一种用于光伏发电的高精度太阳跟踪传感器

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种用于光伏发电的高精度太阳跟踪传感器。

背景技术

随着我国“碳达峰、碳中和”目标的提出，包括光伏发电在内的新能源发电将逐步取代传统的以化石能源为主的火力发电，准确的双轴光电跟踪可有效提高光伏发电效率10%以上，因此光伏发电场合进行太阳跟踪，意义重大。现有的被动式的光电跟踪方案主要采用四象限、线阵CCD等传感器实现。四象限跟踪方案，需要比较光电传感器输出值进行判断，当传感器特性不一致时，误差较大；线性CCD方案需要设置2个线性CCD，或采用1个线性CCD方案，但需要机械传动机构旋转CCD，结构复杂，成本高；其中“一种以数字信号形式输出的太阳方向检测传感器”不仅结构复杂，成本高，而且在日出时间附近，由于传感器检测面和太阳方向偏差较大，传感器无法工作。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中不足与缺点，提供一种用于光伏发电的高精度太阳跟踪传感器，具有结构简单，安装方便，精度高，成本低等优点，尤其在传感器表面和太阳方向偏差较大时，传感器能依据视日运动轨迹自动计算出并输出太阳高度角和方位角，可广泛应用于光伏发电场合的双轴跟踪。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：一种用于光伏发电的高精度太阳跟踪传感器，它包括太阳光环生成装置1、太阳光环处理装置2，所述太阳光环处理装置2设置在太阳光环生成装置1一端的内侧，所述太阳光环生成装置1包括了光线投影面11、安装固定面12、引线孔13、密闭容器14、光线入射面15，所述安装固定面12与密闭容器14的一端相连接，密闭容器14的另一端与光线入射面15相连接，所述安装固定面12上设有光线投影面11，且光线投影面11与密闭容器14相配合，密闭容器14上设有引线孔13，所述太阳光环处理装置2包括了光环中心测量模块21、光环中心处理模块22，所述光环中心测量模块21设置在光线入射面15的中部，且光线入射面15的内侧上设有光环中心处理模块22。

作为本发明更有具体的：所述光线入射面15上设有透明圆环15-1。

作为本发明更有具体的：所述密闭容器14为圆柱形不透光密闭容器。

作为本发明更有具体的：所述光线投影面11与光环中心测量模块21相互平行，保证其光环中心测量模块21的测量数据的准确性。

作为本发明更有具体的：所述光线入射面15能将太阳光线导入密闭容器14后在光线投影面11形成特定的光环。

作为本发明更有具体的：所述安装固定面12用于固定传感器，并调节传感器倾角保持和光伏电池板表面平行。

作为本发明更有具体的：所述光环中心测量模块21利用摄像头测量光环中心坐标。

作为本发明更有具体的：所述光环中心处理模块22可根据光环中心坐标计算出太阳高度角和方位角后输出。

本发明的工作原理：图1-图3中：太阳光环生成装置1利用光线入射面15将太阳光线导入密闭容器14后，在光线投影面11上生成太阳光环，太阳光环处理装置2利用光环中心测量模块21进行光环中心坐标测量，光环中心处理模块22接收并处理光环中心测量模块21输出的光环中心坐标数据，计算出太阳高度角和方位角后以数字信号的形式输出，太阳光环生成装置1采用光线入射面15上的透明圆环15-1太阳光线导入密闭容器14后，在光线投影面11上生成太阳光环，光环中心测量模块21测量出光线投影面15上的光环中心坐标后，光环中心处理模块22能根据中心坐标计算出太阳的高度角和方位角，太阳光环处理装置2采用光环中心测量模块21测量出光线投影面11上太阳光环的中心坐标（x1,y1）后，光环中心处理模块22利用太阳光环中心坐标（x1,y1）计算出太阳高度角和方位角，而图4中：太阳光环处理装置2的电路原理图中的控制器为电路核心部件，光环中心测量电路送来的信号经总线驱动器后送入控制器进行处理计算后获得太阳的高度角和方位角，单一总线驱动器主要为光环中心测量电路提供时钟信号，其中，控制器选用C8051F330型号单片机，而光线入射面15能将太阳光线导入密闭容器14后在光线投影面11形成特定的光环，安装固定面12用于固定传感器，并调节传感器倾角保持和光伏电池板表面平行，光环中心测量模块21利用摄像头测量光环中心坐标，光环中心处理模块22根据光环中心坐标计算出太阳高度角和方位角后输出。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：结构简单，安装方便，精度高，成本低等优点，尤其在传感器表面和太阳方向偏差较大时，传感器能依据视日运动轨迹自动计算出并输出太阳高度角和方位角，可广泛应用于光伏发电场合的双轴跟踪。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构框图。

