一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，包括PLC，PLC上连接有：与外部进行无线通信的无线通信装置；显示当前光伏支架运行参数的文本显示器；获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器；获取当前外部环境中风速的风速仪；获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器；对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关；对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关；对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关；对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关；对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关；对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机；对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。本实用新型专利技术具有较高的稳定性和抗干扰能力。

A dual axis photovoltaic intelligent tracking control device based on PLC

The utility model provides a dual axis photovoltaic intelligent tracking control device based on PLC, which includes a PLC, a wireless communication device connected with the external wireless communication on the PLC, a text display displaying the running parameters of the current photovoltaic support, a Holzer sensor for obtaining the rotating angle of the current photovoltaic support, and the acquisition of the current external environment. An anemometer with a medium wind speed; an angle sensor that obtains the current pitching angle of the photovoltaic bracket; a close switch to the starting position of the photovoltaic bracket; an east direction limit switch to the east direction angle of the photovoltaic bracket; a west direction limit switch to the west direction angle of the photovoltaic support; and the south direction of the photovoltaic support. A south direction limit switch with a limiter for a tilt angle; a north direction limit switch that limits the north direction angle of the photovoltaic bracket; a rotary motor that adjusts the angle of the PV bracket to the angle of rotation; the pitch motor that adjusts the north and South angle of the PV bracket. The utility model has high stability and anti-interference capability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置
本技术涉及一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置。
技术介绍
随着煤炭、石油等常规不可再生能源的消耗，以常规能源为基础的能源结构已不能适应可持续发展的需求，能源问题已成为制约人类进步的重要因素，人类必须寻找可持续发展的能源道路，才能缓解能源短缺与人类社会高速发展的矛盾。太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源越来越受到人们的关注，发展前景非常广阔。但太阳能存在着间歇性、密度低、光照强度和方向随时间不断变化的问题，只有使光伏板与太阳光线时刻保持垂直，才能有效的解决这些问题，提高太阳能的利用率，提高光伏电站的发电效率。根据调查发现，双轴跟踪控制装置按有无反馈信号分为：开环控制、闭环控制。较开环控制而言，闭环控制增加了反馈信号，使得控制系统控制精度更高，但也相应的增加了生产成本。且现有的跟踪系统稳定性差、跟踪过程中由于过度旋转或者其他外界的环境因素导致，装置容易出故障。
技术实现思路
本技术提供一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，以解决现有技术存在的问题。本技术采用以下技术方案：一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，包括PLC，所述PLC上连接有：与外部进行无线通信的无线通信装置；显示当前光伏支架运行参数的文本显示器；获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器；获取当前外部环境中风速的风速仪；获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器；对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关；对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关；对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关；对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关；对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关；对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机；对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。进一步，所述PLC采用单相220V电源供电；所述单相220V电源通过开关电源VC1转化为24V电源后，为回转电机和俯仰电机供电；所述回转电机与开关电源VC1之间设置有中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2；所述俯仰电机与开关电源VC1之间设置有中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4。