[發明專利]一種高精度太陽光跟蹤系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201410658315.5
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104362947A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 曹敏
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32;H02S40/30;G05D3/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于太陽光跟蹤技術領域，涉及一種應用于光伏發電中對太陽光的跟蹤系統，具體涉及一種高精度太陽光跟蹤系統，本發明還涉及該高精度太陽光跟蹤系統的控制方法。

背景技術

隨著人們對太陽光跟蹤精度要求的提高，對于太陽的二維跟蹤機構越來越受到人們重視；現有二維跟蹤機構中，跟蹤太陽高度角和方位角的機構非常普遍，其跟蹤精度較高，跟蹤能力強；但是現有跟蹤機構均沒有對精度進行實時控制，也就是整個太陽光跟蹤系統的控制不是閉環的，這樣會導致跟蹤過程中不可避免的精度損失。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度太陽光跟蹤系統，其能夠實現可靠的高精度跟蹤。

本發明所采用的技術方案是，一種高精度太陽光跟蹤系統，包括底座和固定在底座上的支柱，支柱上端固定設置有支撐平臺，支撐平臺上設置有相互嚙合的方位角大齒輪和方位角小齒輪，方位角小齒輪與方位角電機連接，且方位角大齒輪固定套裝在方位角轉軸上；

方位角轉軸上端連接有方位角旋轉架，方位角旋轉架上部水平設置有高度角轉軸，高度角轉軸穿過方位角旋轉架，高度角轉軸的兩端分別安裝有光伏組件，高度角轉軸上設置有相互嚙合的高度角大齒輪和高度角小齒輪，高度角大齒輪固定套裝在高度角轉軸上，方位角旋轉架上設置有高度角電機，高度角電機與高度角小齒輪連接；

支撐平臺上設置有方位角光柵尺，在方位角旋轉架的底部設置有方位角讀數頭，方位角光柵尺為圓環形，方位角讀數頭的位置與方位角光柵尺相對應；方位角旋轉架的側面安裝有高度角光柵尺，高度角光柵尺為圓環狀，其中心與高度角轉軸的中心線重合；高度角讀數頭設置在光伏組件上與高度角光柵尺相對應的位置。

本發明的特點還在于，

支撐平臺為倒椎體結構。

光伏組件為太陽能光伏板或者太陽能高倍聚光陣列鏡或其他可以實現光電轉換的組件。

還包括運動控制卡，電機驅動器，編碼器和工業控制計算機；工業控制計算機分別與運動控制卡、電機驅動器、光電跟蹤器、高度角讀數頭和方位角讀數頭連接，運動控制卡和電機驅動器連接，電機驅動器與方位角電機和高度角電機分別連接，電機驅動器還與編碼器連接，編碼器與方位角電機和高度角電機連接。

本發明的另一目的是提供該高精度太陽光跟蹤系統的控制方法。

本發明的另一技術方案是，一種高精度太陽光跟蹤系統的控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，讀取光伏組件的位置信息：由工業控制計算機向光電跟蹤器、方位角讀數頭和高度角讀數頭發出讀取指令，光電跟蹤器讀取光伏組件的目標位置，由方位角讀數頭和高度角讀數頭讀取光伏組件的當前位置；并將這兩組數據輸送至工業控制計算機；

步驟2，位置判斷，工控機將步驟1中得到的數據進行比對，從而將光伏組件的當前位置和目標位置進行比較，判斷兩者之間的關系，當兩者讀數一致，則表明光伏組件位置合適，不需要調節，此時返回步驟1；當兩者讀數不一致時，表明光伏組件的位置需要調節，此時進行步驟3；

步驟3，對光伏組件的位置進行調節，由工業控制計算機向運動控制卡發出調整指令，運動控制卡發出調整指令給電機驅動器，同時，編碼器將電機當前速度反饋給電機驅動器，電機驅動器處理該反饋信號后調整驅動電流，與運動控制卡發出的指令結合，對方位角電機和高度角電機進行控制，從而調節光伏組件的方位和高度，使電機更準確的按照指令以合適的速度和方向轉動，完成調整后，轉步驟1，從而連續的對高精度太陽光跟蹤系統進行控制。

本發明的有益效果是，本發明高精度太陽光跟蹤系統及其控制方法中，整個系統由于分別安裝了高度角光柵尺組件和方位角光柵尺組件使得實際的轉動角度可以得到實時測量反饋，工控機在整個過程中為主控制器，能夠進行判斷和控制；本發明在整個大的閉環控制系統下又實現了兩個小的閉環控制系統，其控制精度高，控制過程非常可靠；具體的，光柵尺組件和運動控制卡之間組成一個小的閉環控制；編碼器和電機驅動器之間也組成一個小的閉環控制。

附圖說明

圖1是本發明高精度太陽光跟蹤系統的結構示意圖；

圖2是本發明高精度太陽光跟蹤系統的控制部分結構示意圖；

圖3是本發明高精度太陽光跟蹤系統的控制方法的流程圖。