图3是本发明中光环中心处理模块22的计算原理示意图。

图4是本发明光环中心处理模块22的电路原理图。

附图标记说明：太阳光环生成装置1、太阳光环处理装置2、光线投影面11、安装固定面12、引线孔13、密闭容器14、光线入射面15、光环中心测量模块21、光环中心处理模块22、透明圆环15-1。

具体实施方式

参看图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包括太阳光环生成装置1、太阳光环处理装置2，所述太阳光环处理装置2设置在太阳光环生成装置1一端的内侧，所述太阳光环生成装置1包括了光线投影面11、安装固定面12、引线孔13、密闭容器14、光线入射面15，所述安装固定面12与密闭容器14的一端相连接，密闭容器14的另一端与光线入射面15相连接，所述安装固定面12上设有光线投影面11，且光线投影面11与密闭容器14相配合，密闭容器14上设有引线孔13，所述太阳光环处理装置2包括了光环中心测量模块21、光环中心处理模块22，所述光环中心测量模块21设置在光线入射面15的中部，且光线入射面15的内侧上设有光环中心处理模块22。

所述光线入射面15上设有透明圆环15-1，所述密闭容器14为圆柱形不透光密闭容器，所述光线投影面11与光环中心测量模块21相互平行，保证其光环中心测量模块21的测量数据的准确性。

所述光线入射面15能将太阳光线导入密闭容器14后在光线投影面11形成特定的光环，所述安装固定面12用于固定传感器，并调节传感器倾角保持和光伏电池板表面平行，所述光环中心测量模块21利用摄像头测量光环中心坐标，所述光环中心处理模块22可根据光环中心坐标计算出太阳高度角和方位角后输出。

本发明的工作原理：图1-图3中：太阳光环生成装置1利用光线入射面15将太阳光线导入密闭容器14后，在光线投影面11上生成太阳光环，太阳光环处理装置2利用光环中心测量模块21进行光环中心坐标测量，光环中心处理模块22接收并处理光环中心测量模块21输出的光环中心坐标数据，计算出太阳高度角和方位角后以数字信号的形式输出，太阳光环生成装置1采用光线入射面15上的透明圆环15-1太阳光线导入密闭容器14后，在光线投影面11上生成太阳光环，光环中心测量模块21测量出光线投影面15上的光环中心坐标后，光环中心处理模块22能根据中心坐标计算出太阳的高度角和方位角，太阳光环处理装置2采用光环中心测量模块21测量出光线投影面11上太阳光环的中心坐标（x1,y1）后，光环中心处理模块22利用太阳光环中心坐标（x1,y1）计算出太阳高度角和方位角，而图4中：太阳光环处理装置2的电路原理图中的控制器为电路核心部件，光环中心测量电路送来的信号经总线驱动器后送入控制器进行处理计算后获得太阳的高度角和方位角，单一总线驱动器主要为光环中心测量电路提供时钟信号，其中，控制器选用C8051F330型号单片机，而光线入射面15能将太阳光线导入密闭容器14后在光线投影面11形成特定的光环，安装固定面12用于固定传感器，并调节传感器倾角保持和光伏电池板表面平行，光环中心测量模块21利用摄像头测量光环中心坐标，光环中心处理模块22根据光环中心坐标计算出太阳高度角和方位角后输出。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。