全文摘要
本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种分布感测光伏板追日系统，包括至少三个独立设置的球形传感器、矢量拟合器、至少一个光伏板以及方向调节器；其中，矢量拟合器对球形传感器输出的光线入射矢量求交，并输出方向调节矢量至方向调节器，方向调节器根据方向调节矢量控制光伏板的方向。根据本实用新型实施例的分布感测光伏板追日系统可实现实时、准确、完整的太阳位置跟踪，解决了现有传感器精度不足、存在捕光死角的缺陷，同时，极大地减少了传感器的使用数量，降低光伏版的调解频率及超调问题，降低建造、维修成本。
主设计要求
1.一种分布感测光伏板追日系统，其特征在于，所述追日系统包括至少三个独立设置的球形传感器、矢量拟合器、至少一个光伏板以及方向调节器；其中，矢量拟合器对球形传感器输出的光线入射矢量求交，并输出方向调节矢量至方向调节器，方向调节器根据方向调节矢量控制光伏板的方向。
设计方案
1.一种分布感测光伏板追日系统，其特征在于，所述追日系统包括至少三个独立设置的球形传感器、矢量拟合器、至少一个光伏板以及方向调节器；其中，矢量拟合器对球形传感器输出的光线入射矢量求交，并输出方向调节矢量至方向调节器，方向调节器根据方向调节矢量控制光伏板的方向。
2.根据权利要求1所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，球形传感器包括内球体、均匀分布在内球体表面的多个光学传感器、选择器、面拟合器以及光线入射矢量生成器；其中，选择器根据光学传感器的检测值选择光学传感器，面拟合器根据选择器选择的光学传感器拟合与光线入射矢量垂直的面，光线入射矢量生成器根据面拟合器的输出生成光线入射矢量。
3.根据权利要求2所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，内球体外侧设有透明保护罩。
4.根据权利要求2所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，所述光学传感器为光敏电阻。
5.根据权利要求2所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，所述选择器为CD4051选择器。
6.根据权利要求2所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，球形传感器还包括球体支撑柱、主控盒以及固定底座，其中，球体支撑柱设置在内球体下方，主控盒设置在球体支撑柱下方，固定底座设置在主控盒的周围。
7.根据权利要求1所述的分布感测光伏板追日系统，其特征在于，方向调节器为减速电机。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，涉及一种分布感测光伏板追日系统。
背景技术
太阳能是目前受到重视的绿色能源,各种太阳能收集技术和设备越来越多地被投入使用,同时也出现了各种追日装置,通过跟踪太阳使接收器的接收效率大大提高，进而提高了太阳能装置的太阳能利用率，在太阳光追踪技术中通常都会采用传感器来感测太阳光。
目前，现有的传感器感测系统中，大部分采用单板追踪的方式，即每个光伏板上均会安装传感器，通过在传感器四周固定了由感光材料制作成的检测器件，通过检测器件的变化可以获得光线变化的信息,传感器固定于太阳光接收装置上并及时传输给数据处理器，从而获得追日系统误差信息,配合适当的控制器使太阳能接收设备跟随太阳运动。
一方面，传感器毕竟只是光伏发电系统组成部分中一个小的感测单元，而现有感测系统会因为光伏板数量增加而使用更多的传感器，变得过于复杂、数量多、占空间。同时在分布式光伏发电厂中会出现制造组装麻烦、成本高等问题，在地理位置不太平整处更是组装困难和不易于后期维护。
另一方面，现有传感器的捕光范围受到限制，存在捕光死角，分布于传感器四周的检测器件在接收感测光时使检测数据存在差异，同时不能得出准确的光线方向及直射点，使得输出准确度不够。
