[發(fā)明專利]光伏追蹤控制器及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510014423.3
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104601095A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱洪波
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽薩拉爾自動化科技有限公司
• 主分類號: H02S20/32
• 分類號: H02S20/32
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

????被發(fā)明涉及光伏發(fā)電裝置設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏追蹤控制器及其控制方法。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電是一種具有廣闊前景的綠色能源，在未來的供電系統(tǒng)中將占有重要的地位。光伏電池的輸出功率與光照強度有關(guān)，并且光照強度在一定程度上制約著太陽能電池板的發(fā)電效率。為了提高效率，光伏發(fā)電系統(tǒng)通常會采用太陽追蹤蹤功能的控制器。

以往的追蹤控制器，如專利CN200510043491.9，根據(jù)地球圍繞太陽運轉(zhuǎn)的基本規(guī)律及有關(guān)參數(shù)計算出安裝地當(dāng)日之真太陽時、赤緯角、日出日落時間并由此再根據(jù)跟蹤運轉(zhuǎn)的速度分別算出各時間間隔仰角與方位所需跟蹤運行時間，然后根據(jù)算得的各時間間隔所需運行時間，控制仰角跟蹤與方位跟蹤運行直至日落。但是這種方式不能對光伏電池板的實際姿態(tài)和角度進行檢測，無法發(fā)現(xiàn)追蹤偏差，導(dǎo)致電量損失。

專利CN200610146201.8利用光傳感器檢測太陽位置，作為追蹤控制的閉環(huán)檢測元件。如果光伏電池板的姿態(tài)沒有與太陽光入射光線呈直角，則光傳感器的信號放大電路就會檢測出來并以電信號表示。控制器根據(jù)這個電信號來驅(qū)動電機進行相應(yīng)調(diào)整，直到光伏電池板表面與太陽光入射光線再次垂直。這種控制器的缺點是在多云天氣時無法分辨出太陽位置，從而無法持續(xù)追蹤太陽，導(dǎo)致電量損失。

專利CN201110428797.1、專利CN201210296927.5、專利CN201220738496.9給出了時控和光控相結(jié)合的方案，晴天時用光控方案，即光傳感器檢測太陽位置并控制傳動部件追蹤太陽，多云天氣時使用時控算法，即根據(jù)當(dāng)?shù)貢r間和經(jīng)緯度計算太陽位置，控制傳動部件繼續(xù)追蹤。缺點之一是沒有給出時控和光控算法的切換條件，在晴間多云天氣的臨界點會出現(xiàn)兩種算法頻繁切換的混亂現(xiàn)象，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和發(fā)電量；缺點之二是沒有考慮光傳感器出現(xiàn)故障時的處理方法，有可能會導(dǎo)致無法切換到時控算法而無法實現(xiàn)追蹤功能，導(dǎo)致電量損失。??

專利CN201310540917.6所述的控制器，包括獲取光伏電池板的角度、光伏電池板的速度和當(dāng)前時刻的太陽傾角，利用角度控制模塊、速度控制模塊和比例系數(shù)整定模塊組成的三閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，生成控制電機轉(zhuǎn)動的指令。缺點是沒有實現(xiàn)光伏電池板的防風(fēng)保護，存在安全隱患。

上述各方案存在的無法檢測光伏電池板姿態(tài)、無法分辨太陽位置、不同算法切換時出現(xiàn)抖動、可靠性和安全性較低的特點，都不利于系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種平單軸光伏追蹤控制器及其控制方法，可實現(xiàn)晴天、多云天氣、大風(fēng)天氣三種工況下不同追蹤算法之間平滑切換，準確測量光伏電池板與太陽入射光線的角度，提高追蹤精度和控制系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)光伏電池板防風(fēng)安全保護，從而實現(xiàn)發(fā)電量最大化。

為了解決背景技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明控制器采用以下技術(shù)方案：它包括風(fēng)速傳感器、太陽位置及輻照強度傳感器、電機驅(qū)動電流傳感器、光伏電池板角度傳感器、追蹤運動極限位置傳感器，電機驅(qū)動器、電機，控制器，光伏電池板支架、光伏電池板、追蹤傳動機構(gòu)，所述風(fēng)速傳感器獨立安裝在高于光伏電池板的位置并通過信號線與控制器相連，太陽位置及輻照強度傳感器安裝在光伏電池板支架上并通過信號線與控制器相連，電機驅(qū)動電流傳感器安裝在電機驅(qū)動器的供電電路中并將通過信號線與控制器相連，光伏電池板角度傳感器安裝在光伏電池板支架上并通過信號線與控制器相連，追蹤運動極限位置傳感器有兩個，分別安裝在追蹤傳動機構(gòu)運動范圍的兩個極限位置并均通過信號線與控制器相連，電機驅(qū)動器分別與控制器和電機相連，電機分別與電機驅(qū)動器和追蹤傳動機構(gòu)相連，追蹤傳動機構(gòu)一端連接電機、另一端連接光伏電池板支架，所述控制器通過通訊線路和通訊模塊連接，通訊模塊通過網(wǎng)絡(luò)將控制器與上位機監(jiān)控系統(tǒng)相連。

優(yōu)選的，所述光伏電池板角度傳感器采用傾角儀電位器。

優(yōu)選的，所述控制器采用可編程邏輯控制器PLC或嵌入式控制器。

優(yōu)選的，所述的追蹤運動極限位置傳感器為干結(jié)點式行程開關(guān)。

優(yōu)選的，所述光伏電池板支架與追蹤傳動機構(gòu)是平單軸追蹤系統(tǒng)，也可以是立柱式固定傾角單軸追蹤系統(tǒng)、雙軸追蹤系統(tǒng)中任一種。

本發(fā)明還提供了一種光伏追蹤控制方法，其包括以下步驟：

步驟1：獲取當(dāng)前風(fēng)速、光伏電池板角度、時間、太陽位置與輻照強度、電機驅(qū)動電流、追蹤運動極限位置狀態(tài)，作為實時狀態(tài)信息輸入到控制器；

步驟2：如果處于追蹤運動極限位置觸發(fā)狀態(tài)，則執(zhí)行步驟8，否則執(zhí)行步驟3；