大规模太阳能电站的太阳跟踪控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大规模太阳能电站的太阳跟踪控制系统，包括上位机、现场控制单元、供电单元、采集太阳能的被控对象和电机；被控对象上设有倾角传感器和光学对焦传感器；倾角传感器采集被控对象的倾角信息，并通过角度采集器传输至现场控制单元；光学对焦传感器获取太阳与被控对象相对位置信息，并传输给现场控制单元；现场控制单元通过电机驱动器与电机连接，电机的输出端与被控对象的跟踪支架传动连接；供电单元设于现场控制柜内；上位机包括人机交互界面和中央控制器，中央控制器与现场控制单元之间通过无线以太网或光纤通信连接。本实用新型专利技术能够精确控制被控对象的倾角，实现太阳精确追踪。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及一种太阳跟踪控制系统，特别设及一种大规模太阳能电站的太阳 跟踪控制系统，属于太阳能

技术介绍
对于太阳能的利用，近年来发展最快的莫过于光电转换即太阳能光伏发电。而在 整个太阳能发电系统中，太阳光线与太阳能电池板之间的角度大小直接决定着电池板输出 功率高低，太阳光线与太阳能电池板之间的角度（0°~90° )越大，太阳能电池板发电输 出功率越高，因此，在太阳能发电过程中，最理想的状态是将太阳能电池板始终保持与太阳 光线垂直（即夹角为90° )，该样可W达到效率最大化。 为了达到上述目的，中国专利数据库于2012年12月19日公开了一件 为：太阳能追日系统，申请号为；CN201210352650,申请日为；2012年09月21日的技术 专利，该太阳能追日系统包括控制装置、传动装置、图像采集装置、图像处理装置W及滤光 装置；图像采集装置用于采集太阳的图像，与图像处理装置；图像处理装置用于计算太阳 在图像中的位置，与传动装置电连接。通过存储在控制装置内的关系表，对发电载具进行粗 调整，再借助于图像采集装置和图像处理装置，利用影像补偿技术校准发电载具的对日方 向。当图像采集装置无法有效感知太阳位置时，追日系统则W被动追踪方式追日。 上述太阳能追日系统的不足之处在于；对于多云等天气多变的情况，图像采集装 置存在可能无法有效感知太阳位置信息，必然存在图像采集控制与发电载具粗调整控制两 种模式的频繁切换，使跟踪系统存在控制抖动；而且，其不能够通过图像传感器参数，实现 被动追日系统的控制模型的自学习，不能够逐渐优化被动模型精度；只有图像采集装置无 法感知太阳时才进行发电载具粗调整，不能够实现超前经验控制，不能实现在图像采集控 制未检测到偏差之前就实施了跟踪控制，在局精度跟踪需求下，存在跟踪位置细微抖动。另 夕F，现有技术大多为；1、一个跟踪控制器控制一个支架，该样在大规模应用时，存在电源单 元、通讯单元、处理器等进行简单重复安装，导致系统元器件数量庞大，增加了电站跟踪系 统元器件故障总量和故障时间，增加运维成本；2、采用RS-485等中低速率通讯形式，大规 模应用时通讯延时滞后，响应慢。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大规模太阳能电站的太 阳跟踪控制系统，解决现有技术中存在的太阳跟踪控制精度不够高、系统不够稳定可靠、故 障时间多和运维成本高的问题，W及大规模应用时通讯延时滞后，响应慢的问题。 为达到上述目的，本技术所采用的技术方案是；大规模太阳能电站的太阳跟 踪控制系统，包括上位机、现场控制单元、供电单元、用于采集太阳能的被控对象和用于控 制被控对象旋转角度的电机；所述被控对象上设有倾角传感器和光学对焦传感器；所述倾 角传感器用于采集被控对象的倾角信息，并通过角度采集器传输至现场控制单元；所述光 学对焦传感器获取太阳与被控对象相对位置信息，并传输给现场控制单元；所述现场控制 单元通过电机驱动器与电机的输入端电连接，电机的输出端与被控对象的跟踪支架传动连 接；所述供电单元设于现场控制柜内，供电单元的输入端连接380VS相交流市电，输出端 分别与现场控制单元、电机驱动器电连接；所述上位机包括人机交互界面和中央控制器，所 述中央控制器与现场控制单元之间通过无线W太网或光纤通信连接。 