本實(shí)用新型涉及太陽能利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于地球一直在不停的自西向東旋轉(zhuǎn)(自轉(zhuǎn))，與此同時(shí)，又沿橢圓形軌道(黃道)繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)(公轉(zhuǎn))。因此，在地球上的大部分地區(qū)，每天太陽大致都會(huì)東升西落，一年四季其高度角也在有規(guī)律的不斷變化。而在整個(gè)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽光線與太陽能電池板之間的角度大小直接決定著電池板輸出功率高低。太陽光線與太陽能電池板之間的角度(0°～90°)越大，太陽能電池板發(fā)電輸出功率越高，因此，在太陽能發(fā)電過程中，最理想的狀態(tài)是將太陽能電池板始終保持與太陽光線垂直(即夾角為90°)，這樣可以達(dá)到效率最大化。為了提高太陽輻射的利用率，太陽能跟蹤系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

太陽能跟蹤系統(tǒng)可以適時(shí)跟蹤太陽的方位角和高度角的變化，保證光伏電池組件與太陽光呈最佳照射角度，提高發(fā)電量。由于受到空氣折射、散射，組件表面灰塵、異物，海拔高度以及復(fù)雜地形導(dǎo)致的陰影遮擋等因素影響，無論光控、時(shí)控、光控+時(shí)控等控制方式都不能保證安裝在太陽能跟蹤系統(tǒng)上的光伏電池組件輸出功率的最大化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)，可以有效規(guī)避地形和復(fù)雜環(huán)境造成的陰影遮擋，確保安裝在旋轉(zhuǎn)支架上的太陽能電池實(shí)現(xiàn)功率最大(化)，提高太陽輻射的利用率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)，包括光伏逆變器、安裝太陽能 電池陣列的可旋轉(zhuǎn)支架、旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及安裝在可旋轉(zhuǎn)支架上的太陽能電池陣列；

所述太陽能電池陣列的輸出端與光伏逆變器的輸入端連接，光伏逆變器的信號(hào)輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接；

旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制端與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的輸出端連接，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)支架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)包括GPS接口/接收單元、主控單片機(jī)和信號(hào)接收單元，獲取可旋轉(zhuǎn)支架安裝地點(diǎn)的地方時(shí)間、地理經(jīng)度和緯度的坐標(biāo)參數(shù)的GPS接口/接收單元和信號(hào)接收單元分別與主控單片機(jī)連接，主控單片機(jī)的輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入端連接，光伏逆變器的信號(hào)輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)接收單元連接。

進(jìn)一步地，在雙軸跟蹤應(yīng)用中，所述旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架跟蹤太陽方位角的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器和跟蹤太陽高度角的仰角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器的控制端和仰角驅(qū)動(dòng)器的控制端分別與主控單片機(jī)的輸出端連接。

進(jìn)一步地，在單軸跟蹤應(yīng)用中，所述旋轉(zhuǎn)支架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架跟蹤太陽方位角的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器的控制端與主控單片機(jī)的輸出端連接。

進(jìn)一步地，所述光伏逆變器包括MPPT模塊和通訊單元，完成對(duì)太陽能電池陣列輸出的電壓、電流、功率的采樣并對(duì)采樣進(jìn)行對(duì)比分析的MPPT模塊的輸入端與太陽能電池板陣列連接，與MPPT模塊連接的通訊單元和旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)接收單元通過有線/無線方式連接。

本實(shí)用新型的有益效果是，

本實(shí)用新型提供的是一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)通過GPS接口/接收單元獲取旋轉(zhuǎn)支架安裝地點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，由主控單片機(jī)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)支架安裝地點(diǎn)的太陽運(yùn)行的天文常數(shù)，主控單片機(jī) 發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)到旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)。此外，光伏逆變器的MPPT模塊將獲得的太陽能電池陣列的發(fā)電信息，發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于雙軸跟蹤系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)旋轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)角和仰角進(jìn)行微調(diào)整。光伏逆變器的MPPT模塊再次采集太陽能電池陣列的參數(shù)，并與上次采集的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，確定旋轉(zhuǎn)支架的方位角和高度角調(diào)整方向，反復(fù)直到確定最佳功率點(diǎn)。將旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)與光伏逆變器的MPPT模塊相結(jié)合，確保安裝在旋轉(zhuǎn)支架上的太陽能電池實(shí)現(xiàn)功率最大，提高太陽輻射的利用率?？梢杂行б?guī)避地形和復(fù)雜環(huán)境造成的陰影遮擋，提高發(fā)電量。此外，光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的發(fā)電信息，并對(duì)前后兩次信息值做差，差值超過設(shè)定的閾值時(shí)，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)支架的角度進(jìn)行微調(diào)整。通過閾值設(shè)定，可以避免因?yàn)踉骑h過引起跟蹤系統(tǒng)狀態(tài)不一致以及陰天進(jìn)行調(diào)整。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)，包括光伏逆變器、安裝太陽能電池陣列的可旋轉(zhuǎn)支架、旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及安裝在可旋轉(zhuǎn)支架上的太陽能電池陣列；所述太陽能電池陣列的輸出端與光伏逆變器的輸入端連接，光伏逆變器的信號(hào)輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端連接；旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制端與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的輸出端連接，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)支架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

