[發明專利]基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統及其實現方法

有效

• 申請號: 201210031615.1
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN102541094A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李睿;宋啟明
• 申請（專利權）人: 無錫泰克塞斯新能源科技有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;H02N6/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，具體地，涉及基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統及其實現方法。

背景技術

在光伏發電技術領域，跟蹤式光伏發電系統的主要應用，包括：在光伏發電過程中，通過將光伏電池板固定在具有對太陽當前方位和俯仰角跟蹤能力的機械轉動系統設備上，大幅度提高傳統光伏電池板的發電能力。

目前，有兩種跟蹤方式：一種跟蹤方式是主動式跟蹤，即通過天文算法計算出當前的太陽的實際方位角和俯仰角，然后機械系統調整光伏電池板到相應的位置；另外一種跟蹤方式是被動式跟蹤，即通過光敏傳感器檢測到太陽位置的變化，機械系統作出相應的轉動調整，以轉動到最大化接受太陽能的角度和位置。?

但是，傳統的主動式跟蹤的技術解決方案存在以下問題：如果通過步進電機和伺服控制器來實現高精度轉動，其成本過高；如果通過傳統可編程邏輯控制器（PLC）來實現，輔以運動控制模塊，成本過高；另外，在安裝系統的過程中，需要非常精確地對初始化的方位角進行精確定位，系統安裝調試過程繁瑣，且精確度難以控制。

被動式跟蹤存在以下問題：在惡劣的自然環境下，當光敏傳感器被污染或者遮蓋時，傳感器可能會得到被嚴重影響、甚至錯誤的測量結果，那么將會導致跟蹤效果大大下降、甚至方向位置完全錯誤的情況。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中的跟蹤式光伏發電系統至少存在以下缺陷：

⑴成本高：在主動式跟蹤方式中，如果通過步進電機和伺服控制器來實現高精度轉動，則成本過高；如果通過傳統可編程邏輯控制器（PLC）、輔以運動控制模塊來實現，則成本仍然很高；

⑵精確度低：在主動式跟蹤方式中，安裝系統時，需要非常精確地對初始化的方位角進行精確定位，精確度難以控制；?

⑶操作過程繁瑣：在主動式跟蹤方式中，安裝系統時，需要非常精確地對初始化的方位角進行精確定位，系統安裝調試過程繁瑣；

⑷可靠性差：在被動式跟蹤方式中，當光敏傳感器在惡劣的自然環境中被污染或者遮蓋的時，傳感器可能會得到被嚴重影響的、甚至錯誤的測量結果，導致跟蹤效果大大下降、甚至方向位置完全錯誤的情況。?

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統，以實現成本低、精確度高、操作過程簡單與可靠性好的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統，包括工控主機，以及分別通過工業通信總線與所述工控主機信號連接的方位角調節模塊、俯仰角調節模塊及地磁傳感器測量模塊，其中：

所述地磁傳感器測量模塊，用于實時采集光伏電池板的俯仰角與方位角，并將實時測量結果反饋至工控主機；

所述工控主機，用于根據天文算法計算光伏電池板的當前俯仰角與方位角，將計算結果與地磁傳感器測量模塊的實時測量結果進行比較，并根據比較結果實時控制方位角調節模塊和/或俯仰角調節模塊動作；

所述俯仰角調節模塊，用于根據工控主機的控制指令，實時調節光伏電池板的俯仰角；

所述方位角調節模塊，用于根據工控主機的控制指令，實時調節光伏電池板的方位角。

進一步地，所述方位角調節模塊，包括依次與工控主機信號連接的第一電機變頻器與方位角電機。

進一步地，所述俯仰角調節模塊，包括依次與工控主機信號連接的第二電機變頻器與俯仰角電機。

進一步地，以上所述的基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統，還包括用于為各用電設備供電的電源模塊，所述電源模塊分別與工控主機、第一電機變頻器、第二電機變頻器、方位角電機、俯仰角電機及地磁傳感器測量模塊電連接。

進一步地，所述工控主機至少包括Atmel公司的型號為AT91SAM9G20的微處理器。

進一步地，所述地磁傳感器測量模塊至少包括Holleywell公司的型號為HMC?5843的地磁傳感器。

進一步地，所述第一電機變頻器與第二電機變頻器，至少包括Omron公司的型號為JX2?200V的電機變頻器。

進一步地，所述方位角電機與俯仰角電機，至少包括SEW公司的型號為RX57的電機。

同時，本發明采用的另一技術方案是：一種根據以上所述的基于三維地磁傳感器的跟蹤式光伏發電系統的實現方法，包括：

a、將根據天文算法計算得到的光伏電池板俯仰角與方位角的理論值，與通過地磁傳感器實時測量得到的光伏電池板當前俯仰角與方位角的測量值，進行比較；