[发明专利]一种太阳光跟踪传感器

说明书

技术领域

本发明属于太阳能应用设备领域，特别是涉及一种太阳光跟踪传感器。

背景技术

在各种能源危机的大背景下，太阳能越来越受到瞩目，而太阳能跟踪器是光伏设备的重要组成部分，其跟踪精度直接影响整个光伏系统的效率。目前跟踪太阳的方法多采用视日运动轨迹跟踪和光电传感器跟踪等形式，光电传感器作为光电跟踪式的核心部件，具有非接触、响应快、造价低、重量轻、性能可靠、不受电磁干扰等优点，因此光电跟踪传感器被广泛应用。

然而一般光电传感器在保证了高精度情况下往往忽略了跟踪范围因素，导致传感器经常出现因跟踪范围小而搜索不到太阳的情况。如传统光筒式，如图1所示，它由四象限光电池和光筒组成，光筒屏蔽性好，外界干扰光影响小，跟踪精度高，但是它跟踪范围小，无法完成大范围跟踪。如图2所示，传统的隔板式是直接将两边输出端接到一个比较器的正负输入端，由比较器输出值的符号判断太阳位置，此类跟踪器虽然跟踪范围大，设计简单成本低，但是跟踪精度很低，易受杂光干扰，系统稳定性差。

而一些改进技术虽然提高了传感器的跟踪范围和跟踪精度，但是由于设计复杂、成本较高等原因仍然不能使人满意。如中国专利申请00219971.8公开了一种太阳光跟踪传感器，如图3所示，它由四象限电池和相互交叉的挡光板组成,该设计结构简单，但在精度方面易受杂散光影响，跟踪精度不够，跟踪系统也不够稳定。中国专利申请200510120837.0公开了一种太阳光跟踪传感器，如图4所示，它由四个光敏元件、减光板、带中隔板的盒子组成，该设计只能跟踪南北（东西）一个方向上的跟踪，其他方向需要另外安装，安装不够简易，线路设计不够灵活。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种成本低廉、结构简单、跟踪精度高，对小入射角光线更为敏感，精密跟踪范围大的太阳光跟踪传感器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳光跟踪传感器，至少包括：

光信号探测器，固定于光伏组件且与光伏组件朝向相同，其包括：多象限感光元件，具有分别对应于各象限的信号输出端；遮光结构，依据各象限将所述多象限感光元件隔开；

控制器，连接于所述光信号探测器及电机装置，用于在接收到所述光信号探测器各组输出端所输出的电信号后进行处理，由各感光元件上电流值之间的关系控制所述电机装置实现光伏组件对太阳光的跟踪。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述控制器可根据各象限感光元件的信号计算出太阳入射角度，实现所述电机装置东西方向及南北方向的调整。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述控制器还连接于所述光伏组件，用于在所述太阳光跟踪传感器实现对太阳光的跟踪后，控制所述电机装置对所述光伏组件在预设角度内进行微动搜索，并通过所述比较不同角度的光伏组件输出的电信号的大小确定太阳光垂直入射的方向。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述多象限感光元件为非晶硅太阳电池、晶体硅太阳电池、以及光电探测器的一种。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述多象限感光元件至少由所述遮光结构分开设为三象限、四象限或五象限。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述的遮光结构由不透光材料制成，或由不同介质界面组成。

进一步地，所述遮光结构还设置有用于对照射至所述多象限感光元件的太阳光进行过滤的滤光结构。

进一步地，所述滤光结构由光学材料制成，可将通过的太阳光过滤成某一波段范围的光。

作为本发明的太阳光跟踪传感器的一种优选方案，所述滤光结构为起聚光作用的凸透镜形式结构。

如上所述，本发明提供一种太阳光跟踪传感器，至少包括：光信号探测器，固定于光伏组件且与光伏组件朝向相同，其包括：多象限感光元件，具有分别对应于各象限的信号输出端、及遮光结构，依据各象限将所述多象限感光元件隔开；控制器，连接于所述光信号探测器及电机装置，用于在接收到所述光信号探测器各组输出端所输出的电信号后进行处理，由各感光元件上电流值之间的关系控制所述电机装置实现光伏组件对太阳光的跟踪。本发明具有以下有益效果：

1）该新型太阳光跟踪传感器，成本低廉、设计精巧、结构简单，可探测范围大，精确跟踪的范围接近±90°。

2）镜面遮光结构可以增大感光元件的响应，进而对小入射角的光线更为敏感，提高了跟踪精度。