如何通过设计结构简单、能够实现同步追踪的传感器组成不占空间、容易组装的感测系统，使其具有无死角、精度高的精准感测功能，使太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的接收装置，显著提高发电效率，同时降低追日系统的成本和维护难度，成为急需解决的技术问题。
实用新型内容
为了现有技术的不足，本实用新型提出一种分布感测光伏板追日系统。
根据本实用新型的一方面，根据本实用新型实施例的一种分布感测光伏板追日系统，包括至少三个独立设置的球形传感器、矢量拟合器、至少一个光伏板以及方向调节器；其中，矢量拟合器对球形传感器输出的光线入射矢量求交，并输出方向调节矢量至方向调节器，方向调节器根据方向调节矢量控制光伏板的方向。
根据本实用新型的示例性实施例，球形传感器包括内球体、均匀分布在内球体表面的多个光学传感器、选择器、面拟合器以及光线入射矢量生成器；其中，选择器根据光学传感器的检测值选择光学传感器，面拟合器根据选择器选择的光学传感器拟合与光线入射矢量垂直的面，光线入射矢量生成器根据面拟合器的输出生成光线入射矢量。
根据本实用新型的示例性实施例，内球体外侧设有透明保护罩。
根据本实用新型的示例性实施例，所述光学传感器为光敏电阻。
根据本实用新型的示例性实施例，所述选择器为CD4051选择器。
根据本实用新型的示例性实施例，球形传感器还包括球体支撑柱、主控盒以及固定底座，其中，球体支撑柱设置在内球体下方，主控盒设置在球体支撑柱下方，固定底座设置在主控盒的周围。
根据本实用新型的示例性实施例，方向调节器为减速电机。
根据本实用新型实施例的分布感测光伏板追日系统的有益效果如下：本实用球型追日传感器采用带深度的内嵌全覆盖光敏电阻方式对全方位的太阳光进行捕捉，实现光源信号来源的全面以及光源信号的实时更新处理，有效地解决了传统传感器在捕光角度和捕光精度所存在的有死角和不准确的缺陷。将感测器件设置在分布感测系统(例如，三角分布感测系统)后，可全覆盖全方位地传输准确的光源信息至接收装置，与传统方式相比，极大的降低了传感器使用数量，方便地以后监察和维护，提升对传感器元器件的保护，尤其是能够大大降低传感器组装难度及其感测系统的成本。
通过输出传感器得出的光线的直射方向至减速电机控制光伏板的方向，有效避免现有传感器的PID控制中，利用输出信号调节光伏板的反馈调节系统造成的光伏板调节变得繁琐的问题，同时克服容易出现的超调问题，显著减少光伏板的调节频率及其次数。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种分布感测光伏板追日系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的一种球形传感器的结构示意图；以及
图3为本实用新型实施例的一种球形传感器的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
图1给出了根据本实用新型实施例的一种分布感测光伏板追日系统的结构示例。如图1所示，该分布感测光伏板追日系统包括：3个独立设置的球形传感器1、矢量拟合器、多个光伏板3以及方向调节器2。
利用3个或更多球形传感器将利用所述球形传感器置于待追踪光伏板阵列边(即将球形传感器设置在光伏板阵列周边)，3个球形传感器同时获取传感器自身相对太阳光的方向矢量，通过通信端子将方向矢量传输至整个跟踪系统的主控制器MCU。本实施例中，可由主控制器MCU实现矢量拟合器的功能，该主控制器MCU将三组方向矢量求交，获取更为精准的太阳方向、位置信息，与分布式光伏发电厂中各光伏板的方向信息进行比较，若存在偏差，则通过主控制器MCU来调整方向调节器2(例如，减速电机)进而控制光伏板的正对方向，直至光伏板与太阳位置信息一致，停止跟踪。
需要说明的是，本实施例中光伏板3和减速电机采用一对一的设置。在其它实施例中也可由一个方向调节器同时控制多个光伏板的方向。在其它实施例中，矢量拟合器可独立于主控制器MCU设置。本领域技术人员，不难理解球形传感器的数量可以大于3个。
以下将结合图2和图3对球形传感器做进一步详细的介绍。如图2所示，球形传感器1包括内球体11、均匀分布在内球体表面的多个光学传感器12、选择器、面拟合器以及光线入射矢量生成器。球形传感器1还包括球体支撑柱13、主控盒14以及固定底座15，其中，球体支撑柱13设置在内球体11下方，主控盒14设置在球体支撑柱13下方，固定底座15设置在主控盒14的周围。固定底座15上还设有固定孔位，固定孔位的尺寸取决于贯穿该孔位的螺丝的直径。
