基于iMXRT1052核心板设计的太阳能智能跟踪支架系统解决方案

Posted 2020-11-30

随着中国光伏市场的日益成熟，技术不断提升，支架在整个电站中不仅仅是起到单纯的支撑作用，同时还可以大幅提升发电量，降低基础成本，因为同一地点一天内太阳高度角是不断变化的，所以光伏阵列在不同时间接收最大太阳辐射量的倾斜角度也是不断变化的。智能支架就是通过太阳能自动跟踪装置，使集能器的主光轴始终与太阳光线相平行，提高太阳能利用的控制设备。

一、结构组成
自动跟踪装置由传感器、方位角跟踪机构、高度角跟踪机构和自动控制装置组成。方位角跟踪机构由电源、方位角传感器、放大器、执行器组成。执行器由电机和传动齿轮组成。高度角跟踪机构由高度角传感器、放大器、执行器组成。控制单元由运算放大器、晶体管和继电器组成，并与照度传感器、方位角和高度角传感器及驱动电机连接。

二、方案实现：
1、UART：接传感器，传感器部分包括跟踪传感器和照度传感器，主要检测太阳由东往西视运动的偏转角度、太阳的视高度以及太阳的辐射强度。接lora数据传输采集数据。

2、IO：控制电机；当太阳光线发生倾斜时，传感器输出倾斜信号，该信号经放大后送入控制单元，控制单元经过对信号的处理分析指示执行器调整太阳能集能器，直到太阳能集能器对准太阳；当集能器表面有灰尘时可以控制雨刷喷水、清理集能器。

3、RS485：接上级 网关，发送状态信息并接收网关的指令，便于集中管理。飞凌iMXRT1052核心板将处理器功能管脚全部引出，可配置出124个GPIO。原生支持LCD、Camera、USB、UART、CAN、Ethernet、PWM等功能接口。

4、GPS：最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪。

高性能 高实时 低功耗：飞凌iMXRT1052核心板主频528MHz，Coremark跑分3020，1284 DMIS； 512KB紧耦合内存，中断延迟低至20ns； CPU满负荷运行时，核心板功耗仅0.5W。
iMXRT1052核心板支持裸机运行、FreeRTOS、RT-Thread与uCLinux操作系统，兼具MCU与MPU的双重形态，按需选择，更加灵活。支持裸机程序，简单易用、实时性高、功耗更低；支持uCLinux操作系统，多任务运行、代码易维护、应用移植性强。

三、方案特点：
1、跟踪全过程相邻集能器无阴影遮拦

2、具有夜间自返功能

3、根据太阳运行轨迹采用时间、方位控制方式

4、具有大风与大雪保护功能，提高电站安全性能

5、具有网络监控功能，实现集中控制

6、具有清洁机器人功能，擦除表面灰尘等

四、 飞凌产品在智能支架中的应用
1、因为接收并处理分析传感器的信号需要芯片有一定的计算能力，而考虑到支架在整个系统的成本占比较小，需要选一款性价比较高的产品。

FET1052-C 核心板基于 NXP公司 i.MX RT1052跨界处理器设计,搭载 ARM Cortex-M7内核，集微控制器的低功耗、易用性与应用处理器的高性能、高扩展性于一体。主频528MHz，SRAM 512 KB(TCM)，两种配置：SDRAM 16MB，QSPI-Nor Flash 4MB，售价68元；SDRAM 32MB，QSPI-Nor Flash 16MB，售价88元；体积小巧仅31*43mm，采用0.8mm间距连接器；引脚数量160PIN，CPU全功能引出，可配置出124个GPIO；引出UART、Ethernet、USB、CAN 、PWM、ADC、LCD、CAMERA等丰富外设功能；支持uCLinux操作系统。板卡设计充分考虑信号完整性，保证最佳电气性能；优化电源架构，调整电源上电时序，提高了系统鲁棒性。

2、太阳能板一般是在室外，各种地域、天气情况，环境比较恶劣，根据此需求核心板所有元器件均采用工业级用料，严酷的温度等级测试确保核心板在-40℃~+85℃环境中稳定运行。

飞凌官网附上，查看详情：https://www.forlinx.com/article_view_311.html