一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，包括顺次连接的光伏板、数据采集模块、中央控制器、执行模块以及四轴气压装置；中央控制器还连接有对比检测模块，中央控制器和数据采集模块之间设置有PID控制模块，节约了能耗，增大了发电量的输出；同时还公布了一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法，包括以下几个步骤：A)：采集数据采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据和对比检测模块用于采集太阳光直射角度，B)：对数据进行分析和处理，C)：执行调节；光伏板的角度不变时的发电量，光伏板角度改变后同一时刻的发电量，两者的差值与光伏板调节耗能的比较，最终判定是否需要调整光伏板的角度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统及方法
本专利技术属于太阳能跟踪
，具体涉及一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统；同时本专利技术还公布了一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法。
技术介绍
目前存在的提高光伏发电效率的控制系统大多单纯以时间为基础实时控制光伏板跟踪太阳光旋转，这些控制系统均未考虑到某一具体时刻旋转光伏板所耗能量是否超过了所提高的发电量，如果提高的发电量小于光伏板旋转所需的耗能，则会造成能量的损失，并不能真正实现高发电效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述问题，本专利技术提供一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，从而解决了现有的控制系统未考虑某一具体时刻旋转光伏板所耗能量是否超过了所提高的发电量的问题；同时本专利技术还提供了一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，包括顺次连接的光伏板、数据采集模块、中央控制器、执行模块以及四轴气压装置；所述中央控制器还连接有对比检测模块，中央控制器和所述数据采集模块之间设置有PID控制模块，PID控制模块的输入端连接所述数据采集模块的输出端，PID控制模块的输出端连接所述中央控制器的输入端。进一步限定，所述对比检测模块用于采集光伏板的太阳光直射角度；数据采集模块用于采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据。进一步限定，所述数据采集模块设置于所述光伏板上。进一步限定，所述执行模块包括四轴支架系统和气动控制系统。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术引入了对比检测模块，用以测定采集光伏板的太阳光直射角度；数据采集模块用于采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据；中央控制器用于计算且判定是否调整光伏板的角度且发出指令给执行模块，节省能耗，使得光伏板净的输出的电能量达到最大。同时，基于上述的一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，本专利技术还公开了一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法，该方法包括以下步骤：A)：数据采集模块采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据和对比检测模块用于采集光伏板的太阳光直射角度通过电信号传递至中央处理器，PID控制模块将光伏板的实时角度反馈给中央控制器；B)：中央控制器对步骤A)中传递来的数据进行分析和处理，并发出控制信号给执行模块；C)：执行模块发出指令给四轴气压装置，四轴气压装置动作调节光伏板的角度。进一步限定，所述中央控制器的具体分析和处理过程如下：1)通过PID控制模块传输的光伏板的角度，计算出光伏板的角度偏差分量；2)二次曲线数据拟合，得到光伏板不旋转时的光照强度曲线A和得到太阳光直射角时的光伏板的光照强度曲线B；3)求出光伏板增加的发电量；4)计算出调整光伏板所需要的能耗；5)计算出光伏板净增加的发电量；6)光伏板净增加的发电量大于0，则将步骤1)中的光伏板的角度偏差分量发出且作用于执行模块；则不将步骤1)中的光伏板的角度偏差分量发出。进一步限定，步骤1)中所述光伏板的角度偏差分量具体计算方式如下：设一年365天对应区间为[0,π]，取日角：dn取为年的日期序列，1月1日dn为1,12月31日dn为365，则赤尾弧度δ为：δ＝0.00689-0.399951cosθ0-0.07208sinθ0-0.0068cos2θ0+0.0009sin2θ0-0.00269cos3θ0+0.00151sin3θ0太阳实角ω为：ω＝真太阳时(小时)×15-180，式中ω单位为度，15表示每小时相当于150时角；真太阳时＝地方时+时差＝北京时+精度订正+时差＝北京时+(当地维度-120÷60+时差)；时差(弧度)＝0.000076+0.001869cosθ0-0.032076sinθ0-0.014616cos2θ0-0.04085sin2θ0时差(小时)＝时差(弧度)×12÷π设太阳高度角和方位角分别为θk和θp，地理维度为ψ，则sinθk＝sinψsinδ+cosψcosδcosωsinθp＝cosδsinω/cosθhcosθp＝(sinθhsinψ-sinδ)/cosθhcosψ由此可知，只要时间和经纬度一定，就能通过上述公式计算出相应的太阳高度角和方位角。进一步限定，步骤2)中所述光伏板不旋转时的光照强度曲线A为：fa(x)＝a0+a1x+a2x2，太阳光直射角时的光伏板的光照强度曲线B为：fb(x)＝b0+b1x+b2x2；步骤3)中所述光伏板增加的发电量为：其中：k为光伏系统的发电系数，S为光伏组件面积，步骤4)中所述调整光伏板所需要的能耗为：Qp＝Ptp；其中：P为电机功率、tp为调整所消耗时间；步骤5)中所述光伏板净增加的发电量为：其中：z为调整系数。