一种跟踪式光伏支架控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种跟踪式光伏支架控制系统及其控制方法。跟踪式光伏支架控制系统包括用于支撑光伏组件的双轴跟踪式光伏支架系统、环境光照控制系统，所述环境光照控制系统包括环境光照度测试仪、控制器，所述双轴跟踪式光伏支架系统包括传动箱、俯仰运动角度传感器、水平转动角度传感器；并实时将光伏组件的俯仰角度、水平角度信息传递给控制器，并结合环境光照度测试仪的输出结果控制双轴跟踪式光伏支架系统的传动箱对光伏组件的角度进行调制控制。跟踪式光伏支架控制系统及控制方法采用跟踪式光伏组件在需要时才进行转动跟踪，降低能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种跟踪式光伏支架控制系统及其控制方法
本专利技术涉及光伏发电领域，尤其是一种跟踪式光伏支架控制系统及其控制方法。
技术介绍
自动跟踪式光伏支架系统可以自动跟踪太阳位置，使固定在支架上的太阳能光伏组件时刻正对太阳，便于组件最大程度地接收太阳辐射，从而增加了发电效益，这对于高纬度地区尤其明显。光伏发电系统自动跟踪系统一般通过时控方式实现，将光伏组件安置点所在地理位置的太阳年运动轨迹数据输入系统，光伏组件按照设定时间自动调节俯仰角和水平角，实现太阳光的垂直入射。在该种控制模式下，若碰到阴雨天气环境光照变化量很小的情况下，也会按照设定频率工作，加大了机械运动部件的磨损，其机械运动部件的频繁转动都会造成自身故障率的提高，很大程度上影响其使用寿命。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提出了一种跟踪式光伏支架控制系统及其控制方法。本专利技术采用如下技术方案：一种跟踪式光伏支架控制系统，包括用于支撑光伏组件的双轴跟踪式光伏支架系统、环境光照控制系统，所述环境光照控制系统包括环境光照度测试仪、控制器，双轴跟踪式光伏支架系统、环境光照度测试仪均连接控制器；所述双轴跟踪式光伏支架系统包括传动箱、俯仰运动角度传感器、水平转动角度传感器；环境光照度测试仪包括太阳辐照度传感器和环境光照度测试仪底座，环境光照度测试仪底座带动太阳辐照度传感器对日跟踪；所述俯仰运动角度传感器、水平转动角度传感器、太阳辐照度传感器连接控制器，并实时将光伏组件的俯仰角度、水平角度信息传递给控制器，并结合环境光照度测试仪的太阳辐照度传感器输出结果控制双轴跟踪式光伏支架系统的传动箱对光伏组件的角度进行调制控制。进一步地，所述双轴跟踪式光伏支架系统还包括立柱、提供东西方向回转运动的垂直转轴、提供南北方向俯仰运动的水平转轴，垂直转轴、水平转轴位于传动箱内，立柱通过组件水平转动连接法兰连接垂直转轴，水平转轴通过组件俯仰运动连接法兰通过组件固定件连接光伏组件；所述垂直转轴连接有垂直轴蜗杆减速机，垂直轴蜗杆减速机通过垂直轴传动链条连接有水平运动驱动电机，所述控制器通过回转电机驱动器连接水平运动驱动电机；所述水平转轴连接有水平轴蜗杆减速机，水平轴蜗杆减速机通过俯仰运动传动链条连接俯仰运动驱动电机，所述控制器通过俯仰电机驱动器连接俯仰运动驱动电机。进一步地，所述组件水平转动连接法兰上设有东西回转运动接近开关，传动箱底部设置有与其对应的东西回转运动挡块。进一步地，所述水平转轴上设有水平轴连接挡块，传动箱对应水平轴连接挡块设置有俯仰运动限位开关。进一步地，所述俯仰运动角度传感器位于水平转轴上，水平转动角度传感器位于垂直转轴上。进一步地，所述环境光照度测试仪包括与底面夹角为45°的三棱锥台形辐照度传感器支座、用于固定三棱锥台形辐照度传感器支座的环境光照度测试仪底座，所述三棱锥台形辐照度传感器支座的四个面上分别设有太阳辐照度传感器，太阳辐照度传感器连接控制器。进一步地，所述三棱锥台形辐照度传感器支座与底面平行的截面，定义为A面并作为基准面，另外3个面定义B1、B2、B3为对比面，太阳辐照度传感器分别设置在A、B1、B2、B3面上，环境光照度测试仪底座采用双轴跟踪式支架系统，作时保证基准面A持续追踪太阳轨迹，保持A面为太阳光直射面。