进一步，还包括箱体，所述箱体上设置多个开口，开口处分别安装与PLC相连的文本显示器、指示灯和旋转开关；所述指示灯包括光伏支架朝向东向的东向指示灯、光伏支架朝向西向的西向指示灯、光伏支架朝向南向的南向指示灯、光伏支架朝向北向的北向指示灯，所述旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关、南向/北向旋转开关。进一步，当光伏发电站由多个光伏发电矩阵组成时，所述每个光伏发电矩阵处均设置一个控制装置，各控制装置之间通过无线通信模块进行通信，且该无线通信模块与数据服务器通信连接，数据服务器与远程控制端通信连接。本技术的有益效果：本技术使用PLC进行跟踪，具有较高的稳定性和抗干扰能力；同时设置接近开关和限位开关，能够对装置的旋转位置进行限制，防止过度旋转造成的装置损坏；还可通过无线通信模块进行无线远程监控。附图说明图1为本技术的控制装置的外部箱体示意图。图2为数据采集及控制系统配电原理图。图3为数据采集及控制系统硬件配置图。图4为本技术的系统拓扑图。图5为光伏支架的示意图。图6为图5中A位置的角度传感器安装位置。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细说明。本专利技术应用于双轴跟踪控制，通过PLC控制执行机构进行旋转，实现跟踪的目的。上述的应用于光伏板的执行机构（即双轴光伏支架）为现有技术，用于对光伏板实现东西向的回转操作和南北向的俯仰操作，即双轴的执行机构包括用于支撑东西向回转运动的回转机构（如图5中的1位置）和带动回转机构东西向转动的动力机构如回转电机；和支撑南北向俯仰运动的俯仰机构（图5中的2位置）和带动俯仰机构南北向俯仰操作的动力机构如俯仰电机。如图1所示，本技术的控制装置包括箱体，箱体的正面箱壁上设置多个开口，开口处分别安装与PLC连接的文本显示器、指示灯和旋转开关。指示灯包括光伏面板朝向东向的东向指示灯、光伏面板朝向东向的西向指示灯、光伏面板朝向南向的南向指示灯、光伏面板朝向北向的北向指示灯、电源指示灯。旋转开关包括手动/自动旋转开关、东向/西向旋转开关、南向/北向旋转开关。本技术的控制系统硬件配置如图3所示，包含PLC和无线通信模块，无线通信模块优选采用3G/4G通信模块，该无线通信模块用于和远程的数据服务器网络连接，数据服务器与远程控制端的工控机通信连接。PLC上还连接有文本显示器，文本显示器用来显示斜单轴光伏支架运行中的相关参数，例如系统时间、当地经纬度、太阳的实际方位角、高度角、当前的俯仰角度、回转角度等。PLC的通信信号板（SB）还通过ModbusRTU协议与角度传感器进行通信连接，采集光伏支架的俯仰机构的俯仰角度；PLC上还连接有霍尔传感器，用于采集光伏支架的回转机构的回转角度。如图5所示，角度传感器3安装在光伏组件的网架纵梁上，用于获取俯仰机构实际旋转的角度，而霍尔传感器集成在回转电机内部，用于获取回转机构实际旋转的回转角。PLC上还设置有获取当前外部环境中风速的风速仪；如果风速大于设定的风速阈值，容易对光伏组件造成损害，因此，该种情况下，PLC向电机发出信号停止光伏跟踪。由于一般光伏板需要在一定的范围内进行跟踪，超出该范围就会对支架和控制系统造成损害，因此，需要对光伏板的东向倾角、西向倾角、南向倾角、北向倾角进行限制，本技术中采用的方法是在东向、西向、南向、北向的极限位置设置机械限位开关，即：东向限位开关、西向限位开关、南向限位开关、北向限位开关，并配合定时、定角度停止运行的方法对支架和控制系统进行多重保护。当光伏支架运行到极限限位开关位置时，停止追踪。PLC上还连接有接近开关，接近开关用于对光伏支架的起始位置进行限位，当每天的傍晚时候，光伏支架回到起始位置，接近开关用于对该位置进行限位。如图2所示，本技术中控制系统总电源和PLC工作电源采用单相220V、50HZ交流电源，驱动光伏支架的双轴运动的电机电源采用24V直流电源，该直流电源由开关电源VC1转换而来），电机采用低功耗的直流电机，电机与24V直流电源之间设置有中间继电器ⅠK1、中间继电器ⅡK2、中间继电器ⅢK3、中间继电器ⅣK4，由PLC发出控制信号，通过控制中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2进而控制回转电机，改变光伏面板东西向的旋转角度，通过控制中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4进而控制俯仰电机，改变光伏面板南北向的旋转角度，进而光伏矩阵自动跟踪太阳运行轨迹。具体来说，需要进行俯仰控制时，PLC输出控制信号使中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的线圈得电，进而将中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的常开主触点吸合，俯仰电机得电运行，支架开始南北向跟踪；当不需要进行俯仰控制时时，PLC停止输出控制信号，中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的线圈失电，进而中间继电器ⅢK3和中间继电器ⅣK4的常开主触点断开，俯仰电机停止运行，俯仰机构停止跟踪。需要进行回转控制时，PLC输出控制信号使中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的线圈得电，进而将中间继电器ⅠK1和中间继电器ⅡK2的常开主触点吸合，回转电机电得电运行，支架开始东西向旋转；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，其特征在于：包括PLC，所述PLC上连接有：与外部进行无线通信的无线通信装置；显示当前光伏支架运行参数的文本显示器；获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器；获取当前外部环境中风速的风速仪；获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器；对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关；对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关；对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关；对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关；对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关；对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机；对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，其特征在于：包括PLC，所述PLC上连接有：与外部进行无线通信的无线通信装置；显示当前光伏支架运行参数的文本显示器；获取当前光伏支架回转角度的霍尔传感器；获取当前外部环境中风速的风速仪；获取光伏支架当前俯仰角度的角度传感器；对光伏支架的起始位置进行限位的接近开关；对光伏支架的东向倾角进行限位的东向限位开关；对光伏支架的西向倾角进行限位的西向限位开关；对光伏支架的南向倾角进行限位的南向限位开关；对光伏支架的北向倾角进行限位的北向限位开关；对光伏支架的东西向回转角度进行调整的回转电机；对光伏支架的南北向俯仰角度进行调整的俯仰电机。2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的双轴光伏智能跟踪控制装置，其特征在于：所述PLC...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉，胡美玲，孟鹏飞，黄春犁，赵亚楠，冯宇，赵进科，张利伟，
申请(专利权)人：华电郑州机械设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41