所述被控对象为聚光太阳能模组。[000引所述被控对象为非聚光太阳能接收器。 所述被控对象为反射镜。 所述供电单元包括变压器，变压器包含原边和多个相互隔离的副边，原边与380V =相交流市电连接，各副边分别通过整流器为现场控制单元和电机驱动器提供不同的工作 电压。 所述光学对焦传感器包括光学镜头、减光膜片及图像传感器，所述减光膜片设于 光学镜头的光路中，所述图像传感器将光学图像转换成电子信号传输给现场控制单元。 所述图像传感器为CCD传感器。 所述图像传感器为CMOS传感器。 与现有技术相比，本技术提供的大规模太阳能电站的太阳跟踪控制系统所产 生的有益效果是；1、设有倾角传感器，实现了理论角度闭环控制，同时系统设有光学对焦传 感器，进行光学监测运行结果，如果出现偏差，则测算出修正值，对理论角度进行修正，并记 录修正后的实际要运行的结果，提高系统控制精度，使系统实现了全年无需人工调整参数 的高精度运行；2、采用380VS相交流市电，电路损耗少、电压输出文波小、电压平稳，单个 电源功率大，器件少，可靠性高，环境适应能力强；3、一个现场控制单元可W控制多个跟踪 支架，系统器件总数少，降低系统故障率；4、中央控制器与现场控制单元之间通过无线W太 网或光纤W太网连接，便于大量数据传输，实现高级算法由中控室远程运算，降低现场控制 器控制算法压力。【附图说明】 图1是本技术的结构框图。 图2是被控对象实际要执行的角度值的夹角示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术作进一步描述。W下实施例仅用于更加清楚地说明本 技术的技术方案，而不能W此来限制本技术的保护范围。 如图1所示，是本技术提供的大规模太阳能电站的太阳跟踪控制系统的结构 框图，包括上位机、现场控制单元、供电单元、用于采集太阳能的被控对象和用于控制被控 对象旋转角度的电机。上位机位于中控室中，通过无线W太网或光纤与现场各个现场控制 单元进行通讯连接。现场控制单元为多通道输入输出，可W连接多通道的角度采集器、光学 对焦传感器和电机驱动器等，实现多通道控制。被控对象上设有倾角传感器和光学对焦传 感器，倾角传感器用于采集被控对象的倾角信息，并通过角度采集器传输至现场控制单元。 光学对焦传感器用于获取太阳与被控对象相对位置信息，并传输给现场控制单元；现场控 制单元通过电机驱动器与电机的输入端电连接，电机的输出端与被控对象的跟踪支架传动 连接。跟踪支架可选用单轴或双轴跟踪支架。 为减少电路损耗少、电压输出文波，供电单元设于现场控制柜内，供电单元的输入 端连接380VS相交流市电，输出端分别与现场控制单元、电机电连接。上位机包括人机交 互界面和中央控制器，中央控制器与现场控制单元之间通过无线W太网或光纤通信连接。 供电单元包括变当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
大规模太阳能电站的太阳跟踪控制系统，其特征在于，包括上位机、现场控制单元、供电单元、用于采集太阳能的被控对象和用于控制被控对象旋转角度的电机；所述被控对象上设有倾角传感器和光学对焦传感器；所述倾角传感器用于采集被控对象的倾角信息，并通过角度采集器传输至现场控制单元；所述光学对焦传感器获取太阳与被控对象相对位置信息，并传输给现场控制单元；所述现场控制单元通过电机驱动器与电机的输入端电连接，电机的输出端与被控对象的跟踪支架传动连接；所述供电单元设于现场控制柜内，供电单元的输入端连接380V三相交流市电，输出端分别与现场控制单元、电机驱动器电连接；所述上位机包括人机交互界面和中央控制器，所述中央控制器与现场控制单元之间通过无线以太网或光纤通信连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠双，常顺，李伟娟，
申请(专利权)人：李忠双，
类型：新型
国别省市：内蒙古;15