访问外部存储器时，ALE(允许地址锁存信号)以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在P0口的低8位地址，以便空出P0.0-P0.7引脚线去传送随后而来的片外存储器读写数据。在不访问外部存储器时，ALE端仍以上述不变的频率，周期性地出现正脉冲信号，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。③.(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期PSEN两次有效，以通过数据总线口读回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单轴太阳能自动跟踪系统，所述太阳能自动跟踪系统主要包括包括硬件系统和软件系统；硬件系统由实时时钟、单片机、驱动电路、步进电机，机械装置组成；软件系统主要包括：单片机主程序、定时计数器中断服务程序、电机驱动程序；机械装置由电机驱动，由单片机系统配合外围的电路元件实现对太阳能电池板的控制；垂直方向角变化不大，可以手动进行调整；单片机通过驱动电机使太阳能电池板朝着与太阳垂直的方向转动。/n

【技术特征摘要】
1.一种单轴太阳能自动跟踪系统，所述太阳能自动跟踪系统主要包括包括硬件系统和软件系统；硬件系统由实时时钟、单片机、驱动电路、步进电机，机械装置组成；软件系统主要包括：单片机主程序、定时计数器中断服务程序、电机驱动程序；机械装置由电机驱动，由单片机系统配合外围的电路元件实现对太阳能电池板的控制；垂直方向角变化不大，可以手动进行调整；单片机通过驱动电机使太阳能电池板朝着与太阳垂直的方向转动。


2.根据权利要求1所述的太阳能自动跟踪系统，其特征在于，所述太阳跟踪系...

【专利技术属性】
技术研发人员：温若盟，
申请(专利权)人：北京中科信电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11