进一步地，所述双轴跟踪式支架系统包括测试仪立柱、提供东西方向回转运动的测试仪垂直转轴、提供南北方向俯仰运动的测试仪水平转轴，测试仪垂直转轴、测试仪水平转轴位于测试仪传动箱内，测试仪立柱连接垂直转轴，水平转轴连接有辐照度传感器支架，三棱锥台形辐照度传感器支座固定在辐照度传感器支架上。一种跟踪式光伏支架控制方法，采用上述跟踪式光伏支架控制系统，所述控制方法包括如下步骤：步骤1：实时检测对应系统时间的环境光照度：控制器每15分钟读取一次系统时间T，并记录该时刻和15分钟之前时刻环境光照度测试仪的基准面A的光照度值IAT和IAT-15,记录B1、B2、B3面T时刻光照强度IB1T、IB2T、IB3T；步骤2：判断光照强度大小：判断步骤1中测得的IAT光照度大小，小于200W/m2时，光照强度不足以驱动光伏逆变器工作，光伏组件保持静止不转动，进入步骤7；光照度大于200W/m2时，判断时间为上午还是下午；步骤3：判断系统时间：(1)若T为上午时间且IAT-IAT-15≥100W/m2，进入步骤4，否则进入步骤1；(2)若T为下午时间且|IAT-IAT-15|≥100W/m2，进入步骤4，否则进入步骤1；步骤4：光伏组件水平角调整：由控制器读取光伏组件当前角度位置，与控制器存储的太阳轨迹数据进行对比，使光伏组件的方位角与与太阳轨迹数据一致，进行水平角跟踪；步骤5：判断是否需要调整光伏组件的俯仰角：判断环境光照度测试仪基准A面和其他3个对比面B1、B2、B3的差值，既：(IAT-IB1T)、(IAT-IB2T)、(IAT-IB3T)，只要其中任一差值超过100W/m2，进入步骤6，否则进入步骤1；步骤6：调整光伏组件的俯仰角：由控制器读取光伏组件当前角度位置，与控制器存储的太阳轨迹数据进行对比，使光伏组件的俯仰角与与太阳轨迹数据一致，进行俯仰角跟踪，调整完重复步骤1；步骤7：判断时间是否在18时和24时之间，如果是，进入步骤8，否则进入步骤1；步骤8：控制器中各数据归零，当系统时间为24时，光伏组件回归零点。采用如上技术方案取得的有益技术效果为：本专利技术提出了跟踪式光伏支架控制系统，采用时控的基础上，将光控信号作为调制信号。天气晴好时，环境光照度测试仪的基准面和对比面所接收到的光照强度差值足够大，光伏组件按照时控方式工作；当外界处于连续阴雨天气时，周围环境的光照环境由太阳直射变为散射辐射。散射辐射在水平四个方向的光照强度的差值相比直接辐射小的多，由此可以由环境光照度测试仪检测出周围环境的光强和四个方向光强的差值，以此信号实现光伏支架系统对日跟踪的控制。附图说明图1为双轴跟踪式光伏支架系统结构简图。图2为双轴跟踪式光伏支架系统传动箱内部结构简图。图3为环境光照度测试仪结构简图。图4为图3的侧视图。图5为环境光照度测试仪底座结构简图。图6为跟踪式光伏支架系统整体示意图。图7为控制器工作原理图。图8为跟踪式光伏支架系统工作流程图。图中，1-底座，2-立柱，3-传动箱，4-垂直转轴，5-水平转轴，6-光伏组件，7-组件俯仰运动连接法兰，8-组件水平转动连接法兰，9-水平运动驱动电机，10-电机链传动固定立板，11-俯仰运动传动链条，12-俯仰运动驱动电机，13-水平轴支撑轴承，14-组件固定件，15-垂直轴固定法兰，16-水平轴蜗杆减速机，17-俯仰运动角度传感器，18-水平轴连接挡块，19-俯仰运动限位开关，20-控制器，21-东西回转运动挡块，22-东西回转运动接近开关，23-垂直轴轴承，24-水平转动角度传感器，25-垂直轴蜗杆减速机，26-垂直轴传动链条，27-电缆出线口，28-三棱锥台形辐照度传感器支座，29-太阳辐照度传感器，30-环境光照度测试仪，31-辐照度传感器支架，32-测试仪底座，33-测试仪立柱，34-测试仪传动箱。