[發明專利]一種太陽能全自動高精度跟蹤閉環控制方法

有效

• 申請號: 202010848206.5
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN111966132B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 張禮兵;吳婷;宋海軍;黃風立
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京翔甌知識產權代理有限公司 11480
• 代理人: 張利靖

一種太陽能全自動高精度跟蹤閉環控制方法。解決了現有太陽能跟蹤系統跟蹤精度低的問題。它包括對太陽能自動跟蹤裝置系統進行參數初始化處理；檢測太陽的方位角和俯仰角，檢測跟蹤裝置的方位角和俯仰角；計算方位角誤差、俯仰角誤差；分別求解變域空間中方位角誤差變量、俯仰角誤差變量、方位角誤差變化變量、俯仰角誤差變化變量；計算四個變量的變化因子；計算四個變量的變域空間的變域范圍；確定新變域空間中四個變量的表達式；對新變域空間的方位角和俯仰角的控制規則進行自適應調控；計算新變域空間的方位角和俯仰角輸出信號量；控制電機轉動相應的轉角。本發明的有益效果，能進一步提高太陽能系統的能量轉換效率。

技術領域

本發明涉及一種太陽能跟蹤控制技術領域，具體涉及一種太陽能全自動高精度跟蹤閉環控制方法。

背景技術

隨著社會的發展，節能減排已成為人們所關注的問題，太陽能作為一種新興的綠色能源，正得到迅速發展與應用，尤其是在無電力設施或電力線難以到達的偏遠地區，利用太陽能發電就顯得極為重要。

由于太陽相對地球的運動，導致照射到固定的光伏電池板上的太陽光每天在不同的時刻或每年不同的時間具有不同的入射角。此種入射光線會降低太陽能電池板的收集效率及減少太陽能電池板產生的電量。由于收集的太陽能量與余弦角成正比，即太陽光的入射角與太陽能電池板的垂直表面之間的夾角，此效果所導致的損失即為熟知的余弦損失。由于太陽的光照方向和強度隨時間不斷變化，會影響太陽能的接收效率，太陽跟蹤是指在太陽照射過程中受光面跟太陽光線始終趨于垂直，以在有限的使用面積內收集更多的太陽能，太陽跟蹤是太陽能中一種提高轉換效率的有效手段。采用太陽能跟蹤裝置，能使太陽能的接收率提高37.7％。由此可見，太陽跟蹤系統可使太陽能的接收效率大大提高，從而提高太陽能的光伏發電效率。

太陽能跟蹤裝置通常是一種自動化設備，其跟蹤太陽精度是影響能量轉化效率的一個重要因素。根據跟蹤裝置的機械特性，可以將跟蹤裝置分為單軸跟蹤裝置和二軸跟蹤裝置。由于單軸跟蹤裝置一般只能實現一個方向的太陽跟蹤，而不能同時對太陽的東西和南北方向的角度變化進行自動跟蹤，導致太陽能板吸收太陽光效率較低。二軸跟蹤裝置可以保證太陽能板在一年四季高精度的跟蹤太陽光運動，獲得較高的能量轉化效率。

傳統的太陽能自動跟蹤裝置及方法的光電傳感器大多采用傳統的結構，探測范圍小，容易出現跟蹤丟失和誤操作，跟蹤控制系統根據光線的投影計算太陽角度的偏差，角度誤差大，跟蹤精度低，不能很好地滿足太陽能跟蹤控制系統的精度要求。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供了一種太陽能全自動高精度跟蹤閉環控制方法。

本發明的技術方案是：一種太陽能全自動高精度跟蹤閉環控制方法，其步驟如下：

(1)對太陽能自動跟蹤裝置系統進行參數初始化處理，設置太陽光檢測裝置的檢測周期T₁、太陽能自動跟蹤裝置的方位軸和俯仰軸轉角檢測裝置的采樣周期T₂、太陽能自動跟蹤控制周期T₃，三者之間滿足T₁＝T₂，T₃＝nT₁，且n為大于或等于1的整數；

(2)根據太陽光檢測裝置得到當前位置和當前時刻太陽的方位角和俯仰角，根據太陽能自動跟蹤裝置的方位軸和俯仰軸轉角檢測裝置，分別得到太陽能自動跟蹤裝置的實際方位角和實際俯仰角；

(3)計算第k時刻太陽的方位角與太陽能自動跟蹤裝置的實際方位角之間誤差和誤差變化、計算第k時刻太陽的俯仰角與太陽能自動跟蹤裝置的實際俯仰角之間誤差和誤差變化；

(4)分別求解變域空間中第k時刻太陽的方位角與太陽能自動跟蹤裝置的實際方位角之間誤差變量、第k時刻太陽的俯仰角與太陽能自動跟蹤裝置的實際俯仰角之間誤差變量、第k時刻太陽的方位角與太陽能自動跟蹤裝置的實際方位角之間誤差變化變量、第k時刻太陽的俯仰角與太陽能自動跟蹤裝置的實際俯仰角之間誤差變化變量；