所述旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)包括GPS接口/接收單元、主控單片機(jī)和信號(hào)接收單元，獲取可旋轉(zhuǎn)支架安裝地點(diǎn)的地方時(shí)間、地理經(jīng)度和緯度的坐標(biāo) 參數(shù)的GPS接口/接收單元和信號(hào)接收單元分別與主控單片機(jī)連接，主控單片機(jī)的輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輸入端連接，光伏逆變器的信號(hào)輸出端與旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)接收單元連接。

在雙軸跟蹤應(yīng)用中，所述旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架跟蹤太陽方位角的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器和跟蹤太陽高度角的仰角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器的控制端和仰角驅(qū)動(dòng)器的控制端分別與主控單片機(jī)的輸出端連接。

在單軸跟蹤應(yīng)用中，所述旋轉(zhuǎn)支架驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架跟蹤太陽方位角的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器的控制端與主控單片機(jī)的輸出端連接。

所述光伏逆變器包括MPPT模塊和通訊單元，完成對(duì)太陽能電池陣列輸出的電壓、電流、功率的采樣并對(duì)采樣進(jìn)行對(duì)比分析的MPPT模塊的輸入端與太陽能電池板陣列連接，與MPPT模塊連接的通訊單元和旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)的信號(hào)接收單元通過有線/無線方式連接。

一種太陽能發(fā)電最大效率的跟蹤系統(tǒng)的工作步驟，包括以下步驟：

a、旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)通過GPS接口/接收單元獲取安裝地點(diǎn)的地方時(shí)間、地理經(jīng)度和緯度等坐標(biāo)參數(shù)，由主控單片機(jī)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)換成安裝地點(diǎn)的太陽運(yùn)行的天文常數(shù)。主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)到旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，完成旋轉(zhuǎn)支架及太陽能電池對(duì)太陽運(yùn)行的主動(dòng)跟蹤。

b、光伏逆變器的MPPT模塊周期地采集太陽能電池陣列的電壓、電流、功率信息，并發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)于雙軸跟蹤系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)支架的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)旋轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)角和仰角進(jìn)行微調(diào)整。光伏逆變器的MPPT模塊再次采集太陽能電池陣列的發(fā)電信息并與上次采集的信息進(jìn)行對(duì)比分析，確定旋轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)角或仰角的調(diào)整方向，反復(fù)直至確定最佳功率點(diǎn)，修正跟旋轉(zhuǎn)支架運(yùn)行的角度偏差；對(duì)于單軸跟蹤系統(tǒng)，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器調(diào)整旋轉(zhuǎn)支架的轉(zhuǎn)角角度，將太陽能電池陣列調(diào)整到最大功率點(diǎn)，修正旋轉(zhuǎn)支架運(yùn)行的角度偏差。

進(jìn)一步地，光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P1，發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)角向東或向西轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P2，若P2>P1，旋轉(zhuǎn)支架保持在調(diào)整后的位置，相反，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)回原位置并向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度。光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P3，若P3>P1，旋轉(zhuǎn)支架保持在調(diào)整后的位置，相反，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)回原位置，完成轉(zhuǎn)角調(diào)整。

進(jìn)一步地，光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P4，發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至仰角驅(qū)動(dòng)器，仰角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架仰角向上或者向下轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P5，若P5>P4，旋轉(zhuǎn)支架保持在調(diào)整后的位置，相反，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至仰角驅(qū)動(dòng)器，仰角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)回原位置并向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)相同角度。光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率P6，若P6>P4，旋轉(zhuǎn)支架保持在調(diào)整后的位置，相反，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至主控單片機(jī)，主控單片機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)至仰角驅(qū)動(dòng)器，仰角驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)支架轉(zhuǎn)回原位置，完成仰角調(diào)整。

進(jìn)一步地，光伏逆變器的MPPT模塊獲得太陽能電池陣列的功率，并對(duì)前后兩次功率值做差，差值超過設(shè)定的閾值時(shí)，光伏逆變器的MPPT模塊發(fā)送指令至旋轉(zhuǎn)支架的控制系統(tǒng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)支架的角度進(jìn)行微調(diào)整。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新 型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。