具体实施方式结合图1到8对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：本专利技术解决了长时间阴雨天气条件下双轴跟踪式光伏支架依旧持续工作，增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，包括用于支撑光伏组件(6)的双轴跟踪式光伏支架系统、环境光照控制系统，所述环境光照控制系统包括环境光照度测试仪(30)、控制器(20)，所述双轴跟踪式光伏支架系统包括传动箱(3)、俯仰运动角度传感器(17)、水平转动角度传感器(24)；所述俯仰运动角度传感器(17)、水平转动角度传感器(24)、环境光照度测试仪(30)连接控制器(20)，并实时将光伏组件(6)的俯仰角度、水平角度信息传递给控制器(20)，并结合环境光照度测试仪(30)的输出结果控制双轴跟踪式光伏支架系统的传动箱(3)对光伏组件(6)的角度进行调制控制。

【技术特征摘要】
1.一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，包括用于支撑光伏组件(6)的双轴跟踪式光伏支架系统、环境光照控制系统，所述环境光照控制系统包括环境光照度测试仪(30)、控制器(20)，所述双轴跟踪式光伏支架系统包括传动箱(3)、俯仰运动角度传感器(17)、水平转动角度传感器(24)；所述俯仰运动角度传感器(17)、水平转动角度传感器(24)、环境光照度测试仪(30)连接控制器(20)，并实时将光伏组件(6)的俯仰角度、水平角度信息传递给控制器(20)，并结合环境光照度测试仪(30)的输出结果控制双轴跟踪式光伏支架系统的传动箱(3)对光伏组件(6)的角度进行调制控制。2.根据权利要求1所述的一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，所述双轴跟踪式光伏支架系统还包括立柱(2)、提供东西方向回转运动的垂直转轴(4)、提供南北方向俯仰运动的水平转轴(5)，垂直转轴(4)、水平转轴(5)位于传动箱(3)内，立柱(2)通过组件水平转动连接法兰(8)连接垂直转轴(4)，水平转轴(5)通过组件俯仰运动连接法兰(7)通过组件固定件(14)连接光伏组件(6)；所述垂直转轴(4)连接有垂直轴蜗杆减速机(25)，垂直轴蜗杆减速机(25)通过垂直轴传动链条(26)连接有水平运动驱动电机(9)，所述控制器(20)通过回转电机驱动器连接水平运动驱动电机(9)；所述水平转轴(5)连接有水平轴蜗杆减速机(16)，水平轴蜗杆减速机(16)通过俯仰运动传动链条(11)连接俯仰运动驱动电机(12)，所述控制器(20)通过俯仰电机驱动器连接俯仰运动驱动电机(12)。3.根据权利要求2所述的一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，所述组件水平转动连接法兰(8)上设有东西回转运动接近开关(22)，传动箱(3)底部设置有与其对应的东西回转运动挡块(21)。4.根据权利要求2所述的一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，所述水平转轴(5)上设有水平轴连接挡块(18)，传动箱(3)对应水平轴连接挡块(18)设置有俯仰运动限位开关(19)。5.根据权利要求2所述的一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，所述俯仰运动角度传感器(17)位于水平转轴(5)上，水平转动角度传感器(24)位于垂直转轴(4)上。6.根据权利要求1所述的一种跟踪式光伏支架控制系统，其特征在于，所述环境光照度测试仪(30)包括与底面夹角为45°的三棱锥台形辐照度传感器支座(28)、用于固定三棱锥台形辐照度传感器支座(28)的环境光照度测试仪底座，所述三棱锥台形辐照度传感器支座(28)的四个面上分别设有太阳辐照度传感器(29)，太阳辐照度传感器(29)连接控制器(20)。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，屈道宽，闫树兵，王素梅，高琰，侯圣勇，王广洲，房庆圆，
申请(专利权)人：山东理工昊明新能源有限公司，山东理工职业学院，
类型：发明
国别省市：山东,37