如图2所示，内球体11外侧还可设有透明保护罩。
具体地，球形传感器内球体上设置有45个光敏电阻内嵌位，光敏电阻内嵌位设置为六层(内球体的顶点可作为单独的一层)均匀分布于球体表面，每层内嵌位个数分别为1、6、10、12、10、6。根据本实用新型的实施例，将光敏电阻置于45个内嵌位内，随着接收光照强度它们表现出不同的电阻值，将光敏电阻与分压电阻组合为分压电路，在不同的光照强度下会输出45组不同的电压信号，将45组信号根据所在层数和位置进行分类，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，分别接入6个CD4051选择器的输入端口(其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号选择器的输入信号为8组，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ号选择器的输入信号均为7组)，由三位二进制代码控制选择器输出信号为选择器八组输入信号中的一组。
6个选择器的输出信号传输至主控制器MCU(例如，DSP28335)，由三位二进制代码的更替，45组信号将轮流输入主控制器MCU。根据本实用新型的实施例，可由主控制器MCU实现面拟合器以及光线入射矢量生成器的功能。
由主控制器MCU根据选择器输出的电压信号的强度，确定超过阈值的电压信号对应的光敏电阻位置，从而拟合“最大信号面”，该面即为与太阳光线垂直的面，“最大信号面”的法线方向既为太阳光线方向。
根据本实用新型的实施例，所述内球体上所置的光敏电阻内嵌位为带深度的圆孔，或者蜂窝状孔位。所述感测器件为MG45光敏电阻。在光照下，投射入圆柱形内嵌位的光会随着光线射入的角度出现投入光照的强度有差异，越垂直照射的孔内的光敏电阻受光最多，光敏电阻所表现的阻值越小，这样的设计有利于实现在即使太阳光照在自东向西逐渐偏移的过程中下，距离较近的光敏电阻可以实现对光照的微小差异的区分。
根据本实用新型的实施例，所述的球形传感器的光敏电阻信号内置所述选择器，选用的CD4051为静态功耗极低的单端8通道多路模拟开关，用于控制六类信号的选择输出。由三位二进制代码的更替，45组信号将在高频工作环境下由六组选择器的控制下轮流输入MCU。由此使45组信号得到即时的处理，运用于实时的光线追踪中。
根据本实用新型的实施例，所述的追日传感器利用底座上的固定空位进行安装和固定，便于后期的维修以及传感器损坏后的更换。
根据本实用新型的实施例，所述的追日传感器在主控盒外引出主控制器MCU的管脚输出端口，可与同连接端口的任意设备相连，辅助其进行光线追踪。
根据本实用新型的实施例，电阻分压电路及信号选择器放置于内球体内，线缆通道设置于球体支撑柱内，中央处理器MCU以及输出接口均集成在主控盒内。这样的设计可以对传感器的元器件进行有效的保护，延长使用寿命。
以上对本实用新型优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型构思的前提下作出各种变化。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920032015.4
申请日:2019-01-09
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:34(安徽)
授权编号:CN209070373U
授权时间:20190705
主分类号:G05D 3/12
专利分类号:G05D3/12
范畴分类:40E;31B;
申请人:合肥工业大学
第一申请人:合肥工业大学
申请人地址:230009 安徽省合肥市包河区屯溪路193号
发明人:侯邦苧;郑红梅;李飞;滕娴;莫宇昊;唐铭霞;谈考;罗永柱
第一发明人:侯邦苧
当前权利人:合肥工业大学
代理人:王海荣
代理机构:11723
代理机构编号:北京尚钺知识产权代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计