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：通过预测光伏板旋转之后和旋转之前同一时刻的发电量，且计算出发电量的增加量；计算出旋转光伏板所需要的能耗，将发电量的增加量与旋转光伏板所需要的能耗进行比较；当发电量的增加量大于旋转光伏板所需要的能耗，则中央控制器将光伏板的角度偏差分量发出且作用于执行模块；当发电量的增加量小于旋转光伏板所需要的能耗，则中央控制器不将光伏板的角度偏差分量发出；减少了光伏板角度的调节频率，减少了光伏板调节的能耗，从而增加了光伏板发电量的输出。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1是基于神经网络预测技术的太阳能跟踪控制系统的示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。下面结合图1对本专利技术作详细说明。本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例一如图1所示，一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，包括顺次连接的光伏板、数据采集模块、中央控制器、执行模块以及四轴气压装置；所述中央控制器还连接有对比检测模块，中央控制器和所述数据采集模块之间设置有PID控制模块，PID控制模块的输入端连接所述数据采集模块的输出端，PID控制模块的输出端连接所述中央控制器的输入端。数据采集模块用于采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据；对比检测模块用于采集光伏板的太阳光直射角度；PID控制模块用于反馈光伏板的实时角度；中央控制器将数据采集模块、对比检测模块和PID控制模块传来的数据进行分析，计算和处理，发出指令作用于执行模块；执行模块用于接收中央控制器的指令且对四轴气压装置发出指令；四轴气压装置动作改变光伏板的角度；引入了对比检测模块，用以测定采集光伏板的太阳光直射角度；数据采集模块用于采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据；中央控制器用于计算且判定是否调整光伏板的角度且发出指令给执行模块，节省能耗，使得光伏板净的输出的电能量达到最大。实施例二在实施例一的基础上，本实施例优化了数据采集模块的设置位置，设置于光伏板上，可以减小整个系统的体积，以及减少数据传递的路径，使得采集的数据准确和可靠。实施例三在实施例一的基础上，本实施例优化了执行模块，四轴支架系统控制调节四轴气压装置的支架系统，气动控制系统控制四轴气压装置的给气量或泄气量。为了更好的实现本专利技术，本专利技术在实施例一到实施例三中任一实施例的基础上一种基于预测系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，其特征在于，包括顺次连接的光伏板、数据采集模块、中央控制器、执行模块以及四轴气压装置；所述中央控制器还连接有对比检测模块，中央控制器和所述数据采集模块之间设置有PID控制模块，PID控制模块的输入端连接所述数据采集模块的输出端，PID控制模块的输出端连接所述中央控制器的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，其特征在于，包括顺次连接的光伏板、数据采集模块、中央控制器、执行模块以及四轴气压装置；所述中央控制器还连接有对比检测模块，中央控制器和所述数据采集模块之间设置有PID控制模块，PID控制模块的输入端连接所述数据采集模块的输出端，PID控制模块的输出端连接所述中央控制器的输入端。2.根据权利要求1所述的一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，其特征在于，所述对比检测模块用于采集光伏板的太阳光直射角度；数据采集模块用于采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据。3.根据权利要求1所述的一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，其特征在于，所述数据采集模块设置于所述光伏板上。4.根据权利要求1所述的一种基于预测系统的太阳能跟踪控制系统，其特征在于，所述执行模块包括四轴支架系统和气动控制系统。5.一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：A)：数据采集模块采集光伏板实时时角度、实时光照强度以及实时时间数据和对比检测模块用于采集光伏板的太阳光直射角度通过电信号传递至中央处理器，PID控制模块将光伏板的实时角度反馈给中央控制器；B)：中央控制器对步骤A)中传递来的数据进行分析和处理，并发出控制信号给执行模块；C)：执行模块发出指令给四轴气压装置，四轴气压装置动作调节光伏板的角度。6.根据权利要求5所述的一种基于预测系统的太阳能跟踪控制方法，其特征在于，所述中央控制器的具体分析和处理过程如下：1)通过PID控制模块传输的光伏板的角度，计算出光伏板的角度偏差分量；2)二次曲线数据拟合，得到光伏板不旋转时的光照强度曲线A和得到太阳光直射角时的光伏板的光照强度曲线B；3)求出光伏板增加的发电量；4)计算出调整光伏板所需要的能耗；5)计算出光伏板净增加的发电量；6)光伏板净增加的发电量大于0，则将步骤1)中的光伏板的角度偏差分量发出且作用于执...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振元，余才志，谢丽娟，赵远远，
申请(专利权)人：无锡十一新能源投资有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32